Varmsmedning og koldsmedning er to forskellige metalformningsprocesser, der kan give lignende resultater. Smedning er processen med at bruge visse værktøjer og udstyr til at deformere et metal til en forudbestemt form - deformation opnås ved hjælp af varm smedning, kold smedning eller endda varm smedning. I sidste ende vil producenter overveje mange standarder, før de vælger den type smedning, der er bedst egnet til en specifik anvendelse. I det tilfælde, hvor arrangementet af kornstrukturen giver delen retningskarakteristika, bruges smedning til at justere kornene, så de kan modstå den højeste belastning, som delen vil støde på. I modsætning hertil har støbning og mekanisk bearbejdning typisk mindre kontrol over arrangementet af kornstrukturer.
Smedeproces
Smedning er defineret som dannelse eller deformation af et metal i dets faste tilstand. Mange smedningsprocesser fuldføres gennem opkastning, hvor hammeren eller anlægget bevæger sig vandret for at presse mod enden af stangen eller stangen for at udvide og ændre formen på enden. Inden den når den endelige form, passerer delen normalt gennem kontinuerlige arbejdsstationer. Højstyrke bolte er "koldhovedet" på denne måde. Motorventilen er også dannet ved forstyrrelse.
Ved faldhammersmedning hamres delen i formen som den færdige del i formen, hvilket minder meget om en smeds åbne formsmedning. I dette tilfælde hamres metallet i den ønskede form mod ambolten. Der er forskel på åben matricesmedning og lukket matricesmedning. Ved smedning er metallet aldrig fuldstændigt begrænset af formen. I lukkede eller pressede forme er smedede metal begrænset mellem halve forme. Gentagne gange at hamre formen tvinger metallet til dets form, og de to halvdele af formen mødes til sidst. En hammers energi kan tilvejebringes ved hjælp af damp eller pneumatiske, mekaniske eller hydrauliske midler. I ægte faldhammersmedning skubber tyngdekraften alene hammeren nedad, men mange systemer bruger kraftassistance kombineret med tyngdekraft. Hammeren giver en serie af slag med relativt høj hastighed og lav kraft for at lukke formen.
Ved tryksmedning erstatter højtryk høj hastighed, og halvdelen af formen lukkes i et enkelt slag, typisk leveret af en kraftskrue eller hydraulisk cylinder. Hammersmedning bruges normalt til fremstilling af mindre dele, mens pressesmedning normalt bruges til masseproduktion og automatisering. Den langsomme påføring af tryksmedning behandler ofte det indre af dele bedre end hamring og anvendes typisk på store højkvalitetsdele såsom titanium flyskotter. Andre specialiserede smedningsmetoder varierer afhængigt af disse grundlæggende temaer: for eksempel laves lejeløb og store gearringe gennem en proces kaldet rullering smedning, som kan producere sømløse cirkulære dele.
Varm smedning
Når et stykke metal er varmsmedet, skal det opvarmes betydeligt. Den gennemsnitlige smedningstemperatur, der kræves til varmsmedning af forskellige metaller, er:
Stål op til 1150 grader C
360 til 520 grader C for aluminiumslegeringer
700 til 800 grader C (kobberlegering)
I varmsmedningsprocessen induktionsopvarmes eller opvarmes stålemner eller barrer til en temperatur over metallets omkrystallisationspunkt i en smedeovn eller ovn. Denne ekstreme varme er nødvendig for at undgå belastningshærdning af metaller under deformation. På grund af metals plastiske tilstand kan den laves til ret komplekse former. Metal bevarer duktilitet og duktilitet.
For at smede visse metaller, såsom superlegeringer, bruges en type varmsmedning kaldet isotermisk smedning. Her opvarmes formen til omtrent samme temperatur som emnet for at undgå overfladekøling af delene under smedningsprocessen. Smedning udføres nogle gange i en kontrolleret atmosfære for at minimere dannelsen af oxidskala.
Traditionelt vælger producenterne varmsmedning til fremstilling af dele, fordi det tillader materialet at deformeres i en plastisk tilstand, hvilket gør metallet lettere at bearbejde. Varmsmedning anbefales også til metaldeformation med høj formbarhed, hvilket er en indikator for hvor meget deformation et metal kan modstå uden at give defekter. Andre overvejelser for varm smedning omfatter:
Produktion af diskrete dele
Middel til lav præcision
Lav stress eller lav arbejdshærdning
Homogen kornstruktur
Øg duktiliteten
Eliminer kemisk uforenelighed og porøsitet
Mulige ulemper ved varm smedning omfatter:
Mindre præcise tolerancer
Materialet kan deformeres under afkølingsprocessen
Forskellige metalkornstrukturer
Mulige reaktioner mellem den omgivende atmosfære og metaller (afskalning)
Koldsmedning (eller koldformning)
Kold smedning får metal til at deformeres under dets omkrystallisationspunkt. Koldsmedning forbedrer markant trækstyrke og flydespænding, samtidig med at duktiliteten reduceres. Kold smedning udføres normalt nær stuetemperatur. Det mest almindelige metal i koldsmedningsapplikationer er normalt standardstål eller carbonlegeret stål. Koldsmedning er normalt en lukket matriceproces.
Når metallet allerede er et blødt metal (såsom aluminium), foretrækkes koldsmedning normalt. Denne proces er normalt billigere end varmsmedning, og slutproduktet kræver næppe præcisionsbearbejdning. Nogle gange, når metallet er koldt smedet til den ønskede form, udføres varmebehandling efter fjernelse af resterende overfladespænding. På grund af forbedringen af metalstyrken ved koldsmedning kan materialer af lavere kvalitet undertiden bruges til at fremstille brugbare dele, der ikke kan fremstilles af det samme materiale gennem bearbejdning eller varmsmedning.
Producenter kan vælge koldsmedning frem for varmsmedning af forskellige årsager - fordi koldsmedede dele kræver ringe eller ingen præcisionsbearbejdning, og dette trin i fremstillingsprocessen er normalt valgfrit, hvilket sparer penge. Koldsmedning er også mindre modtagelig for forureningsproblemer, hvilket resulterer i en bedre samlet overfladefinish af komponenterne. Andre fordele ved koldsmedning inkluderer:
Lettere at tildele retningskarakteristika
Forbedre reproducerbarheden
Forøg størrelseskontrol
Håndtering af høj belastning og høj skimmelbelastning
Produktion af rene eller næsten rene dele
Nogle mulige ulemper omfatter:
Metaloverfladen skal være ren og fri for oxidbelægninger før smedning
Dårlig duktilitet af metaller
Restress kan forekomme
Har brug for tungere og mere kraftfuldt udstyr
Har brug for mere kraftfulde værktøjer
Varm smedning
Varmsmedning udføres ved temperaturer lavere end omkrystallisationstemperaturen, men højere end stuetemperatur for at overvinde mangler og opnå fordelene ved varm- og koldsmedning. Dannelsen af oxidhud er ikke et problem, og sammenlignet med varmsmedning kan tolerancen være mindre. Sammenlignet med kold smedning er prisen på formen lavere, og den kraft, der kræves til fremstilling, er også lavere. Sammenlignet med koldbearbejdning reducerer det belastningshærdning og forbedrer duktiliteten.
Ansøgning
I bilindustrien bruges smedning til fremstilling af affjedringsdele såsom mellemarm og aksel og drivlinjedele såsom plejlstang og transmissionsgear. Smedegods bruges almindeligvis til rørledningsventilstammer, ventilhuse og flanger, nogle gange lavet af kobberlegering for at øge korrosionsbestandigheden. Håndværktøj såsom skruenøgler er normalt smedet med mange ståltove