Kovanie: Komplexný sprievodca metódami, materiálmi a vlastnosťami pre priemyselné aplikácie

Kovanie je metóda spracovania, ktorá využíva kovacie stroje na vyvíjanie tlaku na kovové polotovary na výrobu plastickej deformácie na získanie výkovkov s určitými mechanickými vlastnosťami, určitými tvarmi a veľkosťami. Kovanie (kovanie a lisovanie) je jednou z dvoch hlavných súčastí. Kovanie môže eliminovať chyby, ako napríklad uvoľnenie odliatku pri tavení kovov, a optimalizovať mikroštruktúru. Zároveň sú z dôvodu zachovania kompletných kovových prúdových potrubí mechanické vlastnosti výkovkov všeobecne lepšie ako vlastnosti odliatkov z rovnakého materiálu.

Kovanie je jeden z najstarších a najdôveryhodnejších procesov spracovania kovov, ktorý sa používa na tvarovanie kovu pomocou tlakových síl. Zlepšuje mechanické vlastnosti, zjemňuje štruktúru zŕn a odstraňuje chyby, vďaka čomu sú kované komponenty ideálne pre náročné aplikácie, ako je letecký a kozmický priemysel, automobilový priemysel, výroba energie, stavebníctvo a ropa a plyn.

Kategórie a metódy kovania

Podľa tvarovacieho mechanizmu možno kovanie rozdeliť na voľné kovanie, zápustkové kovanie, valcovanie krúžkov a špeciálne kovanie. Kovacie metódy sa líšia teplotou, nástrojmi a tlakom. Každá metóda ovplyvňuje náklady, toleranciu, tok zŕn a správanie materiálu.

1. Voľné kovanie

Voľné kovanie sa vzťahuje na metódu spracovania výkovkov, ktoré používajú jednoduché nástroje na všeobecné použitie alebo priamo pôsobia vonkajšou silou na polotovar medzi hornými a dolnými nákovami kovacieho zariadenia a deformujú tak polotovar tak, aby sa získal požadovaný geometrický tvar a vnútorná kvalita. Výkovky vyrobené metódami voľného kovania sa nazývajú voľné výkovky. Bezplatné kovanie je založené hlavne na výkovkoch s malými dávkami. Na vytvorenie polotovarov na získanie kvalifikovaných výkovkov sa používajú kovacie zariadenia, ako sú kovacie kladivá a hydraulické lisy.

Medzi základné postupy voľného kovania patrí rozbíjanie, ťahanie, dierovanie, rezanie, ohýbanie, krútenie, radenie a kovanie. Tri najčastejšie používané procesy v skutočnej výrobe sú však tlačenie, ťahanie a dierovanie. Voľné kovanie využíva metódu kovania za tepla.

Výhody voľného kovania:

• Flexibilita kovania je skvelá, umožňuje výrobu malých kusov s hmotnosťou do 100 kg, a dokáže vyrábať aj ťažké kusy až do 300 ton.
• Použité nástroje sú jednoduché nástroje na všeobecné použitie.
• Tvarovanie výkovkov spočíva v postupnej deformácii polotovaru v rôznych oblastiach, preto je tonáž kovacích zariadení potrebných na vykovanie toho istého výkovku oveľa menšia ako pri kovaní v zápustke.
• Nízke požiadavky na presnosť zariadení.
• Výrobný cyklus je krátky.
• Táto metóda kovania poskytuje vynikajúce mechanické vlastnosti vďaka kontinuálnemu toku zŕn a minimálnym vnútorným dutinám.

Nevýhody voľného kovania:

• Efektivita výroby je oveľa nižšia ako pri kovaní v zápustke.
• Výkovky majú jednoduché tvary, nízku rozmerovú presnosť a drsné povrchy.
• Pracovníci majú vysokú pracovnú náročnosť a vyžadujú si vysokú technickú úroveň.
• Nie je ľahké realizovať mechanizáciu a automatizáciu.
• Tolerancie sú v porovnaní s inými metódami kovania širšie, čo si vyžaduje dodatočné obrábanie.

Voľné kovanie je správnou voľbou, keď veľkosť, pevnosť a flexibilita sú dôležitejšie ako prísne tolerancie. Ak je váš komponent príliš veľký alebo nepravidelný na uzavreté kovanie, táto metóda poskytuje spoľahlivú alternatívu.

2. Zápustkové kovanie

Zápustkové kovanie sa delí na otvorené zápustkové kovanie a uzavreté zápustkové kovanie. Kovový polotovar je stlačený a deformovaný v kovacej matrici určitého tvaru, aby sa získali výkovky. Zápustkové kovanie sa všeobecne používa na výrobu dielov s malou hmotnosťou a veľkou dávkou. Zápustkové kovanie možno rozdeliť na kovanie za tepla, kovanie za tepla a kovanie za studena. Teplé kovanie a kovanie za studena sú smerom budúceho vývoja zápustkového kovania a tiež predstavujú úroveň technológie kovania.

Výhody zápustkového kovania:

• Vyššia efektivita výroby. Počas kovania sa deformácia kovu vykonáva v dutine formy, takže požadovaný tvar sa dá dosiahnuť rýchlo.
• Výkovky so zložitými tvarmi sa dajú kovať.
• Môže to zefektívniť distribúciu kovu a zlepšiť životnosť dielov.
• Veľkosť výkovku je presnejšia, kvalita povrchu je lepšia a prídavok na obrábanie je menší.
• Šetrite kovové materiály a znížte pracovnú záťaž pri rezaní.
• Za predpokladu dostatočného množstva šarží je možné znížiť náklady na diely.
• Táto metóda kovania ponúka najlepšiu rovnováhu medzi štrukturálnou pevnosťou a presnosťou.

Nevýhody zápustkového kovania:

• Hmotnosť výkovkov je obmedzená kapacitou bežných kovacích zariadení, väčšinou pod 7 kg.
• Výrobný cyklus kovacej formy je dlhý a náklady sú vysoké.
• Investičné náklady na zariadenie na kovanie v zápustke sú vyššie ako náklady na lis na voľné kovanie.
• Náklady na nástroje sú výrazne vyššie ako pri iných metódach kovania a zmeny dizajnu po výrobe nástrojov môžu byť drahé.

Uzavreté zápustkové kovanie a uzavreté razenie sú dva pokročilé procesy zápustkového kovania. Pretože nedochádza k blesku, je miera využitia materiálu vyššia. Dokončenie zložitých výkovkov je možné dokončiť jedným procesom alebo niekoľkými procesmi. Pretože nedochádza k blesku, zmenší sa silová plocha kovania a tiež sa zníži potrebné zaťaženie. Je však potrebné poznamenať, že polotovary nemožno úplne obmedziť. Z tohto dôvodu musí byť prísne kontrolovaný objem polotovarov, musí byť kontrolovaná relatívna poloha kovacích lisovníc a meranie výkovkov, aby sa znížilo opotrebenie kovacích lisovacích nástrojov. Uzavreté zápustkové kovanie je tou správnou voľbou, keď presnosť, vzhľad a opakovateľnosť sú dôležitejšie ako flexibilita.

3. Valcovanie krúžkov

Prstencové valcovanie sa týka výroby dielcov v tvare prstenca s rôznymi priemermi prostredníctvom špeciálneho valcovacieho stroja. Používa sa tiež na výrobu dielov v tvare kolesa, ako sú náboje automobilov a kolesá vlakov. Bezšvíkové valcované kovanie prstencov sa používa, keď je kritická kruhová pevnosť a výkon pri namáhaní. Táto metóda kovania začína roztlačením polotovaru, vyrazením otvoru cez stred a vytvorením tvaru šišky. Tento krúžok sa potom kuje za tepla medzi dvoma rotujúcimi nástrojmi. Napriek svojim silným stránkam nie je táto metóda kovania vhodná pre diely mimo kruhovej geometrie. Túto metódu kovania použite, keď vaša aplikácia zahŕňa silné otáčanie, extrémne zaťaženie alebo vysokú teplotu.

4. Špeciálne kovanie

Špeciálne kovanie zahŕňa valcovanie za tepla, priečne klinové valcovanie, radiálne kovanie, kovanie za mokra a ďalšie spôsoby kovania. Tieto metódy sú vhodnejšie na výrobu dielov so špeciálnymi tvarmi. Napríklad kovanie vo valci sa môže použiť ako efektívny proces predformovania na výrazné zníženie následného formovacieho tlaku; valcovanie s priečnym klinom môže vyrábať oceľové guľky, hnacie hriadele a ďalšie časti; radiálne kovanie môže produkovať veľké sudy, stupňovité hriadele a iné výkovky. Zápustkové kovanie z tekutého kovu je metóda formovania medzi tlakovým liatím a kovaním, vhodná najmä pre zložité tenkostenné časti, ktoré sa ťažko formujú bežným zápustkovým kovaním.

Typy kovania podľa teploty

Teplé kovanie a kovanie za studena sa používajú hlavne na kovanie častí, ako sú automobily a všeobecné stroje. Tepelné kovanie a kovanie za studena môžu účinne šetriť materiály. Kovanie je použitie strojov na vyvíjanie tlaku na kovový polotovar tak, že vytvára plastickú deformáciu na získanie určitých mechanických vlastností, tvarov a veľkostí.

Kovanie za tepla (Hot Forging)

Kovanie za tepla sa vykonáva pri teplotách nad bodom rekryštalizácie materiálu. Kov sa stáva tvárnejším, na tvarovanie je potrebná menšia sila a umožňuje zložitejšie tvary. Táto metóda umožňuje vynikajúci tok zrna a pevnosť, hoci rozmerová presnosť je nižšia. Metódy kovania za tepla začínajú ohrevom predvalkov alebo ingotov na určitú teplotu, zvyčajne medzi 900 °C a 1250 °C pre oceľ. Na rozdiel od metód kovania za studena, kovanie za tepla znižuje medzu klzu materiálu počas spracovania. Táto metóda kovania umožňuje výrobcom pracovať s ťažko tvárnymi zliatinami a vyrábať súčiastky so zložitými geometriami, ktoré sa inými metódami kovania nedajú ľahko dosiahnuť. Hoci metódy kovania za tepla ponúkajú flexibilitu tvárnenia, prinášajú so sebou kompromisy, pokiaľ ide o presnosť a kontrolu procesu. Metódy kovania za tepla sa najlepšie používajú vtedy, keď geometria, veľkosť alebo vlastnosti materiálu súčiastky vyžadujú flexibilitu počas deformácie.

Kovanie za studena (Cold Forging)

Kovanie za studena tvaruje kov pri izbovej teplote alebo blízkej izbovej teplote. Ponúka vysokú rozmerovú presnosť, vynikajúcu povrchovú úpravu a vynikajúcu rýchlosť výroby. Táto metóda je najlepšia pre veľkoobjemovú výrobu spojovacích prvkov, čapov, hriadeľov a malých presných dielov. Kovanie za studena začína narezaním kusu alebo drôtu na presnú dĺžku. Materiál sa potom vtláča do dutiny formy pomocou vysokorýchlostných mechanických alebo hydraulických lisov. Na rozdiel od iných metód kovania, ktoré závisia od tepelného zmäkčovania, kovanie za studena vyžaduje tvárne a čisté materiály, ako je nízkouhlíková oceľ, hliník a niektoré zliatiny medi. Pretože nedochádza k tepelnej rozťažnosti ani sťahovaniu, diely sa tvarujú do takmer čistého tvaru s vynikajúcou rozmerovou kontrolou. Hoci sú metódy kovania za studena vysoko účinné, majú svoje obmedzenia. Nástroje musia byť presne navrhnuté a vhodné sú iba tvárne kovy. Metódy kovania za studena sú ideálne, keď sú najvyššími prioritami prísne tolerancie, objemová účinnosť a povrchová úprava.

Kovacie matrice a zariadenia

Podľa spôsobu pohybu kovacej formy je možné kovanie rozdeliť na výkyvné valcovanie, výkyvné otočné kovanie, výkovkové valcovanie, priečne klinové valcovanie, krúžkové valcovanie a priečne valcovanie. Kyvadlové valcovanie, kyvné rotačné kovanie a valcovanie krúžkov je možné spracovať aj presným kovaním. S cieľom zvýšiť mieru využitia materiálov je možné ako predspracovanie tenkých materiálov použiť kovanie valcovaním a krížovým valcovaním. Lokálne sa formuje aj rotačné kovanie, podobne ako voľné kovanie. Jeho výhodou je, že sa dá tvarovať, aj keď je kovacia sila v porovnaní s veľkosťou kovania malá. Pri tomto spôsobe kovania, vrátane voľného kovania, sa materiál počas spracovania rozpína z blízkosti povrchu formy na voľný povrch. Preto je ťažké zabezpečiť presnosť. Preto je možné na nižšej úrovni použiť počítačové riadenie smeru pohybu kovacej formy a proces rotačného kovania. Kovacia sila spoločnosti môže získavať výrobky zložitých tvarov a vysokej presnosti, ako sú výkovky, ako napríklad lopatky parných turbín, so širokou škálou výrobkov a veľkých rozmerov.

Pohyb formy a sloboda kovania sú nekonzistentné. Podľa charakteristík obmedzenia deformácie dolného mŕtveho bodu možno kovacie zariadenie rozdeliť do nasledujúcich štyroch foriem:

1. Forma obmedzujúcej kovacej sily: hydraulický lis, ktorý priamo poháňa posúvač hydraulickým tlakom.
2. Metóda obmedzenia kvázi zdvihu: hydraulický lis s hydraulickou hnacou kľukou a mechanizmom ojnice.
3. Režim obmedzenia zdvihu: mechanický lis s kľukou, ojnicou a klinovým mechanizmom poháňajúcim posúvač.
4. Metóda obmedzenia energie: použite skrutkový a trecí lis so skrutkovým mechanizmom.

Aby sa dosiahla vysoká presnosť, je potrebné venovať pozornosť zabráneniu preťaženiu v dolnej úvrati a kontrole rýchlosti a polohy formy. Pretože to ovplyvní toleranciu kovania, presnosť tvaru a životnosť kovania. Ďalej je potrebné v záujme zachovania presnosti venovať pozornosť nastaveniu medzery vodiacej koľajnice posúvača, zabezpečeniu tuhosti, nastaveniu dolného úvratu a použitiu pomocných prevodových zariadení. Existuje tiež vertikálny a horizontálny pohyb posúvača (používa sa na kovanie štíhlych častí, mazanie a chladenie a na kovanie vysokorýchlostných výrobných dielov). Kompenzačné zariadenie môže zvýšiť pohyb v iných smeroch. Tieto faktory sú tiež faktormi, ktoré ovplyvňujú úroveň automatizácie.

Kovacie materiály

Kovacími materiálmi sú hlavne uhlíková oceľ a legovaná oceľ rôzneho zloženia, ďalej hliník, horčík, meď, titán atď. a ich zliatiny. Pôvodný stav materiálu zahŕňa tyčový materiál, ingot, kovový prášok a tekutý kov. Pomer plochy prierezu kovu pred deformáciou k ploche prierezu po deformácii sa nazýva kovací pomer. Správny výber pomeru kovania, primeraná teplota zahrievania a doba výdrže, primeraná počiatočná teplota kovania a konečná teplota kovania, primerané množstvo deformácie a rýchlosť deformácie majú veľký vzťah so zlepšením kvality produktu a znížením nákladov.

• Malé a stredné výkovky spravidla používajú ako polotovary okrúhle alebo štvorcové tyče. Štruktúra zrna a mechanické vlastnosti tyče sú rovnomerné a dobré, tvar a veľkosť sú presné a kvalita povrchu je dobrá, čo je vhodné pre hromadnú výrobu. Pokiaľ sú teplota ohrevu a deformačné podmienky primerane kontrolované, je možné kovať výkovky s vynikajúcimi vlastnosťami bez veľkej deformácie kovania.
• Ingoty sa používajú iba na veľké výkovky. Ingot je odlievaná štruktúra s veľkými stĺpcovými kryštálmi a voľným stredom. Preto je potrebné rozdeliť stĺpovité kryštály na jemné kryštalické zrná pomocou veľkej plastickej deformácie a stlačiť ich voľnosť, aby sa získala vynikajúca kovová štruktúra a mechanické vlastnosti.
• Z predliskov z lisovanej a spekanej práškovej metalurgie je možné vyrobiť výkovky z prášku pomocou zápustkového kovania bez horúceho stavu. Kovací prášok je blízky hustote bežných zápustkových výkovkov, má dobré mechanické vlastnosti a vysokú presnosť, ktorá môže znížiť následné spracovanie rezaním. Kovanie na prášok má jednotnú vnútornú štruktúru bez segregácie a je možné ho použiť na výrobu malých ozubených kolies a iných obrobkov. Cena prášku je však oveľa vyššia ako cena bežných tyčiniek a jeho použitie vo výrobe podlieha určitým obmedzeniam.
• Na tekutý kov nalievaný do dutiny formy sa aplikuje statický tlak, aby stuhol, kryštalizoval, stekal, plasticky sa deformoval a formoval pod tlakom, a potom je možné získať kovanie formy s požadovaným tvarom a výkonom.

Okrem obvyklých materiálov na kovanie, ako je uhlíková oceľ a legovaná oceľ rôzneho zloženia, nasledujú hliník, horčík, meď, titán atď. a ich zliatiny, superzliatiny na báze železa, superzliatiny na báze niklu a kobaltu superzliatiny. Deformované zliatiny sa tiež dokončujú kovaním alebo valcovaním, ale tieto zliatiny sa kujú pomerne ťažko kvôli svojej relatívne úzkej zóne plastu. Teplota ohrevu, teplota otvoreného kovania a konečná teplota kovania rôznych materiálov majú prísne požiadavky.

Priebeh procesu kovania

Rôzne spôsoby kovania majú rôzne procesy. Spomedzi nich má kovanie za tepla najdlhší proces. Kovanie zahŕňa viacero krokov, od prípravy suroviny až po konečnú úpravu.

Všeobecná postupnosť je:

1. Výber materiálu: Suroviny ako uhlíková oceľ, nehrdzavejúca oceľ, legovaná oceľ alebo neželezné kovy sa vyberajú na základe požiadaviek aplikácie. Materiály sa kontrolujú z hľadiska zloženia, čistoty a konzistencie.
2. Rezanie surového materiálu: Vybraná tyč alebo predvalok sa nareže na vhodné dĺžky pomocou strihania, pílenia alebo rezania plameňom (blank blanking).
3. Kúrenie: Narezané polotovary sa zahrievajú v peci na teplotu vhodnú na kovanie (zvyčajne 1100 - 1250 °C pre oceľ). Rovnomerné zahrievanie je nevyhnutné na zabránenie vnútornému napätiu alebo praskaniu (ohrev polotovaru).
4. Predformovanie: Zahriaty materiál sa hrubo tvaruje pomocou otvorenej matrice alebo lisu, aby sa pripravil na konečné kovanie. Tento krok pomáha rovnomerne rozložiť materiál (príprava polotovaru na kovanie valcovaním).
5. Kovanie (deformácia): Kov sa kuje do požadovaného tvaru (tvárnenie v zápustke).
6. Orezávanie (pri kovaní v uzavretej zápustke): Prebytočný materiál (ostrih) sa odreže pomocou orezávacieho lisu alebo píly.
7. Dierovanie.
8. Narovnávanie/Korekcia.
9. Priebežná kontrola: Kontrola rozmerov a povrchových chýb výkovkov.
10. Chladenie: Kované diely sa nechajú kontrolovane vychladnúť, aby sa predišlo tepelnému namáhaniu.
11. Tepelné spracovanie: Tepelné spracovanie výkovkov s cieľom eliminovať napätie pri kovaní a zlepšiť výkonnosť pri rezaní kovov. Ako je žíhanie, normalizácia, kalenie a popúšťanie.
12. Čistenie: Hlavne na odstránenie povrchových oxidov a okovín (tryskanie, morenie, brúsenie).
13. Konečná kontrola: Všeobecné výkovky musia prejsť kontrolami vzhľadu a tvrdosti a dôležité výkovky musia prejsť analýzou chemického zloženia, mechanickými vlastnosťami, zvyškovým napätím a ďalšími kontrolami a nedeštruktívnym skúšaním.
14. Obrábanie a dokončovanie: Niektoré výkovky môžu byť podrobené CNC obrábaniu, vŕtaniu alebo brúseniu, aby splnili konečné špecifikácie.
15. Značenie a balenie: Výrobky sú označené číslami šarží, špecifikáciami a číslami tavenia. Hotové diely sú balené na dodanie s potrebnou dokumentáciou.

Charakteristiky a výhody výkovkov (Porovnanie s odliatkami)

Kovanie je dôležité, pretože zvyšuje spoľahlivosť výrobku. V porovnaní s odliatkami môže kov po kovaní vylepšiť svoju štruktúru a mechanické vlastnosti. Po deformácii odlievacej konštrukcie metódou kovania v dôsledku deformácie a rekryštalizácie kovu sa pôvodné hrubé dendrity a stĺpovité zrná stávajú rovnomerne rekryštalizovanou štruktúrou s jemnejšími zrnami a rovnomernou veľkosťou, čo spôsobuje pôvodnú segregáciu v oceľovom ingote.

zhutnenie a zváranie voľnosti, pórov, troskových inklúzií atď. robí štruktúru kompaktnejšou a zlepšuje plastické a mechanické vlastnosti kovu. Mechanické vlastnosti odliatkov sú nižšie ako mechanické vlastnosti výkovkov z rovnakého materiálu. Okrem toho môže proces kovania zaistiť kontinuitu konštrukcie z kovových vlákien, udržiavať vláknovú štruktúru kovania v súlade s tvarom kovania a úplné dokončenie kovového vedenia, ktoré môže zabezpečiť, že diely majú dobré mechanické vlastnosti a dlhú životnosť.

Výkovky ponúkajú v porovnaní s odlievanými alebo obrábanými dielmi výrazné výhody v oblasti pevnosti, integrity a výkonu:

• Vynikajúce mechanické vlastnosti: Vysoká pevnosť v ťahu, odolnosť proti únave a rázová húževnatosť. Ideálne pre diely vystavené dynamickému alebo cyklickému zaťaženiu.
• Smerový tok zrna: Štruktúra zŕn sa zhoduje s geometriou súčiastky, čím sa zvyšuje trvanlivosť a odolnosť voči namáhaniu.
• Zvýšená štrukturálna integrita: Kovanie eliminuje vnútorné dutiny, pórovitosť a inklúzie bežné pri odlievaní.
• Väčšia ťažnosť a húževnatosť: Dokáže absorbovať nárazy a deformácie bez praskania. Užitočné vo vysokotlakových alebo nárazových prostrediach.
• Lepšia kvalita povrchu: Kované diely majú často hladšie a rovnomernejšie povrchy ako odliatky.
• Vynikajúca rozmerová presnosť: Obzvlášť pri kovaní v uzavretej zápustke, kde sú tolerancie prísne a konzistentné.
• Všestrannosť materiálu: Vhodné pre širokú škálu materiálov: nehrdzavejúcu oceľ, legovanú oceľ, nástrojovú oceľ, hliník, titán a meď.
• Znížený odpad materiálu: Vysoké využitie materiálu v porovnaní s obrábaním z plných blokov.

Výkovky sú predmety, v ktorých je kov vystavený tlaku na tvarovanie požadovaného tvaru alebo vhodnej kompresnej sily pomocou plastickej deformácie. Táto sila sa typicky dosahuje použitím kladiva alebo tlaku. Proces kovania vytvára jemnú štruktúru zrna a zlepšuje fyzikálne vlastnosti kovu. Pri skutočnom použití dielov môže správna konštrukcia spôsobiť, že častice budú prúdiť v smere hlavného tlaku. Odliatky sú kovové výlisky získané rôznymi metódami odlievania, to znamená, že roztavený tekutý kov sa nalieva do vopred pripravenej formy nalievaním, vstrekovaním, nasávaním alebo inými metódami odlievania a po ochladení sa vytrepe, vyčistí atď., výsledný objekt s určitým tvarom, veľkosťou a výkonom.

Dôležitosť kovania a priemyselné aplikácie

Kovárenská výroba je jednou z hlavných metód spracovania polotovarov mechanických častí v strojárenskom priemysle. Kovaním sa dá získať nielen tvar mechanických častí, ale tiež sa môže zlepšiť vnútorná štruktúra kovu a môžu sa zlepšiť mechanické a fyzikálne vlastnosti kovu. Najdôležitejšie mechanické časti s vysokým namáhaním a vysokými požiadavkami sa spravidla vyrábajú metódami kovania. Dôležité časti, ako sú hriadele turbogenerátora, rotory, obežné kolesá, lopatky, ochranné krúžky, veľké hydraulické lisovacie stĺpy, vysokotlakové valce, valce valcovní, kľukové hriadele spaľovacích motorov, ojnice, ozubené kolesá, ložiská a delostrelectvo v obrannom priemysle, sú všetky kované výrobky.

Preto je kovárenská výroba široko používaná v metalurgii, baníctve, automobiloch, traktoroch, ťažobných strojoch, naftách, chemikáliách, letectve, kozmickom priemysle, zbraniach a ďalších priemyselných odvetviach. Výkovky sú nevyhnutné všade tam, kde sa vyžaduje vysoká pevnosť a spoľahlivosť v náročných prevádzkových podmienkach.

Typické kované komponenty:

• Kľukové hriadele
• Ojnice
• Ozubené kolesá a polotovary ozubených kolies
• Príruby a tvarovky
• Ventily a spojky
• Letecké a kozmické konzoly
• Železničné nápravy
• Ťažké hriadele

Odvetvia, ktoré sa spoliehajú na kovanie:

• Automobilový priemysel: Časti motora, nápravy, čapy riadenia.
• Letecký a kozmonautický priemysel: Podvozok, turbínové disky, komponenty draku lietadla.
• Ropný a plynárenský priemysel: Príruby, ventily, komponenty tlakových nádob.
• Stavebníctvo: Náradie, konštrukčné spojky.
• Ťažba a ťažké stroje: Valčeky, hriadele, čapy a články.
• Výroba energie: Lopatky turbín, hriadele generátorov.

Porovnanie bežne používaných metód kovania

Výber správnej metódy kovania nie je len technické rozhodnutie. Je to strategické rozhodnutie, ktoré ovplyvňuje kvalitu, náklady a dodaciu lehotu. Žiadna metóda nepokrýva všetky požiadavky.

Typy kovov: Ľahké a ťažké kovy

Prvok je kovom, ak má počet elektrónov v najvyššej vrstve (valenčnej) menší, alebo rovný číslu skupiny. Kovy majú nízku ionizačnú energiu, čo je energia potrebná na uvoľnenie elektrónu.

• Ušľachtilé kovy: V prírode sa nachádzajú v čistom stave, nezlúčené, sú málo reaktívne - napr. zlato, platina, meď, striebro.
• Neušľachtilé kovy: V prírode sa nachádzajú len v zlúčeninách, podliehajú korózii.

Ťažké kovy

Ťažké kovy majú väčšiu hustotu ako 5 g/cm³ (5000 kg/m³). V bežnom živote sa často stretávame aj s označením „ťažké kovy“ alebo „ťažké toxické kovy“ pri kovoch alebo polokovoch, ktoré sú pre človeka a prírodu nebezpečné - toxické. Netýka sa to však ich hustoty, ale chemického zloženia. Najtoxickejšie ťažké kovy sú: kadmium, ortuť, arzén a olovo. Keď sa dostanú do organizmu, narušia bunky a organizmus prestáva správne fungovať. Ľudské telo ich nedokáže vylúčiť, v tele sa hromadia a vznikajú veľké zdravotné ťažkosti, až smrť. Niektoré prvky považované za toxické ťažké kovy sú pre ľudské zdravie aj prospešné, ale len vo veľmi malých dávkach. Ortuť je zaujímavá aj tým, že ako jediný kovový prvok je tekutý pri izbovej teplote (23 stupňov Celzia).

Ľahké kovy

Ľahké kovy majú menšiu hustotu ako 5 g/cm³ (5000 kg/m³). Ľahké kovy reprezentujú hlavne hliník a titán. Tieto prvky síce majú menšiu hustotu, ale napriek tomu môžu byť pevné aj ľahké zároveň. Titán má široké využitie práve vďaka svojej ľahkosti a pevnosti zároveň. Dural je veľmi ľahký, má nízku hmotnosť. Využíva sa preto hlavne v leteckom a automobilovom priemysle.

Zliatiny

Doteraz sme hovorili o čistých kovoch. V priemysle sa však využívajú najmä ich zliatiny. Zliatiny sú tuhé rovnorodé zmesi, vyrobené najčastejšie z kovov. Legovanie je celkovo názov pre metalurgický proces zlepšovania zliatin - všetkých. Zliatinové prvky (prvky, ktoré sa do zliatiny pridávajú) sa volajú legúry.

• Bronz: Je veľmi starý a tvrdší ako kameň. Má nižšiu teplotu tavenia ako meď, dá sa teda výborne odlievať do foriem. To umožňuje robiť lacno a rýchlo zložité tvary a presné odliatky.
• Mosadz: Je zliatina medi (Cu) a 5 - 40% zinku (Zn), niekedy s malou prímesou olova alebo niklu. Výborne odoláva korózii, je veľmi dobre tvarovateľná a spracovateľná. Spracúva sa odlievaním, ťahaním, tlačením a obrábaním. Množstvo zinku ovplyvňuje vlastnosti mosadze. Zvyšuje bod topenia, čo spôsobuje, že klesá hustota, elektrická aj tepelná vodivosť.
• Oceľ: Je najviac využívaný kov na svete. Je to zmes železa (Fe), uhlíka (C) a niekoľkých ďalších prvkov. Čisté železo (Fe) je mäkký a dobre tvarovateľný kov, ktorý sa dá výborne zvárať. Pri oceli sa môžeme stretnúť s názvom „legovanie ocele,“ alebo „legovaná oceľ.“ Znamená to, že oceľ (zmes železa a uhlíka) je obohatená o ďalší prvok, ktorý významným spôsobom mení jej vlastnosti. Takýmito prísadami je napríklad chróm, vanád alebo molybdén. Najväčším nepriateľom ocele je hrdza, preto ju treba pred ňou chrániť legovaním. Určite poznáte nerezovú oceľ. Nehrdzavie, krásne sa leskne, výborne sa brúsi, nevylamuje sa, je húževnatá a pevná.

tags: #tazke #a #lahke #kovanie