Создавайте популярную науку

Ковка Ковка подразумевает использование ковочного оборудования для приложения давления к металлической заготовке с целью стимулирования пластической деформации и получения заготовок с определенными механическими свойствами, формой и размерами. Это один из двух основных компонентов ковки (включая ковку и штамповку). Ковка позволяет устранить дефекты, такие как дефекты плавки металла, и оптимизировать микроструктуру. В то же время, поскольку сохраняется вся металлическая целостность, механические свойства заготовок обычно лучше, чем у отливок из того же материала. В соответствующем оборудовании для важных деталей с высокими нагрузками и жесткими условиями эксплуатации, за исключением относительно простых форм, для которых можно использовать прокатные листы, профили или сварные детали, в большинстве случаев используются заготовки.

1. Температура деформации

Начальная температура рекристаллизации стали составляет около 727℃, но обычно в качестве разделительной линии используется 800℃; температура выше 800℃ соответствует горячей ковке; температура от 300 до 800℃ называется горячей ковкой или полугорячей ковкой, а ковка при комнатной температуре — холодной ковкой. В большинстве отраслей промышленности используется горячая ковка, и горячая и холодная ковка в основном применяются для изготовления деталей автомобилей, машин и других изделий. Горячая и холодная ковка позволяют эффективно экономить материалы.

2. Категория Кузница

Как упоминалось выше, в зависимости от температуры ковки её можно разделить на горячую, теплую и холодную ковку. В зависимости от механизма формования, ковку можно разделить на свободную ковку, штамповую ковку, шлифовку колец и специальную ковку.

1) Свободная ковка

Под свободным ковочным методом понимается метод обработки, при котором используются простые универсальные инструменты или непосредственное приложение внешней силы к заготовке между верхней и нижней наковальнями ковочного оборудования для деформации заготовки и получения требуемой геометрии и внутреннего качества поковок. Поковки, изготовленные методом свободной ковки, называются свободными поковками. Свободная ковка в основном основана на производстве поковок небольшими партиями с использованием ковочного молота, гидравлического пресса и другого ковочного оборудования для формования и обработки заготовки и получения качественных поковок. Основные этапы свободной ковки включают осадку, удлинение, пробивку, резку, гибку, скручивание, деформацию и ковку. Свободная ковка всегда осуществляется в режиме горячей ковки.

2) Ковка в пресс-форме

Ковка в пресс-формах делится на ковку в открытых и закрытых пресс-формах. Металлическая заготовка сжимается и деформируется в камере пресс-формы, приобретая определенную форму для получения кованых деталей. Ковка в пресс-формах обычно используется для производства деталей малого веса и в больших партиях. Ковка в пресс-формах может быть разделена на горячую ковку, горячую ковку и холодную ковку. Горячая и холодная ковка являются перспективными направлениями развития ковки в пресс-формах и отражают уровень развития технологии ковки.

В зависимости от материала, штамповая ковка также может быть разделена на штамповку черного металла, штамповку цветных металлов и формовку порошковых изделий. Как следует из названия, материалами являются черные металлы, такие как... Углеродистая стальl, цветные металлы, такие как медь и алюминий, а также материалы порошковой металлургии.

Экструзия относится к штамповочной ковке и может быть разделена на экструзию тяжелых и легких металлов.

Ковка в закрытых штампах и ковка в закрытых штампах относятся к двум передовым процессам штамповки. Благодаря отсутствию летучей кромки, коэффициент использования материала высок. Обработка сложных заготовок может быть выполнена за один или несколько процессов. Отсутствие летучей кромки уменьшает зону напряжения в заготовке и снижает требуемую нагрузку. Однако следует отметить, что заготовка не должна быть полностью ограничена, поэтому объем заготовки должен строго контролироваться, относительное положение штампа и размеры заготовки должны быть соблюдены, а также необходимо стремиться к снижению износа штампа.

3) Доберитесь до кольца

Фрезерование колец — это процесс изготовления кольцевых деталей различного диаметра с помощью специального фрезерного станка, который также используется для производства колесных деталей, таких как автомобильные и железнодорожные колеса.

4) Специальная ковка

Специальные методы ковки включают прокатку, клиновую поперечную прокатку, радиальную ковку, ковку в жидкой матрице и другие методы, которые больше подходят для производства деталей специальной формы. Например, прокатка может использоваться в качестве эффективного процесса предварительной формовки, значительно снижающего последующее давление формовки; клиновая поперечная прокатка позволяет производить стальные шарики, приводные валы, а радиальная ковка — крупные поковки, такие как стволы орудий и ступенчатые валы.

5) Ковочная форма

В зависимости от способа перемещения ковочной матрицы, ковка может быть разделена на качающуюся прокатку, качающуюся вращательную ковку, валковую ковку, клиновую поперечную прокатку, прокатку колец и наклонную прокатку. Валковая прокатка, качающаяся вращательная ковка и прокатка колец также могут быть выполнены методом тонкой ковки. Для повышения коэффициента использования материалов в качестве первого этапа обработки тонких материалов может использоваться прокатка и поперечная прокатка. Вращательная ковка, как и свободная ковка, также имеет преимущество в том, что по сравнению с размерами заготовок, она может быть выполнена при малом усилии ковки. Способ ковки, включая свободную ковку, предполагает обработку материала от поверхности матрицы к свободной поверхности, поэтому сложно обеспечить точность. Следовательно, направление движения ковочной матрицы и процесс вращательной ковки с компьютерным управлением позволяют использовать низкое усилие ковки для изготовления сложных по форме и высокоточных изделий, таких как разнообразные и крупногабаритные кованые лопатки паровых турбин.

Движение пресс-формы в ковочном оборудовании не соответствует степени свободы. В зависимости от характеристик ограничения деформации в мертвой точке, ковочное оборудование можно разделить на следующие четыре типа:

Ограничивающая форма силы ковки: давление масла напрямую приводит в действие скользящий масляный пресс.

Режим квази-ограничения хода: маслопресс приводит в действие маслопресс кривошипно-шатунного механизма.

Ограничение хода: механический пресс приводит в движение ползун с помощью кривошипа, шатуна и клинового механизма.

Режим ограничения энергии: использование винтового механизма спирали и фрикционного пресса.

Для достижения высокой точности следует избегать перегрузок в нижней мертвой точке, а также контролировать скорость и положение штампа. Это повлияет на допуски при ковке, точность формы и срок службы штампа. Кроме того, для поддержания точности необходимо также регулировать зазор направляющей ползуна, обеспечивать жесткость, регулировать мертвую точку, использовать вспомогательное передаточное устройство и принимать другие меры.

Также возможны вертикальные и горизонтальные перемещения направляющих (для ковки тонких деталей, смазки и охлаждения, а также высокоскоростной обработки деталей), при этом использование компенсационного устройства позволяет увеличить перемещение в других направлениях. Различные методы, требующие различной силы ковки, технологического процесса, расхода материала, выхода годной продукции, допусков по размерам и методов смазки и охлаждения, также влияют на уровень автоматизации.

3. Материалы для ковки

В качестве материалов для ковки в основном используются углеродистая сталь и легированная сталь различного состава, а также алюминий, магний, медь, титан и их сплавы. Исходное состояние материала – пруток, слиток, металлический порошок и жидкий металл. Отношение площади поперечного сечения металла до деформации к площади поперечного сечения после деформации называется коэффициентом ковки. Правильный выбор коэффициента ковки, разумная температура нагрева и время выдержки, разумная начальная и конечная температуры ковки, разумная деформация и скорость деформации имеют большое значение для повышения качества продукции и снижения затрат.

Как правило, для изготовления кованых изделий малого и среднего размера используются круглые или квадратные прутки в качестве заготовок. Зернистость и механические свойства пруткового материала однородны, материал обладает хорошей формой и размером зерна, имеет высокое качество поверхности, что облегчает организацию массового производства. При условии разумного контроля температуры нагрева и условий деформации, можно изготавливать кованые изделия с превосходными характеристиками без значительных деформаций.

Слиток предназначен только для крупных поковок. Слиток представляет собой литой материал с крупными столбчатыми кристаллами и рыхлым центром. Поэтому необходимо измельчить цилиндрические кристаллы на мелкие зерна и произвести рыхлое уплотнение для получения тонкой структуры металла и улучшения механических свойств.

Прессованные и обожженные заготовки, полученные методом порошковой металлургии, могут быть подвергнуты ковке без использования штампов в горячем состоянии. Плотность ковочного порошка близка к плотности порошка, используемого при обычной штамповке, что обеспечивает хорошие механические свойства и высокую точность, позволяя сократить последующую механическую обработку. Порошковые заготовки хорошо организованы, не имеют сегрегации и могут использоваться для изготовления таких деталей, как небольшие шестерни. Однако цена порошка значительно выше, чем цена обычного прутка, и его применение в производстве в некоторой степени ограничено.

Статическое давление прикладывается к жидкому металлу, заливаемому в формовочную камеру, для затвердевания, кристаллизации, текучести, пластической деформации и формования под давлением, что позволяет получить желаемую форму и характеристики. Ковка жидким металлом под давлением — это метод формования, занимающий промежуточное положение между литьем под давлением и ковкой под давлением. Он особенно подходит для сложных тонкостенных деталей, которые трудно формовать при обычной ковке под давлением.

В качестве материалов для ковки, помимо обычных, таких как различные компоненты углеродистой и легированной стали, используются алюминий, магний, медь, титан и его сплавы, высокотемпературные сплавы на основе железа, никеля, кобальта и другие, которые подвергаются ковке или прокатке. Однако из-за относительно узкой области пластичности этих сплавов сложность ковки значительно возрастает, а к различным материалам предъявляются строгие требования по температуре нагрева, температуре ковки и конечной температуре ковки.

4. Технологический процесс

Различные методы ковки имеют разные технологические процессы, среди которых наиболее длительным является процесс горячей штамповки. Общая последовательность действий такова: подача заготовки; нагрев заготовки; подготовка к прокатке; штамповка; режущая кромка; пробивка; корректировка; промежуточный контроль (проверка размеров и поверхностных дефектов заготовок); термообработка заготовок для устранения напряжений и улучшения характеристик резки металла; очистка (в основном, удаление поверхностного окисления); корректировка; контроль качества. Как правило, заготовки проходят проверку внешнего вида и твердости, а важные заготовки подвергаются анализу химического состава, механических свойств, остаточных напряжений и неразрушающему контролю.

5. Особенности поковок

По сравнению с отливками, металл позволяет улучшить их структуру и механические свойства. После термической обработки и деформации отливочной массы методом ковки, в результате деформации металла и рекристаллизации, исходные толстые дендритные и столбчатые зерна превращаются в мелкие, однородные по размеру зерна, образуя осевую рекристаллизационную структуру, что приводит к уплотнению и свариванию исходных сегрегированных, рыхлых, пористых и шлаковых структур, улучшая пластичность и механические свойства металла.
Механические свойства отливок ниже, чем у кованых изделий из того же материала. Кроме того, технология ковки обеспечивает непрерывность организации металлических волокон, благодаря чему организация волокон и форма поковки, а также обтекаемость металла являются полными, что гарантирует хорошие механические свойства деталей и длительный срок службы. Кованые изделия, изготовленные методом прецизионной штамповки, холодной экструзии, термоэкструзии и другими способами, несравнимы с отливками.
Ковка — это процесс, при котором металл подвергается давлению для придания ему желаемой формы или создания необходимой силы сжатия. Эта сила обычно достигается с помощью молотка или давления. Процесс ковки формирует мелкозернистую структуру и улучшает физические свойства металла. При фактическом использовании деталей правильная конструкция обеспечивает движение частиц в направлении основного давления. Литье — это процесс формования металла, полученного различными методами литья, а именно: выплавкой жидкого металла, заливкой, прессованием, вакуумным или другими методами литья в подготовленную отливку, охлаждением после литья в песчаные формы, очисткой и последующей обработкой, при этом изделие приобретает определенную форму, размер и характеристики.