Plusy i minusy kucia na zimno i kucia na gorąco

Kucie na zimno jest ważnym procesem stosowanym do kształtowania i wzmacniania metali. Aby jak najlepiej zrozumieć, jak to działa, ważne jest, aby najpierw zrozumieć, czym jest kucie i co oferuje każdy rodzaj kucia.

Co to jest kucie?

Kucie to proces produkcyjny, podczas którego lity metalowy przedmiot jest odkształcany, a następnie ponownie kształtowany za pomocą ściskania. W przeciwieństwie do innych metod kształtowania metalu, kucie daje twórcy większą kontrolę nad efektem końcowym, ponieważ ziarno metalu odkształca się, dostosowując się do nowego kształtu. Oznacza to, że fałszerz może zdecydować, które części nowego metalowego przedmiotu będą najmocniejsze. W rezultacie kuty element jest mocniejszy niż ten sam element utworzony w procesie odlewania lub obróbki mechanicznej.

Do kucia używa się różnych narzędzi, w tym bardziej tradycyjnego młota i kowadła, a także przemysłowego zastosowania młotów zasilanych energią elektryczną, parą lub hydrauliką. Obecnie kucie jest w dużej mierze wykonywane przez maszyny na poziomie przemysłowym i jest to przemysł ogólnoświatowy.

Kucie odbywa się na gorąco, na ciepło lub na zimno. Bez względu na temperaturę, zastosowaną metodę i maszyny można sklasyfikować jako jedną z następujących:

• Kucie matrycowe: Stosowanie młotów kuźniczych i pras śrubowych

• Kucie ciśnieniowe (ruch obrotowy): Zastosowanie maszyn hydraulicznych i mechanicznych

• Kucie ciśnieniowe (ruch postępowy): Zastosowanie walcarek

• Kucie ciśnieniowe (połączenie ruchu translacyjnego i obrotowego): Flospinning i kucie orbitalne

Co to jest kucie na zimno?

Kucie na zimno, zwane także formowaniem na zimno, jest procesem zachodzącym w temperaturze zbliżonej do temperatury pokojowej, a nie w wyższych temperaturach, takich jak kucie na ciepło i na gorąco. Odbywa się to poprzez umieszczenie przedmiotu obrabianego pomiędzy dwiema matrycami i uderzanie matryc, aż metal przyjmie swój kształt. Ze względu na tarcie powstające w procesie temperatura kutego metalu może w rzeczywistości wzrosnąć do 250° C lub 482° F. Kucie na zimno ma swoje zalety i wady.

Zalety kucia na zimno

Ponieważ proces ten odbywa się bez wcześniejszego podgrzewania metalu, zapewnia wiele korzyści i jest często stosowany w przemyśle motoryzacyjnym. Na przykład jest często bardziej ekonomiczny niż inne procesy, ponieważ produkt końcowy nie wymaga wielu prac wykończeniowych, jeśli w ogóle ich nie wymagają. Po tym pozostaje niewiele lub żaden nadmiar materiału, ponieważ masa netto pierwotnego metalu jest w przybliżeniu taka sama jak waga gotowego produktu. Oprócz tego, że nie zawierają nadmiaru materiału, matryce stosowane w kuciu na zimno wytrzymują dłużej niż w procesach cieplejszych, co oznacza mniejszą liczbę wymian.

Kolejną zaletą jest to, że chociaż plastyczność metalu zmniejsza się podczas procesu kucia na zimno, metal znacznie wzrasta zarówno pod względem plastyczności, jak i wytrzymałości na rozciąganie. Ponieważ nie jest podgrzewany, ziarno metalu zachowuje swój rozmiar i zmienia kierunek, aby dopasować się do zmiany kształtu samego elementu, co skutkuje zwiększoną wytrzymałością.

Wady kucia na zimno

Główną wadą kucia na zimno jest to, że nie można go stosować do każdego metalu, ponieważ niektóre typy są znacznie bardziej podatne na pękanie lub pękanie podczas procesu. Na przykład, chociaż niektóre rodzaje stali można kuć w temperaturze pokojowej, gatunki stali o zawartości węgla wynoszącej 0,5% lub większej nie mogą.

Inną wadą jest to, że kucie na zimno umożliwia tworzenie tylko określonych kształtów. Kształty te są zwykle bardziej podstawowe i produkowane masowo. Jeśli szukasz niestandardowego elementu metalowego, inny proces prawdopodobnie będzie lepszy dla pożądanego rezultatu.

Czym różni się od kucia na gorąco?

Najbardziej oczywistą różnicą między kuciem na zimno i na gorąco jest temperatura. W przeciwieństwie do kucia na zimno, które rozpoczyna się w temperaturze pokojowej lub zbliżonej do temperatury pokojowej, kucie na gorąco ma miejsce, gdy metal jest podgrzewany powyżej temperatury rekrystalizacji. Zwykle jest to bardzo wysoka temperatura, np. stal nagrzewa się do 1150°C lub 2202°F, a stopy miedzi do 700-800°C lub 1300-1470°F, co stanowi około 75% temperatury topnienia. Te wysokie temperatury są niezbędne, aby zapobiec utwardzaniu się metalu podczas procesu kucia. W tych temperaturach metal jest w stanie plastycznym, nadal technicznie stałym, ale znacznie bardziej plastycznym.

Kucie na gorąco odbywa się zwykle w procesie zwanym tłoczeniem, co oznacza, że ​​podgrzany metal umieszcza się w prasie, a następnie wciska pomiędzy matrycę a narzędzie.

Zalety kucia na gorąco

Ponieważ proces kucia odbywa się w wysokich temperaturach, tworzywo sztuczne jest plastyczne i łatwe do formowania. Skomplikowane kształty i projekty można tworzyć podczas kucia na gorąco, w przeciwieństwie do kucia na zimno, gdzie może to być niezwykle trudne. Jeśli chcesz produkować niestandardowe elementy metalowe, najlepszym rozwiązaniem jest kucie na gorąco ze względu na ich plastyczny stan przed hartowaniem. Ta metoda jest idealna do tworzenia trójwymiarowych i skomplikowanych kształtów.

W przeciwieństwie do kucia na zimno, które czasami wymaga dodatkowego etapu nagrzania zewnętrznej powierzchni metalu, aby nadać mu odpowiednie właściwości, powierzchnia metalu kutego w wysokich temperaturach jest idealna do większości rodzajów prac wykończeniowych.

Kucie na gorąco jest również idealne w przypadku metali o wysokim współczynniku odkształcalności, ponieważ wysoka temperatura nie pogarsza integralności metalu. Metale te można łatwo kształtować, nie zauważając żadnych wad metalu, dzięki czemu są mocne i plastyczne.

Wady kucia na gorąco

Wadą kucia na gorąco w porównaniu z kuciem na zimno jest to, że niektóre metale mogą się wypaczyć, jeśli nie będą uważnie obserwowane podczas podgrzewania, kucia, a następnie chłodzenia. Oznacza to mniej precyzyjne tolerancje niż w przypadku metalu kutego metodą formowania na zimno.

Kucie na gorąco jest również często droższe od kucia na zimno ze względu na obróbkę cieplną niezbędną do rozpoczęcia procesu kucia, a także proces chłodzenia, który zapobiega wypaczeniu. Tę obróbkę cieplną najlepiej wykonywać automatycznie, szczególnie na skalę przemysłową, co może skutkować dodatkowymi kosztami początkowymi zakupu narzędzi.

Ostatecznie wybrany proces zależy od potrzebnego produktu i rodzaju metalu, którego będziesz używać. Obie metody kucia mogą być skutecznymi sposobami wzmacniania i formowania metalowych przedmiotów w produkt końcowy, którego potrzebujesz.