Kovové kalení. Metody od starověku po moderní dobu

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Fyzikální vlastnosti, zejména tvrdost jakéhokoli materiálu, závisí nejen na jeho chemickém složení, ale také na celkové molekulární struktuře. Pozoruhodným příkladem je diamant, který se skládá ze stejných atomů uhlíku jako běžná tužka. Železo se také může stát měkčím nebo tvrdším, v závislosti na tom, jak se tvoří jeho krystalová mřížka. Tato jeho vlastnost je lidem známa již dlouhou dobu, a jak se často stává, byla původně používána ve zbrojní technologii.

Kalení kovů se již dlouho používá při výrobě mečů a šavlí. Uměním puškaře bylo vytvořit takovou čepel, která by se v boji nezlomila a zachovala by si svou ostrost co nejdéle. Rytířský meč, saracénská šavle, pokladnice ruského rytíře nebo samurajská katana tyto požadavky splňovaly a technologie jejich výroby byly povýšeny na úroveň vysokého umění.

Kalení kovu se provádí jeho zahřátím na teplotu nazývanou kritická. Jeho hodnota odpovídá takovému stavu materiálu, ve kterém dochází ke zvýšení entropie, vedoucí ke krystaličnostiZměny. Pro zafixování této polohy musí být předmět dostatečně rychle ochlazen. Takový popis procesu je samozřejmě extrémně zjednodušený, ve skutečnosti bývá technologie mnohem složitější. Avšak právě tímto způsobem se kov kalí doma v případech, kdy se zakoupený nástroj, například sekera, příliš rychle otupí. Je třeba mít na paměti, že tento postup nelze mnohokrát opakovat, jinak se kov „unaví“, jeho vnitřní molekulární vazby zeslábnou a nehodí se na nic jiného než na přetavení.

Jako v každém jiném podnikání, ani zde se nelze spoléhat na zásadu „čím více, tím lépe“. Pro získání požadovaných vlastností předmětu by měl být zahřát na požadovanou teplotu. Teploměr bohužel nelze použít. Metoda používaná pro regulaci teploty je také velmi stará. Teplota je dána barvou záře a po jejím dosažení přechází vytvrzování kovu do další fáze - chlazení, ke kterému se používá voda nebo olej.

Pochopení účinku indukce vědci otevřelo novou stránku v technologiích zpracování kovů. Ukázalo se, že hloubka vyhřívané vrstvy závisí na frekvenci proudu.

V diagramu šipky ukazují topné zóny dílu a průchod sběrných linek.

Povrchové kalení kovu bylo možné. Součást je přivedena do bílého žáru nikoli ponořením do ohniště plamene, jak tomu bylo ve středověku, ale odporovým ohřevem proudy indukovanými cívkou, která nemájejí přímý kontakt. Tato technologie poskytuje jedinečné, na první pohled protichůdné vlastnosti: vnější strana výrobku může být pevná, ale uvnitř plast. Povrchové indukční kalení se používá, když je vyžadována pevnost a křehkost je nepřijatelná.

Autorem teoretického zdůvodnění a metod praktické aplikace této technologie byl v roce 1936 náš krajan - profesor V. P. Vologdin. Kromě fyzikálních výhod je tento vývoj také ekonomicky výhodný, protože téměř veškerá energie vyzařovaná induktorem se používá k ohřevu obrobku.