Karstā kalšana un aukstā kalšana ir divi dažādi metāla formēšanas procesi, kas var nodrošināt līdzīgus rezultātus. Kalšana ir process, kurā tiek izmantoti noteikti instrumenti un iekārtas, lai deformētu metālu iepriekš noteiktā formā - deformāciju veic, izmantojot karsto kalšanu, auksto kalšanu vai pat siltu kalšanu. Galu galā ražotāji ņems vērā daudzus standartus, pirms izvēlas konkrētam lietojumam vispiemērotāko kalšanas veidu. Gadījumā, ja graudu struktūras izkārtojums piešķir detaļai virziena raksturlielumus, graudu izlīdzināšanai izmanto kalšanu, lai tie varētu izturēt vislielāko slodzi, ar kādu detaļa saskarsies. Turpretim liešanai un mehāniskai apstrādei parasti ir mazāka kontrole pār graudu struktūru izvietojumu.
Kalšanas process
Kalšana ir definēta kā metāla veidošanās vai deformācija tā cietā stāvoklī. Daudzus kalšanas procesus pabeidz ar izjaukšanu, kurā āmurs vai uzsitējs pārvietojas horizontāli, lai piespiestu stieņa vai stieņa galu, lai paplašinātos un mainītu gala formu. Pirms galīgās formas sasniegšanas daļa parasti iziet cauri nepārtrauktām darbstacijām. Šādā veidā augstas stiprības bultskrūves ir “aukstas galvas”. Arī motora vārsts tiek veidots, izjaucot.
Kalšanā ar āmuru detaļa tiek iekalta gatavās daļas formā veidnē, kas ir ļoti līdzīga kalēja atvērtai kalšanai. Šajā gadījumā metāls tiek iekalts vēlamajā formā pret laktu. Pastāv atšķirība starp atvērto kalšanu un slēgto kalšanu. Kalšanas laikā metālu nekad pilnībā neierobežo veidne. Slēgtās vai presētās veidnēs kalts metāls ir ierobežots starp pusveidnēm. Atkārtoti kaljot veidni, metāls iegūst formu, un abas veidnes puses galu galā saskaras. Āmura enerģiju var nodrošināt ar tvaiku vai pneimatiskiem, mehāniskiem vai hidrauliskiem līdzekļiem. Īstā kalšanā ar āmuru gravitācija vien nospiež āmuru uz leju, taču daudzas sistēmas izmanto jaudas palīdzību apvienojumā ar gravitāciju. Āmurs nodrošina virkni salīdzinoši liela ātruma, zema spēka sitienu, lai aizvērtu veidni.
Spiediena kalšanā augsts spiediens aizstāj lielu ātrumu, un puse no veidnes tiek aizvērta vienā gājienā, ko parasti nodrošina jaudas skrūve vai hidrauliskais cilindrs. Ar āmuru kalšanu parasti izmanto mazāku detaļu ražošanai, savukārt presē kalšanu parasti izmanto masveida ražošanai un automatizācijai. Lēna spiediena kalšana bieži apstrādā detaļu iekšpusi labāk nekā kalšana, un to parasti izmanto lielām augstas kvalitātes detaļām, piemēram, titāna lidmašīnu starpsienām. Citas specializētas kalšanas metodes atšķiras atkarībā no šīm pamata tēmām: piemēram, gultņu trases un lielie zobratu gredzeni tiek izgatavoti, izmantojot procesu, ko sauc par velmēšanas gredzenu kalšanu, kas var radīt bezšuvju apļveida daļas.
Karstā kalšana
Kad metāla gabals ir karsti kalts, tas ir ievērojami jāuzsilda. Vidējā kalšanas temperatūra, kas nepieciešama dažādu metālu karstajai kalšanai, ir:
Tērauds līdz 1150°C
360 līdz 520 grādi C alumīnija sakausējumiem
700 līdz 800 grādi C (vara sakausējums)
Karstās kalšanas procesā tērauda sagataves vai sagataves tiek indukcijas karsētas vai karsētas līdz temperatūrai, kas pārsniedz metāla pārkristalizācijas punktu kalšanas krāsnī vai krāsnī. Šis ārkārtējais karstums ir nepieciešams, lai izvairītos no metālu deformācijas sacietēšanas deformācijas laikā. Metāla plastiskā stāvokļa dēļ no tā var izveidot diezgan sarežģītas formas. Metāls saglabā elastību un elastību.
Lai kaltu noteiktus metālus, piemēram, supersakausējumus, tiek izmantots karstās kalšanas veids, ko sauc par izotermisko kalšanu. Šeit veidni uzkarsē līdz aptuveni sagataves temperatūrai, lai izvairītos no detaļu virsmas atdzišanas kalšanas procesā. Kalšana dažreiz tiek veikta kontrolētā atmosfērā, lai samazinātu oksīda nogulšņu veidošanos.
Tradicionāli ražotāji detaļu ražošanai izvēlas karsto kalšanu, jo tas ļauj materiālam deformēties plastmasas stāvoklī, padarot metālu vieglāk apstrādājamu. Karstā kalšana ir ieteicama arī metāla deformācijai ar augstu formējamību, kas liecina par to, cik lielu deformāciju metāls var izturēt, neradot defektus. Citi karstās kalšanas apsvērumi ir šādi:
Diskrētu detaļu ražošana
Vidēja līdz zema precizitāte
Zems stress vai zems darba rūdījums
Viendabīga graudu struktūra
Palieliniet elastību
Novērst ķīmisko nesaderību un porainību
Iespējamie karstās kalšanas trūkumi ir:
Mazāk precīzas pielaides
Materiāls dzesēšanas procesa laikā var deformēties
Dažādas metāla graudu konstrukcijas
Iespējamās reakcijas starp apkārtējo atmosfēru un metāliem (zvīņošanās)
Aukstā kalšana (vai aukstā formēšana)
Aukstā kalšana izraisa metāla deformāciju zem tā pārkristalizācijas punkta. Aukstā kalšana ievērojami uzlabo stiepes izturību un tecēšanas spēku, vienlaikus samazinot elastību. Aukstā kalšana parasti tiek veikta istabas temperatūrā. Visizplatītākais metāls aukstās kalšanas lietojumos parasti ir standarta tērauds vai oglekļa leģētais tērauds. Aukstā kalšana parasti ir slēgts kalšanas process.
Ja metāls jau ir mīksts metāls (piemēram, alumīnijs), parasti priekšroka tiek dota aukstai kalšanai. Šis process parasti ir lētāks nekā karstā kalšana, un gala produktam gandrīz nav nepieciešama precīza apstrāde. Dažreiz, kad metāls tiek auksti kalts vēlamajā formā, pēc atlikušā virsmas sprieguma noņemšanas tiek veikta termiskā apstrāde. Sakarā ar metāla stiprības uzlabošanos ar auksto kalšanu, zemākas kvalitātes materiālus dažkārt var izmantot, lai ražotu izmantojamas detaļas, kuras nevar izgatavot no tā paša materiāla, izmantojot mehānisko vai karsto kalšanu.
Ražotāji dažādu iemeslu dēļ var izvēlēties auksto kalšanu, nevis karsto kalšanu, jo aukstā kaluma detaļām ir nepieciešama neliela vai nav nepieciešama precīza apstrāde, un šis ražošanas procesa posms parasti nav obligāts, tādējādi ietaupot naudu. Aukstā kalšana ir arī mazāk jutīga pret piesārņojuma problēmām, kā rezultātā tiek panākta labāka sastāvdaļu kopējā virsmas apdare. Citas aukstās kalšanas priekšrocības ir:
Vieglāk piešķirt virziena raksturlielumus
Uzlabojiet reproducējamību
Palieliniet izmēra kontroli
Darbojas ar lielu spriegumu un lielu pelējuma slodzi
Tīru vai gandrīz tīru detaļu ražošana
Daži iespējamie trūkumi ietver:
Pirms kalšanas metāla virsmai jābūt tīrai un bez oksīda nogulsnēm
Slikta metālu elastība
Var rasties atlikušais stress
Nepieciešams smagāks un jaudīgāks aprīkojums
Nepieciešami jaudīgāki rīki
Siltā kalšana
Siltā kalšana tiek veikta temperatūrā, kas ir zemāka par rekristalizācijas temperatūru, bet augstāka par istabas temperatūru, lai novērstu trūkumus un iegūtu karstās un aukstās kalšanas priekšrocības. Oksīda ādas veidošanās nav problēma, un, salīdzinot ar karsto kalšanu, pielaide var būt mazāka. Salīdzinot ar auksto kalšanu, veidnes izmaksas ir zemākas, un arī izgatavošanai nepieciešamais spēks ir mazāks. Salīdzinot ar aukstu apstrādi, tas samazina deformācijas sacietēšanu un uzlabo elastību.
Pieteikums
Automobiļu rūpniecībā kalšanu izmanto piekares detaļu, piemēram, spriegojuma sviras un ass, un spēka piedziņas daļu, piemēram, klaņa un transmisijas mehānismu, ražošanai. Kalumus parasti izmanto cauruļvadu vārstu kātiem, vārstu korpusiem un atlokiem, dažreiz izgatavoti no vara sakausējuma, lai palielinātu izturību pret koroziju. Rokas instrumenti, piemēram, uzgriežņu atslēgas, parasti ir kalti ar daudzām stiepļu trosēm