Smidning

Smidning^[1],^[2],^[3],^[4] eller alternativt smide^[5] är den ursprungliga metallformningsoperationen, med vilken metallämnet formas och ämnets inre (kristall)struktur bearbetas med hammarslag eller presslag mellan pen och städ. Enligt historiska källor utvecklades kunskapen inom smidning först i fjärran östern och i Asien^[6] , och den användes för att framställa olika redskap och vapen i metall. Eftersom smidda detaljer kan ha en bra kombination av styrka och seghet kan nätta detaljer tillverkas. Tvärsnittsarean, A, minskas under smidning under slag tvärs ämnets längdsriktning. Motsatsen benämns stukning. Metallindustrin använder idag både friformsmidning, mellan pen och städ, samt sänksmidning mellan två matriser (slutna verktyg). Vid friformsmidningen flyter materialet plastiskt både i längs och tvärsled. Materialets utbredning tvärs smidets längsriktning benämns bredning. Hur bredningen påverkas av processparametrar finns beskrivet i litteraturen.^[7] Inverkan av processparametrarna på strukturomvandlingen inuti smidesämnet har också undersökts.^[8],^[9],^[10]

Hjälpmedel, teknik och metoder

Smidningen har utvecklats från handhållna metoder över mekaniska hammare med fallvikter drivna av vattenkraft eller ångkraft till dagens mekaniska eller hydrauliska pressar.^[11] Vid industriella smidesprocesser hålls ämnet med en manipulatortång.

Processparametrar

Areareduktion : ${\displaystyle {\frac {A_{0}-A_{1}}{A_{0}}}\cdot 100}$ (%); reduktionsgrad: ${\displaystyle {\frac {A_{0}}{A_{1}}}}$; logaritmisk reduktionsgrad, medeltöjning:${\displaystyle ln{\frac {A_{0}}{A_{1}}}}$ Töjning per slag:${\displaystyle \epsilon _{h}=ln{\frac {h}{h_{0}}}}$. Töjningshastighet: ${\displaystyle {\frac {d\epsilon _{h}}{dt}}={\frac {h_{0}}{h}}\cdot {\frac {1}{h_{0}}}={\frac {dh}{dt}}\cdot {\frac {1}{h}}={\frac {v_{h}}{h}}}$

Kraft- och energibehov

Kraften som åtgår för att plastiskt forma ämnet bestäms av kontaktarean mellan verktyg och ämne, ämnets temperatur, verktygshastigheten, ämnets material och legeringssammansättning. Sänksmidning kräver ofta hög kraft per ämnesvikt på grund av stor kontaktarea och hög verktygshastighet. Vid hammarsmidning bestäms energin av fallviktens vikt och hastighet. Vid pressmidning bestäms energin med kraft och (pressad) längd.

Industriella smidesprocesser i Sverige

Friformsmidning finns vid Uddeholm Tooling (Hagfors), Sandvik Materials Technology (Sandviken), Scana Industrier (Björneborg, Karlskoga och Söderfors), Ovako (Hofors) och Erasteel Kloster (Söderfors). Sänksmidning finns bland annat vid Bharat Forge (Karlskoga) och Componenta (Virsbo). Totalt smids flera hundratusen ton stål och en mindre mängd andra metaller i Sverige.

Noter

1. Storm, Erik (1962). Plastisk bearbetning. Stockholm: Svenska bokförlaget
2. Ståhlberg, Ulf (1986). Deformationsanalys 2 (Kompendium). Stockholm
3. Nationalencyklopedin. Höganäs: Bra böcker. 1989-
4. Bodin, Jan (2003). Sänksmide. Mölndal: IVF. ISBN 91-89158-56-3
5. Svenska Akademiens ordbok: smide
6. Rusinoff, S.E. (1952). Forging and Forming Metals. Chicago, USA: American Technical Society
7. A. Tomlinson and J.D. Stringer (1959). ”Spread and elongation in flat tool forging”. Journal of the Iron and Steel Institute 193 (Oktober): sid. 157-162.
8. H.P. Heil och A. Schütza (1975). ”Einfluß von Sattelform und -abmessung auf die mechanischen Eigenschaften von Freiformschmiedestücken”. Archiv für das Eisenhüttenwesen 46 (3): sid. 201-208.
9. Ssemakula, Hamzah (2004). Manufacturing of heavy rings and large copper canisters by plastic deformation. KTH. Institutionen för industriell produktion
10. Sarnet, Jan (2009). On the analysis of cast structure and its changes during hot working of forging ingots. KTH. Metallernas gjutning
11. H. Asbrand (1981). ”Entwicklung der Schmiedetechnik”. Stahl und Eisen 101 (13-14): sid. 904-909.