13.otázka. Tváření za tepla

13.otázka

Tváření za tepla 1. 2. 3. 4.

Princip tváření Vliv teploty na deformaci materiálu (textura, zotavení, rekrystalizace, překrystalizace) Tvářecí teplota a ohřev materiálu Způsoby tváření za tepla a. Válcování b. Kování - volné a zápustkové c. Speciální metody kování

1. Princip a vliv teploty na deformaci materiálu Princip  Je to změna materiálu vlivem působení vnějších sil  Dochází k trvalému přemísťování atomu v krystalické mřížce, čímž vznikají deformace mřížky  Kov je touto krystalickou mřížkou tvořen a ta se skládá z buňky, která se v mřížce pravidelně opakuje  Při tomto tváření materiál ztrácí svou pevnost, ale získává tvrdost  Vše probíhá při vysokých teplotách, proto je důležité vhodně zvolit tvářecí teploty  Tvářením dochází k přemisťování atomů v krystalické mřížce, tím vznikají deformace mřížky Pružné deformace  Atomy se přemístí (vlivem působení sil) o vzdálenost menší než je parametr mřížky  Jakmile přestane působit síla, atomy se vrátí do původní polohy Trvalé deformace  Atomy se přemístí (vlivem působení sil) o vzdálenost větší než je parametr mřížky  Jakmile přestane působit síla, atomy se nevrátí do původní polohy

Vliv teploty na deformaci a. Textura  Při tváření se zrna v materiálu prodlouží ve směru kolmém na působící sílu  V materiálu vzniká velké vnitřní pnutí b. Zotavení  Zahřeje-li se materiál s texturou na určitou teplotu, zrna se snaží natočit do původního tvaru, což se projeví snížením vnitřního pnutí c. Rekrystalizace  Při dalším zvýšení teploty vzniknou zrna nová  Tato struktura je potom bez vnitřního pnutí a deformačního zpevnění  Nedochází však ke změně krystalické mřížky d. Překrystalizace  Změna krystalické mřížky, odstranění deformačního pnutí a zpevnění #1

13.otázka

2. Tvářecí teploty a ohřev materiálu  Tvářecí teploty  Materiál tváříme v oblasti austenitizace, protože v této oblasti má železo mřížku krystalově plošně centrovanou a vyznačuje se dobrou tvárností  Materiál musí být ohřát na teplotu tváření (0,65 ÷ 0,75 teploty tavení) Horní teplota tváření  Je 250 ÷ 300 °C pod solidem (křivka kde je ukončen proces tuhnutí)  Zahřejeme-li materiál na vyšší teplotu, dojde k nasycení zrn kyslíkem a ocel se spálí  Pokud setrváme příliš dlouho na tvářecí teplotě, ocel se přehřeje a ztratí mechanické vlastnosti Dolní teplota tváření  Je 50°C nad teplotou AC3 (911 °C)  Při této teplotě má materiál největší pevnost při dostatečné houževnatosti  Klesne-li teplota pod teplotu AC1 (727 °C), bude se jednat o tváření za studena Zásady pro volbu teploty tváření  Čím vyšší je teplota tváření, tím menší je odpor proti deformaci  Čím vyšší je teplota tváření, tím více hrubne zrno, klesá tím houževnatost  Čím vyšší je teplota tváření, tím vyšší je opal (okuje – oxidy na povrchu materiálu)  Při tváření za tepla nesmí být překročena horní teplota tváření a tavení Ohřev materiálu  Závisí na: chemickém složení, rozměrech materiálu, rozložení materiálu v peci  Doba ohřevu materiálu se vypočte ze vzorce . . .√ T......... doba ohřevu materiálu D ........ charakteristický rozměr (průměr nebo rozměr hrany) α ......... součinitel rozložení materiálu v peci k ......... vliv chemického složení (pro uhlíkové oceli do 10, pro legované 10 ÷ 20)

3. Způsoby tváření za tepla Rozdělení a. Válcování  plechů  tyčí  trubek b. Kování  volné  zápustkové #2

13.otázka c. Speciální metody kování  Rotační kování  Příčné klínové válcování  Přesné  Vícecestné kování  Protlačování za tepla  Slick - mill Způsoby a. Válcování  Zpracováváme materiál mezi dvěma proti sobě otáčejícími válci  Válce jsou na válcovací stolici  Mnoho válců za sebou tvoří tzv. válcovací trať  Válce jsou hladké nebo kalibrované  Ohřátý ingot se nejdřív zpracuje na předvalek a potom se dokončí na hotový výrobek = vývalek  Válcováním se vyrábějí normalizované polotovary (plechy, pásy, tyče, profily) Způsoby válcování  Podélné válcování (materiál je tvářen v podélném směru – plechy, pásy, tyče, kolejnice)  Příčné válcování (materiál je tvářen v příčném směru – tyče kruhového průřezu)  Kosé válcování (osy válců jsou mimoběžné = šroubovitý pohyb – výroba bezešvých trubek) Válcování plechů  Materiál se zpracovává mezi dvěma hladkými válci, které se otáčejí proti sobě  Nejdřív se materiál zpracovává v příčném směru a potom v podélném = rovnoměrná tloušťka  Válcování se dokončuje za studena, aby byl povrch hladký a s větší přesností Válcování tyčí  Provádí se na kalibrovacích válcích kde každý následující válec má menší rozměr až na požadovaný profil tyče (kalibry jsou ze slinutých karbidů, kalené oceli nebo diamantu) Válcování trubek  Podle Mannesmanova způsobu je materiál tvářený dvěma válci, které mají mimoběžné osy, ve středu materiálu vzniká velké tahové napětí, které způsobí porušení materiálu a vznik dutiny  Podle Stiffelova způsobu se postupuje téměř shodně, pouze pracovní válce mají tvar kotouče

#3

13.otázka b. Kování Stroje na kování Buchar  Působí na výkovek rázy (vlastní tíhou, nebo s přídavným tlakem)  Prokove výkovek jen do určité hloubky  Při nárazech bucharu odpadávají od výkovku okuje  Horší bezpečnost práce, velké otřesy a hluk Lis  Působí na výkovek klidným tlakem  Prokove výkovek v celém objemu  Okuje jsou zatlačovány do výkovku (zpevní se povrchová vrstva) Způsoby kování Volné kování  Materiál volně teče ve směru kolmém na působící sílu  Pro jednoduché nástroje, stroje a přípravky (kovadla, kleště, sekáče, osazovací příložky, průbojníky)  Výkovky vyrobené tímto způsobem jsou nepřesné a mají velké povrchové nerovnosti  Konečný tvar získáme kombinací jednoduchých operací  pěchování

 prodlužování

 osazování

 přesazování

 děrování

#4

13.otázka Zápustkové kování  Ohřátý polotovar se tváří v dutině dvoudílné formy – zápustky, má tvar velikost výkovku, ale rozměry jsou zvětšeny o přídavek na smrštění  Polotovar, který je ohřátý a má větší objem než dutina zápustky, je do ní vložen a působí na něj síla, materiál se deformuje a zaplní dutinu zápustky, přebytečný materiál je vytlačen do dutiny, kde vytvoří výkovek, který se odstřihne  Tímto kováním se vyrábí přesnější výkovky než volným kováním  Výroba forem je ale složitá, proto se zápustkové kování vyplatí jen pro velkosériovou výrobu  Nedají se vyrábět díry, jen se předkovávají  Zápustky mají několik dutin (předkovací, kovací, dokončovací)  Zápustky jsou vyrobeny ze slinutých karbidů c. Speciální způsoby kování Rotační kování  Materiál je tvářen údery zápustky, která je uložena v rotační hlavě  Pro výrobu osazení u tyčí a trubek  Výhodou je dobrá jakost povrchu => nemusí se dále obrábět  Nevýhodou je vysoká cena zápustek

Příčné klínové válcování  Používá se pro výrobu předkovků, předvalků nebo vývalků

Přesné kování  Speciální druh zápustkového kování (kování do uzavřené zápustky)  Materiál je podroben tlaku lisovníku v uzavřené zápustce a tím dojde k jeho vytvarování  Používá se pro výrobu tvarově složitých výkovků, které mají větší počet výstupků  Výhodou je velká přesnost a jakost povrchu => minimální přídavky na obrábění  Musí se přesně spočítat množství tvářeného materiálu, aby nedošlo ke vzniku otřepu #5

13.otázka Vícecestné kování  Materiál je v uzavřené zápustce stlačován lisovníky z několika stran  Pro výrobu tvarově složitých součástí s dobrou přesností a jakostí

Protlačování za tepla (dopředné kování)  Materiál je v zápustce – průtlačnicí a je stlačován průtlačníkem  Používá se pro ocel, slitiny hliníku a mědi

Slick – mill  Jde o kombinaci lisování s válcováním, spodní zápustka je postupně vyplňována tvářeným kovem za působení tlaku horního rotujícího disku  Pro rotační výkovky velkých průměrů  Jde o velmi rychlou metodu

#6