Vruće kovanje i hladno kovanje su dva različita procesa oblikovanja metala koji mogu dati slične rezultate. Kovanje je proces upotrebe određenih alata i opreme za deformaciju metala u unaprijed određen oblik - deformacija se postiže toplim kovanjem, hladnim kovanjem ili čak toplim procesima kovanja. Konačno, proizvođači će razmotriti mnoge standarde prije nego što odaberu tip kovanja koji je najprikladniji za određenu primjenu. U slučaju kada raspored zrnaste strukture daje dijelu smjernim karakteristikama, kovanje se koristi za poravnavanje zrna tako da mogu izdržati najveći napon na koji će se dio susresti. Nasuprot tome, livenje i mehanička obrada obično imaju manju kontrolu nad rasporedom zrnastih struktura.
Proces kovanja
Kovanje se definiše kao formiranje ili deformacija metala u čvrstom stanju. Mnogi procesi kovanja se dovršavaju namještanjem, u kojem se čekić ili udarač pomiču horizontalno kako bi pritisnuli kraj šipke ili šipke kako bi se proširio i promijenio oblik kraja. Prije postizanja konačnog oblika, dio obično prolazi kroz kontinuirane radne stanice. Vijci visoke čvrstoće su na ovaj način 'hladne glave'. Ventil motora se takođe formira uznemiravanjem.
Kod kovanja sa čekićem, dio se kuje u oblik gotovog dijela u kalupu, što je vrlo slično otvorenom kovanju kovača. U ovom slučaju, metal se čekićem zabija u željeni oblik na nakovnju. Postoji razlika između otvorenog kovanja i zatvorenog kovanja. U kalupnom kovanju, metal nikada nije potpuno ograničen kalupom. U zatvorenim ili prešanim kalupima, kovani metal je ograničen na pola kalupa. Uzastopno udaranje čekićem po kalupu prisiljava metal u svoj oblik, a dvije polovine kalupa se na kraju susreću. Energija čekića se može obezbijediti parnim ili pneumatskim, mehaničkim ili hidrauličkim sredstvima. Kod istinskog kovanja čekića, gravitacija sama gura čekić prema dolje, ali mnogi sistemi koriste pomoć snage u kombinaciji sa gravitacijom. Čekić pruža niz relativno velike brzine, male snage za zatvaranje kalupa.
U kovanju pod pritiskom, visoki tlak zamjenjuje veliku brzinu, a polovina kalupa se zatvara u jednom potezu koji se obično osigurava pomoću vijka ili hidrauličnog cilindra. Kovanje čekićem se obično koristi za proizvodnju manjih delova, dok se kovanje prešanjem obično koristi za masovnu proizvodnju i automatizaciju. Spora primjena kovanja pod pritiskom često obrađuje unutrašnjost dijelova bolje od udaranja čekićem i obično se primjenjuje na velike visokokvalitetne dijelove kao što su titanijske pregrade za avione. Druge specijalizirane metode kovanja razlikuju se ovisno o ovim osnovnim temama: na primjer, prstenovi ležajeva i veliki zupčanici izrađuju se kroz proces koji se naziva kovanje kotrljajućih prstenova, koji može proizvesti bešavne kružne dijelove.
Vruće kovanje
Kada je komad metala vruće kovan, mora se značajno zagrijati. Prosječna temperatura kovanja potrebna za toplo kovanje različitih metala je:
Čelik do 1150 stepeni C
360 do 520 stepeni C za legure aluminijuma
700 do 800 stepeni C (legura bakra)
U procesu vrućeg kovanja, čelične gredice ili gredice se indukcijski zagrijavaju ili zagrijavaju na temperaturu iznad točke rekristalizacije metala u peći za kovanje ili peći. Ova ekstremna toplota je neophodna da bi se izbeglo otvrdnjavanje metala tokom deformacije. Zbog plastičnog stanja metala može se napraviti prilično složene oblike. Metal održava duktilnost i duktilnost.
Za kovanje određenih metala, kao što su superlegure, koristi se vrsta toplog kovanja pod nazivom izotermno kovanje. Ovdje se kalup zagrijava do približno temperature gredice kako bi se izbjeglo površinsko hlađenje dijelova tokom procesa kovanja. Kovanje se ponekad izvodi u kontroliranoj atmosferi kako bi se smanjilo stvaranje oksidnog kamenca.
Tradicionalno, proizvođači biraju vruće kovanje za proizvodnju dijelova jer omogućava materijalu da se deformira u plastičnom stanju, što metal čini lakšim za obradu. Vruće kovanje se preporučuje i za deformacije metala visoke formacije, što je pokazatelj koliko deformacije metal može izdržati bez stvaranja defekata. Ostala razmatranja za toplo kovanje uključuju:
Proizvodnja diskretnih delova
Srednja do niska preciznost
Nizak stres ili nisko radno kaljenje
Homogena struktura zrna
Povećajte duktilnost
Uklonite hemijsku nekompatibilnost i poroznost
Mogući nedostaci vrućeg kovanja uključuju:
Manje precizne tolerancije
Materijal se može iskriviti tokom procesa hlađenja
Različite strukture metalnog zrna
Moguće reakcije između okolne atmosfere i metala (skaliranje)
Hladno kovanje (ili hladno oblikovanje)
Hladno kovanje uzrokuje deformaciju metala ispod tačke rekristalizacije. Hladno kovanje značajno poboljšava vlačnu čvrstoću i granicu tečenja uz smanjenje duktilnosti. Hladno kovanje se obično izvodi blizu sobne temperature. Najčešći metal u primjenama hladnog kovanja obično je standardni čelik ili čelik od legure ugljika. Hladno kovanje je obično zatvoren proces kalupa.
Kada je metal već meki metal (kao što je aluminijum), obično se preferira hladno kovanje. Ovaj proces je obično jeftiniji od vrućeg kovanja, a konačni proizvod jedva zahtijeva preciznu mašinsku obradu. Ponekad, kada je metal hladno kovan u željeni oblik, toplinska obrada se provodi nakon uklanjanja zaostalog površinskog naprezanja. Zbog poboljšanja čvrstoće metala hladnim kovanjem, materijali nižeg kvaliteta se ponekad mogu koristiti za proizvodnju upotrebljivih dijelova koji se ne mogu napraviti od istog materijala strojnom obradom ili vrućim kovanjem.
Proizvođači mogu izabrati hladno kovanje u odnosu na toplo kovanje iz različitih razloga - jer hladno kovani delovi zahtevaju malo ili nimalo precizne obrade, a ovaj korak u proizvodnom procesu je obično opcioni, čime se štedi novac. Hladno kovanje je također manje podložno problemima zagađenja, što rezultira boljom ukupnom završnom obradom površine komponenti. Ostale prednosti hladnog kovanja uključuju:
Lakše je dodijeliti karakteristike smjera
Poboljšajte reproduktivnost
Povećajte kontrolu veličine
Rukovanje velikim naprezanjem i velikim opterećenjem kalupa
Proizvodnja čistih ili skoro čistih delova
Neki mogući nedostaci uključuju:
Metalna površina mora biti čista i bez oksidnog kamenca prije kovanja
Slaba duktilnost metala
Može doći do rezidualnog stresa
Potrebna je teža i snažnija oprema
Trebaju moćniji alati
Toplo kovanje
Toplo kovanje se izvodi na temperaturama nižim od temperature rekristalizacije, ali višim od sobne temperature kako bi se prevazišli nedostaci i stekle prednosti toplog i hladnog kovanja. Formiranje oksidne kože nije problem, a u poređenju sa vrućim kovanjem, tolerancija može biti manja. U poređenju sa hladnim kovanjem, cena kalupa je niža, a sila potrebna za proizvodnju je takođe niža. U poređenju sa obradom na hladno, smanjuje očvršćavanje i poboljšava duktilnost.
Aplikacija
U automobilskoj industriji, kovanje se koristi za proizvodnju dijelova ovjesa kao što su poluga i osovina i dijelova pogonskog sklopa kao što su klipnjača i prijenosnik. Otkovci se obično koriste za cevovode ventila, tela ventila i prirubnice, ponekad napravljene od legure bakra radi povećanja otpornosti na koroziju. Ručni alati kao što su ključevi obično su kovani, sa mnogo žičanih užadi