금속 열간 가공 공정 소개

핵심 원리: 재결정화

• 재결정 온도:이는 왜곡되고 냉간 가공된 금속의 결정 구조가 새로운 변형이 없는- 결정 구조로 변형될 수 있는 최소 온도입니다. 이 온도는 고정된 온도가 아니지만 일반적으로 금속의 절대 용융 온도의 0.5~0.7배입니다.
• 변형 경화와 회복:금속이 실온에서 변형(성형)되면('냉간 가공') 더 단단해지고 강해지지만 더 부서지기 쉽습니다.-이 현상은변형 경화또는 경화 작업. 이와 동일한 변형이 재결정 온도 이상에서 수행되면 발생하는 모든 경화는 재결정과 회복의 동시 과정에 의해 즉시 완화됩니다. 이를 통해 균열이나 과도한 에너지 소비 없이 광범위하고 연속적인 성형이 가능합니다.

일반적인 열간 가공 공정

1. 열간압연:이것은 가장 일반적인 열간 가공 공정입니다. 큰 주조 금속 조각('잉곳' 또는 '슬래브')을 가열하고 일련의 롤을 통과시켜 두께를 줄이고 균일한 단면을 얻으면서 시트, 플레이트, 바 및 구조적 형태(I-빔, 레일)와 같은 제품을 생산합니다.
2. 열간 단조:금속은 가열된 후 일반적으로 해머, 프레스 또는 다이를 사용하여 압축력을 가하여 성형됩니다. 단조는 금속의 입자 흐름을 부품의 모양에 맞춰 정렬하여 강도와 인성이 뛰어납니다. 예로는 크랭크샤프트, 커넥팅 로드, 수공구 등이 있습니다.
3. 압출:가열된 금속 빌렛을 용기에 넣고 원하는 단면 모양의 다이 개구부를 통해 밀어 넣습니다.- 이 프로세스는 창틀, 튜브 및 구조 구성 요소와 같이 길고 복잡한 단단하고 속이 빈 모양을 만드는 데 이상적입니다.
4. 핫 드로잉(또는 딥 드로잉):냉간 인발과 유사하지만 찢어짐 없이 더 심한 변형이 가능하도록 높은 온도에서 수행됩니다. 깊은 컵- 모양의 부품을 성형하는 데 사용됩니다.
5. 캐스팅(특별한 경우):기술적으로는 2차 성형 공정이 아닌 1차 성형 공정이지만, 주조에는 용융 금속(재결정 온도보다 훨씬 높은)을 주형에 붓는 과정이 포함됩니다. 이는 금속 성형을 위한 기본적인 열간 공정으로 여기에 포함됩니다.

열간가공의 장점

• 높은 성형성:금속은 뜨거울 때 훨씬 더 연성이 있고 플라스틱이기 때문에 실온에서는 불가능한 엄청난 형태 변화가 가능합니다.
• 단위 부피당 낮은 에너지 소비:금속은 더 무르기 때문에 냉간 가공에 비해 변형에 필요한 힘과 에너지가 더 적습니다.
• 입자 구조의 개선:이는 거칠고 부서지기 쉬운 -주조 구조를 분해하고 더 미세하고 균일한 입자 크기를 생성하여 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다.
• 다공성 제거:높은 압력과 온도는 주조 금속에 존재하는 닫힌 내부 공극과 가스 기공을 용접할 수 있습니다.
• 변형 경화 없음:이 공정은 가공 경화를 통해 강도/경도를 증가시키지 않으므로 공정 후에 재료를 더 쉽게 기계로 가공하거나 성형할 수 있습니다.

열간 가공의 단점

• 낮은 치수 정확도:스케일(산화물) 형성과 함께 열팽창 및 수축으로 인해 냉간 가공에 비해 치수 정밀도가 떨어지고 표면 마감이 열악해질 수 있습니다.
• 산화 및 스케일:뜨거운 금속은 공기와 반응하여 표면에 산화물 층(스케일)을 형성하며, 이를 제거해야 하며 재료 손실이 발생합니다.
• 표면 마감 불량:스케일링된 표면이 더 거칠어집니다.
• 짧은 공구 수명:높은 온도와 마모성 스케일은 다이, 롤 및 기타 툴링의 마모와 성능 저하를 가속화할 수 있습니다.
• 높은 에너지 비용:금속을 고온으로 가열하는 데 드는 비용은 상당할 수 있습니다.

응용

• 자동차:엔진부품 단조, 차체용 압연강재.
• 항공우주:랜딩 기어와 같은 중요한 구조 부품을 단조합니다.
• 건설:롤링 I-보, 철근 및 구조용 플레이트.
• 조선:대형 강판 및 형강을 생산합니다.

결론