Įvairių metalo medžiagų kalimo procesų privalumai ir trūkumai

Karštas kalimas ir šaltasis kalimas yra du skirtingi metalo formavimo procesai, kurie gali duoti panašius rezultatus. Kalimas yra procesas, kai naudojant tam tikrus įrankius ir įrangą metalas deformuojamas į iš anksto nustatytą formą – deformacija atliekama naudojant karšto kalimo, šalto kalimo ar net šilto kalimo procesus. Galiausiai gamintojai atsižvelgs į daugelį standartų, prieš pasirinkdami konkrečiam pritaikymui tinkamiausią kalimo tipą. Tuo atveju, kai grūdelių struktūros išdėstymas suteikia detalei kryptines charakteristikas, kalimas naudojamas grūdeliams išlyginti taip, kad jie galėtų atlaikyti didžiausią įtempimą, kurį dalis patirs. Priešingai, liejimas ir mechaninis apdorojimas paprastai mažiau kontroliuoja grūdelių struktūrų išdėstymą.
Kalimo procesas
Kalimas apibrėžiamas kaip kieto metalo susidarymas arba deformacija. Daugelis kalimo procesų užbaigiami sulenkiant, kai plaktukas arba smogtuvas juda horizontaliai, kad prisispaustų prie strypo ar strypo galo, kad padidėtų ir pakeistų galo formą. Prieš pasiekdama galutinę formą, dalis dažniausiai praeina per ištisines darbo vietas. Tokiu būdu didelio stiprumo varžtai yra „šalta galva“. Variklio vožtuvas taip pat susidaro sukiojant.
Kalimo metu dalis įkalama į gatavos detalės formą formoje, kuri labai panaši į atvirą kalvio kalimą. Šiuo atveju metalas kalamas norima forma prieš priekalą. Yra skirtumas tarp atviro štampavimo ir uždarojo kalimo. Kalimo metu metalas niekada nėra visiškai suvaržytas formos. Uždarosiose arba presuotose formose kaltinis metalas yra ribojamas tarp pusių. Pakartotinai kalant formą metalas įgauna savo formą, o dvi formos pusės galiausiai susitinka. Plaktuko energija gali būti tiekiama garais arba pneumatinėmis, mechaninėmis ar hidraulinėmis priemonėmis. Tikrame plaktuko kalimo metu tik gravitacija stumia plaktuką žemyn, tačiau daugelis sistemų naudoja galios pagalbą kartu su gravitacija. Plaktukas atlieka santykinai didelio greičio, mažos jėgos smūgių seriją, kad uždarytų formą.
Slėgio kalimo metu aukštas slėgis pakeičia didelį greitį, o pusė formos uždaroma vienu smūgiu, paprastai tai užtikrina jėgos varžtas arba hidraulinis cilindras. Plaktukas dažniausiai naudojamas smulkesnėms detalėms gaminti, o presinis kalimas dažniausiai naudojamas masinei gamybai ir automatizavimui. Lėtas kalimas su slėgiu dažnai apdoroja dalių vidų geriau nei kalamas, ir paprastai naudojamas didelėms aukštos kokybės dalims, tokioms kaip titaninės orlaivių pertvaros. Kiti specializuoti kalimo metodai skiriasi priklausomai nuo šių pagrindinių temų: pavyzdžiui, guolių bėgiai ir dideli krumpliaračių žiedai gaminami naudojant procesą, vadinamą riedėjimo žiedų kalimu, kuris gali pagaminti besiūles apskritas dalis.
Karštas kalimas
Kai metalo gabalas yra karštai kaltas, jis turi būti gerokai įkaitintas. Vidutinė kalimo temperatūra, reikalinga karštam įvairių metalų kalimui:
Plienas iki 1150 laipsnių C
360–520 laipsnių C aliuminio lydiniams
700–800 laipsnių C (vario lydinys)
Karšto kalimo procese plieno ruošiniai arba ruošiniai kalimo krosnyje arba krosnyje kaitinami indukciniu būdu arba kaitinami iki temperatūros, viršijančios metalo rekristalizacijos tašką. Šis ypatingas karštis reikalingas norint išvengti metalų sukietėjimo deformacijos metu. Dėl plastikinės metalo būklės jį galima padaryti gana sudėtingų formų. Metalas palaiko plastiškumą ir lankstumą.

Norint kalti tam tikrus metalus, pavyzdžiui, superlydinius, naudojamas karštojo kalimo tipas, vadinamas izoterminiu kalimu. Čia forma įkaitinama iki maždaug ruošinio temperatūros, kad būtų išvengta dalių paviršiaus aušinimo kalimo proceso metu. Kalimas kartais atliekamas kontroliuojamoje atmosferoje, siekiant sumažinti oksido nuosėdų susidarymą.
Tradiciškai gamintojai dalims gaminti renkasi karštąjį kalimą, nes tai leidžia medžiagai deformuotis plastinėje būsenoje, todėl metalą lengviau apdirbti. Karštas kalimas taip pat rekomenduojamas didelio formavimo metalo deformacijai, o tai rodo, kokią deformaciją metalas gali atlaikyti nesukeldamas defektų. Kiti karšto kalimo aspektai:
Atskirų dalių gamyba
Nuo vidutinio iki mažo tikslumo
Mažas stresas arba mažas darbo grūdinimas
Homogeninė grūdų struktūra
Padidinti lankstumą
Pašalinkite cheminį nesuderinamumą ir poringumą
Galimi karšto kalimo trūkumai:
Mažiau tikslūs leistini nuokrypiai
Aušinimo proceso metu medžiaga gali deformuotis
Įvairios metalo grūdelių konstrukcijos
Galimos reakcijos tarp supančios atmosferos ir metalų (nustatymas)
Šaltasis kalimas (arba šaltasis formavimas)
Dėl šalto kalimo metalas deformuojasi žemiau jo rekristalizacijos taško. Šaltasis kalimas žymiai pagerina tempimo stiprumą ir takumo ribą, tuo pačiu sumažindamas plastiškumą. Šaltasis kalimas paprastai atliekamas netoli kambario temperatūros. Dažniausiai šalto kalimo metalas yra standartinis plienas arba anglies legiruotas plienas. Šaltasis kalimas paprastai yra uždaras štampavimo procesas.
Kai metalas jau yra minkštas metalas (pvz., aliuminis), dažniausiai pirmenybė teikiama šaltam kalimui. Šis procesas paprastai yra pigesnis nei karštasis kalimas, o galutiniam produktui beveik nereikia tikslaus apdirbimo. Kartais, kai metalas šaltai kaliamas į norimą formą, pašalinus liekamąjį paviršiaus įtempį, atliekamas terminis apdorojimas. Dėl pagerinto metalo stiprumo šalto kalimo būdu, žemesnės kokybės medžiagos kartais gali būti naudojamos tinkamoms dalims gaminti, kurių negalima pagaminti iš tos pačios medžiagos apdirbant arba karštuoju kalimu.
Gamintojai gali rinktis šaltąjį kalimą, o ne karštąjį kalimą dėl įvairių priežasčių – kadangi šaltai kaltoms dalims reikalingas nedidelis tikslumas arba jo visai nereikia, o šis gamybos proceso etapas paprastai yra neprivalomas, taigi sutaupoma pinigų. Šaltasis kalimas taip pat yra mažiau jautrus taršos problemoms, todėl bendras komponentų paviršiaus apdaila yra geresnė. Kiti šalto kalimo pranašumai:
Lengviau priskirti krypties charakteristikas
Pagerinkite atkuriamumą
Padidinkite dydžio kontrolę
Atlaiko didelį įtempį ir didelę pelėsių apkrovą
Švarių arba beveik švarių dalių gamyba
Kai kurie galimi trūkumai yra šie:
Metalinis paviršius prieš kalimą turi būti švarus ir be oksidų nuosėdų
Prastas metalų lankstumas
Gali atsirasti liekamasis stresas
Reikia sunkesnės ir galingesnės įrangos
Reikia galingesnių įrankių
Šiltas kalimas
Šiltas kalimas atliekamas žemesnėje nei rekristalizacijos temperatūra, bet aukštesnėje nei kambario temperatūra, siekiant pašalinti trūkumus ir įgyti karšto ir šalto kalimo pranašumus. Oksidinės odos susidarymas nėra problema, o lyginant su karštuoju kalimu, tolerancija gali būti mažesnė. Lyginant su šaltuoju kalimu, formos kaina yra mažesnė, o gamybai reikalinga jėga taip pat mažesnė. Palyginti su šaltu apdirbimu, jis sumažina įtempimą ir pagerina plastiškumą.
Taikymas
Automobilių pramonėje kalimas naudojamas pakabos dalims, tokioms kaip tuščiosios eigos svirtis ir ašis, ir jėgos pavaros dalims, tokioms kaip švaistiklis ir pavarų dėžė, gaminti. Kaltiniai dažniausiai naudojami vamzdynų vožtuvų stiebams, vožtuvų korpusams ir flanšams, kartais pagaminti iš vario lydinio, siekiant padidinti atsparumą korozijai. Rankiniai įrankiai, tokie kaip veržliarakčiai, dažniausiai yra kalti, su daugybe vielinių lynų