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