Smiing: Betydning, applikasjoner og prosesser

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om: - 1. Introduksjon til smi 2. Forge-evne 3. Forgeable Materials 4. Temperatur 5. Prosesser 6. Smøring 7. Defekter i Smidde produkter 8. Fordeler 9. Ulemper 10. Applikasjoner.

Introduksjon til smiing:

Smidgassen er en metalldannende prosess. Det innebærer oppvarming av metall til plasttilstanden og deretter påtrykket trykk med håndhammer eller krafthammer for å oppnå forhåndsbestemt form av produktet. Begrepet smiing er også brukt til å definere plastisk deformering av metaller ved smiingstemperaturen i ønsket form ved å bruke kompressive krefter som utøves gjennom dør ved hjelp av en hammer, en press eller en opprørende maskin.

Som andre metaldannende prosesser, forfalsker smiing metallets mikrostruktur, eliminerer de skjulte defekter som hårsprekk og hulrom. Denne prosessen omarrangerer den fibrøse makrostrukturen for å tilpasse metallstrømmen. På grunn av disse fordeler og fordeler i forhold til støping og bearbeiding, er smiing svært populært i metaldannende prosess.

Ved vellykket utforming av formene kan metallstrømmen benyttes for å fremme justeringen av fibrene med den forventede retning av maksimal spenning. Fig. 5.1 viser de to forskjellige krumtapakselene og krankrokene som produseres ved bearbeiding fra en stanglager og ved smiing.

Som det kan sees, er retningen av fibrene i smide del mer gunstig, fordi spenningene i nettene innrømmer retningen av fibre hvor styrken er maksimal.

Forge evne:

Begrepet forge-evne er definert som et materiales evne til å gjennomgå deformasjon uten feil eller brudd. For den riktige smiingsprosessen er det viktig å kjenne deformasjonsadferdigheten til metallet som skal smidde med hensyn til motstand mot deformasjon og enhver forventet bivirkning, for eksempel sprekkdannelse etc.

Det avhenger av følgende faktorer:

(i) Sammensetning av materiale.

(ii) Renhet av materiale.

(iii) kornstørrelse

(iv) Temperatur i arbeidet.

(v) Stamfrekvens og stamfordeling.

(vi) Antall fase tilstede.

Forge-evnen øker ved å øke arbeidstemperaturen opp til et punkt ved hvilken fase endrer seg. De rene metaller har god smidighet.

Det fine kornet materiale har bedre smidighet enn grovkornet materiale.

Selv om det ikke foreligger en vanlig godkjent standardtest for smidighet, er det imidlertid utført noen av følgende tester på metaller for kvantitativ tildeling av smidighet:

(i) Upsetting Test:

Maksimal grense for opprørt evne uten sprekker eller svikt er tatt som et mål for smidighetsindeksen. Denne testen innebærer oppretting av en rekke sylindriske billetter med samme dimensjoner til forskjellige grader av deformasjon.

(ii) Oppsummeringstest:

Denne testen ligner på den ovennevnte testen, bortsett fra at langsgående hakk eller serrations blir gjort før oppretting. Denne testen gir en mer pålitelig indeks for smidighet.

(iii) Hot-Impact Tensile Test:

I denne testen er strekkfastheten trekk tatt som et mål for smidighetsindeksen. En teststøymaskin utstyrt med en spenningstest vedlegg brukes til denne testen.

(iv) Hot Twist Test:

Testen består av å vri en rund, varm bar og telle antall vendinger til feil. Jo større antall vendinger, desto bedre smidighet.

Forgeable Materials:

Ethvert metall eller legering som kan bringes til plasttilstand gjennom oppvarming, uten feil, kan smiddes. Smelteevnen til ethvert metall påvirkes av antall faktorer som sammensetningen av metall eller legering, tilstede urenheter, kornstørrelsen og antall faser som er til stede.

Økningen i temperaturen forbedrer også smidigheten, men opp til en viss grense, hvor den andre fasen begynner å oppstå eller hvor kornveksten blir overdreven. På dette tidspunktet vil enhver ytterligere økning i temperaturen redusere smidigheten.

Noen metaller og legeringer i synkende rekkefølge av smidighet er listet opp nedenfor (dvs. legering med bedre smidighetskompetanse skrevet først):

1. Aluminium legeringer.

2. Magnesium legeringer.

3. Kobber legeringer.

4. Vanlige karbonstål.

5. Lavlegerte stål.

6. Martensitisk rustfritt stål.

7. Austenitisk rustfritt stål.

8. Nikkel legeringer.

9. Titan legeringer.

10. Molybden legeringer,

11, Tungsten Legeringer.

Valget av et smiende materiale avhenger av de ønskelige mekaniske egenskapene til den delen, som holdbarhet, smidbarhet, maskinstyrkestyrke etc.

Smiingstemperaturer:

Det finnes varianter av materialer som kan bearbeides ved smiing. Hvert metall eller legering har sitt eget plast smidde temperaturområde. Noen av dem har stort temperaturområde, mens andre har smale områder. Temperaturområdet avhenger av bestanddelene og kjemisk sammensetning.

Vanligvis er smiingstemperaturen for ikke-jernholdige metaller og legeringer mye lavere enn de som kreves for jernholdige materialer. Temperaturområdet for vanlige legeringer er gitt i tabell 5.1. Disse inkluderer lavkarbonstål, aluminium, magnesium og kobberlegeringer, så vel som mange legeringsstål og rustfritt stål.

Ved håndsvegg eller åpen dør smidning, dannes smeltetemperaturen av fargen på varmt metall. Mens i tilfelle av lukkede smiing eller masseproduksjon smidde, bestemmes smiingstemperaturen av termoelementene og optiske pyrometre.

Smi prosesser:

Alle smi prosesser faller under to hovedtyper, i henhold til metoden som brukes:

(i) Open-die smide (smith smiing eller flat dør smiing).

(ii) Lukket-dør smiing.

(i) Open-Die smiing:

Ved åpent smiing blir metallet jobbet mellom to flate dør. Det er gjort manuelt av svartsmed og dermed også kalt smed smiing. Dette kan gjøres ved hånd eller strøm. I denne smiingen blir metallet oppvarmet til plasttilstandstemperaturen, plassert på en ambolt og gjentatte ganger hammere inntil den ønskede form oppnås.

Nå en dag, er svart smith smi bare brukt for å forme lite antall lys smiing denne prosessen er hovedsakelig brukt i reparasjoner butikker. Kompliserte former med nær toleranse kan ikke produseres økonomisk ved denne prosessen.

Modemversjonen ved svart smithing, åpen dør smidning, involverer den kraftaktiverte hammeren eller trykk i stedet for håndhammer og smedens ambolt.

Kjennetegnene ved åpen dør smiing er:

(a) Open-die smide brukes til å produsere tunge smidde veier opptil 300 tonn.

(b) Denne prosessen brukes også til å produsere små partier av smidige smelteverk med uregelmessige former som ikke kan produseres ved moderne stengeprosessprosess.

(c) Operatørens dyktighet spiller en viktig rolle i å produsere den ønskede formen på delen ved oppvarming og suksessive arbeidslag.

(d) Formen produsert er bare en tilnærming til den nødvendige delen, og etterfølgende bearbeidingsoperasjon er alltid nødvendig for å produsere den nøyaktige delen i henhold til den blå utskrift levert av designeren.

(ii) Lukket-dør smiing:

I lukket dør smiing, er metallet arbeidet i et lukket inntrykk av et dysesett. Metallet blir oppvarmet til plasttilstandstemperaturen, plassert i en todelt hulform og deretter presset. Closed-die smide inkluderer, slipp smiing, trykk smiing og maskin eller opprørt smiing.

Under støt (eller klemme) strømmer det varme metallet plastisk for å fylle hulrommet. Strømmen av metall er begrenset av formen av hulrommet. Produksjonssyklusen for en smidd smidd del inkluderer en annen relatert operasjon, for eksempel kutting av snegler, oppvarming av snegler, smiing av snegler, trimning av blitsen, varmebehandling av smidene, avkalkning og til slutt inspeksjon og kvalitetskontroll. Dette er vist i figur 5.2.

Fordeler med Open-Die smiing:

(1) Denne prosessen brukes til å produsere tunge smøremidler som veier opptil 300 tonn,

(2) Prosessen er egnet til å produsere små partier av mellomstore smelteverk med uregelmessige former som ikke kan produseres ved moderne lukkede smi-prosesser.

(3) Prosessen innebærer mindre kostbare verktøy og utstyr.

(4) Prosessen krever ingen ekstra strømkilde i motsetning til trykk eller maskin smiing.

(5) Prosessen trenger ikke å lage kostbare lukkede dør.

(6) Prosessen kan gjøres hvor som helst på ønsket sted.

Fordeler med Closed-Die smiing:

(1) Større konsistens av produktattributter enn i åpen dør smiing eller støping.

(2) Større styrke ved lavere enhetsvekt sammenlignet med støpegods eller fabrikerte deler.

(3) Kompliserte former med tette dimensjonale toleranser kan enkelt produseres.

(4) God overflatebehandling med minimum overskuddsmateriale som skal fjernes ved bearbeiding.

(5) Kostnaden for deler produsert ved stengt smiing er vanligvis to eller tre ganger mindre enn kostnaden for deler produsert ved bearbeiding.

Ikke desto mindre er den høye kostnaden ved smiing av dyser hovedbegrensningen av denne prosessen, spesielt hvis det skal produseres intrikate former.

Derfor er prosessen bare egnet til masseproduksjon av stål og ikke-jernholdige komponenter som veier opp til 350 kg.

Smøring i smi prosess:

Smøring spiller og viktig rolle i å danne prosessen og kan ikke overses.

Smørefunksjonene er:

(i) Eliminere friksjonen mellom arbeidsdørgrensesnittene.

(ii) Sikre den enkle strømmen av mete.

(iii) Forhindrer at det varme metallet stikker til dysen.

(iv) Forhindrer at overflatelagene i varmmetallet blir avkjølt av den relativt kalde dysen etc.

Følgende tabell 5.2 gir noen brukte smøremidler i smi prosessen:

Smidde dørmaterialer:

Smidde dyser blir utsatt for alvorlige forhold som høye temperaturer, ekstremt høyt trykk og slitasje. Derfor må et dørmateriale ha tilstrekkelig hardhet ved høyere temperaturer, samt høy seighet for å motstå de alvorlige forholdene.

Spesielle verktøystål brukes til dørmateriale. De legeres med følgende legeringsadditiver: krom, nikkel, molybden og vanadium. For det første blir dørblokkene annealed, deretter maskinert for å gjøre shanks. For det andre, herdet og temperert til shanks. Endelig er innrykkshullene shunk av verktøymakere.

Defekter i smidde produkter:

Defekter kan observeres ved smiing. De kan ha overflatefeil eller kroppsdefekter. Typen av defekt avhenger av antall faktorer som smi prosess, smidd metall, prosess temperatur, verktøy design, dø design, etc.

Følgende er en kort beskrivelse av feil som generelt observeres:

1. Sprekk:

Sprengningsfeilen er vanligvis funnet i høyden og i rette vinkler. De mulige årsakene er ujevn temperaturfordeling, høy grad av deformasjon enn nødvendig, strekkspenninger under smiingsprosessen etc.

2. Fold:

Foldningsfeilen blir ofte observert i opprørings- og overskriftsoperasjoner. Fold kan også observeres ved kantene av deler produsert av smed-smiing. Mulige årsaker er: Reduksjon per passering er for liten, spenning av metall, feil smiing design etc.

3. Feil seksjoner:

De feilaktige delene inkluderer dødmetallsoner, rør og uregelmessig eller voldelig metallflyt. De er i utgangspunktet grunnet dårlig verktøy og dø design.

4. Ufylte seksjoner:

De ufylte delene i smiing kan skyldes at metallet ikke fyller dysehulen riktig. De mulige årsakene er: utilstrekkelig mengde metall, feilplassering av metallet i dysen, lav oppvarmingstemperatur, dårlig smiing design og pool verktøy eller dø design.

5. Matchende smelteverk:

Mismatching av smiing observeres når de øvre og nedre delene av dørene ikke er justert under slag.

6. Fins and Rages:

Finner og filler er små fremspring av løs metall inn i smideoverflaten. Mulige årsaker er: feilaktig utførelse, dårlig dørdesign, etc.

7. Overopphetet og brent metall:

Noen ganger blir metallet overopphetet på grunn av dette; metallet mister sin styrke. Mulige årsaker er: Høyere temperatur enn nødvendig, delen oppvarmet i for lang tid, feil og ujevn oppvarming.

8. Scale Pits:

Skalene er grunne overflateforsinkelser. Disse er forårsaket av skala som ikke ble fjernet fra arbeidslisten eller dørflaten før smiing. Hyppig rengjøring av dør og riktig smeltetemperatur kan unngå denne feilen.

9. Ruptured Fiber-Flow Lines:

Dette skyldes rask flyt av metallet.

Årsaker til smiringsdefekter:

Smiddefeil skyldes en eller flere av følgende grunner:

1. Dårlig kvalitet på ingots og platene som brukes til å produsere de smidde komponentene.

2. Dårlig mekanisk styrke av ingots.

3. Dårlig verktøy og dø design.

4. Feil sammensetning av materiale som er smidd.

5. Feil oppvarming og avkjøling av smiing.

6. I nøyaktige smioperasjoner.

7. Tilpasset tilpasning av nedre og øvre dørdeler.

8. Skalering av dør og ingots brukt, etc.

Fordeler med smiing:

Følgende er fordelene med smi prosessen:

1. Raffinert kornstruktur.

2. Bedre styrke på deler.

3. Rimelig grad av nøyaktighet.

4. Smelteverk kan være lett sveiset.

5. Oppnåelse av glatt overflatebehandling.

6. Ingen eller ubetydelig maskinering kreves.

7. Lagring av materiale som sløsing er mindre.

8. Raskere produksjonshastighet.

9. Best egnet for masseproduksjon.

10. Redusert dødvekt av smidde deler.

Ulemper med smiing:

Ulempene med smi prosessen er:

1. Høy kostnad på verktøy.

2. Dyrt vedlikehold av verktøy.

3. Varmebehandling som kreves etter smiing i noen tilfeller.

4. Begrensning i form og størrelse.

5. Ukorrekt smiing kan forårsake smirfeil som sprekker, bøyer etc.

6. Lukkede toleranser vanskelig å vedlikeholde.

Søknader om smiing:

Smidde deler kan klassifiseres i følgende tre kategorier:

1. Små Smelteverk:

Små smidde smøremidler inkluderer mutter og bolter, skrutrekker, ringer osv. Meier og små skjæreverktøy brukes i denne kategorien. Små smidde smøremidler er smidd fra barbeholdere.

2. Medium Smelteverk:

Mellom smidding er koblingsstenger, små krumtapaksler, løftestang, kroker, jernbaneaksler, flenskoblinger, etc. Mellom smiing er smidd fra stanglager og platene.

3. Tyngre smører:

Tungere smiing omfatter store aksler av kraftverkgeneratorer, turbiner og skip, samt kolonner av presser og ruller til valser. Tyngre deler er laget av ingots.