Kalt populārzinātni

Kalšana Kalšanas tehnikas izmantošana attiecas uz kalšanas iekārtu izmantošanu, lai pieliktu spiedienu uz metāla sagatavēm, lai veicinātu plastisko deformāciju, tādējādi iegūstot noteiktas mehāniskās īpašības, noteiktu formu un izmēru kalumam. Tā ir viena no divām galvenajām kalšanas sastāvdaļām (ieskaitot kalšanu un štancēšanu). Kalšana var novērst defektus, piemēram, metāla kausēšanu, un optimizēt mikrostruktūru. Tajā pašā laikā, saglabājot pilnīgu metāla plūsmu, kaluma mehāniskās īpašības parasti ir labākas nekā tā paša materiāla liešanai. Attiecīgajās mašīnās svarīgākajām detaļām ar lielu slodzi un stingriem darba apstākļiem, izņemot relatīvi vienkāršas formas, kurām var izmantot velmētas plāksnes, profilus vai metināšanas detaļas, lielākoties tiks izmantoti kalumi.

1. Deformācijas temperatūra

Tērauda rekristalizācijas sākuma temperatūra ir aptuveni 727 ℃, bet parasti par robežlīniju tiek izmantota 800 ℃, augstāka par 800 ℃ - karstā kalšana; no 300 līdz 800 ℃ sauc par silto kalšanu vai puskarsto kalšanu, kalšanu istabas temperatūrā sauc par auksto kalšanu. Vairumā nozaru izmantotie kalumi ir karstā kalšana, un siltā kalšana un aukstā kalšana galvenokārt tiek izmantota automobiļu, vispārējo mašīnu un citu detaļu kalšanai. Siltā kalšana un aukstā kalšana var efektīvi ietaupīt materiālus.

2. Kalšanas kategorija

Kā minēts iepriekš, atkarībā no kalšanas temperatūras kalšanu var iedalīt karstā kalšanā, siltā kalšanā un aukstajā kalšanā. Atkarībā no formēšanas mehānisma kalšanu var iedalīt brīvajā kalšanā, presformas kalšanā, slīpēšanas gredzenu kalšanā un speciālajā kalšanā.

1) Brīvā kalšana

Attiecas uz apstrādes metodi, kurā tiek izmantoti vienkārši universāli instrumenti vai tieši pielikts ārējs spēks sagatavei starp kalšanas iekārtas augšējo un apakšējo laktu, lai deformētu sagatavi un iegūtu nepieciešamo ģeometriju un iekšējo kvalitāti. Ar brīvās kalšanas metodi izgatavotos kalumus sauc par brīvajiem kalumiem. Brīvā kalšana galvenokārt balstās uz kalumu ražošanu nelielās partijās, izmantojot kalšanas āmuru, hidraulisko presi un citas kalšanas iekārtas, lai veidotu un apstrādātu sagatavi, un iegūtu kvalificētus kalumus. Brīvās kalšanas pamatprocess ietver sagriešanu, pagarināšanu, caurduršanu, griešanu, liekšanu, vērpšanu, izmežģīšanu un kalšanu. Brīvā kalšana tiek veikta karstās kalšanas režīmā.

2) Pelējuma kalšana

Veidņu kalšana tiek iedalīta atvērtajā kalšanas formā un slēgtajā kalšanas formā. Metāla sagataves tiek saspiestas un deformētas kalšanas formā kamerā, iegūstot noteiktu formu, lai iegūtu kalšanas detaļas. Veidņu kalšanu parasti izmanto mazu un lielu partiju detaļu ražošanai. Veidņu kalšanu var iedalīt karstās kalšanas formā, siltās kalšanas formā un aukstās kalšanas formā. Siltā kalšana un aukstā kalšana ir kalšanas formu kalšanas nākotnes attīstības virzieni, un tās atspoguļo arī kalšanas tehnoloģijas līmeni.

Atkarībā no materiāla punktiem kalšanas presformas var iedalīt arī melnā metāla kalšanā, krāsaino metālu kalšanā un pulverveida izstrādājumu veidošanā. Kā norāda nosaukums, materiāli ir melnie metāli, piemēram, Oglekļa tēraudsl, krāsainie metāli, piemēram, varš un alumīnijs, un pulvermetalurģijas materiāli.

Ekstrūzija jāattiecina uz presformu kalšanu, un to var iedalīt smago metālu ekstrūzijā un vieglmetālu ekstrūzijā.

Slēgtā presforma un slēgtā galviņas kalšana pieder pie diviem progresīviem presformas kalšanas procesiem. Tā kā nav kustīgas malas, materiāla izmantošanas līmenis ir augsts. Sarežģītu kalumu apdari var veikt vienā vai vairākos procesos. Tā kā nav kustīgas malas, kaluma sprieguma laukums samazinās, un arī nepieciešamā slodze samazinās. Tomēr jāatzīmē, ka sagataves nedrīkst pilnībā ierobežot, tāpēc stingri jākontrolē sagataves tilpums, kalšanas veidnes relatīvais novietojums un kaluma izmēri, kā arī jācenšas samazināt kalšanas veidnes nodilumu.

3) Sasniedziet ringu

Gredzenu frēzēšana attiecas uz dažāda diametra gredzenu detaļu ražošanu, izmantojot speciālu aprīkojumu ar gredzenu frēzēšanas mašīnu, ko izmanto arī riteņu detaļu, piemēram, automašīnu riteņu un vilcienu riteņu, ražošanai.

4) Īpaša kalšana

Speciālā kalšana ietver velmēšanas kalšanu, ķīļveida šķērsvelmēšanu, radiālo kalšanu, šķidrā presformas kalšanu un citas kalšanas metodes, šīs metodes ir piemērotākas dažu īpašu formu detaļu ražošanai. Piemēram, velmēšanas kalšanu var izmantot kā efektīvu iepriekšējas formēšanas procesu, lai ievērojami samazinātu sekojošo formēšanas spiedienu; ķīļveida šķērsvelmēšana var radīt tērauda lodītes, piedziņas vārpstas, un radiālā kalšana var radīt lielus kalumus, piemēram, ieroču stobrus un pakāpienu vārpstas.

5) Kalšanas veidne

Atkarībā no kalšanas matricas kustības režīma kalšanu var iedalīt šūpojošā velmēšanā, šūpojošā rotācijas kalšanā, velmēšanas kalšanā, ķīļveida šķērsvelmēšanā, velmēšanas gredzenu velmēšanā un slīpajā velmēšanā. Velmēšanas, šūpojošās rotācijas kalšanas un velmēšanas gredzenu velmēšanas metodes var apstrādāt arī ar smalko kalšanu. Lai uzlabotu materiālu izmantošanas līmeni, velmēšanas kalšanu un šķērsvelmēšanu var izmantot kā tievu materiālu apstrādes pirmo procesu. Rotācijas kalšanai, tāpat kā brīvajai kalšanai, ir arī tāda priekšrocība, ka, salīdzinot ar kaluma izmēru, to var veidot ar mazu kalšanas spēku. Kalšanas veids, kas ietver brīvo kalšanu, apstrādā materiālus no veidnes virsmas līdz brīvajai virsmai, tāpēc ir grūti nodrošināt precizitāti, tāpēc kalšanas veidnes kustības virzienu un rotācijas kalšanas procesu var vadīt ar datorvadību, lai sarežģītas formas, augstas precizitātes izstrādājumus, piemēram, ražošanas šķirnes un liela izmēra tvaika turbīnu lāpstiņu kalumus, varētu izmantot ar mazu kalšanas spēku.

Kalšanas iekārtas veidnes kustība neatbilst brīvības pakāpei. Saskaņā ar mirušā punkta deformācijas ierobežojuma raksturlielumiem kalšanas iekārtas var iedalīt šādās četrās formās:

Kalšanas spēka formas ierobežojums: eļļas spiediens tieši darbina slīdošo eļļas presi.

Kvazigājiena ierobežojuma režīms: eļļas prese darbina kloķvārpstas savienojuma mehānisma eļļas presi.

Gājiena ierobežojums: mehāniska prese, kas darbina slīdni ar kloķvārpstas, savienojošā stieņa un ķīļa mehānisma palīdzību.

Enerģijas ierobežošanas režīms: izmantojot spirālveida un berzes preses skrūvmehānismu.

Lai sasniegtu augstu precizitāti, jāpievērš uzmanība pārslodzes novēršanai apakšējā mirušajā punktā un jākontrolē ātrums un presformas pozīcija. Jo tas ietekmēs kalšanas pielaidi, formas precizitāti un kalšanas presformas kalpošanas laiku. Turklāt, lai saglabātu precizitāti, jāpievērš uzmanība arī slīdņa vadotnes atstarpes regulēšanai, stingrības nodrošināšanai, mirušā punkta regulēšanai un subsīdiju pārneses ierīces izmantošanai un citiem pasākumiem.

Pastāv arī slīdņu vertikālā un horizontālā kustība (slaidu detaļu kalšanai, eļļošanai un dzesēšanai, kā arī detaļu kalšanas ātrgaitas ražošanai), un kompensācijas ierīces izmantošana var palielināt kustību citos virzienos. Iepriekš minētās metodes atšķiras, nepieciešamais kalšanas spēks, process, materiāla izmantošana, raža, izmēru pielaide un eļļošanas dzesēšanas metodes ir atšķirīgas, un šie faktori ietekmē arī automatizācijas līmeni.

3. Kalšanas materiāli

Kalšanas materiāli galvenokārt ir dažādu komponentu oglekļa tērauds un leģētais tērauds, kam seko alumīnijs, magnijs, varš, titāns un to sakausējumi. Materiāla sākotnējais stāvoklis ir stieņa materiāls, lietnis, metāla pulveris un šķidrs metāls. Metāla šķērsgriezuma laukuma attiecību pirms deformācijas pret šķērsgriezuma laukumu pēc deformācijas sauc par kalšanas pakāpi. Pareiza kalšanas pakāpes izvēle, saprātīga karsēšanas temperatūra un izolācijas laiks, saprātīga kalšanas sākuma temperatūra un galīgā kalšanas temperatūra, saprātīga deformācija un deformācijas ātrums lieliski ietekmē produkta kvalitāti un samazina izmaksas.

Parasti mazie un vidējie kalumi ir apaļi vai kvadrātveida stieņi kā sagataves. Stiepņu materiāla graudu organizācija un mehāniskās īpašības ir vienmērīgas, laba, precīza forma un izmērs, laba virsmas kvalitāte, viegli organizējama masveida ražošana. Ja vien karsēšanas temperatūra un deformācijas apstākļi tiek pienācīgi kontrolēti, kalumus ar izcilām īpašībām var kalt bez lielām kalšanas deformācijām.

Lietnis paredzēts tikai lieliem kalumiem. Lietnis ir izliets audums ar lielākiem kolonnveida kristāliem un irdenu centru. Tāpēc cilindriskie kristāli ir jāsadala smalkos graudos un jāveic irdena sablīvēšana, lai iegūtu smalku metāla organizāciju un mehāniskās īpašības.

Presētas un apdedzinātas pulvermetalurģijas sagataves var kalt karstā stāvoklī bez ārējās presformas. Kalšanas pulvera blīvums ir tuvs vispārējās presformas kalšanai, tam ir labas mehāniskās īpašības un augsta precizitāte, kas var samazināt turpmāko apstrādi. Pulverkalumi ir labi organizēti, bez segregācijas, un tos var izmantot tādu sagatavju kā mazu zobratu ražošanai. Tomēr pulvera cena ir daudz augstāka nekā vispārējā stieņa cena, un tā pielietojums ražošanā ir zināmā mērā ierobežots.

Statiskais spiediens tiek pielikts šķidrajam metālam, kas ieliets veidnes kamerā, lai to sacietētu, kristalizētu, plūstu, plastiski deformētu un veidotu zem spiediena, tādējādi iegūstot vēlamo formu un veiktspēju. Šķidrā metāla kalšana presformā ir formēšanas metode starp liešanu presformā un kalšanu presformā. Tā ir īpaši piemērota sarežģītām plānsienu detaļām, kuras ir grūti veidot vispārējā kalšanā presformā.

Papildus parastajiem materiāliem kalšanas materiāli, piemēram, dažādi oglekļa tērauda un leģētā tērauda komponenti, kam seko alumīnijs, magnijs, varš, titāns un tā sakausējumi, dzelzs bāzes augstas temperatūras sakausējumi, niķeļa bāzes augstas temperatūras sakausējumi, kobalta bāzes augstas temperatūras sakausējumi, ko deformē kalšanas vai velmēšanas ceļā, taču šiem sakausējumiem to plastiskā laukuma dēļ ir relatīvi šaura kalšanas zona, tāpēc kalšanas grūtības ir relatīvi lielas, dažādiem materiāliem ir stingras prasības attiecībā uz karsēšanas temperatūru, kalšanas temperatūru un galīgo kalšanas temperatūru.

4. Procesa plūsma

Dažādām kalšanas metodēm ir atšķirīgi procesi, starp kuriem karstās kalšanas tehnoloģiskais process ir visilgākais, un vispārējā secība ir šāda: kalšanas sagataves padeve; kalšanas karsēšana; velmēšanas kalšanas sagatavošana; kalšanas presforma; griešanas mala; caurumošana; korekcija; starpposma pārbaude, kalumu izmēru un virsmas defektu pārbaude; kalumu termiskā apstrāde, lai novērstu kalšanas spriegumu un uzlabotu metāla griešanas veiktspēju; tīrīšana, galvenokārt, lai noņemtu virsmas oksidācijas slāni; korekcija; pārbaude, vispārējiem kalumiem jāveic izskata un cietības pārbaude, un svarīgiem kalumiem jāveic ķīmiskā sastāva analīze, mehāniskās īpašības, atlikušā sprieguma un nesagraujošās pārbaudes.

5. Kalumu īpašības

Salīdzinot ar lējumiem, metālam var uzlaboties tā struktūra un mehāniskās īpašības. Pēc kalšanas liešanas auduma termiskās apstrādes deformācija metāla deformācijas un pārkristalizācijas dēļ veido sākotnējos biezos dendrītus un kolonnveida graudus smalkos, vienmērīgos graudos, veidojot aksiālu pārkristalizācijas organizāciju, padarot sākotnējo segregāciju, irdenus, poras, izdedžus pret sablīvēšanu un metināšanu ciešāku organizāciju, uzlabojot metāla plastiskumu un mehāniskās īpašības.
Lējumu mehāniskās īpašības ir zemākas nekā tā paša materiāla kalumiem. Turklāt kalšanas apstrāde var nodrošināt metāla šķiedru organizācijas nepārtrauktību, lai kaluma šķiedru organizācija un kaluma forma, metāla plūsmas līnija būtu pilnīga, varētu nodrošināt, ka detaļām ir labas mehāniskās īpašības un ilgs kalpošanas laiks. Kalumi, kas ražoti ar precīzu presformu kalšanu, auksto ekstrūziju, temperatūras ekstrūziju un citiem procesiem, nav salīdzināmi ar lējumiem.
Kalums ir priekšmets, kurā metāls tiek pakļauts spiedienam, lai iegūtu vēlamo formu vai izveidotu piemērotu saspiešanas spēku. Šo spēku parasti panāk, izmantojot āmuru vai spiedienu. Kalšanas procesā tiek veidota smalku daļiņu struktūra un uzlabotas metāla fizikālās īpašības. Detaļu faktiskajā lietošanā pareiza konstrukcija nodrošina daļiņu plūsmu galvenā spiediena virzienā. Liešana ir metāla veidošanas priekšmets, ko iegūst ar dažādām liešanas metodēm, proti, kausējot šķidru metālu, ielejot, presējot, iesūcot vai izmantojot citas liešanas metodes sagatavotajā lējumā, atdzesējot pēc slīpēšanas, tīrot un pēcapstrādot, piešķirot priekšmetam noteiktu formu, izmēru un veiktspēju.