Kovanie

Kovanie je technologický proces objemového tvárnenia, pri ktorom v dôsledku pôsobenia vonkajších síl dochádza k zmene štruktúry a tvaru materiálu, pričom sa nemení jeho objem.

Kovanie spočíva v tom, že na prvovýrobok opretý o pevnú podložku (nákova, zápustka) pôsobí sila (dopadom kladiva, barana buchara alebo kovadla kovacieho lisu). Pôsobením tejto sily dochádza v materiáli ku sklzu (plastickej deformácii kryštálovej mriežky), častice sa posúvajú v smere najmenšieho odporu a týmto posuvom získame zmenu tvaru.

Rozdelenie kovania podľa teploty 

Rekryštalizácia je proces, pri ktorom dochádza v zahriatom kove k tvorbe a rastu nových kryštálov (zŕn), na úkor kryštálov pôvodných, pričom zaniká spevnenie materiálu a nedochádza k zmene druhu mriežky.

Podľa toho, či kovanie sa vykonáva pod rekryštalizačnou teplotou, alebo nad ňou, rozoznávame:

 tvárnenie za studena – pod teplotou rekryštalizácie
 tvárnenie za tepla – nad teplotou rekryštalizácie 

Teplota rekryštalizácie u uhlíkovej ocele je 723°C, pozri diagram Fe-Fe3C.

Teplotu materiálu je možné odhadnúť podľa farby rozžeraveného železa. Jasno červene žiari ocel pri teplote 850°C.

Ohrev materiálu 

Je možné uskutočniť zahriatím materiálu zvonku (ohrievaním povrchu sa teplo šíri smerom do vnútra materiálu), alebo zvnútra (zohrieva sa materiál zvnútra (indukčný, alebo odporový ohrev).

Rozdelenie kovania podľa spôsobu 

 voľné kovanie
 zápustkové kovanie

Voľné kovanie 

voľným kovaním rozumieme kovanie, pri ktorom výkovok nadobudne svoj tvar kombináciou základných kováčskych operácií bez použitia kováčskych foriem. Požadovaný tvar výkovku sa dosiahne postupnými údermi na materiál, postupným tvarovaním do požadovaného stavu.

Základné kováčske operácie sú:

 ubíjanie (pechovanie) – redukcia výšky kovaného materiálu
 predlžovanie - zväčšenie dĺžky kovaného materiálu
 osadzovanie - náhla zmena prierezu na výkovku
 kováčšké zváranie – nerozoberateľné spájanie materiálov (vzniknú spoločné kryštály, ktoré vytvárajú zvar)

Pri voľnom kovaní sa materiál zohreje na kovaciu teplotu a potom sa vykonávajú kováčske operácie. Kuje sa obvykle kladivom (ručné kovanie), alebo bucharom (strojové kovanie). Kovanie musí byť ukončené skôr ako teplota klesne pod kovaciu teplotu. Na akosť výkovku má veľký vplyv stupeň prekovania, napr. ak kovaním predĺžime tyč o dvojnásobok, stupeň prekovania je dva. Počas kovania dochádza k zhutneniu materiálu a tiež k tvorbe tvrdších oxidov ktoré odpadávajú vo forme okují.

Zápustkové kovanie 

rozumieme také kovanie, pri ktorom výrobok dostáva svoj tvar v dutine zápustky. Materiál je úderom vtlačený do zápustkovej formy a tým prevezme jej tvar. Zápustka je dvojdielna kovová forma s dutinou, ktorá má tvar budúceho výkovku. Jeden diel zápustky je pevný (na nákove) druhý sa priloží na výkovok a úderom naň sa forma spojí. Niekedy je zápustka priamo súčasťou kovacieho stroja. Pri kovaní v zápustkách dostávame rovnaké rozmerové a tvarové výkovky – je určené pre sériovú výrobu.

Stroje pre kovanie 

 stroje používajúce pre kovanie úder (energia tvárnenia sa získa premenou kinetickej energie pohybujúcej sa hmoty (buchary, kladivá)). Pracovná schopnosť bucharu je daná rázovou prácou, energiou, ktorú môže buchar vyvinúť pri jednom údere.
 stroje použivajúce pre kovanie silu (kovací lis), ktorá stláča kov na určitej dráhe a tým koná pretvárnu prácu. Pracovná schopnosť lisov je daná najväčšou silou, ktorú môže lis vyvinúť.

Pre voľné kovanie používame

 buchary
 hydraulické kovacie lisy (sila sa dosiahne hydraulický)

Pre zápustkové kovanie používame

 protiúderové buchary (pohybujú sa dve baranidlá proti sebe)
 kľukový kovací lis (sila sa dosiahne ramenom kľuky – pákou)
 vretenový lis (sila sa dosiahne dotiahnutím skrutky)

Razenie 

je špecifická forma zápustkového kovania - objemového tvárnenia za studena. Takto sa vyrábajú mince, medaily, prívesky, príbory ... . Spodná a horná časť zápustky obsahuje reliéfny negatív mince. Vystrihnutý plech kruhového tvaru rozmerov budúcej mince sa vloží do formy a úderom sa reliéf z oboch strán naraz otlačí na materiál.

Umelecké kovanie 

Kovaním sa zhotovujú aj umelecké a úžitkové predmety, ktoré sú na trhu veľmi žiadúce. Kované brány, zábradlia, ploty, mreže na okná ...

Spevňovanie 

Pri kovaní (a aj inom deformačnom tvárnení materiálu) je materiál schopný len určitej plasticity – pri tvárnení dochádza k premiestňovaniu častíc materiálu. Dôsledkom nehomogenity materiálu, ako aj nehomogenity samotných kryštálových mriežok sa posúvajúce častice zachytávajú o seba. Materiál tvrdne a na jeho ďalšie deformovanie potrebujeme čoraz väčšiu silu. Tento jav sa nazýva deformačné spevnenie a spôsobuje zvýšenie pevnosti a tvrdosti materiálu, pričom sa zmenšuje ťažnosť materiálu (vyčerpáva sa plasticita). Po vyčerpaní plasticity dochádza k trhaniu materiálu – vznikajú mikropraskliny až praskliny na úrovni mriežky aj kryštálových zŕn. Preto sa materiál kove zahriaty nad rekryštalizačnú teplotu – vnútorné napätia nevznikajú a materiál je schopný trvalej plasticity.

Spevňovanie čo je obvykle pri kovaní negatívny proces sa využíva pre účelovú zmenu vlastností materiálu. Typickým príkladom je výroba meča, kedy spevňovaním na ostrí dosiahneme tvrdosť, ale v tele meča je žiadúca húževnatosť. Podobným príkladom je naklepávanie kosy, kedy naklepaním "vytiahneme" ostrie, ktoré je zároveň tvrdšie ako pôvodný materiál.

Iné projekty 

Tvárnenie