Холодный ковка: Доступ с вашего IP-адреса временно ограничен — Авито

Расчет холодный, ковка горячая: кузница как хобби и бизнес | Kron Investment Group

Кузнечному ремеслу тысячи лет, но в индустриальный век оно так же востребовано

Художественная ковка остается востребованной даже в индустриальном обществе, а изделия, выполненные методом горячей и холодной ковки, украшают современные здания, коттеджи и дорогие интерьеры.

Хотя кузнечному ремеслу тысячи лет, технологии ковки и оборудование для кузниц тоже модернизируется. Скорость выполнения работ и объемы заказов сложно охватить ручным трудом. Этим можно объяснить рост популярности холодной ковки, как наиболее дешевого и высокопроизводительного производства.

С помощью станка выполнение однотипных элементов, из которых с помощью сварки собирают кованые ворота, решетки, ограждения, беседки и прочее, ускоряется в несколько раз. И только горячая ковка остается преимущественно ручным ремеслом – дорогостоящим, но очень востребованным из-за своей эксклюзивности.

Кузнечное оборудование для горячей и холодной ковки

Успешная работа любого мастера, в особенности в области кузнечного дела, зависит от правильно подобранного кузнечного оборудования. Продешевив в подборе инструмента, можно обречь себя на потерянное время, переделывание испорченных деталей и дальнейший дорогостоящий ремонт кузнечного оборудования.

Как правило, стандартный набор для горячей ковки в кузнице включает в себя:

• наковальню;
• кузнечный горн;
• кузнечный инструмент;
• ванну для закалки деталей;
• ящики для инструментов и угля;

Это набор может быть расширен шпераками и различными дополнительными устройствами.

Набор оборудования для холодной ковки предполагает наличие:

• пневмомолота;
• сварки для художественной ковки;
• кузнечного станка для холодной ковки;
• кузнечного пресса для холодной ковки;
• ручных станков для холодной ковки (корзинка, гнутик, твистер, улитка, волна и другие).

Как выбрать кузнечное оборудование для горячей ковки?

В первую очередь нужно определиться с объемом работ и техническими требованиями к устройству.

Современная наковальня Ц402-11 с опорным устройством из массивного бруса

При выборе горна, например, важными характеристиками являются:

• число зон для разогрева;
• тип используемого топлива;
• переносной или стационарный тип;
• допустимый вес обрабатываемого изделия;
• наличие вытяжки для вентиляции продуктов горения.

Наковальня представляет собой опорное устройство для деформации металла холодным и горячим способом и применяется для кузнечных работ в ремонтной или слесарной мастерской.

Элементы наковальни – «лицо», «рога», «лапы» – предназначены для выполнения различных операций. Изделие изготавливается литьевым методом, при этом поверхности в зависимости от их назначения в процессе ковки оставляют закаленными или незакаленными.

Основание выполняется из массивного деревянного бруса и соединено с наковальней крепежом (скобами). Отверстия наковальни разного сечения (круглые, квадратные) позволяют вставлять в опору шпераки, небольшие дополнительные наковальни – до 4 кг. Они предназначены для ковки мелких элементов и гибки изделий сложной формы.

Наковальня подходит для работы с железом, никелевыми сплавами, сплавами цветных металлов, латунями, легированными свинцом, никелем, Al. При художественной ковке наковальня используется для работ с бронзой.

Ванны для закалки ограничиваются такими параметрами, как объем, количество емкостей и максимально возможные габариты изделия.

Для организации рабочего пространства следует оборудовать кузню также средствами хранения инструментов и топливом для розжига (при использовании горнов, работающих на твердотельном топливе).

Ошибки при выборе оборудования для кузни

При освоении кузнечного ремесла, важно определиться, какой вид ковки вы будете осваивать – от этого зависит комплект оборудования.

Многие сталкиваются с двумя проблемами – желанием приобрести сразу все необходимое оборудование по максимуму – для воплощения художественных замыслов, но на начальном этапе потребуется далеко не все. Поэтому стоит прописать список первоочередных и последующих закупок оборудования, в зависимости от того, какие заказы вы будете делать.

Третий фактор – естественное стремление сэкономить. И это может привести как к повторным тратам, так и к низкой эффективности производства, если речь идет о производительности оборудования для холодной ковки.

Бюджеты на старте нового бизнеса или направления вынуждают считать затраты и соотносить их с минимальным набором оборудования для оснащения кузницы. Но если бизнес будет развиваться, стоит следить за новостями производителей кузнечного оборудования, чтобы оставаться в курсе новых разработок и инноваций, которые могут пригодиться в будущем.

Горячая и холодная ковка, отличия

Художественная ковка всегда высоко ценилась, но особенную популярность она приобрела в современном мире. Кованые изделия, стали незаменимым декоративным элементом в большинстве частных домов и городских квартир. Ими украшают балконы, окна и даже делают предметы интерьера. Вместе с массовым распространением, появились также новые виды ковки, на сегодня их два:

Художественная ковка всегда высоко ценилась, но особенную популярность она приобрела в современном мире. Кованые изделия, стали незаменимым декоративным элементом в большинстве частных домов и городских квартир. Ими украшают балконы, окна и даже делают предметы интерьера. Вместе с массовым распространением, появились также новые виды ковки, на сегодня их два:

• горячая ковка;
• холодная ковка.

Тонкости обработки металла при холодной ковке

Каждая из этих методик обработки металла, имеет свои особенности и сферу применения. Холодная ковка сегодня встречается достаточно часто в силу своей дешевизны из-за штамповки однотипных изделий на станке. Особенностью этого вида ковки, является применение стандартных заготовок, которые вследствие обработки специальным оборудованием, приобретает нужную форму и размер изделия. В процессе работы металл не нагревается, а для соединения всех деталей используют сварку. При этом места соединения получаются грубыми, а потому требуют дальнейшего обжига. Из-за того, что металл остается холодным, времени для изготовления деталей таким методом необходимо немало. Данный метод позволяет существенно снизить стоимость кованых изделий, но при этом они будут выглядеть так, словно были собраны из конструктора. А говорить об их художественной составляющей вообще не приходится.

Тонкости обработки металла при горячей ковке

Главным отличием горячего метода обработки металла, считается возможность изготовления необычных, эксклюзивных изделий и деталей. Метод горячий ковки, предусматривает нагревание металла, ввиду чего он становится мягким и пластичным. С раскаленным металлом можно делать что угодно, и предавать ему любую форму. После обработки металла кузнец опускает изделие в холодную воду, где деталь остывает. Горячая ковка требует гораздо большей затраты времени и сил, но конечный результат того стоит. Кузнец может выполнить любое изделие по индивидуальному заказу с учетом всех требований и желаний клиента, что невозможно при холодной ковке. Несмотря на то, что горячая ковка – метод ручной работы, требующий немалого опыта, результат того стоит. Именно горячая ковка позволяет создавать множество уникальных металлических изделий по индивидуальным эскизам заказчика, придавая эксклюзивность предметам интерьера.

В каталоге нашего сайта вы можете найти огромный ассортимент изделий, выполненных исключительно горячей методикой обработки металла. Каждое из них поразит вас своим качеством, прочностью и приятным внешним видом.

Холодная и горячая ковки | «ТехИнКов»

Заборы, ворота, решетки, ограждения, кованая мебель и другие элементы интерьера мастера нашей компании изготовят для вас из металла. В зависимости от того, какой результат требуется заказчику, мы применяем холодный или горячий способ ковки.

Технологические особенности холодной ковки

Холодная ковка очень созвучна своему наименованию. Во время ее применения металл обрабатывается без нагревания, температура повышается только в местах швов и стыков. Такой способ имеет название машинный.

При помощи специального оборудования наши специалисты вырезают и изгибают заготовки, которые впоследствии скрепляются сваркой. С целью обеспечения оптимального качества готового изделия, до начала выполнения холодной ковки мы проводим проверку металла на чистоту. Кроме этого, для того чтобы изделие не деформировалось, металл прокаливается.

Холодный способ не считается особо сложным. Во время его применения наши мастера создают стандартные элементы ковки. Именно по этой причине стоимость изделий, которые наша компания производит таким способом, весьма недорогая.

Холодная ковка имеет и ряд других положительных аспектов:

• высокая скорость изготовления;
• отличное качество;
• точность размеров.

Главным отрицательным качеством этого способа принято считать невозможность изготовления изделий со сложными формами и орнаментами. Именно по этой причине таким методом наши мастера делают только плоские элементы холодной ковки, к которым можно отнести ворота и заборы.

Передовые методы горячей ковки

Чтобы изготовить изделия со сложными формами или оригинальные предметы интерьера специалисты нашей компании применяют способ горячей ковки. Он заключается в нагревании металла до такой температуры, которая превышает подобные показатели при кристаллизации материала. Вначале заготовку накаливают в печи до начала процесса плавления, потом кладут на наковальню и придают требуемые формы. С горячей ковкой, в отличие от холодной, можно экспериментировать и придавать металлу самый неожиданный вид.

Мы используем два способа горячей ковки:

1. Машинный. В этом случае применяется гидравлический, паровой или машинный молоты.
2. Ручной.

До момента помещения заготовки в накаленную печь, ее разогревают. Это выполняется с целью избегания образования трещин и разных отклонений. Во время всего процесса обработки металла горячим методом наши кузнецы уделяют много внимания поддержанию определенного температурного режима. Это связано с тем, что в случае неодинакового накаливания или перегрева может испортиться болванка. При слабом температурном режиме впоследствии затрудняется обработка металла, и снижаются качественные показатели результата.

После того, как заготовка нагрелась, до начала финальной обработки, выполняется ее уплотнение воздействием на болванку ударами молотка. Благодаря этому происходит удаление образовавшихся внутри болванки пустот, а также ей придается требуемый размер и форма.

Когда изделие остыло, его поверхность выравнивается быстрыми ударами молотка, после этого происходит выправление, выравнивание с использованием технологических приспособлений, а вода окончательно очищает его от окалины.

Ручной способ горячей ковки довольно сложный и трудоемкий процесс. В этом случае холодный метод значительно проще. Но, несмотря на это, горячая ковка обеспечивает эксклюзивный результат. Соответственно стоимость таких изделий, которые реализует наша компания, немного выше.

Мастера художественной ковки, которые работают у нас, обладают не только крепкими физическими данными, но и знаниями в области технологии, а также безупречным вкусом. Обратитесь к нам и мы создадим для Вас настоящий шедевр!

Также Вас может заинтересовать: 

5.2.4 Процесс холодной штамповки

Холодная штамповка — один из наиболее широко используемых процессов бесструзной штамповки, часто не требующий никакой механической обработки, кроме сверления. Общепринятое определение — это формовка или ковка объемного материала при комнатной температуре без нагрева начальной заготовки или промежуточных ступеней. Термин «без нагрева» не включает отжиг в процессе, который можно проводить на промежуточных стадиях, чтобы уменьшить эффекты деформационного упрочнения. Этот процесс обеспечивает большую точность размеров, чем горячее формование, и не приводит к образованию окалины.Однако характеристики пластической текучести заготовки не так хороши, поэтому требуется более высокое давление ковки. Размер компонента обычно ограничен 50 фунтами или меньше. Большинство холодных поковок весят менее 10 фунтов.

Холодная ковка используется в самых разных отраслях промышленности, включая крепежные изделия, автомобилестроение, крепежные изделия для опор, грузовые прицепы, органы управления подвесными двигателями, кривошипы педалей велосипеда, шарниры равных угловых скоростей, крестовины карданных шарниров и оборудование для снарядов военного назначения.Формы обычно ограничивались осесимметричными и осесимметричными осями, включая длинные валы и стойки. Возможности формы расширяются за счет развития технологий. Некоторые из наиболее распространенных форм и комбинаций форм показаны ниже в Разделе 5.2.4.2.

Вернуться к содержанию

Холодная штамповка — один из наиболее широко используемых процессов бесстружечной штамповки, часто не требующий обработки, кроме сверления. Общепринятое определение — это формовка или ковка объемного материала при комнатной температуре без нагрева начальной заготовки или промежуточных ступеней.Термин «без нагрева» не включает отжиг в процессе, который можно проводить на промежуточных стадиях, чтобы уменьшить эффекты деформационного упрочнения. Этот процесс обеспечивает большую точность размеров, чем горячее формование, и не приводит к образованию окалины. Однако характеристики пластической текучести заготовки не так хороши, поэтому требуется более высокое давление ковки. Размер компонента обычно ограничен 50 фунтами или меньше. Большинство холодных поковок весят менее 10 фунтов.

Холодная ковка используется в самых разных отраслях промышленности, включая крепежные изделия, автомобилестроение, крепежные изделия для опор, грузовые прицепы, органы управления подвесными двигателями, кривошипы педалей велосипеда, шарниры равных угловых скоростей, крестовины карданных шарниров и оборудование для снарядов военного назначения. Формы обычно ограничивались осесимметричными и осесимметричными осями, включая длинные валы и стойки. Возможности формы расширяются за счет развития технологий. Некоторые из наиболее распространенных форм и комбинаций форм показаны ниже в Разделе 5.2.4.2.

Вернуться к содержанию

Холодная штамповка — один из наиболее широко используемых процессов бесстружечной штамповки, часто не требующий никакой обработки, кроме сверления.Общепринятое определение — это формовка или ковка объемного материала при комнатной температуре без нагрева начальной заготовки или промежуточных ступеней. Термин «без нагрева» не включает отжиг в процессе, который можно проводить на промежуточных стадиях, чтобы уменьшить эффекты деформационного упрочнения. Этот процесс обеспечивает большую точность размеров, чем горячее формование, и не приводит к образованию окалины. Однако характеристики пластической текучести заготовки не так хороши, поэтому требуется более высокое давление ковки.Размер компонента обычно ограничен 50 фунтами или меньше. Большинство холодных поковок весят менее 10 фунтов.

Холодная ковка используется в самых разных отраслях промышленности, включая крепежные изделия, автомобилестроение, крепежные изделия для опор, грузовые прицепы, органы управления подвесными двигателями, кривошипы педалей велосипеда, шарниры равных угловых скоростей, крестовины карданных шарниров и оборудование для снарядов военного назначения. Формы обычно ограничивались осесимметричными и осесимметричными осями, включая длинные валы и стойки.Возможности формы расширяются за счет развития технологий. Некоторые из наиболее распространенных форм и комбинаций форм показаны ниже в Разделе 5.2.4.2.

Вернуться к содержанию

Холодная штамповка против горячей штамповки: плюсы и минусы

Холодная ковка — важный процесс, используемый для придания формы и упрочнения металлов. Чтобы лучше понять, как это работает, важно сначала понять, что такое ковка и что предлагает каждый тип ковки.

Что такое ковка?

Ковка — это производственный процесс, в ходе которого цельнометаллическая заготовка деформируется, а затем изменяет форму с помощью сжатия. В отличие от других методов придания формы металлу, ковка дает создателю больший контроль над конечным результатом, поскольку зернистость металла деформируется, повторяя новую форму. Это означает, что кузнец может решить, какие части нового металлического предмета будут самыми прочными. В результате кованая деталь прочнее, чем такая же деталь, созданная путем литья или механической обработки.

Для ковки используются различные инструменты, в том числе более традиционный молот и наковальня, а также промышленное использование молотов, приводимых в действие электричеством, паром или гидравликой. Сегодня ковка в основном выполняется с помощью машин на промышленном уровне и является мировой отраслью.

Ковка бывает «горячей», «теплой» или «холодной». Независимо от температуры, используемые методы и машины могут быть классифицированы как одно из следующих:

• Ударная ковка: использование ковочных молотков и винтовых прессов
• Ковка под давлением (вращательное движение): использование гидравлических и механических машин
• Ковка под давлением (поступательное движение): использование прокатных станов
• Ковка под давлением (сочетание поступательного и вращательного движения): флоппиннинг и орбитальная ковка

Что такое холодная ковка?

Холодная штамповка, также называемая холодной штамповкой, — это процесс, который происходит при температуре около комнатной, а не при более высоких температурах, таких как теплая и горячая штамповка.Это делается путем помещения заготовки между двумя штампами и растачивания штампов до тех пор, пока металл не примет их форму. Из-за трения, создаваемого процессом, температура кованного металла может фактически подняться до 250 ° C или 482 ° F. Холодная ковка имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества холодной ковки

Поскольку этот процесс происходит без предварительного нагрева металла, он дает много преимуществ и часто используется в автомобильной промышленности.Например, это часто более экономично, чем другие процессы, поскольку конечный продукт не требует особой отделки, если вообще требует. После этого также почти не остается лишнего материала, так как вес нетто исходного металла примерно такой же, как вес готового продукта. В дополнение к отсутствию лишнего материала штампы, используемые при холодной штамповке, служат дольше, чем при более горячих процессах, что означает меньшее количество замен.

Еще одно преимущество состоит в том, что, хотя пластичность металла снижается во время процесса холодной ковки, металл значительно увеличивает как текучесть, так и предел прочности.Поскольку он не нагревается, зерно металла сохраняет свой размер и меняет направление, чтобы соответствовать изменению формы самой детали, что приводит к увеличению прочности.

Недостатки холодной ковки

Главный недостаток холодной ковки заключается в том, что ее нельзя использовать для каждого металла, потому что некоторые типы с большей вероятностью потрескаются или сломаются во время процесса. Например, в то время как некоторая сталь может быть выкована при комнатной температуре, типы стали с содержанием углерода не превышают.5% и выше не могут.

Еще один недостаток — холодная ковка позволяет создавать только определенные формы. Эти формы обычно более простые и производятся серийно. Если вы ищете нестандартную металлическую деталь, для достижения желаемого результата, вероятно, лучше подойдет другой процесс.

Чем он отличается от горячей штамповки?

Самая очевидная разница между холодной и горячей ковкой — это температура. В отличие от холодной ковки, которая начинается при комнатной температуре или около нее, горячая ковка происходит, когда металл нагревается выше температуры рекристаллизации. Обычно это чрезвычайно высокая температура, например, сталь нагревается до 1150 ° C или 2202 ° F, а медные сплавы до 700-800 ° C или 1300-1470 ° F, что составляет примерно 75% от температуры плавления. Эти высокие температуры необходимы для предотвращения деформационного упрочнения металла в процессе ковки. При таких температурах металл находится в пластичном состоянии, технически остается твердым, но гораздо более пластичным.

Горячая штамповка обычно выполняется посредством процесса, называемого штамповкой, что означает, что нагретый металл помещается в пресс, а затем сжимается между штампом и инструментом.

Преимущества горячей штамповки

Поскольку процесс ковки происходит при высоких температурах, пластиковый металл пластичный и легко поддается формованию. Во время горячей штамповки можно создавать сложные формы и узоры, в отличие от холодной штамповки, где это может быть чрезвычайно сложно. Если вы хотите изготавливать металлические детали по индивидуальному заказу, горячая ковка — лучший вариант, поскольку они податливы перед закалкой. Этот метод идеально подходит для создания трехмерных и сложных форм.

В отличие от холодной ковки, которая иногда требует дополнительного нагрева металла снаружи для придания ему нужных свойств, поверхность металла, подвергнутая ковке при высоких температурах, идеально подходит для большинства видов отделочных работ.

Горячая ковка также идеально подходит для металлов с высоким коэффициентом деформируемости, поскольку целостность металла не нарушается из-за высокой температуры. Этим металлам можно легко придать форму, не замечая в нем каких-либо дефектов, что делает их прочными и пластичными.

Недостатки горячей штамповки

Недостатком горячей ковки по сравнению с холодной ковкой является то, что некоторые металлы могут деформироваться, если не следить за их нагревом, ковкой и затем охлаждением. Это означает менее точные допуски, чем у металла, кованного методом холодной штамповки.

Горячая ковка также часто бывает дороже холодной ковки из-за термической обработки, необходимой для начала процесса ковки, а также из-за процесса охлаждения, предотвращающего коробление. Эту термообработку лучше всего проводить в автоматическом режиме, особенно в промышленных масштабах, что может привести к дополнительным первоначальным затратам на покупку инструментов.

В конечном счете, выбор процесса зависит от того, какой продукт вам нужен, и от типа металла, который вы собираетесь использовать. Оба метода ковки могут быть эффективными способами упрочнения ваших металлических заготовок и придания им необходимого конечного продукта.

Для получения дополнительной информации о том, как GK может поддержать процесс ковки, ознакомьтесь с нашим оборудованием или поговорите с нашими экспертами сегодня!

Руководство по типам штамповки — холодная штамповка и горячая штамповка

Горячая штамповка и холодная штамповка — это два разных процесса обработки металлов давлением, которые дают схожие результаты. Ковка — это процесс деформирования металла в заданную форму с использованием определенных инструментов и оборудования — деформация выполняется с использованием процессов горячей, холодной или даже горячей ковки. В конечном итоге производитель будет рассматривать ряд критериев, прежде чем выбрать, какой тип ковки лучше всего подходит для конкретного применения. Ковка используется там, где расположение зернистой структуры придает детали направляющие свойства, выравнивая зерно таким образом, чтобы оно выдерживало самое высокое напряжение, с которым может столкнуться деталь. Для сравнения, литье и механическая обработка обычно имеют меньший контроль над расположением зернистой структуры.

Ковочные процессы

Ковка определяется как формовка или деформирование металла в твердом состоянии.Большая часть ковки осуществляется в процессе осадки, когда молот или плунжер перемещаются горизонтально, чтобы прижаться к концу стержня или стержня, чтобы расшириться и изменить форму конца. Деталь обычно проходит через последовательные станции, прежде чем достигнет своей окончательной формы. Таким образом, высокопрочные болты имеют «холодную головку». Клапаны двигателя также сформированы высаженной поковкой.

При штамповке методом капельной ковки деталь забивается в штампе в соответствии с формой готовых деталей, что очень похоже на кузнечную ковку с открытым штампом, когда металл забивается молотком по наковальне для придания желаемой формы.Различают ковку в открытых и закрытых штампах. При открытой штамповке металл никогда полностью не ограничивается штампом. В закрытом штампе или штампе ковка металла ограничена между половинами штампа. Повторяющиеся удары молотка по матрице заставляют металл принимать форму матрицы, и в конечном итоге половинки матрицы встречаются. Энергия для молота может подаваться паром или пневматически, механически или гидравлически. При истинной ковке с падением только сила тяжести толкает молот вниз, но во многих системах используется усилитель мощности в сочетании с силой тяжести.Молоток наносит серию ударов с относительно высокой скоростью и небольшой силой, чтобы закрыть матрицу.

При ковке на прессе высокое давление заменяется высокой скоростью, и половины штампа закрываются за один ход, обычно обеспечиваемый силовым винтом или гидроцилиндрами. Молотковая ковка часто используется для производства небольших объемов деталей, в то время как ковка на прессе обычно используется для больших тиражей и автоматизации. Медленное применение ковки на прессе имеет тенденцию обрабатывать внутреннюю часть детали лучше, чем удар молотком, и часто применяется к большим деталям высокого качества (например.г., титановые переборки самолетов). Другие специализированные методы ковки различаются по этим основным темам: обоймы подшипников и большие зубчатые колеса изготавливаются с помощью процесса, называемого, например, ковкой катаного кольца, в результате которого производятся бесшовные круглые детали.

Горячая штамповка

При горячей штамповке кусок металла должен быть значительно нагрет. Средняя температура ковки, необходимая для горячей штамповки различных металлов:

Во время горячей ковки заготовку или блюм нагревают либо индуктивно, либо в кузнечной печи или печи до температуры выше точки рекристаллизации металла. Этот вид экстремального нагрева необходим для предотвращения деформационного упрочнения металла во время деформации. Поскольку металл находится в пластичном состоянии, можно изготавливать довольно сложные формы. Металл остается пластичным и податливым.

Для ковки некоторых металлов, таких как суперсплавы, используется метод горячей ковки, называемый изотермической ковкой. Здесь штамп нагревается примерно до температуры заготовки, чтобы избежать охлаждения поверхности детали во время ковки. Ковка также иногда выполняется в контролируемой атмосфере, чтобы минимизировать образование накипи.

Традиционно производители выбирают горячую ковку для изготовления деталей, поскольку она допускает деформацию материала в его пластическом состоянии, при котором с металлом легче работать. Горячая ковка также рекомендуется для деформации металла с высоким коэффициентом деформируемости — мерой того, какой степени деформации металл может подвергнуться без развития дефектов. Другие рекомендации по горячей штамповке включают:

• Производство отдельных деталей
• Точность от низкой до средней
• Низкие напряжения или низкое деформационное упрочнение
• Гомогенизированная зернистая структура
• Повышенная пластичность
• Устранение химических несоответствий и пористости

К числу возможных недостатков горячей штамповки можно отнести:

• Меньшие допуски
• Возможное коробление материала в процессе охлаждения
• Различная структура зерна металла
• Возможные реакции между окружающей атмосферой и металлом (образование накипи)

Холодная штамповка (или холодная штамповка)

Холодная штамповка деформирует металл, когда он находится ниже точки рекристаллизации. Холодная ковка несколько увеличивает прочность на разрыв и предел текучести при одновременном снижении пластичности. Холодная ковка обычно происходит при комнатной температуре. Наиболее распространенными металлами при холодной ковке обычно являются стандартные стали или углеродистые легированные стали. Холодная штамповка обычно представляет собой процесс с закрытой штамповкой.

Холодная ковка обычно предпочтительна, если металл уже является мягким, например, алюминием. Этот процесс обычно менее затратен, чем горячая штамповка, и конечный продукт требует небольших отделочных работ, если они вообще требуются.Иногда при холодной штамповке металла до желаемой формы его подвергают термообработке для снятия остаточных поверхностных напряжений. Из-за улучшений, которые холодная ковка вносит в прочность металла, иногда могут использоваться материалы меньших сортов для производства обслуживаемых деталей, которые невозможно изготовить из того же материала путем механической обработки или горячей штамповки.

Производители могут предпочесть холодную ковку горячей ковке по ряду причин — поскольку холодные кованые детали требуют очень мало или совсем не требуют отделочных работ, этот этап процесса изготовления часто является необязательным, что позволяет сэкономить деньги.Холодная ковка также менее подвержена проблемам загрязнения, а конечный компонент имеет лучшую общую поверхность. Другие преимущества холодной ковки:

• Проще придать свойства направленности
• Повышенная воспроизводимость
• Повышенный контроль размеров
• Выдерживает высокие нагрузки и высокие нагрузки на матрицу
• Позволяет производить детали чистой или почти чистой формы

Возможные недостатки:

• Металлические поверхности должны быть чистыми и свободными от окалины до начала ковки
• Металл менее пластичный
• Может возникнуть остаточное напряжение
• Требуется более тяжелое и мощное оборудование
• Требуется более прочный инструмент

Теплая поковка

Горячая ковка происходит при температуре ниже температуры рекристаллизации, но выше комнатной температуры, чтобы преодолеть недостатки и получить преимущества как горячей, так и холодной ковки. Образование окалины представляет меньшую проблему, и допуски могут быть соблюдены ближе, чем при горячей штамповке. Затраты на оснастку меньше, и для производства требуются меньшие усилия по сравнению с холодной штамповкой. По сравнению с холодной обработкой уменьшается деформационное упрочнение и улучшается пластичность.

Приложения

В автомобильной промышленности ковка используется для изготовления компонентов подвески, таких как натяжные рычаги и шпиндели колес, а также компонентов трансмиссии, таких как шатуны и шестерни трансмиссии.Поковки часто используются для стержней, корпусов и фланцев трубопроводных клапанов, иногда из медного сплава для повышения коррозионной стойкости. Ручные инструменты, такие как гаечные ключи, обычно кованые, как и многие детали для троса, такие как розетки и талрепы. Поковки широко используются в судостроении, авиакосмических компонентах, в сельскохозяйственной технике и внедорожной технике. В компонентах электропередачи, таких как зажимы подвески и крышки опор, используются поковки из медного сплава для повышения устойчивости к атмосферным воздействиям.

Ковочные стали, используемые для осей, шатунов, пальцев и т. Д., Обычно содержат 0,30–0,40% углерода для повышения формуемости. Термическая обработка после ковки позволяет деталям развивать лучшие механические свойства, чем у низкоуглеродистой стали. В тяжелых коленчатых валах и высокопрочных зубчатых передачах иногда повышают содержание углерода до 0,50% с добавлением других легирующих элементов для улучшения прокаливаемости.

Сводка

В этой статье кратко обсуждается горячая и холодная штамповка.Для получения дополнительной информации о других продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах. Дополнительную информацию о процессах ковки можно найти на веб-сайте Ассоциации кузнечной промышленности.

Прочие изделия из металла

Прочие «виды» изделий

Больше от Custom Manufacturing & Fabricating

Различия между процессами горячей и холодной штамповки

Ковка изменяет металлическую заготовку путем сжатия при холодной, теплой или горячей температуре. Холодная ковка улучшает прочность металла за счет его закалки при комнатной температуре. Горячая ковка обеспечивает оптимальный предел текучести, низкую твердость и высокую пластичность за счет упрочнения металла при чрезвычайно высоких температурах. Использование горячей или холодной штамповки зависит от функции готового компонента, отрасли и объема производства.

В то время как холодная ковка сжимает металл при комнатной температуре, горячая ковка требует сильного нагрева. Основным отличием холодной и горячей ковки является то, что высокая температура горячей ковки позволяет металлу принимать более сложные и сложные формы, чем холодная ковка.

Горячая штамповка

Температура горячей штамповки зависит от типа металла. Горячая ковка начинается с нагрева штампов, чтобы предотвратить потерю температуры во время процесса и гарантировать, что кристаллизация не произойдет до тех пор, пока формование не будет завершено. При нагревании металл становится более пластичным. Когда давление штампов сжимает горячий металл, структура превращается в более мелкое зерно, что приводит к увеличению предела текучести и пластичности.

Факторы, которые следует учитывать при горячей штамповке, включают:

• Охлаждение . Если металл остывает до температуры ниже минимального порога, ковка завершается. Если это происходит, металл необходимо повторно нагреть до достижения окончательной формы.
• Допуски . Допуски на размеры при горячей штамповке менее точны, чем при холодной штамповке.
• Плашки . Плашки для горячей штамповки изготавливаются на заказ в соответствии со спецификациями деталей заказчика.

Холодная штамповка

Холодная штамповка использует процесс смещения для придания материалу желаемой формы.Сила сжатия сжимает металл между пуансоном и штампом при комнатной температуре до тех пор, пока материал не примет форму штампа. Методы холодной штамповки включают прокатку, прессование, вытяжку, прядение, высадку и экструзию.

Факторы, которые следует учитывать при холодной штамповке, включают:

• Объем материала . Тщательный контроль объема материала предотвращает напряжение и повреждение, особенно при закрытой штамповке, поскольку излишкам некуда бежать.
• Бондеризация . Этот процесс покрытия улучшает поток материала во время процесса, уменьшая силу, напряжение и трение, улучшая при этом качество поверхности.
• Отжиг . Отжиг смягчает металл, улучшая текучесть материала. Его можно применять в качестве промежуточного процесса, когда наклеп происходит до завершения процесса ковки.
• Смазка . Смазка имеет решающее значение при холодной ковке. Высоковязкое масло защищает от трения металл о металл, а нанесение жидкого масла рассеивает тепло.

Преимущества горячей и холодной штамповки:

• Горячая штамповка . Повышенная пластичность для более сложных деталей и больше возможностей для настройки.
• Холодная штамповка . Не создает отходов, практически не требует отделочных работ, сохраняет точность размеров и обеспечивает высокое качество поверхности.

К недостаткам горячей и холодной штамповки можно отнести:

• Горячая штамповка . Дополнительные затраты на термообработку, менее точные допуски по размерам, риск деформации
• Холодная штамповка . Несколько вариантов настройки, риск остаточного напряжения, может потребоваться термообработка.

Компания Cornell Forge Company сертифицирована по стандарту ISO 9001: 2015 и занимается производством кованой стали и сплавов более 90 лет. Наш семейный бизнес заработал репутацию лидера в кузнечной промышленности, производя горячую штамповку высочайшего качества. Обладая талантливым, опытным персоналом и приверженностью строгим стандартам качества, мы можем помочь вам сократить время обработки, количество отходов и дорогостоящие производственные операции. Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами сегодня или запросите расценки, чтобы начать работу.

Горячая штамповка VS. Холодная штамповка, в чем различия?

Ковка — один из распространенных производственных процессов, при котором металлическая деталь формируется путем приложения к ней сжимающих усилий. Ковка могла производиться в различных температурных условиях, например, горячая ковка, теплая ковка и холодная ковка.В процессе ковки используются молотки или прессы для сжатия и деформации материала в высокопрочные детали.

Процесс изготовления ковки полностью отличается от процесса литья, когда расплавленный материал заливается в форму (см. Разницу между ковкой и литьем). Еще одно существенное преимущество перед другими методами производства (такими как литье и механическая обработка) заключается в том, что ковка улучшает механические свойства материала, улучшая его зернистую структуру и делая его более жестким и прочным. Это делает поковку пригодной для различных промышленных применений.

В процессе горячей штамповки используется очень высокая температура, желаемая температура зависит от типа металла. Например, средняя температура, необходимая для деформации стали, составляет приблизительно 2100 градусов по Фаренгейту; для алюминиевых сплавов диапазон температур составляет от 680 до 970 градусов по Фаренгейту; для медных сплавов диапазон составляет от 1300 до 1470 градусов по Фаренгейту. Высокая температура необходима для предотвращения деформационного упрочнения при деформации.

Горячая штамповка обычно является лучшим выбором для стальных поковок, используемых в технических целях, и для деформации металла с высоким коэффициентом пластичности. Ключевые преимущества горячей штамповки включают гомогенизированную зернистую структуру, низкое деформационное упрочнение, повышенную пластичность и уменьшение химических несоответствий. С другой стороны, горячая ковка предлагает менее точные допуски, возможность коробления во время охлаждения и возможность неблагоприятной реакции между металлом и окружающей средой.

К преимуществам горячей штамповки можно отнести:

• Основным преимуществом горячей штамповки является то, что по мере деформации металла эффекты деформационного упрочнения устраняются процессом рекристаллизации.
• Детали обладают повышенной пластичностью, что делает их желательными для многих конфигураций.
• Гомогинизированная зерновая структура.
• Качество поверхности без пористости позволяет выполнять широкий спектр операций заканчивания, таких как полировка или обработка поверхности.
• Эффективный процесс при работе с более твердыми металлами, такими как сталь.

Лидер по покупке горячих поковок

• Тесное сотрудничество и сотрудничество между покупателями и производителями горячей штамповки необходимы для получения наилучшего продукта по наилучшей цене.
• В связи с последними технологическими достижениями в области горячей штамповки, требуется тесное сотрудничество и тесное сотрудничество с кузнечно-штамповочным станком. Зная о последних разработках, покупатель может гарантировать рентабельность высококачественной продукции.
• Ковка требует большого мастерства и индивидуальной настройки. С этого момента очень важно привлекать фальшивомонетчика к этапам проектирования и спецификации продукта.
• Покупатель горячей штамповки должен иметь общее ноу-хау об оборудовании и методах, используемых в процессе горячей штамповки. Более того, очень важно подтвердить, что у кузнеца есть оборудование и мощности для производства этой детали.
• Покупатель должен знать, что производитель подделки может предоставлять такие услуги, как термообработка, механическая обработка, испытания, контроль качества, испытания и т. Д.
• И последнее, но не менее важное: покупатель должен хорошо знать масштабы потенциального поставщика горячей штамповки. Покупатель может гарантировать, что предприятие горячей штамповки привыкло производить требуемый объем.

CFS Forge обеспечивает процесс горячей штамповки методом штамповки в закрытых штампах, который выполняется в отличных условиях с использованием современного оборудования для достижения идеальных результатов. Мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами, чтобы понять их конкретные потребности и найти наилучшее решение.Свяжитесь с нами сейчас, если у вас есть проект горячей штамповки!

Холодная штамповка

Холодная штамповка деформирует металл, когда он находится ниже точки рекристаллизации. Холодная ковка обычно предпочтительна, когда металл уже является мягким металлом, таким как алюминий. Этот процесс обычно менее затратен, чем горячая штамповка, и конечный продукт требует небольших отделочных работ, если они вообще требуются. Иногда, когда алюминий подвергают холодной ковке в желаемую форму, его подвергают термообработке для усиления изделия.Это называется «темперирование».

Несмотря на слово «холодная», холодная ковка на самом деле происходит при комнатной температуре или близкой к ней. Наиболее распространенными металлами при холодной ковке обычно являются стандартные стали или углеродистые легированные стали. Одним из наиболее распространенных видов холодной ковки является процесс, называемый штамповкой в ​​штампе, когда металл помещается в штамп, который прикреплен к наковальне. Затем по металлу ударяют опускающимся молотком и вдавливают в матрицу. В зависимости от продукта молоток может падать на металл несколько раз в очень быстрой последовательности.

К преимуществам холодной ковки можно отнести :

Процессы ковки обычно не считаются экологически чистой частью производственного процесса, но холодная ковка, вероятно, является наиболее экологичным процессом такого рода, применяемым сегодня. Для компаний, которые заботятся о сокращении углеродного следа своей продукции, процесс холодной ковки может помочь сократить отходы и снизить потребление энергии по сравнению с альтернативами ковки, использующими тепло.

Другие причины, по которым процесс холодной штамповки является предпочтительным, включают:

• Высокое качество материала поверхности
• Консистенция каждой изготовленной детали
• Эффективное использование материала

Помимо перечисленных выше причин и фактора экологичности, холодная штамповка также является одним из наиболее экономически эффективных методов ковки на современном рынке. Например, оценки показывают, что этот процесс может снизить стоимость вашей детали на 40–60%.

Различия между горячей и холодной штамповкой

Основное различие между горячей и холодной штамповкой можно резюмировать следующим образом: производственный процесс холодной штамповки увеличивает прочность металла за счет деформационного упрочнения при комнатной температуре. Напротив, производственный процесс горячей штамповки предотвращает деформационное упрочнение материалов при высокой температуре, что приводит к оптимальному пределу текучести, низкой твердости и высокой пластичности.

Наконец, производитель предпочел бы один процесс другому из экономических соображений и соображений качества. Решение основывается на требуемых функциях желаемого компонента, отрасли, а также на том, массовое ли это производство или небольшой объем индивидуальных деталей.

Понимание процесса и его преимуществ

Холодная штамповка — это процесс ударного формования, при котором пластически деформируется кусок сырья под действием высокого сжимающего усилия между пуансоном и матрицей в подходящем оборудовании, таком как машинный пресс.

Некоторые базовые методы включают выдавливание (вперед, назад, вперед и назад), чеканку, высадку и обжимку. Эти методы могут выполняться за один ход пуансона или за отдельные операции, в зависимости от требований конкретного приложения.

По сути, холодная ковка представляет собой процесс вытеснения, при котором существующему материалу придается желаемая форма; Сравните это с традиционной обработкой, при которой материал удаляется для создания желаемой формы. Как будет показано в следующих разделах, это различие дает несколько существенных преимуществ.В последнем разделе представлены некоторые ключевые факторы, которые следует учитывать при рассмотрении холодной ковки как производственного процесса.

Обычно при холодной ковке используются два типа штампов:

• Открытая поковка: Материал может улетучиваться после заполнения полости.
  • Преимущество: меньшее напряжение и нагрузка
  • Недостаток: может потребоваться некоторая последующая обработка в зависимости от требований приложения
• Закрытая поковка: Объем полости штампа точно такой же, как и объем материала, для достижения конечной формы или почти чистой формы.
  • Преимущество: устраняет необходимость в последующей обработке
  • Недостаток: повышенное напряжение и нагрузка; матрица может быть серьезно повреждена, если материал превышает

Основная причина, по которой многие компании переходят на холодную штамповку, заключается в том, что они хотят добиться более высокой производительности производственной линии. Во многих случаях обычные процессы (такие как механическая обработка, сварка или другие методы изготовления) включают в себя многопроходные операции для удаления материала и чистовой обработки детали (например,грамм. вертикальное, горизонтальное, массовое удаление, подкраска деталей и т. д.). Напротив, холодная ковка обычно представляет собой однопроходный процесс формования, который деформирует существующий материал в желаемую форму.

В зависимости от параметров детали, экономия времени на единицу продукции может привести к значительному повышению производительности. Например, некоторые детали, обработка которых занимает от 3 до 5 минут, могут достичь производительности более 50 деталей в минуту, если вместо этого используется холодная ковка.

Возможность повышения производительности более чем в 100–200 раз обеспечивает быструю окупаемость инвестиций в штамп и оснастку для холодной штамповки.Таким образом, многие компании предпочли использовать другие методы только для создания прототипов или на ранних этапах производства, с переходом на холодную штамповку, запланированную для подготовки к увеличению объемов производства.

Еще одним ключевым преимуществом холодной ковки является отсутствие потерь материала. Вместо удаления значительного количества сырья в процессе холодной ковки используется все сырье.

Входы в его процесс представлены в виде заготовок материала, которые вырезаются из сырьевого материала (рулонов, балок, листов и т. Д.).). Каждая заготовка — это точное количество материала, необходимое для конечной детали, поэтому нет потерь или потерь материала. Этот безотходный процесс может предложить значительные преимущества при крупносерийном производстве, когда количество отходов на каждую деталь является ключевым фактором затрат, и / или в ситуациях, когда сырье является дорогостоящим, например, когда используются специальные сплавы или дефицитные металлы.

Очень важным фактором, который компании принимают во внимание при принятии решения об использовании холодной штамповки, является ее способность значительно улучшить прочность и целостность готовой детали.Ковка позволяет получить гораздо более прочные детали, чем аналогичные изделия, изготовленные литьем, сваркой, методами порошкового металла или механической обработкой необработанного прутка / листового металла.

Высокие силы сжатия при холодной штамповке фактически смещают и переупорядочивают зернистость основного материала, чтобы минимизировать любые внутренние недостатки. Это особенно важно для конструкций деталей, где требуемая форма имеет слабые места вдоль существующей текстуры основного материала — например, длинные выступы, которые пересекают структуру волокон, или узкие точки, которые могут быть подвержены поломке под нагрузкой. Процесс холодной штамповки решает эти проблемы, уменьшая беспокойство инженеров по вопросам, связанным с зернистостью исходного материала.

Холодная штамповка также может предложить явные преимущества перед механической обработкой, прогрессивной штамповкой, литьем, сваркой и другими процессами изготовления, поскольку на выходе обычно не требуется дополнительных этапов обработки для достижения презентабельного внешнего вида и / или требуемой гладкости поверхности.

В зависимости от конкретных требований конечного применения, некоторые детали могут нуждаться в очистке для удаления заусенцев, канавок, бороздок или других артефактов в процессе обработки. Это не проблема для готовых деталей, созданных в процессе холодной штамповки.

Хотя холодная ковка подходит не для всех областей применения, в определенных ситуациях она может дать очень значительные преимущества. Учитывая, что для этого требуется специализированное оборудование, а также вложения в инструменты и штампы, использование холодной штамповки должно быть сбалансировано с общими объемами производства, материальными затратами, требованиями к прочности деталей и прогнозами рентабельности инвестиций (ROI).

В некоторых случаях, когда решающее значение имеют прочность, форма и гладкость поверхности, холодная штамповка является единственным процессом, позволяющим эффективно производить детали, отвечающие требуемым спецификациям. Следовательно, некоторые из этих деталей, такие как сложные ведущие шестерни, разработаны специально для процесса холодной штамповки, поскольку их нельзя изготовить с помощью механической обработки или других процессов.

Передача производства на аутсорсинг опытному партнеру по холодной штамповке может компенсировать капиталовложения компании в оборудование, так что непериодические затраты на проектирование (NRE) могут быть сосредоточены на создании инструментов и штампов. Помимо затрат, следует искать партнера по холодной штамповке с большим опытом работы в широком спектре конечных приложений и ноу-хау для решения ключевых вопросов оптимизации процесса, таких как:

При закрытой ковке необходимо точно контролировать размер заготовки. Избыточному материалу некуда уйти в закрытую полость матрицы при сжатии; это может вызвать чрезмерно высокое напряжение в штампе, что может привести к серьезному повреждению инструмента.С другой стороны, если используется открытая ковка, дополнительный материал обычно не вызывает подобных повреждений, как упомянуто выше, поскольку пути выхода материала обычно предусматриваются в процессе.

Бондеризация — это процесс погружения, при котором поверхности заготовок покрываются фосфатом и мылом, чтобы облегчить поток материала через пуансоны или штампы во время процесса ковки. Это помогает снизить трение, силу и напряжение, а также улучшает качество поверхности.

Отжиг — это процесс, который смягчает материал и снижает напряжение течения для облегчения течения материала.Промежуточный отжиг, применяемый между стадиями ковки, необходим, когда холодная ковка вызывает деформационное упрочнение до такой степени, что дальнейшая холодная обработка данного материала практически или возможна.

При холодной штамповке использование высоковязкого масла имеет решающее значение для уменьшения контакта металла с металлом без покрытия. Однако для того, чтобы также рассеивать выделяемое тепло, обычно также требуется добавление нужного количества жидкого масла.

Понимание компромиссов при холодной штамповке и выбор партнера с большим опытом в области холодной штамповки, включая вертикальную интеграцию с другими процессами, может предложить конструкторам и технологам ценную альтернативу традиционным процессам обработки или литья.

Ключ к успеху — это начать оценку на раннем этапе процесса проектирования и рассмотреть общий объем производства и требования к наращиванию мощности, чтобы можно было использовать холодную штамповку для оптимальной рентабельности инвестиций и качественных результатов.

По сравнению с другими конкурирующими технологиями, такими как механическая обработка, литье под давлением, литье пластика под давлением , сварка и литье металла под давлением, холодная ковка создает изделия с более высокой ударной вязкостью, улучшенной структурной целостностью и большей точностью при использовании меньшего количества материала.Процесс также высокопроизводительный и оптимален для обработки поверхностей.

Холодная штамповка стали — стальные ножи Nerds

Спасибо Марко Гулдиману, Даррину Томасу, Джейсону Тиллостсону, Доминику Паолантонио, Кену, Бенедикту Петерсу и Стиву Грейнеру за то, что они стали сторонниками Knife Steel Nerds Patreon!

Холодная штамповка

Холодная ковка очень похожа на горячую ковку, только при комнатной температуре или близкой к ней. Более низкая температура означает, что сталь намного прочнее и ее труднее подделать.Это также означает, что сталь более хрупкая и, следовательно, более склонна к растрескиванию во время ковки или прокатки. Форма зерен в стали изменяется путем ковки. О том, что такое крупы, вы можете прочитать в этой статье. Сталь состоит из плоскостей атомов железа, и если бы сталь состояла только из одного зерна, все эти плоскости атомов были бы параллельны друг другу:

Однако внутри стали много зерен, и границы между этими зернами находятся там, где плоскости атомов встречаются друг с другом.Каждое зерно имеет разную «ориентацию» относительно других, что показано линиями сетки в зернах на схеме ниже:

При холодной прокатке эти зерна лепятся и растягиваются. Конечно, при ковке стального куска деформация не такая равномерная, но принципы, по сути, те же.

Одновременно происходит упрочнение стали в процессе холодной обработки. По мере обработки стали образуются «дислокации».Дислокации — это дефекты атомарного уровня, которые контролируют механические свойства стали. О них вы можете прочитать в этой статье. Это та же статья об уточнении зерна, на которую я ссылался раньше, но теперь я удвоил шансы, что вы будете обмануты, нажав на нее. Сталь всегда имеет дислокации, а разные микроструктуры имеют разную плотность дислокаций. Вот короткое видео с микроскопии высокого разрешения, показывающее движение дислокаций:

Прочность металлов зависит от того, насколько легко перемещаются дислокации.Различные функции могут предотвратить движение дислокаций, например, границы зерен. Таким образом, мелкий размер зерна с большим количеством границ зерен приводит к более высокой прочности, потому что дислокации блокируются этими границами. Дислокации также не могут легко перемещаться через другие дислокации, поэтому более высокая плотность дислокаций означает более высокую прочность, потому что их больше, что мешает движению других. Мартенсит получает свою прочность отчасти из-за очень высокой плотности дислокаций. О том, что делает мартенсит прочным, вы можете прочитать в этой статье.По мере холодной обработки стали образуется все больше и больше этих крошечных атомных дефектов, называемых дислокациями, и чем выше плотность этих дислокаций, тем прочнее сталь. Эти дислокации не следует рассматривать как макроскопические дефекты или крошечные трещины; дислокации — это не плохо, они присущи металлам, поскольку атомная структура никогда не будет идеальной. Возможно, лучше подумать о том, чтобы увеличить степень несовершенства кристаллической структуры путем холодной обработки. Холодная обработка обычно выражается в процентах, то есть 10% обжатия в холодном состоянии означает, что толщина была уменьшена на 10%, а 50% означает, что толщина была уменьшена вдвое, с соответствующим увеличением длины, конечно.Вот увеличение твердости отожженной стали мод. А8, прошедшей холодную обработку до 50% [1]:

Когда мы начинаем с отожженной стали с мягким ферритом и карбидами, структура выглядит примерно так, как показано ниже, с относительно круглыми зернами феррита вместе с более мелкими карбидами (карбиды разных цветов для различения):

Нержавеющая сталь 13С26 отожженная [2], черная полоса 5 мкм

Это изображение было получено с помощью «дифракции обратного рассеяния электронов» (EBSD), которая позволяет различать различные фазы (аустенит, феррит, карбиды) и ориентацию зерен. Также видна относительная плотность дислокаций, потому что зерна с низкой плотностью являются «чистыми», а зерна с высокой плотностью дислокаций более грубые и темные.

Когда сталь подвергается холодной прокатке, карбиды более или менее не подвержены влиянию, но зерна становятся удлиненными, а плотность дислокаций увеличивается, что можно увидеть на изображении ниже, поскольку «качество изображения» зерен хуже:

13C26 после небольшого обжатия на холоде [2], карбиды не окрашены на этом изображении, черная полоса составляет 2 микрона

13C26 после большого обжатия на холоде [2] черная полоса составляет 5 микрон

При нагревании до достаточно высокой температуры сталь «перекристаллизовывается», что означает образование новых зерен.Чем больше энергии вложено в сталь (более холодное обжатие), тем выше движущая сила для рекристаллизации. Эта энергия сохраняется в стали в основном за счет образования дислокаций. Таким образом, энергия выделяется из стали за счет образования новых зерен с низкой плотностью дислокаций. Вы можете увидеть процесс перекристаллизации на видео ниже:

Вы можете видеть, что металл в начале видео имеет большую структуру, затем начинают формироваться новые «чистые» зерна.Если вы внимательно посмотрите, то увидите, что новые зерна образуются на белых частицах, которые ведут себя так же, как карбиды в стали. Карбиды способствуют зарождению рекристаллизованных зерен, но они также могут закреплять рекристаллизованные зерна, поэтому взаимодействие карбидов и рекристаллизации является относительно сложным.

Рекристаллизация происходит за счет диффузии атомов железа, поэтому требуется определенная температура, чтобы могла произойти достаточная диффузия. Вот почему холодная обработка имеет такой эффект, потому что температура настолько низкая, что сталь не может «закрепиться» за счет диффузии. Однако температура, при которой начинается рекристаллизация, также контролируется степенью холодной обработки. Чем больше степень холодной обработки, тем ниже температура, при которой начинается повторная установка [3]:

При холодной обработке стали, показанной выше, на несколько процентов требуется полная температура 700 ° C (1300 ° F) для начала рекристаллизации, в то время как при холодном обжатии 50-70% для рекристаллизации требуется только 500 ° C (930 ° F). происходить. Чем больше холодная обработка, тем больше энергии было вложено в сталь в виде дислокаций, и эта энергия увеличивает «движущую силу» для рекристаллизации.На скорость рекристаллизации также влияет температура, при этом при более высоких температурах диффузия происходит быстрее, поэтому скорость рекристаллизации также увеличивается [4]: ​​

Вы можете видеть, что для стали выше рекристаллизация завершается за 20 секунд при 760 ° C, а при 650 ° C — более 500 секунд. Опять же, эта скорость при разных температурах зависит от состава, карбидов и степени холодной обработки, но приведенный выше пример дает некоторое визуальное представление о разнице с температурой.

Холоднокатаная сталь

Вся эта информация актуальна, потому что некоторые ножевые стали доступны в холоднокатаной форме, что может привести к некоторым отличиям от горячекатаной стали. Может быть желательна холоднокатаная сталь по множеству причин, например, улучшенное состояние поверхности. Обычно холоднокатаная сталь имеет яркую блестящую поверхность без окалины. Сталь сначала «травится», пропускается через кислотную ванну для удаления окалины перед холодной прокаткой, и сочетание этих двух процессов придает стали очень гладкую поверхность.Толщина стали обычно более стабильна, и холоднокатаная сталь часто бывает более тонких размеров. AEB-L обычно выпускается в холоднокатаной форме и, в частности, из стали 1095.

Приводит ли холодная штамповка к превосходным конечным свойствам?

После всех этих воздействий на сталь во время холодной обработки и рекристаллизации, как это влияет на окончательную термообработку аустенизации и закалки, а затем на полученные твердость и ударную вязкость? Процесс холодной штамповки и рекристаллизации может привести к уменьшению размера зерна, что может улучшить баланс твердости и вязкости. Вы можете прочитать о том, почему, в этой статье о измельчении зерна. Я уже в третий раз ссылаюсь на эту статью и очень надеюсь, что вы ее прочитали. Уменьшение размера зерна феррита увеличивает центры зародышеобразования для образования аустенита, так что конечный размер зерна исходного аустенита также меньше.

Меньший размер зерна феррита приводит к большему количеству зародышей аустенита (синие кружки), поэтому, когда аустенит растет и замещает феррит, размер зерна меньше

В одном исследовании стали 52100 [5] они обнаружили, что холодное обжатие на 50% привело к уменьшению размера зерна с ~ 11 микрон до 6 микрон, что дало соответствующее увеличение ударной вязкости:

В другом исследовании 52100 [6] они обнаружили, что холодная прокатка уменьшает конечный размер зерна, а также что энергия холодной обработки ускоряет растворение карбидов:

Увеличение растворения карбида при высокой температуре означает, что в растворе больше углерода. Больше углерода в растворе перед закалкой приводит к более высокой твердости и более низкой ударной вязкости (подробнее см. Аустенизация, часть 1 и часть 2). Однако, поскольку размер зерна также был уменьшен, произошло улучшение как твердости, так и ударной вязкости за счет обжатия в холодном состоянии 52100 перед термообработкой:

Чтобы лучше понять изменение размера зерна от холодной прокатки до термообработки, вот изображения границ зерен из экспериментов выше:

Другое исследование закалки 52100 [7] для бейнитной микроструктуры показало, что обжатие в холодном состоянии перед термообработкой привело к повышению ударной вязкости:

В исследовании стали D2 [8] они испытали горячекатаную сталь, а также 10% и 20% обжатие в холодном состоянии перед термообработкой.Они подвергали аустенитизации при 1030 ° C (1885 ° F) в течение 20 минут перед закалкой, а затем измеряли твердость и наблюдали микроструктуру. Они обнаружили, что холодная обработка ускоряет растворение карбида и уменьшает размер зерна, аналогично исследованию 52100. Однако твердость снизилась, поскольку образовалось больше остаточного аустенита. Увеличение количества углерода и сплава в растворе из растворенного карбида может увеличить остаточный аустенит, вы можете узнать, почему, в этой статье. Уменьшение размера зерна также снижает начальную температуру мартенсита и, следовательно, увеличивает конечный остаточный аустенит [9].Следовательно, использование холодной прокатки может потребовать снижения выбранной температуры аустенизации, чтобы гарантировать отсутствие избыточного остаточного аустенита после термообработки.

Никаких испытаний на ударную вязкость не проводилось, но вы можете увидеть уменьшение размера зерна на этих микрофотографиях:

Опасности холодной прокатки

При увеличении твердости и соответствующем уменьшении вязкости и пластичности существует вероятность растрескивания при холодной прокатке.Это часто происходит из-за растрескивания краев и в некоторых случаях «аллигаторизации», когда сталь раскалывается от центра:

Это изображение из [9]

Аллигатирование начинается с образования пустот около центра стали, которые в конечном итоге соединяются, пока сталь не расколется:

Эти изображения из [9]

с высоким содержанием карбидов может приводить к образованию пустот, что увеличивает вероятность появления аллигаторов. Высокая доля карбидов также означает, что пластичность отожженной стали в целом низкая. Поэтому степень холодного обжатия, которую может выдержать инструментальная сталь, относительно невысока. В случае модели A8 образование трещин по средней линии наблюдалось с обжатием всего на 20% [9]:

Увеличение количества карбидов большего размера снизит пластичность отожженной стали, что приведет к повышению вероятности образования аллигаторов и растрескивания. Поэтому стали с небольшим объемом мелких карбидов, такие как AEB-L, 1095 или 52100, будут демонстрировать лучшую пластичность при холодной прокатке, чем стали с большим количеством карбидов, такие как стали D2 или 10V.

Другой распространенный дефект при холодной прокатке стали — это растрескивание кромок [10]:

Мастера ножей, производящие холодную кузнечную сталь

Я не знаю многих мастеров ножей, которые намеренно холодно куют сталь. Мюррей Картер, вероятно, самый известный пример того, кто это делает. Холодная ковка — традиционный процесс для японских мастеров-клинков, где он и изучил эту технику. Картер заявляет [11], что он холодная штамповка улучшает чистоту поверхности и улучшает окончательную форму и плоскостность в большей степени, чем это возможно при высокотемпературной ковке.Он также утверждает, что холодная ковка приводит к «лучшему балансу между остротой кромки, удержанием кромки и простотой заточки». В демонстрации видео он сказал, что холодная штамповка улучшает окончательную структуру зерна. Поскольку это традиционный метод, может быть трудно понять, каковы исходные причины холодной ковки, я думаю, что улучшение плоскостности и формы более вероятно, чем преднамеренное улучшение размера зерна или конечных свойств. Следует признать, что большинство ножей Картера ламинированы из более мягкой стали или железа (san-mai), что может сделать сталь менее восприимчивой к растрескиванию.Чтобы практиковать холодную ковку перед производством готовых ножей, он рекомендует намеренно холодную ковку стали до образования трещин, чтобы лучше понять, сколько сталь может выдержать.

Резюме и выводы

Холодное обжатие приводит к увеличению твердости стали за счет увеличения плотности дислокаций. При нагревании сталь рекристаллизуется, образуя новые зерна, которые часто меньше исходного размера. Уменьшение размера зерна сохраняется за счет окончательной термообработки до мартенсита.Уменьшение размера зерна может привести к повышению ударной вязкости. Холодное восстановление также приводит к ускорению растворения карбида, что означает, что может потребоваться снижение температуры аустенизации для сохранения той же твердости. Инструментальная сталь имеет относительно низкую пластичность при комнатной температуре, поэтому обжатие в холодном состоянии должно быть ограничено до 15% или менее, если оно выполняется, и только на отожженной стали.

[1] Гасеми-Нанеса, Хади, Мохаммад Джахази, Маджид Хейдари и Том Левассер. «Влияние микропустот, вызванных деформацией, на механическое разрушение мартенситной инструментальной стали AISI A8-Mod.”В AIP Conference Proceedings , vol. 1896 г., вып. 1, стр. 020021. AIP Publishing, 2017.

[2] Ионеску-Габор, Сорин. «Исследование и эмпирическое моделирование рекристаллизационного отжига полосы из мартенситной хромистой стали с помощью EBSD». Кандидатская диссертация, КТН, 2009.

[3] Х. Ф. Кайзер и Х. Ф. Тейлор, Сделки Американского общества металлов, вып. 27, стр. 256 (1939).

[4] Янг, DZa, ELb Brown, DKb Matlock и Gb Krauss. «Рекристаллизация феррита и образование аустенита в холоднокатаной стали, подвергнутой межкритическому отжигу.» Металлургические операции А 16, вып. 8 (1985): 1385-1392.

[5] Бесвик, Дж. М. «Свойства разрушения и распространения усталостных трещин в закаленной стали 52100». Металлургические операции А 20, вып. 10 (1989): 1961–1973.

[6] Ли, Чжэнь-син, Чан-шэн Ли, Цзинь-и Жэнь, Бинь-чжоу Ли, Цзянь Чжан и Юн-цян Ма. «Влияние холодной деформации на микроструктуру и ударную вязкость в процессе аустенитизации подшипниковой стали 1,0 C – 1,5 Cr». Материаловедение и инженерия: A 674 (2016): 262-269.

[7] Чакраборти, Дж., П. П. Чаттопадхьяй, Д. Бхаттачарджи и И. Манна. «Улучшение микроструктуры бейнита и мартенсита для повышения прочности и ударной вязкости высокоуглеродистой низколегированной стали». Металлургические операции и операции с материалами A 41, no. 11 (2010): 2871-2879.

[8] Нанеса, Хади Гасеми, Жюльен Булгаков и Мохаммад Джахази. «Влияние предшествующей холодной деформации на развитие микроструктуры инструментальной стали AISI D2 после упрочняющей термообработки». Журнал производственных процессов 22 (2016): 115-119.

[9] Бесвик, Дж. «Влияние предварительной холодной обработки на мартенситное превращение в SAE 52100». Металлургические операции А 15, вып. 2 (1984): 299-306.

[10] Се, Хайбо. «Исследование краевой трещины холоднокатаной тонкой полосы». (2011).

[11] https://www.yumpu.com/en/document/read/59578865/australian-blade-ed-3-dec-2017

Нравится:

Нравится Загрузка .