Varmsmiing og kaldsmiing er to forskjellige metallformingsprosesser som kan gi lignende resultater. Smiing er prosessen med å bruke visse verktøy og utstyr for å deformere et metall til en forhåndsbestemt form - deformasjon oppnås ved hjelp av varm smiing, kald smiing eller til og med varme smiingsprosesser. Til syvende og sist vil produsenter vurdere mange standarder før de velger den typen smiing som er best egnet for en spesifikk applikasjon. I tilfellet der arrangementet av kornstrukturen gir delen retningsegenskaper, brukes smiing for å justere kornene slik at de kan motstå den høyeste spenningen som delen vil møte. I motsetning til dette har støping og mekanisk prosessering vanligvis mindre kontroll over arrangementet av kornstrukturer.
Smiingsprosess
Smiing er definert som dannelse eller deformasjon av et metall i fast tilstand. Mange smiingsprosesser fullføres gjennom støt, der hammeren eller slageren beveger seg horisontalt for å presse mot enden av stangen eller stangen for å utvide og endre formen på enden. Før den når den endelige formen, passerer delen vanligvis gjennom kontinuerlige arbeidsstasjoner. Høystyrkebolter er "kaldhodet" på denne måten. Motorventilen er også dannet ved forstyrrelse.
Ved fallhammersmiing hamres delen i formen til den ferdige delen i formen, som er veldig lik den åpne formsmiingen til en smed. I dette tilfellet hamres metallet i ønsket form mot ambolten. Det er forskjell på åpen formsmiing og lukket formsmiing. I formsmiing er metallet aldri helt begrenset av formen. I lukkede eller pressede former er smidd metall begrenset mellom halvformer. Gjentatte hammerslag på formen tvinger metallet til sin form, og de to halvdelene av formen møtes til slutt. Energien til en hammer kan tilveiebringes av damp eller pneumatiske, mekaniske eller hydrauliske midler. I ekte fallhammersmiing presser tyngdekraften alene hammeren nedover, men mange systemer bruker kraftassistanse kombinert med tyngdekraft. Hammeren gir en serie med relativt høy hastighet, lav kraft slag for å lukke formen.
Ved trykksmiing erstatter høyt trykk høy hastighet, og halvparten av formen lukkes i et enkelt slag, vanligvis gitt av en kraftskrue eller hydraulisk sylinder. Hammersmiing brukes vanligvis til å produsere mindre deler, mens pressesmiing vanligvis brukes til masseproduksjon og automatisering. Den langsomme påføringen av trykksmiing behandler ofte det indre av deler bedre enn hamring, og brukes vanligvis på store høykvalitetsdeler som titanflyskott. Andre spesialiserte smiingsmetoder varierer avhengig av disse grunnleggende temaene: For eksempel lages lagerløp og store girringer gjennom en prosess som kalles rulleringssmiing, som kan produsere sømløse sirkulære deler.
Varm smiing
Når et metallstykke er varmsmidd, må det varmes betydelig opp. Den gjennomsnittlige smitemperaturen som kreves for varmsmiing av forskjellige metaller er:
Stål opp til 1150 grader C
360 til 520 grader C for aluminiumslegeringer
700 til 800 grader C (kobberlegering)
I den varme smiingsprosessen induksjonsvarmes eller varmes stålemner eller emner til en temperatur over metallets rekrystalliseringspunkt i en smiovn eller ovn. Denne ekstreme varmen er nødvendig for å unngå strekkherding av metaller under deformasjon. På grunn av metallets plastiske tilstand kan den lages til ganske komplekse former. Metall opprettholder duktilitet og duktilitet.
For å smi visse metaller, for eksempel superlegeringer, brukes en type varmsmiing kalt isotermisk smiing. Her varmes formen opp til omtrent samme temperatur som emnet for å unngå overflatekjøling av delene under smiingsprosessen. Smiing utføres noen ganger i en kontrollert atmosfære for å minimere dannelsen av oksidbelegg.
Tradisjonelt velger produsenter varmsmiing for å produsere deler fordi det lar materialet deformeres i plastisk tilstand, noe som gjør metallet lettere å maskinere. Varmsmiing anbefales også for metalldeformasjon med høy formbarhet, som er en indikator på hvor mye deformasjon et metall tåler uten å gi defekter. Andre hensyn for varm smiing inkluderer:
Produksjon av diskrete deler
Middels til lav presisjon
Lav stress eller lav arbeidsherding
Homogen kornstruktur
Øk duktiliteten
Eliminer kjemisk inkompatibilitet og porøsitet
Mulige ulemper med varm smiing inkluderer:
Mindre presise toleranser
Materialet kan deformeres under kjøleprosessen
Ulike metallkornstrukturer
Mulige reaksjoner mellom den omkringliggende atmosfæren og metaller (skalering)
Kaldsmiing (eller kaldforming)
Kaldsmiing får metall til å deformeres under rekrystalliseringspunktet. Kaldsmiing forbedrer strekkstyrken og flytestyrken betydelig, samtidig som duktiliteten reduseres. Kaldsmiing utføres vanligvis nær romtemperatur. Det vanligste metallet i kaldsmiingsapplikasjoner er vanligvis standard stål eller karbonlegert stål. Kaldsmiing er vanligvis en lukket dyseprosess.
Når metallet allerede er et mykt metall (som aluminium), foretrekkes vanligvis kaldsmiing. Denne prosessen er vanligvis billigere enn varmsmiing, og sluttproduktet krever neppe presisjonsbearbeiding. Noen ganger, når metallet er kaldsmidd til ønsket form, utføres varmebehandling etter fjerning av gjenværende overflatespenning. På grunn av forbedringen av metallstyrken ved kaldsmiing, kan materialer av lavere kvalitet noen ganger brukes til å produsere brukbare deler som ikke kan lages av samme materiale gjennom maskinering eller varmsmiing.
Produsenter kan velge kald smiing fremfor varm smiing av ulike grunner - fordi kald smidde deler krever liten eller ingen presisjonsbearbeiding, og dette trinnet i produksjonsprosessen er vanligvis valgfritt, og sparer dermed penger. Kaldsmiing er også mindre utsatt for forurensningsproblemer, noe som resulterer i bedre total overflatefinish på komponentene. Andre fordeler med kaldsmiing inkluderer:
Lettere å tildele retningsegenskaper
Forbedre reproduserbarheten
Øk størrelseskontrollen
Håndtering av høy belastning og høy muggbelastning
Produksjon av rene eller nesten rene deler
Noen mulige ulemper inkluderer:
Metalloverflaten må være ren og fri for oksidbelegg før smiing
Dårlig duktilitet av metaller
Reststress kan forekomme
Trenger tyngre og kraftigere utstyr
Trenger kraftigere verktøy
Varm smiing
Varmsmiing utføres ved temperaturer lavere enn rekrystalliseringstemperaturen, men høyere enn romtemperatur for å overvinne mangler og oppnå fordelene med varm og kald smiing. Dannelsen av oksidhud er ikke et problem, og sammenlignet med varmsmiing kan toleransen være mindre. Sammenlignet med kaldsmiing er kostnaden for formen lavere og kraften som kreves for produksjon er også lavere. Sammenlignet med kaldbearbeiding reduserer det strekkherding og forbedrer duktiliteten.
applikasjon
I bilindustrien brukes smiing til å produsere fjæringsdeler som mellomarm og aksel, og drivverksdeler som koblingsstang og gir. Smiing brukes ofte til rørledningsventilstammer, ventilhus og flenser, noen ganger laget av kobberlegering for å øke korrosjonsmotstanden. Håndverktøy som skiftenøkler er vanligvis smidd, med mange ståltau