Ste že kdaj gledali videoposnetek o kovanju in videli tiste drobce, kako letijo z žareče kovine? Lahko je videti neurejeno in se sprašujete, ali se material razpada. No, to je naraven del procesa, še posebej pri vročem aluminiju.

Stvari, ki med kovanjem padejo ali se luščijo z vročega aluminija, so predvsem aluminijev oksid. Ta tanka, krhka plast se hitro oblikuje na površini vročega aluminija, ko reagira s kisikom v zraku, in se lahko med procesom deformacije premakne.

Pri SWA Forging vsak dan delamo s kovanimi aluminijastimi obroči in diski-velikega premera. Medtem ko so naši procesi visoko nadzorovani, je tvorba aluminijevega oksida na vročih površinah temeljni vidik dela s to neverjetno kovino. To je nekaj, kar obvladamo in razumemo. Poglejmo si podrobneje, kaj je ta "stvar" in zakaj se pojavi.

 

Kaj je tisto, kar se pri kovanju sname s kovine?

Videti, da se kosi med intenzivnim postopkom kovanja odcepijo od kovine, je lahko nekoliko begajoče, kajne? Morda vas skrbi, da se kovina sama razgrajuje. Običajno gre za produkt površinske reakcije.

"Stvar", ki se med kovanjem odlepi od kovine, je na splošno oksidna lestvica. Za aluminij je to aluminijev oksid; za jeklo je to običajno železov oksid. Ta plast nastane zaradi visokih temperatur in reakcije z atmosferskim kisikom, ki se pod mehanskimi obremenitvami lušči.

Ko govorimo o kovanju, zlasti odprtem{0}}kovanju, kot to počnemo pri SWA Forging za naše obroče in diske, se kovinski obdelovanec segreje na zelo visoke temperature, da postane voljan. Za aluminijeve zlitine je to lahko več sto stopinj Celzija. Pri teh temperaturah je kovina zelo reaktivna, zlasti njena površina. Zrak okoli nas vsebuje kisik in vroč aluminij zlahka reagira s tem kisikom. Ta kemična reakcija tvori novo spojino na površini: aluminijev oksid (Al₂O₃). To ni sama kovina aluminija, ki se lušči, temveč keramični-podobna plast, ki se oblikuje na vrhu. Na začetku je ta oksidna plast zelo tanka in se dobro oprijema ter dejansko zagotavlja nekaj zaščite spodnji kovini. Ko pa se proces kovanja nadaljuje – z močnimi stiskalnicami in kladivi, ki oblikujejo kovino – lahko ta oksidna plast, ki je bolj krhka kot duktilni aluminij pod njo, poči, se zlomi in odlušči. Debelina in oprijem te oksidne plasti sta lahko odvisna od specifične zlitine, temperature, časa pri temperaturi in atmosfere v peči. Na primer, nekatere zlitine, ki jih kujemo, lahko razvijejo nekoliko drugačne lastnosti oksida kot druge, vendar je osnovni postopek enak. Je zelo naraven del vroče obdelave aluminija.

Kaj je luščenje kovinske površine?

Opazovanje kosmičev, ki odstopajo od kovinske površine, še posebej, ko je vroča ali jo obdelujejo, je lahko zaskrbljujoče, če ne veste, kaj se dogaja. Ali se kovina drobi? Ne, običajno popusti le površinska plast.

Luščenje kovinske površine, zlasti med vročim delom, kot je kovanje, je običajno odstopitev oksidne plasti (luske), ki je nastala na kovini zaradi visokih temperatur in reakcije z atmosfero. Ta plast je pogosto bolj krhka od navadne kovine.

To "luščenje" je neposredna posledica različnih lastnosti med osnovno kovino (v našem primeru aluminijevo zlitino) in plastjo aluminijevega oksida na njeni površini. Evo zakaj se to zgodi:

Diferencialno toplotno raztezanje:Aluminijeva kovina in plast aluminijevega oksida se pri segrevanju in ohlajanju širita in krčita z nekoliko različnimi stopnjami. Med ponavljajočimi se cikli segrevanja in deformacije pri kovanju lahko to povzroči napetosti na vmesniku med kovino in oksidom, zaradi česar oksid izgubi oprijem in se odlušči.

Krhkost oksida:Aluminijev oksid je keramični material. Je trden in ščiti, vendar je tudi razmeroma krhek v primerjavi z vročo, duktilno aluminijevo zlitino, ki se kuje. Ko aluminijast obdelovanec med kovanjem stisnemo, tolčemo ali raztegnemo, se spodaj ležeča kovina plastično deformira. Krhka oksidna plast se poskuša prilagoditi, vendar se ne more toliko raztegniti, zato poči in se odlomi v kosmičih.

Debelina sloja:Če oksidna plast postane predebela, lahko postane manj oprijema in bolj nagnjena k luščenju ali luščenju. Pri tem igrajo vlogo pogoji v peči za dogrevanje in trajanje ogrevanja. Pri SWA Forging skrbno upravljamo ogrevalne cikle. Medtem ko je nastajanje oksida neizogibno, nadzor njegove debeline pomaga zagotoviti kakovost končnega kovanega izdelka in zmanjša prekomerno luščenje, ki bi se lahko vdelalo v površino. Včasih se med koraki kovanja lahko uporabi ščetkanje ali druge metode odstranjevanja vodnega kamna, če nastane posebej debela ali ohlapna oksidna plast, čeprav je to pri aluminiju manj agresivno kot pri jekleni lestvici.

 

Kaj so kosmiči iz vroče kovine?

Tisti drobni koščki, ki odletijo z vroče kovine v kovačnici, izgledajo skoraj kot iskre ali pepel, kajne? Pravzaprav so koščki preoblikovane površine kovine. Za aluminij imajo poseben značaj.

Kosmiči vroče kovine, zlasti vročega aluminija, so običajno majhni, lahki koščki aluminijevega oksida. So sivkasto-bele in krhke, nastanejo, ko vroča aluminijasta površina reagira s kisikom in se nato med deformacijo kovanja odlomijo.

Bodimo natančni glede teh kosmičev, ko govorimo o kovanju aluminija. Za razliko od temne, težke lestvice, ki prihaja iz jekla, so kosmiči aluminijevega oksida:

barva:Običajno sivkasto-bela ali srebrno-bela. To je naravna barva aluminijevega oksida.

Teža:Zelo lahek in se lahko zdi, da na kratko lebdi v zraku, če je dovolj majhen. To je zato, ker se aluminijev oksid, čeprav je za keramiko gost, primerja z veliko gostejšimi kosmiči železovega oksida iz jekla.

Tekstura/narava:Krhka in zlahka zdrobljena v prah. Na otip niso kovinski.

Sestava:Predvsem Al₂O₃. Ta se kemično razlikuje od aluminijeve zlitine (Al) pod njim.

Med kovanjem naših velikih aluminijastih obročev in diskov pri SWA Forging, ko stiskalnica ali kladivo manipulira in oblikuje segreto gredico, lahko vidite, kako se ti drobni kosmiči ločijo. Močan pritisk in deformacija povzročita, da oksidna plast, ki je nastala v peči in še naprej nastaja na izpostavljeni vroči površini, poči in se loči. To niso kosi konstrukcijskega aluminija, ki se odlomijo; so "koža", ki je nastala zaradi toplote in zraka. Čeprav na splošno ni -strupeno, je dobro prezračevanje vedno pomembno v kovačnici za upravljanje kakršnih koli delcev v zraku. Prisotnost in narava teh kosmičev sta za izkušene kovaške ekipe indikatorja temperature in stanja površine obdelovanca.

 

Kaj je robnik pri kovanju?

Morda boste slišali, da strokovnjaki za kovanje govorijo o "robniku" ali "robnem prehodu" in se sprašujete, kaj to orodje ali korak naredi. To je ključni del pravilnega oblikovanja kovine pred glavnim oblikovanjem.

Robilo pri kovanju je orodje ali votlina matrice s posebnim profilom, ki se uporablja v zgodnji fazi kovanja za prerazporeditev kovine obdelovanca vzdolž njegove dolžine, zmanjšanje njegovega-prereza v eni dimenziji in povečanje v drugi ter pripravo za kasnejše postopke oblikovanja.

Robilo ali operacija robljenja je temeljni korak v številnih odprtih-in zaprtih-postopkih kovanja. Pomislite na to kot na predhodno orodje za oblikovanje. Njegovi glavni cilji so:

Distribucija materiala:Za strateško zbiranje ali širjenje gradiva. Na primer, če potrebujete več materiala v središču obdelovanca za poznejši odtis, lahko prehod za robove "obrne" konce in potisne material proti sredini. Ali pa lahko zmanjša širino in poveča višino/debelino odseka.

Oblikovanje-prereza:Obdelovancu začne dajati bolj definiran prečni-prerez in ga premika od preproste gredice (kot je okrogla ali kvadratna palica) proti grobi obliki, ki je potrebna za končne matrice za kovanje. To izboljša pretok materiala v kasnejših fazah.

Rafiniranje toka zrn:S tako kontrolirano obdelavo materiala lahko robljenje pomaga tudi pri začetku usmerjanja notranje zrnate strukture kovine, kar je pomembno za končne mehanske lastnosti kovanega dela.

Ko v podjetju SWA Forging načrtujemo postopek za velik aluminijast obroč ali disk, so najpomembnejši premisleki o tem, kako bo material tekel in polnil orodje. Čeprav morda ne bomo uporabili določenega "orodja za robljenje" na enak način, kot bi ga lahko uporabili pri zaprtem-kovanju za manjše, kompleksne dele, je načelo nadzorovane deformacije za pre-oblikovanje gredice vedno prisotno. Na primer, pri odprtem-kovanju s posebnimi zaporedji sploščenja in izvleka (zobčenje) dosežemo podobno prerazporeditev materiala. Vsak tak postopek vroče obdelave, vključno z robljenjem, bo vključeval visoko temperaturo kovine. Zato bo površina tvorila aluminijev oksid in nekaj tega oksida se lahko med postopkom robljenja med obdelavo površine odstrani ali prerazporedi. Pravilni robovi zagotavljajo, da je razsuti material pravilno nameščen, kar prav tako pomaga doseči čistejšo površino na končnem delu z zmanjšanjem gub ali krogov, kjer bi se lahko ujeli oksidi.

 

Zaključek

Torej, ta "stvar", ki odpade z vročega aluminija med kovanjem, je v glavnem aluminijev oksid. Je naravni stranski produkt segrevanja aluminija na zraku, njegovo luščenje pa je del dinamičnega procesa oblikovanja.