Wat is Hot Working?
Heet werken is een term voor het verwarmen van staal of andere metalen en deze vervolgens in gewenste vormen te walsen, stampen of hameren. Het verwarmen van metalen boven hun kritieke punt, waar de metalenkristallen kunnen stromen als zeer dikke vloeistoffen, vermindert stress en maakt ze gemakkelijker te rollen of te vormen. Metaal dat wordt blootgesteld aan heet bewerken kan minder bros zijn of minder snel barsten dan metalen die koud worden verwerkt.
Metalen bevatten een kristalstructuur, een willekeurige mix van veelzijdige kristallen die kan worden vergeleken met zandkorrels. Wanneer de meeste metalen op kamertemperatuur zijn, zijn de kristallen dicht op elkaar gepakt en wordt het metaal als stijf beschouwd. Als het metaal wordt verhit tot boven de kristallisatietemperatuur, het kritieke punt genoemd, verliezen de kristallen hun grip op elkaar en zal het metaal vloeien of gemakkelijk worden gevormd.
Koud bewerken van metalen bij kamertemperatuur creëert zeer taaie metalen onderdelen, maar kan spanningen in het metaal veroorzaken die uiteindelijk leiden tot scheuren of defecten. Dit gebeurt omdat de metalen kristallen niet om elkaar heen kunnen bewegen en ze willen terugkeren naar een lagere stressconditie. Koud vormen kan worden vergeleken met het uitrekken van een rubberen band, met de kristallen onder spanning. Metalen kunnen later worden verhit in een proces dat gloeien wordt genoemd, waarbij het metaal tot een hoge temperatuur wordt verhit, daar wordt gehouden en vervolgens langzaam wordt afgekoeld om stress te verminderen. Heet werken voorkomt deze stress en maakt het metaal veel gemakkelijker te hanteren.
Wanneer hete metalen worden gerold, zullen de metalen kristallen langs elkaar glijden en van vorm veranderen van cirkelvormige naar lange en dunnere vormen. Deze verandering kan het metaal sterker maken in de richting van de kristallen, maar zwakker als er kracht tegenover de richting wordt toegevoegd. Gewalste metalen kunnen worden gegloeid om een deel van de oorspronkelijke kristalvorm te herstellen, wat het metaal versterkt.
Werken bij hogere temperaturen creëert een ductiel metaal, een metaal dat kan buigen of minder bros is. Ductiliteit kan een nadeel zijn voor onderdelen die een hoge slagvastheid nodig hebben, zoals gereedschap of messen. Heet werken kan worden gevolgd door ontlaten, dat wil zeggen verwarmen gevolgd door snel afkoelen in water of olie, om een deel van de taaiheid van koud bewerkt metaal te herwinnen.
Een nadeel van heet werken is de temperatuur die vereist is om het kritieke punt van sommige metalen te bereiken. Sommige zeer sterke staalsoorten kunnen worden verwarmd tot zeer hoge temperaturen om te werken zonder metaalspanningen te veroorzaken. Deze temperaturen kunnen speciale gereedschapsmachines vereisen die hun eigen sterkte en taaiheid kunnen behouden wanneer ze worden blootgesteld aan de hoge metaaltemperaturen. Deze apparatuur vereist mogelijk ook verwarmingscircuits op hoge temperatuur op rollen of stempelonderdelen om het metaal warm te houden en koude werking te voorkomen.