Sıcak çalışma - Hot working

Metalin sıcak işlenmesi için bir demirhane ateşi

Sıcak işleme, metallerin yeniden kristalleşme sıcaklıklarının üzerinde plastik olarak deforme olduğu süreçleri ifade eder . Yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerinde olması, malzemenin deformasyon sırasında yeniden kristalleşmesini sağlar. Bu önemlidir çünkü yeniden kristalleşme, malzemeleri gerinim sertleşmesinden korur, bu da sonuçta akma mukavemetini ve sertliği düşük ve sünekliği yüksek tutar. Bu, soğuk çalışma ile tezat oluşturur .

Sıcak metal ile haddeleme , dövme , ekstrüzyon ve çekme gibi birçok çalışma yapılabilir.

Sıcaklık

Sıcak çalışma sıcaklığının alt sınırı, yeniden kristalleşme sıcaklığı ile belirlenir. Bir kılavuz olarak, bir malzemenin sıcak çalışma sıcaklığının alt sınırı, erime sıcaklığının % 60'ıdır ( mutlak sıcaklık ölçeğinde ). Sıcak çalışma için üst sınır, aşırı oksidasyon, tane büyümesi veya istenmeyen bir faz dönüşümü gibi çeşitli faktörler tarafından belirlenir. Uygulamada, şekillendirme kuvvetlerini mümkün olduğu kadar düşük tutmak ve iş parçasının sıcak işlenmesi için mevcut süreyi en üst düzeye çıkarmak için malzemeler genellikle ilk önce üst sınıra kadar ısıtılır.

Herhangi bir sıcak çalışma sürecinin en önemli yönü, iş parçasının sıcaklığını kontrol etmektir. İş parçasına verilen enerjinin %90'ı ısıya dönüştürülür. Bu nedenle, eğer deformasyon süreci yeterince hızlıysa, iş parçasının sıcaklığı yükselmelidir, ancak bu genellikle pratikte gerçekleşmez. Isının çoğu, iş parçasının yüzeyinden daha soğuk takımlara kaybedilir. Bu, genellikle ince bölümlerin daha kalın bölümlerden daha soğuk olduğu düzgün olmayan kesitler nedeniyle iş parçasında sıcaklık gradyanlarına neden olur. Sonuç olarak, bu daha soğuk, daha az sünek yüzeylerde çatlamaya neden olabilir. Sorunu en aza indirmenin bir yolu, aleti ısıtmaktır. Takım ne kadar sıcak olursa o kadar az ısı kaybeder, ancak takım sıcaklığı arttıkça takım ömrü azalır. Bu nedenle takım sıcaklığından ödün verilmelidir; genellikle, sıcak işleme takımları 500–850 °F'ye (325–450 °C) kadar ısıtılır.

Çeşitli metaller için alt limit sıcak çalışma sıcaklığı
Metal Sıcaklık
Teneke Oda sıcaklığı
Çelik 2.000 °F (1.090 °C)
Tungsten 4.000 °F (2.200 °C)

Avantajlar ve dezavantajlar

Avantajları:

  • Akma mukavemetinde azalma, bu nedenle çalışması daha kolaydır ve daha az enerji veya kuvvet kullanır
  • süneklik artışı
  • Yüksek sıcaklıklar, kimyasal homojensizlikleri ortadan kaldırabilen veya azaltabilen difüzyonu artırır
  • Deformasyon sırasında gözenekler küçülebilir veya tamamen kapanabilir
  • Çelikte, düşük sıcaklıklarda bulunan güçlü gövde merkezli kübik ferrit mikroyapısı yerine zayıf, sünek, yüzey merkezli kübik ostenit mikroyapı deforme olur.

Genellikle sıcak işlenmiş olan ilk iş parçası orijinal olarak dökülmüştür . Döküm parçaların mikro yapısı, mikro yapı açısından mühendislik özelliklerini optimize etmez. Sıcak işleme iş parçasının mühendislik özelliklerini iyileştirir çünkü mikro yapıyı ince küresel şekilli tanelere sahip olanla değiştirir . Bu taneler malzemenin mukavemetini, sünekliğini ve tokluğunu arttırır.

Mühendislik özellikleri, inklüzyonların (safsızlıkların) yeniden yönlendirilmesiyle de geliştirilebilir. Döküm durumunda, kapanımlar rasgele yönlendirilir ve bu, yüzeyle kesiştiğinde çatlaklar için bir yayılma noktası olabilir. Malzeme sıcak işlendiğinde, kapanımlar yüzeyin konturu ile akma eğilimindedir ve kirişler oluşturur . Bir bütün olarak diziler , özelliklerin anizotropik olduğu (yön bazında farklı) bir akış yapısı oluşturur . Yüzeye paralel yönlendirilmiş kirişler ile özellikle kırılmaya karşı iş parçasını güçlendirir . Çatlak, kiriş boyunca değil, kiriş boyunca yayılmak isteyeceğinden, kirişler "çatlak önleyiciler" görevi görür.

Dezavantajları şunlardır:

  • Metal ve çevreleyen atmosfer arasında istenmeyen reaksiyonlar (iş parçasının ölçeklenmesi veya hızlı oksidasyonu)
  • Eşit olmayan soğutmadan kaynaklanan termal büzülme ve bükülme nedeniyle daha az hassas toleranslar
  • Tane yapısı çeşitli nedenlerle metal boyunca değişebilir
  • Çok pahalı olabilen gaz veya dizel fırın veya indüksiyonlu ısıtıcı gibi bir tür ısıtma ünitesi gerektirir

süreçler

Referanslar

Notlar

bibliyografya

  • Degarmo, E. Paul; Siyah, JT.; Kohser, Ronald A. (2003), İmalatta Malzemeler ve İşlemler (9. baskı), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.