Smide: Betydelse, tillämpningar och processer

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om: - 1. Introduktion till smide 2. Smidighet 3. Smidiga material 4. Temperatur 5. Processer 6. Smörjning 7. Defekter i smidda produkter 8. Fördelar 9. Nackdelar 10. Tillämpningar.

Introduktion till smide:

Smideverket är en metallbildande process. Det innebär uppvärmning av metall till plasttillståndet och applicerar sedan trycket med handhammare eller krafthammare för att erhålla förbestämd form av produkten. Termen smidning används också för att definiera plastisk deformation av metaller vid smältning av temperaturen i erfordrad form med användning av tryckkrafter som utövas genom dörrar genom en hammare, en press eller en störande maskin.

Precis som annan metallformningsprocess, förädlar smidning metallens mikrostruktur, eliminerar de dolda defekterna som hårsprickor och hålrum. Denna process omarrangerar den fibrösa makrostrukturen för att passa metallflödet. På grund av dessa fördelar och fördelar framför gjutning och bearbetning är smide mycket populär i metallformningsprocessen.

Genom framgångsrik utformning av formarna kan metallflödet användas för att främja inriktningen av fibrerna med den förväntade riktningen av maximal spänning. Fig. 5.1 visar de två olika vevaxlarna och kranhakarna som framställs genom bearbetning från ett stånglager och genom smide.

Som det kan ses är riktningen av fibrerna i smidesdelen fördelaktig, eftersom spänningarna i banorna medger fibreringsriktningen där styrkan är maximal.

Forge förmåga:

Begreppet försvarsförmåga definieras som ett materials förmåga att genomgå deformation utan fel eller bristning. För korrekt smältningsprocess är det viktigt att känna deformationsbeteendet hos metallen som smiddas med hänsyn till motståndet mot deformation och eventuell förväntad negativ effekt, såsom sprickbildning etc.

Det beror på följande faktorer:

(i) Sammansättning av material.

ii) Renhet av material.

(iii) Kornstorlek.

iv) Temperatur i arbetet.

(v) Stamhastighet och stamfördelning.

(vi) Antal fas närvarande.

Förlängningsförmågan ökar med ökad arbetstemperatur upp till en punkt vid vilken fas förändras. De rena metallerna har god smidighet.

Det fint kornade materialet har bättre smidighet än grovkornigt material.

Även om det inte finns något vanligt accepterat standardtest för smidighet, så utförs vissa av följande test på metaller till kvantitativ uppgift av smidighet:

(i) Upplösningstest:

Den maximala gränsen för upprörd förmåga utan sprickbildning eller misslyckande tas som ett mått på smidighetsindex. Detta test innebär störningar av en serie cylindriska räkningar med samma dimensioner till olika grader av deformation.

(ii) Uppskjutningstest för häftklammer:

Detta test liknar det ovanstående testet, förutom att längsgående skåror eller serrations görs före störningar. Detta test ger ett mer pålitligt index för smidighet.

(iii) Hot-Impact Tensile Test:

I detta test tas draghållfastheten i takt som ett mått på smidighetsindex. En testprovningsmaskin försedd med en spänningsförsörjning används för detta test.

(iv) Hot Twist Test:

Testet består av att vrida en rund, varm bar och räkna antalet vridningar tills misslyckande. Ju större antal snoddar desto bättre är smidigheten.

Förfalskningsmaterial:

Varje metall eller legering som kan sättas till plast tillstånd genom uppvärmning, utan misslyckande, kan smiddas. Den smidiga förmågan hos någon metall påverkas av ett antal faktorer som sammansättningen av metall eller legering, närvarande föroreningar, kornstorleken och antalet faser närvarande.

Ökningen i temperaturen förbättrar även smidighetens förmåga men upp till en viss gräns, där andra fasen börjar dyka upp eller där korntillväxten blir överdriven. Vid denna tidpunkt kommer någon ytterligare ökning av temperaturen att minska smidigheten.

Vissa metaller och legeringar i fallande ordning för smidighet anges nedan (dvs legering med bättre smidighet först skrivet):

1. Aluminiumlegeringar.

2. Magnesiumlegeringar.

3. Kopparlegeringar.

4. Plain-carbon stål.

5. Låglegerade stål.

6. Martensitisk rostfritt stål.

7. Austenitiska rostfria stål.

8. Nickellegeringar.

9. Titanlegeringar.

10. Molybdenlegeringar,

11, tungstenlegeringar.

Valet av ett smide material beror på de önskvärda mekaniska egenskaperna hos den delen, såsom hållbarhet, smältbarhet, bearbetningshållfasthet etc.

Smältningstemperaturer:

Det finns sorter av material som kan bearbetas genom smide. Varje metall eller legering har sitt eget plast smidd temperaturområde. Vissa av dem har ett brett temperaturintervall, medan andra har smala intervall. Temperaturintervallet beror på beståndsdelarna och den kemiska sammansättningen.

Vanligen är smidstemperaturen för icke-järnhaltiga metaller och legeringar mycket lägre än de som krävs för järnhaltiga material. Temperaturintervall för vanliga legeringar anges i tabell 5.1. Dessa inkluderar lågkol stål, aluminium, magnesium och kopparlegeringar, liksom många av legeringsstål och rostfria stål.

Vid handsmidesättning eller öppen formgjutning bedöms smidstemperaturen av värmen av hetmetall. Även om stängd smältning eller massproduktion smälts, bestäms smält temperaturen av termoelement och optiska pyrometrar.

Smide Processer:

Alla smidesprocesser faller under två huvudtyper, enligt den metod som används:

(i) Open-die smide (smith smide eller platt formgjutning).

(ii) Closed-die smide.

(i) Open-Die Smide:

Vid öppen formning bearbetas metallen mellan två plattformar. Det görs manuellt av svartsmed och därmed även kallad smith smide. Detta kan göras med hand eller kraft. Vid denna smältning upphettas metallen till plasttillståndstemperaturen, placeras på ett mothåll och upprepade gånger hammar tills önskad form erhålles.

Nu en dag används svart smith smide bara för att forma ett litet antal lätta smidda smiddagar används denna process huvudsakligen i reparationsbutiker. Komplicerade former med nära tolerans kan inte produceras ekonomiskt genom denna process.

Modemversionen av svart smithing, öppen döda smide, involverar den kraftmanövrerade hammaren eller pressen i stället för hammare och smedsmedel.

Egenskaperna vid öppen döda smide är:

(a) Åtdämpning används för att producera tunga smidesgods på upp till 300 ton.

(b) Denna process används också för att producera små partier medeltillverkare med oregelbundna former som inte kan framställas av moderna smältprocesser.

(c) Operatörens skicklighet spelar en viktig roll för att producera den önskade formen av delen genom uppvärmning och successiva arbetsslag.

(d) Den framställda formen är bara en approximation av den erforderliga delen, och efterföljande bearbetningsoperation krävs alltid för att producera den exakta delen enligt det blåtryck som tillhandahålls av formgivaren.

(ii) Stängd-dammsortering:

Vid stängd smide smides metallen i ett slutet intryck av en stansats. Metallen upphettas till plasttillståndstemperaturen, placeras i en tvådelig ihålig form och pressas sedan. Closed-die smide omfattar, släpp smide, press smide och maskin eller upprörd smide.

Vid inverkan (eller pressning) strömmar den heta metallen plastiskt för att fylla formhålan. Metallflödet begränsas av formhålrummets form. Tillverkningscykeln för en formgjutna del innefattar en annan tillhörande operation, såsom skärning av sniglar, upphettning av sniglar, smedning av sniglar, trimning av blixten, värmebehandling av smidarna, avkalkning och slutligen inspektion och kvalitetskontroll. Detta visas i figur 5.2.

Fördelar med Open-Die Smide:

(1) Denna process används för att producera tunga smidesverk upp till 300 ton,

(2) Processen är lämplig för att producera små partier medeltillverkare med oregelbundna former som inte kan framställas genom moderna smältprocesser.

(3) Processen innebär mindre kostsamma verktyg och utrustning.

(4) Processen kräver ingen ytterligare strömkälla till skillnad från press eller maskin smide.

(5) Processen behöver inte göra dyra stängda dörrar.

(6) Processen kan utföras var som helst på erforderligt ställe.

Fördelar med Closed-Die Smide:

(1) Större konsistens av produktegenskaper än vid öppen formgjutning eller gjutning.

(2) Större styrka vid lägre viktenhet jämfört med gjutstycken eller tillverkade delar.

(3) Komplicerade former med nära dimensionstoleranser kan enkelt produceras.

(4) God ytfinish med minimalt överskott av material som ska avlägsnas genom bearbetning.

(5) Kostnaden för delar som tillverkas genom stängd smidesning är vanligen två eller tre gånger mindre än kostnaden för delar som produceras genom bearbetning.

Ändå är den höga kostnaden för smideformar huvudbegränsningen för denna process, speciellt om invecklade former ska produceras.

Därför är processen endast lämplig för massproduktion av stål och icke-järnhaltiga komponenter som väger upp till 350 kg.

Smörjning i smidesprocess:

Smörjningen spelar en viktig roll i processen och kan inte försummas.

Smörjfunktionerna är:

(i) Eliminera friktionen mellan arbetsdjupgränssnitt.

(ii) Se till att flödet av mete är enkelt.

(iii) Förhindrar att hetmetallen stannar fast vid munstycket.

(iv) Förhindrar att hetmetallens ytskikt kyls av den relativt kalla formen etc.

Följande tabell 5.2 ger några vanliga smörjmedel i smidesprocessen:

Smide dysmaterial:

Smide dörrar utsätts för svåra förhållanden som höga temperaturer, extremt höga tryck och nötning. Därför måste ett matrismaterial ha tillräcklig hårdhet vid högre temperaturer såväl som hög seghet för att klara de svåra förhållandena.

Specialverktygsstål används för matris. De legeras med följande legeringsmedel: krom, nickel, molybden och vanadin. Först sluts döblocken, sedan bearbetas för att göra axlarna. För det andra härdad och härdad till axlarna. Slutligen sänks intryckshålrum av verktygstillverkare.

Defekter i smidda produkter:

Defekter kan observeras vid smide. De kan ha ytfel eller kroppsdefekter. Typ av defekt beror på antal faktorer som smidesprocess, smidd metall, processtemperatur, verktygsdesign, formkonstruktion etc.

Nedan följer en kort beskrivning av defekter som i allmänhet observeras:

1. Cracking:

Sprickningsfel är vanligen förekommande vid kommande och i rät vinkel. De möjliga orsakerna är ojämn temperaturfördelning, hög grad av deformation än vad som behövs, dragspänningar vid smältningsprocessen etc.

2. Vikningar:

Fällningsdefekten observeras vanligen vid störningar och uppdragsoperationer. Fällor kan också observeras vid kanterna av delar som framställs genom smed-Smide. De möjliga orsakerna är: minskning per pass är för liten, knäböjning av metall, felaktig smidesformning etc.

3. Felaktiga sektioner:

De felaktiga sektionerna innefattar dödmetallzoner, rörledningar och oregelbundet eller våldsamt metallflöde. De är i grunden på grund av dåligt verktyg och dö design.

4. Ouppfyllda sektioner:

De ofyllda sektionerna vid smide kan orsakas av att metallen inte fyller formhålan på rätt sätt. De möjliga orsakerna är: otillräcklig mängd metall, felplacering av metallen i munstycket, låg värme temperatur, dålig smide design och pool verktyg eller dö design.

5. Mismatched Smides:

Mismatching av smidesverk observeras när de övre och nedre delarna av matrisen inte är anpassade under slag.

6. Fins and Rages:

Fins och trasor är små utsprång av lös metall i smidesytan. De möjliga orsakerna är: felaktigt utförande, dålig formgivning etc.

7. Överhettad och bränd metall:

Ibland blir metall överhettad på grund av detta; metallen förlorar sin styrka. De möjliga orsakerna är: Högre temperatur än vad som krävs, den uppvärmda delen är för långvarig, felaktig och ojämn uppvärmning.

8. Scale Pits:

Skalorna är grunda ytan. Dessa orsakas av skalan som inte avlägsnades från arbetsstycket eller dysytan före smide. Hyppig rengöring av dörrar och korrekt smältningstemperatur kan undvika denna defekt.

9. Ruptured Fiber-Flow Lines:

Detta beror på snabb strömning av metallen.

Skäl till smältfel:

Smidningsfel beror på en eller flera av följande orsaker:

1. Dålig kvalitet på ingots och plattor som används för att producera smidda komponenter.

2. Dålig mekanisk styrka av ingots.

3. Dåligt verktyg och dödesdesign.

4. Felaktig sammansättning av material som smiddas.

5. Felaktig uppvärmning och kylning av smide.

6. Vid noggrann smideoperation.

7. Motsvarad anpassning av nedre och övre matrisdelarna.

8. Skalning av dö och ingots som används etc.

Fördelar med smide:

Följande är fördelarna med smidesprocessen:

1. Raffinerad kornstruktur.

2. Bättre styrka av delar.

3. Rimlig grad av noggrannhet.

4. Smidesgods kan vara lättsvetsade.

5. Uppnåelse av slät yta.

6. Ingen eller försumbar bearbetning krävs.

7. Spara material som slöseri är mindre.

8. Snabbare produktionshastighet.

9. Bäst lämpad för massproduktion.

10. Reducerad dödvikt av smidda delar.

Nackdelar med smide:

Nackdelarna med smidesprocessen är:

1. Höga kostnader för verktyg.

2. Kostsamt underhåll av verktyg.

3. Värmebehandling som krävs efter smidning i vissa fall.

4. Begränsning i form och storlek.

5. Felaktig formning kan medföra smidefel som sprickor, böjningar etc.

6. Stängda toleranser svår att behålla.

Tillämpningar av smide:

Smidda delar kan klassificeras i följande tre kategorier:

1. Små Smidesgods:

Små smidesgods inkluderar mutter och bultar, skruvmejsel, ringar, etc. Mejslar och små skärverktyg används i denna kategori. Små smidesgods smiddas av barbestånd.

2. Medium Smide:

Medellånga smiddjur innefattar kopplingsstänger, små vevaxlar, hävstångar, krokar, järnvägsaxlar, flänskopplingar etc. Mellanslags smidda smidda av stapeldrag och plattor.

3. Tungare smiddar:

Tungare smide omfattar stora axlar av kraftverksgeneratorer, turbiner och fartyg, liksom kolonner av pressar och rullar för valsverk. Tungare delar är bearbetade från ingots.