Har du noen gang sett en smivideo og sett de små bitene som flyr av det glødende metallet? Det kan se rotete ut og få deg til å lure på om materialet går i stykker. Vel, det er en naturlig del av prosessen, spesielt med varmt aluminium.

Tingene som faller eller flasser av varmt aluminium under smiing er først og fremst aluminiumoksid. Dette tynne, sprø laget dannes raskt på overflaten av det varme aluminiumet når det reagerer med oksygen i luften, og det kan løsne seg under deformasjonsprosessen.

Hos SWA Forging jobber vi med smidde aluminiumsringer og plater med stor-diameter hver dag. Mens prosessene våre er svært kontrollerte, er dannelsen av aluminiumoksid på varme overflater et grunnleggende aspekt ved å jobbe med dette fantastiske metallet. Det er noe vi klarer og forstår. La oss se nærmere på hva denne "greien" er og hvorfor den dukker opp.

 

Hva er det som kommer av metall når du smijer?

Å se biter og biter løsne fra metall under den intense smiingsprosessen kan være litt forvirrende, ikke sant? Du kan bekymre deg for at det er selve metallet som er nedbrytende. Det er vanligvis et overflatereaksjonsprodukt.

"Tingene" som kommer av metall under smiing er vanligvis en oksidskala. For aluminium er dette aluminiumoksid; for stål er det vanligvis jernoksid. Dette laget dannes på grunn av høye temperaturer og reaksjon med atmosfærisk oksygen, og flasser av under mekanisk påkjenning.

Når vi snakker om smiing, spesielt åpen-smiing som vi gjør hos SWA Forging for ringene og skivene våre, varmes metallarbeidsstykket opp til svært høye temperaturer for å gjøre det formbart. For aluminiumslegeringer kan dette være flere hundre grader celsius. Ved disse temperaturene er metallet svært reaktivt, spesielt overflaten. Luften rundt oss inneholder oksygen, og varmt aluminium reagerer lett med dette oksygenet. Denne kjemiske reaksjonen danner en ny forbindelse på overflaten: aluminiumoksid (Al₂O₃). Dette er ikke selve aluminiummetallet som flasser bort, men snarere et keramisk-lignende lag som dannes på toppen. Til å begynne med er dette oksidlaget veldig tynt og fester seg godt, og gir faktisk en viss beskyttelse til det underliggende metallet. Men mens smiingsprosessen fortsetter – med kraftige presser og hammere som former metallet – kan dette oksidlaget, som er sprøere enn det duktile aluminiumet under det, sprekke, brekke og flasse av. Tykkelsen og vedheften til dette oksidlaget kan avhenge av den spesifikke legeringen, temperaturen, tiden ved temperatur og ovnsatmosfæren. For eksempel kan noen av legeringene vi smijer utvikle en litt annen oksidkarakteristikk enn andre, men den grunnleggende prosessen er den samme. Det er en veldig naturlig del av varmarbeidende aluminium.

Hva er avflassingen av en metalloverflate?

Å legge merke til flak som løsner fra en metalloverflate, spesielt når den er varm eller under arbeid, kan være bekymringsfull hvis du ikke vet hva som skjer. Smuldrer metallet opp? Nei, det er vanligvis bare overflatelaget som gir etter.

Avflassing av en metalloverflate, spesielt under varmbearbeiding som smiing, er typisk løsgjøring av et oksidlag (avleiring) som har dannet seg på metallet på grunn av høye temperaturer og reaksjon med atmosfæren. Dette laget er ofte mer sprøtt enn grunnmetallet.

Denne "avflassingen" er et direkte resultat av de forskjellige egenskapene mellom basismetallet (i vårt tilfelle aluminiumslegering) og aluminiumoksidlaget på overflaten. Her er hvorfor det skjer:

Differensiell termisk utvidelse:Aluminiummetallet og aluminiumoksidlaget ekspanderer og trekker seg sammen med litt forskjellige hastigheter når de varmes opp og avkjøles. Under de gjentatte oppvarmings- og deformasjonssyklusene i smiing kan dette skape spenninger i grenseflaten mellom metallet og oksidet, noe som fører til at oksidet mister vedheft og flasser av.

Sprøhet av oksid:Aluminiumoksid er et keramisk materiale. Den er hard og beskyttende, men den er også relativt sprø sammenlignet med den varme, formbare aluminiumslegeringen som blir smidd. Når aluminiumsarbeidsstykket klemmes, hamres eller strekkes under smiing, deformeres det underliggende metallet plastisk. Det sprø oksidlaget prøver å tilpasse seg, men kan ikke strekke seg så mye, så det sprekker og brytes bort i flak.

Lagets tykkelse:Hvis oksidlaget blir for tykt, kan det bli mindre vedheftende og mer utsatt for avskalling eller avflassing. Forholdene i ettervarmeovnen og varigheten av oppvarmingen spiller en rolle her. Hos SWA Forging styrer vi oppvarmingssykluser nøye. Selv om oksiddannelse er uunngåelig, bidrar kontroll av tykkelsen til å sikre kvaliteten på det endelige smidde produktet og minimerer overdreven flassing som potensielt kan bli innebygd i overflaten. Noen ganger kan børsting eller andre avkalkingsmetoder brukes mellom smidetrinnene hvis det dannes et spesielt tykt eller løst oksidlag, men for aluminium er dette mindre aggressivt enn med stålskala.

 

Hva er flakene fra varmt metall?

De små bitene som flyr av varmt metall i en smie ser nesten ut som gnister eller aske, gjør de ikke? De er faktisk biter av metallets transformerte overflate. For aluminium har de en distinkt karakter.

Flakene fra varmt metall, spesielt varmt aluminium, er vanligvis små, lette deler av aluminiumoksid. De er gråaktige-hvite og sprø, dannes når den varme aluminiumsoverflaten reagerer med oksygen og deretter brytes av under deformasjonen av smiing.

La oss bli spesifikke om disse flakene når vi snakker om aluminiumssmiing. I motsetning til den mørke, tunge skalaen som kommer av stål, er aluminiumoksidflak:

Farge:Vanligvis grålig-hvit eller sølvaktig-hvit. Dette er den naturlige fargen på aluminiumoksid.

Vekt:Veldig lett og kan nesten se ut til å flyte i luften en kort stund hvis den er liten nok. Dette er fordi aluminiumoksid, selv om det er tett for en keramikk, blir sammenlignet med de mye tettere flakene av jernoksid fra stål.

Tekstur/natur:Sprø og kan lett knuses til et pulver. De er ikke metalliske i følelsen.

Sammensetning:Primært Al2O3. Dette er kjemisk forskjellig fra aluminiumslegeringen (Al) under.

Under smiingen av våre store aluminiumsringer og -skiver hos SWA Forging, ettersom den oppvarmede barren manipuleres og formes av pressen eller hammeren, kan du se disse fine flakene løsne. Det intense trykket og deformasjonen fører til at oksidlaget, som har dannet seg i ovnen og fortsetter å dannes på den eksponerte varme overflaten, sprekker og skiller seg. Dette er ikke deler av det strukturelle aluminiumet som brytes av; de er "huden" som ble dannet på grunn av varmen og luften. Selv om det generelt ikke er -giftig, er god ventilasjon alltid viktig i en smie for å håndtere eventuelle luftbårne partikler. Tilstedeværelsen og naturen til disse flakene er indikatorer for erfarne smiingmannskaper om temperaturen og overflatetilstanden til arbeidsstykket.

 

Hva er kanteren i smiing?

Du hører kanskje fagfolk i smiing snakke om en "kantskjærer" eller "kantskjæring", og lurer på hva det verktøyet eller trinnet gjør. Det er en avgjørende del av å forme metallet riktig før hovedformingen.

En kantskjærer i smiing er et verktøy eller et dysehulrom med en spesifikk profil som brukes i et tidlig smistadium for å omfordele metallet i et arbeidsstykke langs lengden, redusere tverrsnittet i én dimensjon mens det økes i en annen, og forberede det for påfølgende formingsoperasjoner.

Kantsliperen, eller kantsmiingsoperasjonen, er et grunnleggende trinn i mange åpne-formings- og lukkede-formsmiingsprosesser. Tenk på det som et foreløpig formingsverktøy. Hovedmålene er:

Materialdistribusjon:Å samle eller spre materiale strategisk. Hvis du for eksempel trenger mer materiale i midten av et arbeidsstykke for et senere avtrykk, kan en kantpassering "halse ned" endene og skyve materiale mot midten. Eller det kan redusere bredden og øke høyden/tykkelsen på en seksjon.

Tverrsnittsforming{{0}:Det begynner å gi arbeidsstykket et mer definert- tverrsnitt, og flytter det fra et enkelt emne (som en rund eller firkantet stang) mot den grove formen som trengs for de endelige smiemessene. Dette forbedrer materialflyten i senere stadier.

Forfining av kornstrøm:Ved å bearbeide materialet på denne kontrollerte måten kan kanting også bidra til å begynne å orientere metallets indre kornstruktur, noe som er viktig for de endelige mekaniske egenskapene til den smidde delen.

Når vi i SWA Forging planlegger prosessen for en stor aluminiumsring eller skive, er hensynet til hvordan materialet vil flyte og fylle verktøyet avgjørende. Selv om vi kanskje ikke bruker et spesifikt "kantverktøy" på samme måte som en lukket-smioperasjon for mindre, komplekse deler kan, er prinsippet om kontrollert deformasjon for å pre-forme emnet alltid til stede. For eksempel, i åpen-formsmiing, oppnår spesifikke sekvenser av utflating og uttrekking (cogging) lignende materiell omfordeling. Enhver slik varmbearbeidingsoperasjon, inkludert kanting, vil innebære at metallet har høy temperatur. Derfor vil overflaten danne aluminiumoksid, og noe av dette oksidet kan løsne eller omfordeles under kanteprosessen når overflaten bearbeides. Riktig kanting sikrer at bulkmaterialet er riktig plassert, noe som også bidrar til å oppnå en renere overflate på den siste delen ved å minimere folder eller runder der oksider kan bli fanget.

 

Konklusjon

Så, at "ting" som faller av varmt aluminium under smiing er hovedsakelig aluminiumoksid. Det er et naturlig biprodukt av oppvarming av aluminium i luft, og dets flassing er en del av den dynamiske formingsprosessen.