Hvad er belastningshærdning?
Stammehærdning er en proces, hvor metaller hærder, når de bøjes mekanisk. Stænghærdning er en proces, der finder sted i krystalgitteret af et materiale. Denne form for hærdning er nyttig til at øge styrken af metaller, der ikke kan hærdes ved varmebehandling. Mange metaller og legeringer, der kan varmebehandles, kan imidlertid også være hærdede. Stammehærdning, også kaldet arbejdshærdning, kan anvendes målrettet som en hærdningsproces under delformning eller forekomme utilsigtet under bearbejdning eller unormal drift.
Før stammehærdning udviser materialer typisk en jævnt fordelt, defektfri krystallinsk struktur. Når materialet udsættes for mekanisk belastning, dannes mikroskopiske defekter kendt som dislokationer i krystalstrukturen. Hvis stressen fortsætter, spreder disse dislokationer sig og interagerer med hinanden og danner nye interne strukturer, der modstår yderligere afbøjning. Disse formationer - eller fastgørelsespunkter - øger materialernes udbytte styrke eller evnen til at modstå at blive stresset med et efterfølgende fald i duktilitet eller blødhed. En af de mest almindelige måder til med vilje at påbegynde stammehærdningsprocessen er at forkøle formdele.
Som nævnt tidligere kan stammehærdning være en ønskelig eller uønsket proces. Når arbejdshærdning er et tilsigtet slutresultat, er koldbearbejdning eller formning af dele en af de mest effektive måder at få det til. Dette er især nyttigt, når man bearbejder metaller, der ikke kan varmherdes. Disse inkluderer lavt kulstofstål, aluminium og rent kobber. Når disse metaller komprimeres, trækkes, bøjes eller hamres under formning, inducerer de involverede spændinger dannelsen af de krystallinske forskydninger, der hærder materialet.
Uønsket stammehærdning opstår, når duktile eller bløde materialer bearbejdes forkert eller bøjes for meget i løbet af deres arbejdscykler. Hvis delen under bearbejdning udsættes for overdrevent dybe snit, kan den resulterende spænding medføre dannelse af krystallinske forskydninger med resulterende hærdning. Denne utilsigtede hærdning kan derefter forhindre yderligere bearbejdning eller endda skade værktøjsbitene. Når duktile dele bearbejdes, skal værktøjsbit fremføres med forsigtighed for at forhindre uønsket hærdning af arbejdet.
Metaldele, der er bøjet ud over deres designparametre under regelmæssigt arbejde, kan også opleve en grad af stammehærdning. Små afbøjninger inden for disse parametre absorberes let af et materiale, der vender tilbage til sin oprindelige form uden ændringer i dets interne struktur. Når de bøjes ud over disse grænser, begynder processen med dannelse af dislokation imidlertid, og materialet hærder. Dette medfører en resulterende modstand mod enhver bøjning, hvilket kan føre til eventuel revnedannelse eller brud på delen.