Ưu và nhược điểm của rèn nguội và rèn nóng

Rèn nguội là một quá trình quan trọng được sử dụng để định hình và gia cố kim loại. Để hiểu rõ nhất cách thức hoạt động của nó, điều quan trọng trước tiên là phải hiểu rèn là gì và mỗi loại rèn mang lại lợi ích gì.

Rèn là gì?

Rèn là một quá trình sản xuất trong đó phôi kim loại rắn bị biến dạng và sau đó được định hình lại bằng cách nén. Không giống như các phương pháp tạo hình kim loại khác, việc rèn giúp người sáng tạo có nhiều quyền kiểm soát hơn đối với kết quả cuối cùng vì thớ kim loại biến dạng theo hình dạng mới. Điều này có nghĩa là người giả mạo có thể quyết định phần nào của vật kim loại mới sẽ mạnh nhất. Kết quả là, một mảnh được rèn sẽ bền hơn mảnh tương tự được tạo ra thông qua đúc hoặc gia công.

Các công cụ khác nhau được sử dụng để thực hiện việc rèn, bao gồm búa và đe truyền thống hơn, cũng như việc sử dụng búa trong công nghiệp chạy bằng điện, hơi nước hoặc thủy lực. Ngày nay, việc rèn chủ yếu được thực hiện bằng máy móc ở cấp độ công nghiệp và là một ngành công nghiệp trên toàn thế giới.

Quá trình rèn được thực hiện 'nóng,' ấm hoặc 'lạnh'. Bất kể nhiệt độ, phương pháp và máy móc được sử dụng có thể được phân loại thành một trong các loại sau:

• Rèn thả: Sử dụng búa rèn và máy ép trục vít

• Rèn áp lực (chuyển động quay): Sử dụng máy thủy lực và cơ khí

• Rèn áp lực (chuyển động tịnh tiến): Sử dụng máy cán

• Rèn áp lực (sự kết hợp giữa chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay): Flospinning và rèn quỹ đạo

Rèn nguội là gì?

Còn được gọi là tạo hình nguội, rèn nguội là một quá trình diễn ra gần nhiệt độ phòng, thay vì ở nhiệt độ cao hơn như rèn ấm và rèn nóng. Nó được thực hiện bằng cách đặt phôi vào giữa hai khuôn và đập các khuôn cho đến khi kim loại có được hình dạng của chúng. Do ma sát được tạo ra trong quá trình này, nhiệt độ của kim loại được rèn thực sự có thể tăng lên 250° C hoặc 482° F. Rèn nguội có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Ưu điểm của rèn nguội

Bởi vì quá trình này diễn ra mà không cần nung nóng kim loại trước nên nó mang lại nhiều lợi ích và thường được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô. Ví dụ, nó thường tiết kiệm hơn các quy trình khác vì sản phẩm cuối cùng không yêu cầu hoàn thiện nhiều nếu có. Sau đó cũng có rất ít hoặc không có vật liệu dư thừa vì trọng lượng tịnh của kim loại ban đầu gần bằng trọng lượng của thành phẩm. Ngoài việc không có vật liệu dư thừa, khuôn được sử dụng trong quá trình rèn nguội còn tồn tại lâu hơn so với các quy trình nóng hơn, nghĩa là ít phải thay thế hơn.

Một ưu điểm khác là mặc dù độ dẻo của kim loại giảm trong quá trình rèn nguội nhưng kim loại lại tăng đáng kể cả về năng suất và độ bền kéo. Bởi vì nó không được nung nóng nên hạt kim loại vẫn giữ nguyên kích thước và thay đổi hướng để phù hợp với sự thay đổi hình dạng của mảnh kim loại, dẫn đến độ bền tăng lên.

Nhược điểm của rèn nguội

Nhược điểm chính của rèn nguội là nó không thể được sử dụng cho mọi kim loại vì một số loại nhất định có nhiều khả năng bị nứt hoặc vỡ trong quá trình này. Ví dụ, trong khi một số loại thép có thể được rèn ở nhiệt độ phòng thì các loại thép có hàm lượng carbon từ 0,5% trở lên thì không thể.

Một nhược điểm khác là rèn nguội chỉ có thể tạo ra một số hình dạng nhất định. Những hình dạng đó thường cơ bản hơn và được sản xuất hàng loạt. Nếu bạn đang tìm kiếm một mảnh kim loại tùy chỉnh, một quy trình khác có thể sẽ hoạt động tốt hơn cho kết quả mong muốn của bạn.

Nó khác với rèn nóng như thế nào?

Sự khác biệt rõ ràng nhất giữa rèn nguội và rèn nóng là nhiệt độ. Không giống như rèn nguội bắt đầu bằng hoặc gần nhiệt độ phòng, rèn nóng xảy ra khi kim loại được nung nóng trên nhiệt độ kết tinh lại. Đây thường là nhiệt độ cực cao, ví dụ, thép được nung nóng đến 1150°C hoặc 2202°F và hợp kim đồng đến 700-800°C hoặc 1300-1470°F, bằng khoảng 75% nhiệt độ nóng chảy. Những nhiệt độ cao này là cần thiết để giữ cho kim loại không bị cứng lại trong quá trình rèn. Ở nhiệt độ này, kim loại ở trạng thái giống như nhựa, về mặt kỹ thuật vẫn là chất rắn nhưng dễ uốn hơn nhiều.

Rèn nóng thường được thực hiện thông qua một quá trình gọi là dập, có nghĩa là kim loại được nung nóng được đưa vào máy ép, sau đó được ép vào giữa khuôn và dụng cụ.

Ưu điểm của rèn nóng

Do quá trình rèn diễn ra ở nhiệt độ cao nên kim loại nhựa dẻo và dễ tạo hình. Các hình dạng và thiết kế phức tạp có thể được tạo ra trong quá trình rèn nóng, không giống như rèn nguội, việc này có thể cực kỳ khó khăn. Nếu bạn đang muốn sản xuất các miếng kim loại tùy chỉnh, rèn nóng là lựa chọn tốt nhất vì trạng thái dẻo của nó trước khi đông cứng. Phương pháp này lý tưởng để tạo các hình dạng 3-D và phức tạp.

Không giống như rèn nguội, đôi khi cần thêm bước nung nóng bên ngoài kim loại sau đó để mang lại các đặc tính phù hợp, bề mặt kim loại đã được rèn qua nhiệt độ cao là lý tưởng cho hầu hết các loại công việc hoàn thiện.

Rèn nóng cũng lý tưởng cho các kim loại có tỷ lệ tạo hình cao, vì tính toàn vẹn của kim loại không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao. Những kim loại này có thể dễ dàng được tạo hình mà không thấy bất kỳ khuyết tật nào trên kim loại, khiến chúng vừa bền vừa dẻo.

Nhược điểm của rèn nóng

Một nhược điểm của rèn nóng khi so sánh với rèn nguội là một số kim loại có thể bị biến dạng nếu không được theo dõi cẩn thận khi nung nóng, rèn và sau đó làm nguội. Điều này có nghĩa là dung sai kém chính xác hơn so với kim loại được rèn thông qua tạo hình nguội.

Rèn nóng cũng thường đắt hơn rèn nguội vì xử lý nhiệt cần thiết để bắt đầu quá trình rèn, cũng như quá trình làm mát để ngăn ngừa cong vênh. Quá trình xử lý nhiệt này được thực hiện tốt nhất khi được tự động hóa, đặc biệt là ở quy mô công nghiệp, điều này có thể dẫn đến chi phí trả trước bổ sung cho việc mua công cụ.

Cuối cùng, quy trình bạn chọn phụ thuộc vào sản phẩm bạn cần và loại kim loại bạn sẽ sử dụng. Cả hai phương pháp rèn đều có thể là những cách hiệu quả để tăng cường và định hình các phôi kim loại của bạn thành sản phẩm cuối cùng mà bạn cần.