warmtevervormings

Warmtevervorming is een proces waarbij een materiaal plastisch wordt vervormd door verhitting. Door verhitting neemt de weerstand tegen vervorming af en kan dislocatiebeweging, diffusie en andere mechanismen sneller plaatsvinden. Hierdoor kunnen vormen en afmetingen worden aangepast die bij kamertemperatuur moeilijker of onmogelijk zijn. Warmtevervorming komt voor bij metalen, keramiek en polymers en kan zowel tijdelijk als permanent zijn, afhankelijk van temperatuur en spanning.

De belangrijkste mechanismen zijn thermische verzachting en creep. Bij verhoogde temperaturen heeft het materiaal een lagere stroefheid en stroming onder spanning, waardoor vervorming bij lagere krachten kan optreden. Diffusieprocessen en rekristallisatie kunnen leiden tot veranderingen in kristalstructuur en korrelgroei. Bij polymers verhoogt verhitting de ketenmobiliteit, waardoor blaasvorming en uittrekken mogelijk worden. Bij keramiek kan verhitting leiden tot sinteren of andere kristallisatie- en rekristallisatietrajecten.

Toepassingen omvatten onder meer metaalvervorming zoals heet bewerken, heet wrijven, extruderen en walsen, waarbij complexe vormen vaak pas bij hogere temperatuur haalbaar zijn. In plastics komt thermoforming neer op het verwarmen van kunststoffolies of -blokken tot een vormtemperatuur en vervolgens in een mal te vervormen. Ook glas en keramieken kunnen door verhitting vervormd worden, vaak gevolgd door afkoeling om de gewenste structuur te stabiliseren.

Belangrijke ontwerp- en procesoverwegingen zijn onder meer de keuze van temperatuur en tijd, uniforme verwarming, krimp en spanningsontlasting bij afkoeling, slijtvastheid van gereedschappen en oxidatie- of krimspanningsrisico’s. De optimale temperatuurbereik varieert sterk per materiaal en gewenste vorm.