Плюсы и минусы холодной и горячей ковки

Холодная ковка — важный процесс, используемый для придания формы и упрочнения металлов. Чтобы лучше понять, как это работает, важно сначала понять, что такое ковка и что предлагает каждый тип ковки.

Что такое ковка?

Ковка — это производственный процесс, в ходе которого твердая металлическая заготовка деформируется, а затем изменяет форму с помощью сжатия. В отличие от других методов придания формы металлу, ковка дает создателю больше контроля над конечным результатом, поскольку зерно металла деформируется, повторяя новую форму. Это означает, что фальсификатор может решить, какие части нового металлического предмета будут самыми прочными. В результате кованая деталь прочнее такой же детали, созданной литьем или механической обработкой.

Для ковки используются различные инструменты, в том числе более традиционные молоток и наковальня, а также промышленное использование молотков, приводимых в движение электричеством, паром или гидравликой. Сегодня ковка в основном выполняется машинами на промышленном уровне и является мировой отраслью.

Ковка производится либо «горячая», либо «теплая», либо «холодная». Независимо от температуры, используемый метод и оборудование можно отнести к одному из следующих:

• Прямая ковка: использование ковочных молотков и винтовых прессов.

• Ковка под давлением (вращательное движение): использование гидравлических и механических машин.

• Ковка давлением (поступательное движение): использование прокатных станов.

• Ковка под давлением (комбинация поступательного и вращательного движения): флоспиннинг и орбитальная ковка.

Что такое холодная ковка?

Холодная ковка, также называемая холодной штамповкой, представляет собой процесс, который происходит при температуре около комнатной, а не при более высоких температурах, как теплая и горячая ковка. Это делается путем помещения заготовки между двумя штампами и ударами штампов до тех пор, пока металл не примет их форму. Из-за трения, создаваемого процессом, температура ковки металла может фактически подняться до 250°C или 482°F. Холодная ковка имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества холодной ковки

Поскольку этот процесс происходит без предварительного нагрева металла, он дает множество преимуществ и часто используется в автомобильной промышленности. Например, это часто более экономично, чем другие процессы, поскольку конечный продукт не требует особой отделки или вообще не требует ее. После этого также практически не остается лишнего материала, поскольку вес нетто исходного металла примерно такой же, как вес готового продукта. Помимо отсутствия лишнего материала, штампы, используемые при холодной ковке, служат дольше, чем при более горячих процессах, что означает меньшее количество замен.

Еще одним преимуществом является то, что, хотя пластичность металла снижается в процессе холодной ковки, у металла значительно увеличивается как предел текучести, так и предел прочности на разрыв. Поскольку металл не нагревается, зерно металла сохраняет свой размер и меняет направление в соответствии с изменением формы самой детали, что приводит к увеличению прочности.

Недостатки холодной ковки

Основным недостатком холодной ковки является то, что ее нельзя использовать для любого металла, поскольку некоторые типы с гораздо большей вероятностью растрескаются или сломаются во время процесса. Например, некоторые стали можно ковать при комнатной температуре, а стали с содержанием углерода 0,5% и выше — нет.

Еще одним недостатком является то, что холодная ковка позволяет создавать только определенные формы. Эти формы обычно более простые и производятся массово. Если вы ищете металлическую деталь, изготовленную по индивидуальному заказу, для достижения желаемого результата, вероятно, лучше подойдет другой процесс.

Чем она отличается от горячей ковки?

Самая очевидная разница между холодной и горячей ковкой – это температура. В отличие от холодной ковки, которая начинается при комнатной температуре или близкой к ней, горячая ковка происходит, когда металл нагревается выше температуры его рекристаллизации. Обычно это чрезвычайно высокая температура, например, сталь нагревается до 1150°С или 2202°F, а медные сплавы - до 700-800°С или 1300-1470°F, что составляет около 75% температуры плавления. Эти высокие температуры необходимы для предотвращения деформационного упрочнения металла в процессе ковки. При таких температурах металл находится в пластичном состоянии, технически все еще твердый, но гораздо более податливый.

Горячая ковка обычно выполняется посредством процесса, называемого штамповкой, при котором нагретый металл помещается в пресс, а затем зажимается между штампом и инструментом.

Преимущества горячей ковки

Поскольку процесс ковки происходит при высоких температурах, пластичный металл пластичен и легко формуется. При горячей ковке можно создавать сложные формы и конструкции, в отличие от холодной ковки, где это может быть чрезвычайно сложно. Если вы хотите изготовить металлические детали по индивидуальному заказу, лучшим вариантом будет горячая ковка, поскольку она находится в пластичном состоянии перед закалкой. Этот метод идеально подходит для создания объемных и сложных форм.

В отличие от холодной ковки, которая иногда требует дополнительного нагрева внешней поверхности металла для придания ему нужных свойств, поверхность металла, прокованного при высоких температурах, идеально подходит для большинства видов отделочных работ.

Горячая ковка также идеально подходит для металлов с высоким коэффициентом формуемости, поскольку целостность металла не нарушается из-за высокой температуры. Этим металлам можно легко придать форму, не видя никаких дефектов в металле, что делает их одновременно прочными и пластичными.

Недостатки горячей ковки

Недостатком горячей ковки по сравнению с холодной является то, что некоторые металлы могут деформироваться, если не следить за ними при нагреве, ковке и последующем охлаждении. Это означает менее точные допуски, чем у металла, выкованного методом холодной штамповки.

Горячая ковка также часто обходится дороже, чем холодная, из-за термической обработки, необходимой для начала процесса ковки, а также процесса охлаждения, который предотвращает коробление. Эту термообработку лучше всего проводить в автоматическом режиме, особенно в промышленных масштабах, что может привести к дополнительным первоначальным затратам на приобретение инструментов.

В конечном счете, процесс, который вы выберете, зависит от необходимого вам продукта и типа металла, который вы будете использовать. Оба метода ковки могут быть эффективными способами укрепить металлические детали и превратить их в нужный вам конечный продукт.