Tvárnenie za tepla
Tvárnenie za tepla je technologický proces tvárnenia kovov, prebiehajúci pri teplote vyššej, ako je rekryštalizačná teplota tvárneného materiálu. Tvárnenie za tepla využíva zníženie pevnosti a húževnatosti tvárneného materiálu sprevádzané zvýšením jeho tvárniteľnosti pri vyšších teplotách. Typickými tvárniacimi prácami za tepla sú napríklad kovanie a valcovanie.
Väčšinu operácií tvárnenia je možné vykonávať za studena alebo za tepla. Tvárnenie za tepla za zvolí, ak na to existuje niektorý z nižšie uvedených dôvodov:
- materiál nie je možné tvárniť za studena
- tvárnený materiál má vysokú pevnosť
- stupeň pretvárnenia je vysoký
- tvárnia sa hrubé alebo veľké polotovary.
Nevýhodou tvárnenia za tepla je zmena vlastností alebo horšia kvalita povrchu výtvarku spôsobená oxidáciou.
Ohrev polotovaru
upraviť
Tvárnený materiál je potrebné ohriať na potrebnú teplotu tvárnenia. Ohrev sa vykonáva rôznymi spôsobmi podľa typu výroby a veľkosti polotovaru:
- v peciach:
- vo vyhniach – menšie predmety pri kovaní
- elektricky, indukčne – pri sériovej a hromadnej výrobe.
Počas tvárnenia materiál chladne. Ak sú tvárniace teploty príliš vysoké, alebo tvárnenie trvá dlhší čas, hrozí pokles teploty pod dolnú teplotu tvárnenia. V tomto prípade je potrebné medzi jednotlivé tvárniace operácie zaradiť aj jeden, alebo vic medziohrevov.[1]
Tvárnenie vybraných materiálov za tepla
upraviť- Oceľ. Oceľ sa za tepla tvárni v austenitickom stave. Dolná tvárniaca teplota je približne 50 °C nad čiarou A3 resp. A1 (pozri Binárny diagram železo-uhlík). Horná tvárniaca teplota je 250 °C až 300 °C pod čiarou solidu. Tieto teploty sú závislé od percentuálneho podielu uhlíka v oceli a zodpovedajú rozsahu približne 790 °C až 1 050 °C pre oceľ s obsahom 1,6 % uhlíka a 950 °C až 1 200 °C pre oceľ s minimálnym obsahom uhlíka. Povrch ocele sa pri tvárnení za tepla okysličuje a premieňa na oxid železa, ktorý sa odlupuje ako okoviny. Tieto straty môžu dosiahnuť až 3 %.[1]
- Hliník. Rekryštalizačná teplota hliníka Al 99,5 je pri stredných stupňoch pretvárnenia asi 150 °C. Tvárnenie hliníka za tepla prebieha pri teplotách 300 °C až 350 °C. [2]
- Meď. Rekryštalizačná teplota medi je v závislosti od jej čistoty od 150 °C do 330 °C. Meď sa za tepla tvárni pri teplotách 800 °C až 900 °C. Dôvod pre vyššie teploty je ten, že medzi 400 °C až 500 °C má meď nižšiu plasticitu ako za studena, a od tohoto minima so zvyšujúcou s teplotou tvárnosť medi narastá. Na druhej strane, pri teplotách nad 900 °C hrozí oxidácia na hraniciach zŕn. Meď sa najčastejšie tvárni valcovaním alebo pretlačovaním. [2]
- Mosadz. Na tvárnenie sú vhodné iba mosadze s maximálnym obsahom zinku do 42 %. Tvárnia sa za tepla pri teplotách 650 °C až 850 °C.[2]
- Bronz. Rekryštalizačná teplota cínových bronzov je 350 °C až 370 °C. Tvárniace teploty sú však výrazne vyššie 790 °C až 820 °C, pri valcovaní 800 °C až 900 °C v závislosti od obsahu cínu. Homogénne hliníkové bronzy sa vzhľadom na spôsob kryštalizácie musia aj pred tvárnením za studena najskôr tvárniť za tepla. Tvárniace teploty sú 750 °C až 850 °C. Niklové bronzy majú rekryštalizačnú teplotu vyššiu o 200 °C až 250 °C ako čistá meď. Dobre sa tvárnia za tepla Podobne ako mangánové a kremíkové bronzy. [2]
- Nikel. Rekryštalizačná teplota niklu je vysoká, približne 600 °C. Nikel s za tepla tvárni pri teplotách 1 150 °C až 1250 °C, najčastejšie valcovaním.[2]
- Titán. Titán sa pri tvárni za tepla pri teplotách 800 °C až 950 °C. Dobre sa valcuje aj kuje. Pri vysokých teplotách titán oxiduje, nitriduje a rozpúšťa vodík. Tieto difúzne vrstvy sa po tvárnení mechanicky odstraňujú alebo sa moria. [2]
Referencie
upraviť- ↑ a b HLUCHÝ, Miroslav, a kol. Technológia. Bratislava : Alfa, vydavateľstvo technickej a ekonomickej literatúry, n.p., 1977. 368 s.
- ↑ a b c d e f g MACEK, Karel; ZUNA, Petr; ZILVAR, Václav. Náuka o materiáli III pre 4. ročník SPŠ strojníckych.. Bratislava : Alfa, vydavateľstvo technickej a ekonomickej literatúry n.p., 1989. 240 s. ISBN 80-05-00166-5.