Sledovali jste někdy video o kování a viděli ty malé kousky odlétající od zářícího kovu? Může to vypadat chaoticky a budete se divit, že se materiál rozpadá. No, je to přirozená součást procesu, zvláště u horkého hliníku.

Materiál, který během kování padá nebo se odlupuje z horkého hliníku, je především oxid hlinitý. Tato tenká, křehká vrstva se rychle tvoří na povrchu horkého hliníku, když reaguje se vzdušným kyslíkem, a může se během procesu deformace uvolnit.

Ve SWA Forging každý den pracujeme s kovanými hliníkovými kroužky a kotouči o velkém-průměru. Zatímco naše procesy jsou přísně kontrolovány, tvorba oxidu hlinitého na horkých površích je základním aspektem práce s tímto úžasným kovem. Je to něco, co řídíme a rozumíme tomu. Podívejme se blíže na to, co tato „věc“ je a proč se objevuje.

 

Co je to za věci, které se při kování oddělují od kovu?

Vidět, jak se kousky a kousky oddělují od kovu během intenzivního procesu kování, může být trochu matoucí, že? Můžete se obávat, že degraduje samotný kov. Obvykle je to produkt povrchové reakce.

"Věcí", která se uvolňuje z kovu během kování, je obecně oxidové okují. U hliníku je to oxid hlinitý; pro ocel je to typicky oxid železa. Tato vrstva vzniká vlivem vysokých teplot a reakcí se vzdušným kyslíkem a při mechanickém namáhání se odlupuje.

Když mluvíme o kování, zejména o otevřeném-zápustkovém kování, jako to děláme ve SWA Forging pro naše kroužky a kotouče, kovový obrobek se zahřívá na velmi vysoké teploty, aby byl kujný. U hliníkových slitin to může být několik set stupňů Celsia. Při těchto teplotách je kov vysoce reaktivní, zejména jeho povrch. Vzduch kolem nás obsahuje kyslík a horký hliník s tímto kyslíkem snadno reaguje. Tato chemická reakce vytváří na povrchu novou sloučeninu: oxid hlinitý (Al₂O3). Nejde o odlupování samotného hliníku, ale spíše o keramickou-vrstvu, která se tvoří nahoře. Zpočátku je tato vrstva oxidu velmi tenká a dobře přilne, ve skutečnosti poskytuje určitou ochranu základnímu kovu. Jak však proces kování pokračuje – pomocí výkonných lisů a kladiv tvarujících kov – může tato vrstva oxidu, která je křehčí než tvárný hliník pod ní, praskat, lámat se a odlupovat se. Tloušťka a přilnavost této oxidové vrstvy může záviset na konkrétní slitině, teplotě, době při teplotě a atmosféře pece. Například některé slitiny, které kujeme, mohou vyvinout mírně odlišné vlastnosti oxidů než jiné, ale základní proces je stejný. Je to velmi přirozená součást za tepla pracujícího hliníku.

Co je to odlupování kovového povrchu?

Všimnout si vloček oddělujících se od kovového povrchu, zvláště když je horký nebo při práci, může být znepokojivé, pokud nevíte, co se děje. Rozpadá se kov? Ne, většinou to jen ustupuje povrchová vrstva.

Odlupování kovového povrchu, zejména při práci za tepla, jako je kování, je typicky odlupování vrstvy oxidu (okují), která se vytvořila na kovu v důsledku vysokých teplot a reakce s atmosférou. Tato vrstva je často křehčí než základní kov.

Toto „odlupování“ je přímým důsledkem rozdílných vlastností mezi základním kovem (v našem případě hliníkovou slitinou) a vrstvou oxidu hlinitého na jeho povrchu. Zde je důvod, proč se to děje:

Diferenciální tepelná expanze:Kovový hliník a vrstva oxidu hlinitého se při zahřívání a ochlazování roztahují a smršťují mírně odlišnými rychlostmi. Během opakovaných cyklů ohřevu a deformace při kování to může vytvářet napětí na rozhraní mezi kovem a oxidem, což způsobí, že oxid ztratí přilnavost a odlupuje se.

Křehkost oxidu:Oxid hlinitý je keramický materiál. Je tvrdý a ochranný, ale je také poměrně křehký ve srovnání s kovanou horkou, tažnou hliníkovou slitinou. Když se hliníkový obrobek při kování stlačí, zatluče nebo natáhne, podkladový kov se plasticky deformuje. Křehká vrstva oxidu se snaží přizpůsobit, ale nemůže se tolik natáhnout, takže praská a láme se ve vločky.

Tloušťka vrstvy:Pokud vrstva oxidu naroste příliš silná, může se stát méně přilnavou a náchylnější k odlupování nebo odlupování. Roli zde hrají podmínky v dohřívací peci a doba ohřevu. V SWA Forging pečlivě řídíme topné cykly. I když je tvorba oxidu nevyhnutelná, kontrola jeho tloušťky pomáhá zajistit kvalitu konečného výkovku a minimalizuje nadměrné odlupování, které by se mohlo potenciálně usadit v povrchu. Někdy lze mezi kroky kování použít kartáčování nebo jiné metody odstraňování okují, pokud se vytvoří zvláště silná nebo uvolněná vrstva oxidu, ačkoli pro hliník je to méně agresivní než u ocelových okují.

 

Jaké jsou vločky z horkého kovu?

Ty drobné kousky odlétající od horkého kovu v kovárně vypadají skoro jako jiskry nebo popel, že? Jsou to vlastně kousky přeměněného povrchu kovu. Pro hliník mají výrazný charakter.

Vločky z horkého kovu, konkrétně horkého hliníku, jsou typicky malé, lehké kousky oxidu hlinitého. Jsou šedobílé-a křehké, formují se, když horký hliníkový povrch reaguje s kyslíkem a poté se odlamuje během deformace výkovku.

Pojďme konkrétně k těmto vločkám, když mluvíme o kování hliníku. Na rozdíl od tmavých, těžkých šupin, které se odlupují z oceli, jsou vločky oxidu hlinitého:

Barva:Obvykle šedobílé-bílé nebo stříbřité-bílé. Toto je přirozená barva oxidu hlinitého.

Hmotnost:Velmi lehký a může se zdát, že se krátce vznáší ve vzduchu, pokud je dostatečně malý. Je to proto, že oxid hlinitý, i když je pro keramiku hustý, je srovnáván s mnohem hustšími vločkami oxidu železa z oceli.

Textura/Povaha:Křehký a lze jej snadno rozdrtit na prášek. Na dotek nejsou kovové.

Složení:Primárně Al203. To se chemicky liší od hliníkové slitiny (Al) pod ním.

Během kování našich velkých hliníkových kroužků a kotoučů ve společnosti SWA Forging, když je se zahřátým předvalkem manipulováno a tvarováno lisem nebo kladivem, můžete vidět oddělování těchto jemných vloček. Intenzivní tlak a deformace způsobí, že vrstva oxidu, která se vytvořila v peci a nadále se tvoří na exponovaném horkém povrchu, praskne a oddělí se. Nejsou to odlomené kusy konstrukčního hliníku; jsou to „kůže“, která vznikla vlivem tepla a vzduchu. I když je to obecně netoxické, dobré větrání je v kovárně vždy důležité, aby se zvládly všechny částice ve vzduchu. Přítomnost a povaha těchto vloček jsou pro zkušené kováře indikátory teploty a stavu povrchu obrobku.

 

Co je to hrana v kování?

Možná uslyšíte, jak odborníci na kování mluví o „okrajování“ nebo „okrajování“ a divíte se, co tento nástroj nebo krok dělá. Je to klíčová část správného tvarování kovu před hlavním tvářením.

Okrajovač při kování je nástroj nebo zápustková dutina se specifickým profilem používaným v rané fázi kování k přerozdělení kovu v obrobku po jeho délce, zmenšení jeho průřezu v jednom rozměru a zvětšení v jiném rozměru a k jeho přípravě pro následné operace tvarování.

Okrajování, neboli operace olepování, je základním krokem v mnoha procesech zápustkového kování s otevřeným-zápustkovým a uzavřeným{1}}zápustkovým kováním. Berte to jako nástroj předběžného tvarování. Jeho hlavní cíle jsou:

Distribuce materiálu:Strategicky shromažďovat nebo šířit materiál. Například, pokud potřebujete více materiálu ve středu obrobku pro pozdější otiskování, olepování může „zahrnout“ konce a tlačit materiál směrem ke středu. Nebo může snížit šířku a zvýšit výšku/tloušťku sekce.

Tvarování průřezu-:Začíná dodávat obrobku přesněji definovaný průřez{0}} a pohybuje se od jednoduchého sochoru (jako je kruhová nebo čtvercová tyč) směrem k hrubému tvaru potřebnému pro konečné kovací zápustky. To zlepšuje tok materiálu v pozdějších fázích.

Zjemnění toku zrn:Opracováním materiálu tímto kontrolovaným způsobem může olepování také pomoci při zahájení orientace vnitřní struktury zrn kovu, což je důležité pro konečné mechanické vlastnosti výkovku.

Když ve společnosti SWA Forging plánujeme proces pro velký hliníkový kroužek nebo kotouč, je nejdůležitější zvážit, jak materiál poteče a vyplňuje nástroje. I když nemusíme použít konkrétní „okrajovací nástroj“ stejným způsobem jako u uzavřených-zápustkových kování pro menší, složité díly, princip řízené deformace pro před-tvarování sochoru je vždy přítomen. Například při otevřeném-zápustkovém kování se určitými sekvencemi zploštění a vytažení (kokování) dosáhne podobného přerozdělení materiálu. Jakákoli taková operace zpracování za tepla, včetně hran, bude zahrnovat vysokou teplotu kovu. Povrch proto bude tvořit oxid hlinitý a část tohoto oxidu se může uvolnit nebo znovu rozdělit během procesu lemování, když je povrch opracován. Správné lemování zajišťuje správné umístění sypkého materiálu, což také pomáhá dosáhnout čistšího povrchu na finálním dílu tím, že minimalizuje záhyby nebo přesahy, kde by se mohly zachytit oxidy.

 

Závěr

Takže tou "věcí" odpadávající z horkého hliníku při kování je hlavně oxid hlinitý. Je to přirozený vedlejší produkt zahřívání hliníku na vzduchu a jeho odlupování je součástí procesu dynamického tvarování.