Mis on pinge kõvenemine?

Pingekavenemine on protsess, mille käigus metallid kõvastuvad mehaanilisel painutamisel. Pingekavenemine on protsess, mis toimub materjali kristallvõres. See karastusviis on kasulik selliste metallide tugevuse suurendamiseks, mida ei saa kuumtöötlusega karastada. Paljud metallid ja sulamid, mida saab kuumuskõvendada, võivad aga olla ka pingega karastatud. Pingutuskarastamist, mida nimetatakse ka töökarastamiseks, saab sihipäraselt rakendada karastusprotsessina detailide vormimise ajal või see võib tekkida tahtmatult töötlemise või ebatavalise töö käigus.

Enne deformatsioonikarastamist on materjalidel tavaliselt ühtlaselt jaotunud defektideta kristalne struktuur. Kui materjal on allutatud mehaanilisele pingele, tekivad kristallstruktuuris mikroskoopilised defektid, mida nimetatakse dislokatsioonideks. Kui stress jätkub, levivad need dislokatsioonid üksteisega ja interakteeruvad, moodustades uusi sisemisi struktuure, mis takistavad edasist läbipainet. Need moodustised või kinnituspunktid suurendavad materjalide voolavustugevust või pingetaluvust, mille tulemusena väheneb elastsus või pehmus. Üks levinumaid viise deformatsiooni kõvenemise protsessi tahtlikuks käivitamiseks on osade külmvormimine.

Nagu eelnevalt mainitud, võib deformatsioonikarastamine olla soovitav või ebasoovitav protsess. Kui töökarastamine on kavandatud lõpptulemus, on külmtöötlemine või detailide vormimine üks tõhusamaid viise selle tegemiseks. See on eriti kasulik metallide töötlemisel, mida ei saa kuumusega karastada. Nende hulka kuuluvad madala süsinikusisaldusega teras, alumiinium ja puhas vask. Kui neid metalle vormimise ajal kokku surutakse, tõmmatakse, painutatakse või vasardatakse, kutsuvad kaasnevad pinged esile kristalsete nihestuste teket, mis materjali kõvastavad.

Soovimatu deformatsioonikarastumine tekib siis, kui plastilisi või pehmeid materjale töödeldakse valesti või painutatakse nende töötsüklite ajal liigselt. Kui töötluse ajal tehakse detailile liiga sügavaid lõikeid, võib tekkiv pinge põhjustada kristalsete nihestuste teket, mille tulemuseks on kõvenemine. See tahtmatu kõvenemine võib seejärel takistada edasist töötlemist või isegi kahjustada tööriistaotsi. Plastiliste osade töötlemisel tuleb tööriistaotsi ettevaatlikult liigutada, et vältida soovimatut kõvastumist.

Metallosad, mis on tavapärase töö käigus painduvad üle oma konstruktsiooniparameetrite, võivad samuti kogeda teatud määral deformatsioonikõvastust. Väikesed läbipainded nende parameetrite piires neelavad kergesti materjali, mis taastub algse kujuga, ilma et selle sisemine struktuur muutuks. Kui aga painutada üle nende piiride, algab dislokatsiooni moodustumise protsess ja materjal kõveneb. See põhjustab vastupanu igasugusele paindumisele, mis võib põhjustada detaili pragunemise või purunemise.