Har du nogensinde set en smedevideo og set de små bidder flyve væk fra det glødende metal? Det kan se rodet ud og få dig til at spekulere på, om materialet er ved at gå i stykker. Nå, det er en naturlig del af processen, især med varmt aluminium.

De ting, der falder eller flager af varmt aluminium under smedning, er primært aluminiumoxid. Dette tynde, sprøde lag dannes hurtigt på overfladen af ​​det varme aluminium, da det reagerer med ilt i luften, og det kan løsne sig under deformationsprocessen.

Hos SWA Forging arbejder vi hver dag med smedede aluminiumsringe og -skiver med stor-diameter. Selvom vores processer er meget kontrollerede, er dannelsen af ​​aluminiumoxid på varme overflader et grundlæggende aspekt af arbejdet med dette fantastiske metal. Det er noget, vi forvalter og forstår. Lad os se nærmere på, hvad dette "ting" er, og hvorfor det dukker op.

 

Hvad er det for ting, der kommer af metal, når man smeder?

At se stumper og stykker komme af metal under den intense smedningsproces kan være lidt forvirrende, ikke? Du kan bekymre dig om, at det er selve metallet, der er nedbrydende. Det er normalt et overfladereaktionsprodukt.

De "ting", der kommer af metal under smedning, er generelt en oxidskala. For aluminium er dette aluminiumoxid; for stål er det typisk jernoxid. Dette lag dannes på grund af de høje temperaturer og reaktion med atmosfærisk ilt, og flager af under mekanisk belastning.

Når vi taler om smedning, især åben-smedning, som vi gør hos SWA Smedning til vores ringe og skiver, opvarmes metalemnet til meget høje temperaturer for at gøre det formbart. For aluminiumslegeringer kan dette være flere hundrede grader celsius. Ved disse temperaturer er metallet meget reaktivt, især dets overflade. Luften omkring os indeholder ilt, og varmt aluminium reagerer let med denne ilt. Denne kemiske reaktion danner en ny forbindelse på overfladen: aluminiumoxid (Al₂O₃). Dette er ikke selve aluminiummetallet, der flager væk, men snarere et keramisk-lignende lag, der dannes på toppen. Til at begynde med er dette oxidlag meget tyndt og hæfter godt, hvilket faktisk giver en vis beskyttelse til det underliggende metal. Men mens smedningsprocessen fortsætter - med kraftige presser og hamre, der former metallet - kan dette oxidlag, som er mere skørt end det duktile aluminium under det, revne, knække og flage af. Tykkelsen og vedhæftningen af ​​dette oxidlag kan afhænge af den specifikke legering, temperaturen, tiden ved temperatur og ovnatmosfæren. For eksempel kan nogle af de legeringer, vi smeder, udvikle en lidt anderledes oxidkarakteristik end andre, men den grundlæggende proces er den samme. Det er en meget naturlig del af varmarbejdende aluminium.

Hvad er afskalningen af ​​en metaloverflade?

At bemærke flager, der løsner sig fra en metaloverflade, især når den er varm eller under bearbejdning, kan være bekymrende, hvis du ikke ved, hvad der sker. Smuldrer metallet? Nej, det er normalt kun overfladelaget, der giver efter.

Afskalningen af ​​en metaloverflade, især under varmbearbejdning som smedning, er typisk frigørelsen af ​​et oxidlag (skala), der er dannet på metallet på grund af høje temperaturer og reaktion med atmosfæren. Dette lag er ofte mere skørt end basismetallet.

Denne "afskalning" er et direkte resultat af de forskellige egenskaber mellem basismetallet (i vores tilfælde aluminiumslegering) og aluminiumoxidlaget på dets overflade. Her er hvorfor det sker:

Differentiel termisk udvidelse:Aluminiummetallet og aluminiumoxidlaget udvider og trækker sig sammen med lidt forskellige hastigheder, når de opvarmes og afkøles. Under de gentagne opvarmnings- og deformationscyklusser i smedning kan dette skabe spændinger ved grænsefladen mellem metallet og oxidet, hvilket får oxidet til at miste vedhæftning og flage af.

Oxidens skørhed:Aluminiumoxid er et keramisk materiale. Det er hårdt og beskyttende, men det er også relativt skørt i forhold til den varme, duktile aluminiumslegering, der bliver smedet. Når aluminium-emnet klemmes, hamres eller strækkes under smedning, deformeres det underliggende metal plastisk. Det skøre oxidlag prøver at tilpasse sig, men kan ikke strække sig så meget, så det revner og brækker væk i flager.

Lagets tykkelse:Hvis oxidlaget bliver for tykt, kan det blive mindre klæbende og mere udsat for afskalning eller afskalning. Her spiller forholdene i eftervarmeovnen og varigheden af ​​opvarmningen en rolle. Hos SWA Forging styrer vi opvarmningscyklusser omhyggeligt. Selvom oxiddannelse er uundgåelig, hjælper kontrol med dens tykkelse med at sikre kvaliteten af ​​det endelige smedede produkt og minimerer overdreven afskalning, der potentielt kan blive indlejret i overfladen. Nogle gange kan børstning eller andre afkalkningsmetoder bruges mellem smedningstrinene, hvis der dannes et særligt tykt eller løst oxidlag, men for aluminium er dette mindre aggressivt end med stålskala.

 

Hvad er flagerne fra varmt metal?

De små stykker, der flyver af varmt metal i en smedje, ligner næsten gnister eller aske, gør de ikke? De er faktisk stykker af metallets transformerede overflade. For aluminium har de en tydelig karakter.

Flagerne fra varmt metal, specielt varmt aluminium, er typisk små, lette stykker aluminiumoxid. De er grålige-hvide og sprøde og dannes, når den varme aluminiumsoverflade reagerer med ilt og derefter brækker af under deformationen af ​​smedningen.

Lad os blive specifikke om disse flager, når vi taler om aluminiumssmedning. I modsætning til den mørke, tunge skala, der kommer fra stål, er aluminiumoxidflager:

Farve:Typisk grålig-hvid eller sølvfarvet-hvid. Dette er den naturlige farve af aluminiumoxid.

Vægt:Meget let og kan næsten synes at svæve i luften kort, hvis den er lille nok. Dette skyldes, at aluminiumoxid, selvom det er tæt for en keramik, bliver sammenlignet med de meget tættere flager af jernoxid fra stål.

Tekstur/natur:Skør og kan let knuses til et pulver. De føles ikke metalliske.

Sammensætning:Primært A1203. Dette er kemisk forskelligt fra aluminiumslegeringen (Al) nedenunder.

Under smedningen af ​​vores store aluminiumsringe og -skiver hos SWA Forging, da den opvarmede barre manipuleres og formes af pressen eller hammeren, kan du se disse fine flager løsne sig. Det intense tryk og deformation får oxidlaget, som er dannet i ovnen og fortsætter med at dannes på den blotlagte varme overflade, til at revne og adskilles. Disse er ikke stykker af det strukturelle aluminium, der brækker af; de er "huden", der er dannet på grund af varmen og luften. Selvom det generelt ikke er -giftigt, er god ventilation altid vigtig i en smedje for at håndtere luftbårne partikler. Tilstedeværelsen og arten af ​​disse flager er indikatorer for erfarne smedebesætninger om emnets temperatur og overfladetilstand.

 

Hvad er kantskæret i smedning?

Du hører måske smedefagfolk tale om en "kantskærer" eller "kantskæring" og spekulerer på, hvad det værktøj eller trin gør. Det er en afgørende del af at forme metallet korrekt før hovedformningen.

En kantskærer i smedning er et værktøj eller et matricehulrum med en specifik profil, der bruges i et tidligt smedningsstadie til at omfordele et emnes metal langs dets længde, reducere dets- tværsnit i én dimension, mens det øges i en anden, og forberede det til efterfølgende formningsoperationer.

Kantskæreren, eller kantsømningsoperationen, er et grundlæggende trin i mange åbne-matrice- og lukkede-smedningsprocesser. Tænk på det som et foreløbigt formværktøj. Dens hovedmål er:

Materialefordeling:At samle eller sprede materiale strategisk. Hvis du for eksempel skal bruge mere materiale i midten af ​​et emne til et senere aftryk, kan en kantpasning "halse ned" enderne og skubbe materiale ind mod midten. Eller det kan reducere bredden og øge højden/tykkelsen af ​​en sektion.

Tværsnitsformning:{{0}Det begynder at give emnet et mere defineret tværsnit- og flytter det fra en simpel barre (som en rund eller firkantet stang) mod den ru form, der er nødvendig for de endelige smedningsmatricer. Dette forbedrer materialegennemstrømningen i senere faser.

Forfining af kornflow:Ved at bearbejde materialet på denne kontrollerede måde kan kantning også hjælpe med at begynde at orientere metallets indre kornstruktur, hvilket er vigtigt for den smedede dels endelige mekaniske egenskaber.

Når vi hos SWA Forging planlægger processen for en stor aluminiumsring eller -skive, er overvejelser om, hvordan materialet vil flyde og fylde værktøjet, altafgørende. Selvom vi måske ikke bruger et specifikt "kantskærerværktøj" på samme måde som en lukket-smedning til mindre, komplekse dele, er princippet om kontrolleret deformation for at præ-forme emnet altid til stede. For eksempel i åben-smedning opnår specifikke sekvenser af udfladning og udtrækning (tandning) lignende materialeomfordeling. Enhver sådan varmbearbejdningsoperation, herunder kantning, vil involvere, at metallet har høj temperatur. Derfor vil overfladen danne aluminiumoxid, og noget af dette oxid kan blive løsnet eller omfordelt under kantningsprocessen, efterhånden som overfladen bearbejdes. Korrekt kantning sikrer, at bulkmaterialet er korrekt placeret, hvilket også hjælper med at opnå en renere overflade på den sidste del ved at minimere folder eller omgange, hvor oxider kan blive fanget.

 

Konklusion

Så det "ting", der falder af varmt aluminium under smedning, er hovedsageligt aluminiumoxid. Det er et naturligt biprodukt af opvarmning af aluminium i luft, og dets afskalning er en del af den dynamiske formningsproces.