Smedning: Betydning, applikationer og processer

Efter at have læst denne artikel vil du lære om: - 1. Introduktion til smedning 2. Forge-evne 3. Forgeable Materials 4. Temperatur 5. Processer 6. Smøring 7. Mangler i smedede produkter 8. Fordele 9. Ulemper 10. Anvendelser.

Introduktion til smedning:

Smedet er en metaldannende proces. Det indebærer opvarmning af metal til plasttilstanden og anvender derefter trykket med håndhammer eller krafthammer for at opnå forudbestemt form af produktet. Begrebet smedning bruges også til at definere plastisk deformation af metaller ved smedningstemperaturen i den krævede form ved hjælp af kompressionskræfter, der udøves gennem dyser ved hjælp af en hammer, en presse eller en forstyrrende maskine.

Ligesom andre metaldannelsesprocesser forfalder smedning metallets mikrostruktur eliminerer de skjulte fejl som hårspræk og hulrum. Denne proces omarrangerer den fibrøse makrostruktur for at tilpasse metalstrømmen. På grund af disse fordele og fordele i forhold til støbning og bearbejdning er smedning meget populær i metaldannelsesprocessen.

Ved vellykket udformning af matricerne kan metalstrømmen anvendes til at fremme opretningen af ​​fibrene med den forventede retning af maksimal spænding. Figur 5.1 viser de to forskellige krumtapaksler og krankroge fremstillet ved bearbejdning fra en stanglager og ved smedning.

Som det kan ses, er retningen af ​​fibrene i smeddelen mere gunstig, fordi spændingerne i vævene tilslutter sig retningen af ​​fibre, hvor styrken er maksimal.

Forge Evighed:

Udtrykket evnen er defineret som et materiales evne til at gennemgå deformation uden fejl eller brud. For den korrekte smedningsproces er det vigtigt at kende deformationsopførelsen af ​​metallet, der skal smedet med hensyn til modstanden mod deformation og enhver forventet negativ virkning, såsom krakning osv.

Det afhænger af følgende faktorer:

(i) Sammensætning af materiale.

ii) Renhed af materiale.

(iii) kornstørrelse

iv) arbejdstemperatur

(v) Stamfrekvens og stamfordeling.

(vi) Antal fase til stede.

Forfalskningsevnen øges ved at øge arbejdstemperaturen op til et punkt, hvor fase ændres. De rene metaller har god smidighed.

Det fint kornede materiale har bedre smidighed end groft kornet materiale.

Selv om der ikke findes nogen almindeligt accepteret standardtest for smidningsevne, udføres nogle af følgende tests på metaller til kvantitativ tildeling af smedevnen:

(i) Upsetting Test:

Den maksimale grænseværdi for kedelig evne uden krakning eller svigt er taget som et mål for smidighedsindeks. Denne test indebærer forstyrrelse af en række cylindriske billets med samme dimensioner til forskellige grader af deformation.

(ii) Ophævningsprøve til notched-bar:

Denne test svarer til ovenstående test, bortset fra at langsgående indskæringer eller serrationer foretages forud for forstyrrelse. Denne test giver mere pålideligt indeks for smidningsevne.

(iii) Hot-Impact Tensile Test:

I denne test tages trækkraftstyrken som et mål for smidighedsindeks. En prøvningstest maskine udstyret med en spændingstest vedhæftes til denne test.

(iv) Hot Twist Test:

Prøven består i at vride en rund, varm bar og tælle antallet af vendinger indtil fejl. Jo større antallet af vendinger er, jo bedre er smidigheden.

Forgeable Materials:

Ethvert metal eller legering, der kan bringes til plastisk tilstand gennem opvarmning uden fejl, kan smedet. Smidens evnen til ethvert metal påvirkes af antallet af faktorer som sammensætningen af ​​metal eller legering, de nuværende urenheder, kornstørrelsen og antallet af faser, der er til stede.

Forøgelsen i temperaturen forbedrer også smedevnen, men op til en vis grænse, hvor anden fase begynder at fremstå, eller hvor kornvækst bliver overdreven. På dette tidspunkt vil enhver yderligere stigning i temperaturen formindske smidningsevnen.

Nogle metaller og legeringer i faldende rækkefølge af smidningsevne er angivet nedenfor (dvs. legering med bedre smidningsevne skrevet først):

1. Aluminium legeringer.

2. Magnesium legeringer.

3. Kobberlegeringer.

4. Plade-carbon stål.

5. Lavlegeret stål.

6. Martensitisk rustfrit stål.

7. Austenitisk rustfrit stål.

8. Nikkel legeringer.

9. Titanium legeringer.

10. Molybdæn Legeringer,

11, Wolfram legeringer.

Valget af et smedemateriale afhænger af den ønskelige mekaniske egenskaber af den del som holdbarhed, formbarhed, maskinstyrkestyrke osv.

Smedningstemperaturer:

Der er sorter af materialer, der kan arbejdes ved smedning. Hvert metal eller legering har sin egen plast smede temperaturområde. Nogle af dem har stort temperaturområde, mens andre har snævre områder. Temperaturområdet afhænger af bestanddelene og den kemiske sammensætning.

Normalt er smedetemperaturen for ikke-jernholdige metaller og legeringer meget lavere end dem, der kræves til jernholdige materialer. Temperaturområderne for almindeligt anvendte legeringer er angivet i tabel 5.1. Disse omfatter lavstålstål, aluminium, magnesium og kobberlegeringer, såvel som mange legerede stål og rustfrit stål.

I tilfælde af hånd smedning eller åben dør smedning, smedet temperaturen dømmes af farven på varmt metal. Mens der i tilfælde af lukkede smedning eller masseproduktion smedematerialer bestemmes smedetemperaturen af ​​termoelementerne og de optiske pyrometre.

Smedningsprocesser:

Alle smedeprocesser falder under to hovedtyper, ifølge den anvendte metode:

(i) Open-die smedning (smed smedning eller flad dør smedning).

(ii) Lukket-dør smedning.

(i) Open-Die Smedning:

Ved åbent smedning arbejdes metalet mellem to flade dyser. Det gøres manuelt af blacksmith og dermed også kaldet smith smedning. Dette kan ske ved hånd eller strøm. Ved denne smedning opvarmes metallet til plasttilstandstemperaturen, anbringes på en ambolt og gentagne gange hammere, indtil den ønskede form opnås.

Nu en dag, sorte smed smedning er kun brugt til at forme et lille antal lys smedematerialer denne proces er hovedsagelig brugt i reparation butikker. Komplicerede former med tæt tolerance kan ikke produceres økonomisk ved denne proces.

Modemversionen ved sort smithing, åben dør smedning involverer den kraftaktiverede hammer eller tryk i stedet for hånd hammer og smedens ambolt.

Karakteristikkerne ved åben-smedning er:

(a) Åbningsstøbning anvendes til fremstilling af tunge smedematerialer på op til 300 tons.

(b) Denne proces anvendes også til fremstilling af små partier medieformede smedestykker med uregelmæssige former, der ikke kan fremstilles ved moderne lukkede smedningsprocesser.

(c) Operatørens dygtighed spiller en vigtig rolle i fremstillingen af ​​den ønskede form af delen ved opvarmning og successive arbejdsstrejninger.

(d) Den form, der fremstilles, er kun en tilnærmelse af den krævede del, og efterfølgende bearbejdning er altid påkrævet for at fremstille den nøjagtige del som det blåtryk, der leveres af designeren.

(ii) lukket smedning:

I lukkede smedematerialer arbejdes metalet i et lukket indtryk af et støbesæt. Metalet opvarmes til plasttilstandstemperaturen, anbringes i en todelt hulform og derefter presses. Lukket-dør smedning omfatter drop drop smedning, presse smedning og maskine eller forstyrret smedning.

Under slag (eller klemme) strømmer varmemetallet plastisk for at fylde hulhulrummet. Metalstrømmen er begrænset af formhulrummets form. Fremstillingscyklusen til en formfældet del indbefatter en anden relateret operation, såsom skæring af snegle, opvarmning af snegle, smedning af snegle, trimning af flash, varmebehandling af smedemidlet, afkalkning og endelig inspektion og kvalitetskontrol. Dette er vist i figur 5.2.

Fordele ved Open-Die Smedning:

(1) Denne proces anvendes til fremstilling af tunge smedematerialer på op til 300 tons,

(2) Fremgangsmåden er egnet til fremstilling af små partier af mellemsmedematerialer med uregelmæssige former, der ikke kan fremstilles ved moderne lukkede smedningsprocesser.

(3) Processen indebærer billigere værktøjer og udstyr.

(4) Processen kræver ikke nogen yderligere strømkilde i modsætning til tryk eller maskine smedning.

(5) Processen behøver ikke at lave dyre lukkede dør.

(6) Processen kan gøres overalt på det krævede sted.

Fordele ved Closed-Die smedning:

(1) Større konsistens af produktattributter end i åbent formning eller støbning.

(2) Større styrke ved lavere enhedsvægt sammenlignet med støbegods eller fabrikater.

(3) Komplicerede former med tætte dimensionelle tolerancer kan produceres nemt.

(4) God overfladefinish med minimal overskudsmateriale, der skal fjernes ved bearbejdning.

(5) Omkostningerne ved dele fremstillet ved lukket smedning er normalt to eller tre gange mindre end omkostningerne ved dele fremstillet ved bearbejdning.

Ikke desto mindre er den høje pris ved smedning af dyser den primære begrænsning af denne proces, især hvis der er tale om komplicerede former.

Derfor er processen kun egnet til masseproduktion af stål og ikke-jernholdige komponenter på op til 350 kg.

Smøring i smedningsproces:

Smøring spiller og spiller en vigtig rolle i processen og kan ikke overses.

Smøringsfunktionerne er:

(i) Eliminere friktionen mellem arbejdsdørgrænseflader.

(ii) Sørg for let flow af mete.

(iii) forhindrer det varme metal i at stikke til dysen.

(iv) Forhindrer at overfladen af ​​det varme metal bliver afkølet af den relativt kolde form osv.

Følgende tabel 5.2 giver nogle almindeligt anvendte smøremidler i smedningsprocessen:

Smedning af matricer:

Smedestempler udsættes for svære forhold som høje temperaturer, ekstremt højt tryk og slid. Derfor skal et matmateriale have tilstrækkelig hårdhed ved højere temperaturer såvel som høj sejhed for at modstå de svære forhold.

Særlige værktøjsstål anvendes til dørmateriale. De legeres med følgende legeringsadditiver: Chrom, nikkel, molybdæn og vanadium. For det første bliver dørblokkene annealed, derefter bearbejdet for at gøre skankerne. For det andet hærdet og hærdet til skaftene. Endelig er indtrykshulrummet krumt af værktøjsmagere.

Mangler i smedede produkter:

Mangler kan observeres ved smedning. De kan have overfladefejl eller kropsfejl. Den slags fejl afhænger af antallet af faktorer som smedningsproces, smedet metal, processtemperatur, værktøjsdesign, matricedesign osv.

Følgende er en kort beskrivelse af fejl generelt observeret:

1. Sprængning:

Sprængningsfejlen findes sædvanligvis ved kommende og i rette vinkler. De mulige årsager er ikke-ensartet temperaturfordeling, høj grad af deformation end nødvendigt, trækspændinger under smedningsprocessen mv.

2. Folds:

Foldningsfejlen observeres almindeligvis ved opskæring og overskrift. Fold kan også observeres ved kanterne af dele fremstillet ved smed-smedning. De mulige årsager er: Reduktion pr. Pass er for lille, spænde af metal, defekt smedning design mv.

3. Forkerte sektioner:

De ukorrekte sektioner omfatter døde metalzoner, rørsystemer og uregelmæssig eller voldsom metalflow. De skyldes stort set dårligt værktøj og dør design.

4. Uopfyldte sektioner:

De ikke-udfyldte sektioner i smedning kan skyldes, at metallet ikke fylder formhulrummet korrekt. De mulige årsager er: utilstrækkelig metalmængde, malplacering af metal i dysen, lav varmetemperatur, dårlig smedning design og pool værktøj eller dør design.

5. Matchede smedematerialer:

Mismatching af smedestykker observeres, når de øvre og nedre dele af matricen er ude af justering under slag.

6. Fins and Rages:

Finner og trapper er små fremspring af løs metal i smedeoverfladen. De mulige årsager er: ukorrekt håndværk, dårlig dørdesign osv.

7. Overophedet og brændt metal:

Nogle gange bliver metal overophedet på grund af dette; metallet mister sin styrke. De mulige årsager er: Højere temperatur end krævet, den del opvarmet i for lang tid, ukorrekt og ikke-ensartet opvarmning.

8. Scale Pits:

Skalene er lavvandede overfladetrykninger. Disse er forårsaget af skala, der ikke blev fjernet fra arbejde billet eller døroverflade før smedning. Hyppig rengøring af dyser og korrekt smedningstemperatur kan undgå denne fejl.

9. Ruptured Fiber-Flow Lines:

Dette skyldes en hurtig strømning af metallet.

Årsager til smedningsfejl:

Smedningsfejl skyldes en eller flere af følgende grunde:

1. Dårlig kvalitet af ingots og plader anvendt til fremstilling af de smedede komponenter.

2. Dårlig mekanisk styrke af ingots.

3. Dårlig værktøj og dør design.

4. Forkert sammensætning af materiale, der er smedet.

5. Forkert opvarmning og afkøling af smedematerialer.

6. I nøjagtige smedningsoperationer.

7. Ulignende justering af nedre og øvre dørdele.

8. Skalering af dør og ingots brugt mv.

Fordele ved smedning:

Følgende er fordelene ved smedning proces:

1. Raffineret kornstruktur.

2. bedre styrke af dele

3. rimelig grad af nøjagtighed

4. Smedeværker kan være let svejsede.

5. Opnåelse af glat overfladebehandling.

6. Ingen eller ubetydelig bearbejdning kræves.

7. Opbevaring af materiale som spild er mindre.

8. Hurtigere produktionshastighed.

9. Bedst egnet til masseproduktion.

10. Reduceret dødvægt af smedede dele.

Ulemper ved smedning:

Ulemperne ved smedningsprocessen er:

1. Høje omkostninger ved værktøjer.

2. Omkostningseffektiv vedligeholdelse af værktøj.

3. Varmebehandling, der kræves efter smedning i nogle tilfælde.

4. Begrænsning i form og størrelse.

5. Ukorrekt smedning kan forårsage smedfejl, såsom revner, bøjninger etc.

6. Lukkede tolerancer er vanskelige at vedligeholde.

Anvendelser af smedning:

Smedede dele kan klassificeres i følgende tre kategorier:

1. Små smedestykker:

Små smedematerialer omfatter møtrik og bolte, skruetrækker, ringe osv. Bejder og små skæreværktøjer anvendes i denne kategori. Små smedestykker er smedet af stangbestande.

2. Medium Smedestykker:

Mellemsmedgods omfatter koblingsstænger, små krumtapaksler, løftestænger, kroge, jernbanevognaksler, flangekoblinger mv. Mellemsmedegods er smedet af stænger og plader.

3. Tyngre Smedestykker:

Tyngre smedestykker omfatter store aksler af kraftværker, turbiner og skibe samt kolonner af presser og ruller til valseværker. Tyngre dele arbejdes fra gødder.