Παρακολουθήσατε ποτέ ένα βίντεο σφυρηλάτησης και είδατε αυτά τα μικρά κομμάτια να πετούν από το λαμπερό μέταλλο; Μπορεί να φαίνεται ακατάστατο και να σας κάνει να αναρωτιέστε αν το υλικό σπάει. Λοιπόν, είναι ένα φυσικό μέρος της διαδικασίας, ειδικά με το ζεστό αλουμίνιο.

Το υλικό που πέφτει ή ξεφλουδίζει το καυτό αλουμίνιο κατά τη σφυρηλάτηση είναι κυρίως οξείδιο του αλουμινίου. Αυτό το λεπτό, εύθραυστο στρώμα σχηματίζεται γρήγορα στην επιφάνεια του ζεστού αλουμινίου καθώς αντιδρά με το οξυγόνο στον αέρα και μπορεί να απομακρυνθεί κατά τη διαδικασία παραμόρφωσης.

Στη SWA Forging, εργαζόμαστε με δακτυλίους και δίσκους από σφυρήλατο αλουμίνιο-με μεγάλη διάμετρο κάθε μέρα. Ενώ οι διαδικασίες μας ελέγχονται σε μεγάλο βαθμό, ο σχηματισμός οξειδίου του αλουμινίου σε καυτές επιφάνειες είναι μια θεμελιώδης πτυχή της εργασίας με αυτό το καταπληκτικό μέταλλο. Είναι κάτι που καταλαβαίνουμε και καταλαβαίνουμε. Ας δούμε πιο προσεκτικά τι είναι αυτό το «πράγμα» και γιατί εμφανίζεται.

 

Τι είναι το υλικό που βγαίνει από μέταλλο κατά τη σφυρηλάτηση;

Το να βλέπεις κομμάτια και κομμάτια να ξεκολλούν από μέταλλο κατά τη διάρκεια της έντονης διαδικασίας σφυρηλάτησης μπορεί να είναι λίγο μπερδεμένο, έτσι δεν είναι; Ίσως ανησυχείτε ότι είναι το ίδιο το μέταλλο υποβαθμισμένο. Συνήθως είναι προϊόν επιφανειακής αντίδρασης.

Το "πράγμα" που βγαίνει από μέταλλο κατά τη σφυρηλάτηση είναι γενικά μια κλίμακα οξειδίου. Για το αλουμίνιο, αυτό είναι οξείδιο του αλουμινίου. για τον χάλυβα, είναι συνήθως οξείδιο του σιδήρου. Αυτό το στρώμα σχηματίζεται λόγω των υψηλών θερμοκρασιών και της αντίδρασης με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο, ξεφλουδίζοντας κάτω από μηχανική καταπόνηση.

Όταν μιλάμε για σφυρηλάτηση, ειδικά για ανοιχτή σφυρηλάτηση-όπως κάνουμε στην SWA Forging για τους δακτυλίους και τους δίσκους μας, το μεταλλικό τεμάχιο εργασίας θερμαίνεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες για να γίνει εύπλαστο. Για τα κράματα αλουμινίου, αυτό μπορεί να είναι αρκετές εκατοντάδες βαθμούς Κελσίου. Σε αυτές τις θερμοκρασίες, το μέταλλο είναι εξαιρετικά αντιδραστικό, ειδικά η επιφάνειά του. Ο αέρας γύρω μας περιέχει οξυγόνο και το καυτό αλουμίνιο αντιδρά εύκολα με αυτό το οξυγόνο. Αυτή η χημική αντίδραση σχηματίζει μια νέα ένωση στην επιφάνεια: οξείδιο του αργιλίου (Al2O3). Αυτό δεν είναι το ίδιο το μέταλλο αλουμινίου που ξεφλουδίζει, αλλά μάλλον ένα στρώμα κεραμικού-που σχηματίζεται από πάνω. Αρχικά, αυτό το στρώμα οξειδίου είναι πολύ λεπτό και προσκολλάται καλά, παρέχοντας στην πραγματικότητα κάποια προστασία στο υποκείμενο μέταλλο. Ωστόσο, καθώς η διαδικασία σφυρηλάτησης συνεχίζεται - με ισχυρές πρέσες και σφυριά που διαμορφώνουν το μέταλλο - αυτό το στρώμα οξειδίου, το οποίο είναι πιο εύθραυστο από το όλκιμο αλουμίνιο από κάτω του, μπορεί να σπάσει, να σπάσει και να ξεφλουδίσει. Το πάχος και η προσκόλληση αυτού του στρώματος οξειδίου μπορεί να εξαρτηθεί από το συγκεκριμένο κράμα, τη θερμοκρασία, τον χρόνο στη θερμοκρασία και την ατμόσφαιρα του κλιβάνου. Για παράδειγμα, μερικά από τα κράματα που σφυρηλατούμε μπορεί να αναπτύξουν ένα ελαφρώς διαφορετικό χαρακτηριστικό οξειδίου από άλλα, αλλά η βασική διαδικασία είναι η ίδια. Είναι ένα πολύ φυσικό μέρος του αλουμινίου θερμής εργασίας.

Τι είναι το ξεφλούδισμα μιας μεταλλικής επιφάνειας;

Η παρατήρηση νιφάδων που αποσπώνται από μια μεταλλική επιφάνεια, ειδικά όταν είναι ζεστή ή δουλεύεται, μπορεί να είναι ανησυχητικό εάν δεν ξέρετε τι συμβαίνει. Το μέταλλο καταρρέει; Όχι, συνήθως υποχωρεί μόνο το επιφανειακό στρώμα.

Το ξεφλούδισμα μιας μεταλλικής επιφάνειας, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια της θερμής εργασίας όπως η σφυρηλάτηση, είναι τυπικά η αποκόλληση ενός στρώματος οξειδίου (κλίμακα) που έχει σχηματιστεί στο μέταλλο λόγω των υψηλών θερμοκρασιών και της αντίδρασης με την ατμόσφαιρα. Αυτό το στρώμα είναι συχνά πιο εύθραυστο από το βασικό μέταλλο.

Αυτό το «ξεφλούδισμα» είναι άμεσο αποτέλεσμα των διαφορετικών ιδιοτήτων μεταξύ του βασικού μετάλλου (στην περίπτωσή μας, κράματος αλουμινίου) και του στρώματος οξειδίου του αλουμινίου στην επιφάνειά του. Να γιατί συμβαίνει:

Διαφορική θερμική διαστολή:Το μέταλλο αλουμινίου και το στρώμα οξειδίου του αλουμινίου διαστέλλονται και συστέλλονται με ελαφρώς διαφορετικούς ρυθμούς όταν θερμαίνονται και ψύχονται. Κατά τη διάρκεια των επαναλαμβανόμενων κύκλων θέρμανσης και παραμόρφωσης στη σφυρηλάτηση, αυτό μπορεί να δημιουργήσει τάσεις στη διεπιφάνεια μεταξύ του μετάλλου και του οξειδίου, με αποτέλεσμα το οξείδιο να χάσει την πρόσφυση και να ξεφλουδίσει.

Ευθραυστότητα του οξειδίου:Το οξείδιο του αλουμινίου είναι ένα κεραμικό υλικό. Είναι σκληρό και προστατευτικό, αλλά είναι επίσης σχετικά εύθραυστο σε σύγκριση με το καυτό, όλκιμο κράμα αλουμινίου που σφυρηλατείται. Όταν το τεμάχιο εργασίας αλουμινίου συμπιέζεται, σφυρηλατείται ή τεντώνεται κατά τη σφυρηλάτηση, το υποκείμενο μέταλλο παραμορφώνεται πλαστικά. Το εύθραυστο στρώμα οξειδίου προσπαθεί να προσαρμοστεί, αλλά δεν μπορεί να τεντωθεί τόσο πολύ, έτσι ραγίζει και διασπάται σε νιφάδες.

Πάχος στρώματος:Εάν το στρώμα οξειδίου μεγαλώσει πολύ παχύ, μπορεί να γίνει λιγότερο προσκολλημένο και πιο επιρρεπές σε ξεφλούδισμα ή ξεφλούδισμα. Εδώ παίζουν ρόλο οι συνθήκες στον κλίβανο αναθέρμανσης και η διάρκεια της θέρμανσης. Στη SWA Forging, διαχειριζόμαστε προσεκτικά τους κύκλους θέρμανσης. Ενώ ο σχηματισμός οξειδίου είναι αναπόφευκτος, ο έλεγχος του πάχους του βοηθά στη διασφάλιση της ποιότητας του τελικού σφυρηλατημένου προϊόντος και ελαχιστοποιεί την υπερβολική απολέπιση που θα μπορούσε ενδεχομένως να ενσωματωθεί στην επιφάνεια. Μερικές φορές, το βούρτσισμα ή άλλες μέθοδοι αφαλάτωσης μπορεί να χρησιμοποιηθούν μεταξύ των βημάτων σφυρηλάτησης εάν σχηματιστεί ένα ιδιαίτερα παχύ ή χαλαρό στρώμα οξειδίου, αν και για το αλουμίνιο, αυτό είναι λιγότερο επιθετικό από ό,τι με τα άλατα χάλυβα.

 

Τι είναι οι νιφάδες από ζεστό μέταλλο;

Αυτά τα μικροσκοπικά κομμάτια που πετούν από καυτό μέταλλο σε σφυρηλάτηση μοιάζουν σχεδόν με σπινθήρες ή στάχτη, έτσι δεν είναι; Στην πραγματικότητα είναι κομμάτια της μεταμορφωμένης επιφάνειας του μετάλλου. Για το αλουμίνιο έχουν ξεχωριστό χαρακτήρα.

Οι νιφάδες από ζεστό μέταλλο, συγκεκριμένα από ζεστό αλουμίνιο, είναι συνήθως μικρά, ελαφριά κομμάτια οξειδίου του αλουμινίου. Είναι γκριζωπά-λευκά και εύθραυστα, σχηματίζονται καθώς η καυτή επιφάνεια αλουμινίου αντιδρά με το οξυγόνο και στη συνέχεια σπάει κατά την παραμόρφωση της σφυρηλάτησης.

Ας γίνουμε συγκεκριμένοι για αυτές τις νιφάδες όταν μιλάμε για σφυρηλάτηση αλουμινίου. Σε αντίθεση με τη σκοτεινή, βαριά ζυγαριά που βγαίνει από χάλυβα, οι νιφάδες οξειδίου του αλουμινίου είναι:

Χρώμα:Τυπικά γκριζωπό-λευκό ή ασημί-λευκό. Αυτό είναι το φυσικό χρώμα του οξειδίου του αλουμινίου.

Βάρος:Πολύ ελαφρύ και μπορεί σχεδόν να φαίνεται να επιπλέει στον αέρα για λίγο αν είναι αρκετά μικρό. Αυτό συμβαίνει επειδή το οξείδιο του αλουμινίου, ενώ είναι πυκνό για ένα κεραμικό, συγκρίνεται με τις πολύ πυκνότερες νιφάδες οξειδίου του σιδήρου από χάλυβα.

Υφή/Φύση:Εύθραυστο και μπορεί εύκολα να θρυμματιστεί σε σκόνη. Δεν έχουν μεταλλική αίσθηση.

Σύνθεση:Κυρίως Al2O3. Αυτό είναι χημικά διαφορετικό από το κράμα αλουμινίου (Al) από κάτω.

Κατά τη σφυρηλάτηση των μεγάλων δακτυλίων και δίσκων από αλουμίνιο στο SWA Forging, καθώς η θερμαινόμενη μπίλια χειρίζεται και διαμορφώνεται από την πρέσα ή το σφυρί, μπορείτε να δείτε αυτές τις λεπτές νιφάδες να αποσπώνται. Η έντονη πίεση και η παραμόρφωση προκαλούν το στρώμα οξειδίου, το οποίο έχει σχηματιστεί στον κλίβανο και συνεχίζει να σχηματίζεται στην εκτεθειμένη θερμή επιφάνεια, να ραγίσει και να διαχωριστεί. Αυτά δεν είναι κομμάτια του δομικού αλουμινίου που σπάνε. είναι το «δέρμα» που σχηματίστηκε λόγω της ζέστης και του αέρα. Αν και γενικά δεν είναι-τοξικό, ο καλός αερισμός είναι πάντα σημαντικός σε ένα εργοστάσιο για τη διαχείριση τυχόν αιωρούμενων σωματιδίων. Η παρουσία και η φύση αυτών των νιφάδων αποτελούν δείκτες σε έμπειρα συνεργεία σφυρηλάτησης σχετικά με τη θερμοκρασία και την κατάσταση της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας.

 

Ποιο είναι το άκρο στη σφυρηλάτηση;

Μπορεί να ακούσετε επαγγελματίες σφυρηλάτησης να μιλούν για ένα "edger" ή "edging pass" και να αναρωτιέστε τι κάνει αυτό το εργαλείο ή το βήμα. Είναι ένα κρίσιμο μέρος για τη σωστή διαμόρφωση του μετάλλου πριν από την κύρια διαμόρφωση.

Η ακμή στη σφυρηλάτηση είναι ένα εργαλείο ή μια κοιλότητα μήτρας με συγκεκριμένο προφίλ που χρησιμοποιείται σε πρώιμο στάδιο σφυρηλάτησης για την ανακατανομή του μετάλλου ενός τεμαχίου εργασίας σε όλο το μήκος του, τη μείωση της διατομής του σε μια διάσταση και την αύξηση του σε μια άλλη και την προετοιμασία του για επακόλουθες εργασίες διαμόρφωσης.

Το άκρο, ή η λειτουργία μπορντούρας, είναι ένα θεμελιώδες βήμα σε πολλές διαδικασίες σφυρηλάτησης ανοιχτών-και κλειστών καλουπιών-. Σκεφτείτε το ως ένα προκαταρκτικό εργαλείο διαμόρφωσης. Οι κύριοι στόχοι του είναι:

Διανομή υλικού:Να συγκεντρώσει ή να διαδώσει υλικό στρατηγικά. Για παράδειγμα, εάν χρειάζεστε περισσότερο υλικό στο κέντρο ενός τεμαχίου εργασίας για μια μεταγενέστερη εντύπωση, ένα πέρασμα μπορντούρας μπορεί να «καμπώσει» τα άκρα και να σπρώξει το υλικό προς τη μέση. Ή, μπορεί να μειώσει το πλάτος και να αυξήσει το ύψος/πάχος ενός τμήματος.

Διαμόρφωση διατομής-Αρχίζει να δίνει στο κατεργαζόμενο τεμάχιο μια πιο καθορισμένη διατομή-, μετακινώντας το από μια απλή ράβδο (όπως μια στρογγυλή ή τετράγωνη ράβδος) προς το τραχύ σχήμα που απαιτείται για τις τελικές μήτρες σφυρηλάτησης. Αυτό βελτιώνει τη ροή του υλικού σε μεταγενέστερα στάδια.

Βελτίωση ροής κόκκων:Δουλεύοντας το υλικό με αυτόν τον ελεγχόμενο τρόπο, η μπορντούρα μπορεί επίσης να βοηθήσει στην έναρξη του προσανατολισμού της εσωτερικής δομής κόκκων του μετάλλου, η οποία είναι σημαντική για τις τελικές μηχανικές ιδιότητες του σφυρηλατημένου τμήματος.

Όταν εμείς στην SWA Forging σχεδιάζουμε τη διαδικασία για έναν μεγάλο δακτύλιο ή δίσκο από αλουμίνιο, οι σκέψεις για το πώς θα ρέει το υλικό και θα γεμίσει τα εργαλεία είναι πρωταρχικής σημασίας. Αν και μπορεί να μην χρησιμοποιούμε ένα συγκεκριμένο "εργαλείο άκρων" με τον ίδιο τρόπο που μπορεί να χρησιμοποιήσει μια κλειστή-λειτουργία σφυρηλάτησης με καλούπι για μικρότερα, πολύπλοκα μέρη, η αρχή της ελεγχόμενης παραμόρφωσης για τον προ-σχηματισμό του μπιγιέτας είναι πάντα παρούσα. Για παράδειγμα, στην ανοιχτή-σφυρηλάτηση καλουπιών, συγκεκριμένες ακολουθίες ισοπέδωσης και εξαγωγής (οδοντωτών) επιτυγχάνουν παρόμοια ανακατανομή υλικού. Οποιαδήποτε τέτοια θερμή εργασία, συμπεριλαμβανομένης της μπορντούρας, θα συνεπάγεται ότι το μέταλλο βρίσκεται σε υψηλή θερμοκρασία. Ως εκ τούτου, η επιφάνεια θα σχηματίζει οξείδιο αλουμινίου και μέρος αυτού του οξειδίου μπορεί να απομακρυνθεί ή να ανακατανεμηθεί κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κοπής καθώς η επιφάνεια επεξεργάζεται. Η κατάλληλη μπορντούρα διασφαλίζει ότι το χύμα υλικό είναι σωστά τοποθετημένο, κάτι που βοηθά επίσης στην επίτευξη καθαρότερης επιφάνειας στο τελικό μέρος ελαχιστοποιώντας τις πτυχές ή τους γύρους όπου θα μπορούσαν να παγιδευτούν οξείδια.

 

Σύναψη

Έτσι, αυτό το "πράγμα" που πέφτει από το καυτό αλουμίνιο κατά τη σφυρηλάτηση είναι κυρίως οξείδιο του αλουμινίου. Είναι ένα φυσικό υποπροϊόν της θέρμανσης του αλουμινίου στον αέρα και το ξεφλούδισμα του είναι μέρος της διαδικασίας δυναμικής διαμόρφωσης.