Kujte popularno znanost

Kovanje Nanaša se na uporabo kovaških strojev za izvajanje pritiska na kovinski obdelovanec za spodbujanje plastične deformacije, da se dosežejo določene mehanske lastnosti, specifična oblika in velikost odkovka. Je ena od dveh glavnih komponent kovanja (vključno s kovanjem in štancanjem). S kovanjem se lahko odpravijo napake, kot je taljenje kovine, in optimizira mikrostruktura. Hkrati so mehanske lastnosti odkovka običajno boljše kot pri litju istega materiala, ker se ohrani popolna kovinska linija. V ustreznih strojih se za pomembne dele z visokimi obremenitvami in strogimi delovnimi pogoji, razen za relativno preproste oblike, ki lahko uporabljajo valjane plošče, profile ali varjene dele, uporablja večina odkovkov.

1. Deformacijska temperatura

Začetna temperatura rekristalizacije jekla je približno 727 ℃, vendar se kot mejna temperatura običajno uporablja 800 ℃, pri čemer se temperatura nad 800 ℃ imenuje vroče kovanje; med 300 in 800 ℃ se imenuje toplo kovanje ali polvroče kovanje, kovanje pri sobni temperaturi pa se imenuje hladno kovanje. Odkovki, ki se uporabljajo v večini industrij, so vroče kovanje, toplo in hladno kovanje pa se uporabljata predvsem za kovanje avtomobilskih, splošnih strojev in drugih delov. Toplo in hladno kovanje lahko učinkovito prihranita material.

2. Kategorija kovačnice

Kot je bilo že omenjeno, se glede na temperaturo kovanja deli na vroče kovanje, toplo kovanje in hladno kovanje. Glede na mehanizem oblikovanja se kovanje deli na prosto kovanje, kovanje v kalupu, kovanje z brušenjem in posebno kovanje.

1) Prosto kovanje

Nanaša se na metodo obdelave z uporabo preprostih univerzalnih orodij ali neposrednega nanašanja zunanje sile na obdelovanec med zgornjim in spodnjim nakovalom kovaške opreme za deformacijo surovca ​​in doseganje zahtevane geometrije ter notranje kakovosti odkovkov. Odkovki, izdelani z metodo prostega kovanja, se imenujejo prosti odkovki. Prosto kovanje temelji predvsem na izdelavi odkovkov v majhnih serijah z uporabo kovaškega kladiva, hidravlične stiskalnice in druge kovaške opreme za oblikovanje in obdelavo obdelovanca ter pridobitev kakovostnih odkovkov. Osnovni postopek prostega kovanja vključuje stiskanje, podaljševanje, prebijanje, rezanje, upogibanje, zvijanje, dislokacijo in kovanje. Prosto kovanje se uporablja v načinu vročega kovanja.

2) Kovanje v kalupu

Kovanje v kalupu se deli na odprto kovanje v kalupu in zaprto kovanje v kalupu. Kovinski obdelovanec se v kovaški komori stisne in deformira v določeno obliko, da se dobijo odkovki. Kovanje v kalupu se običajno uporablja za izdelavo majhnih in velikih serij izdelkov. Kovanje v kalupu lahko razdelimo na vroče kovanje v kalupu, toplo kovanje in hladno kovanje. Toplo in hladno kovanje sta prihodnji smeri razvoja kovanja v kalupu in predstavljata tudi raven tehnologije kovanja.

Glede na materialne točke lahko kovaško kovanje razdelimo tudi na kovaško kovanje črnih kovin, kovaško kovanje neželeznih kovin in oblikovanje praškastih izdelkov. Kot že ime pove, so materiali železne kovine, kot so Ogljikovo jeklol, neželezne kovine, kot sta baker in aluminij, ter materiali prašne metalurgije.

Ekstrudiranje je treba pripisati kovanju v kalupu in ga lahko razdelimo na ekstrudiranje težkih kovin in ekstrudiranje lahkih kovin.

Zaprto kovanje v kalupu in zaprto kovanje v kalupu spadata med dva napredna postopka kovanja v kalupu. Ker ni letečega roba, je stopnja izkoriščenosti materiala visoka. Končna obdelava kompleksnih odkovkov se lahko izvede v enem ali več postopkih. Ker ni letečega roba, se območje napetosti odkovka zmanjša in zmanjša se tudi potrebna obremenitev. Vendar je treba opozoriti, da gredica ne sme biti popolnoma omejena, zato je treba prostornino gredice, relativni položaj kovaškega orodja in dimenzije odkovka strogo nadzorovati ter si prizadevati za zmanjšanje obrabe kovaškega orodja.

3) Doseči obroč

Rezkanje obročev se nanaša na izdelavo obročnih delov različnih premerov s posebno opremo za rezkanje obročev, ki se uporablja tudi za izdelavo kolesnih delov, kot so avtomobilska kolesa in kolesa vlakov.

4) Posebno kovanje

Posebno kovanje vključuje valjčno kovanje, klinasto prečno valjanje, radialno kovanje, kovanje v tekoči ulitki in druge metode kovanja, ki so bolj primerne za izdelavo nekaterih posebno oblikovanih delov. Na primer, valjčno kovanje se lahko uporabi kot učinkovit postopek predoblikovanja za znatno zmanjšanje naknadnega tlaka oblikovanja; klinasto prečno valjanje lahko proizvede jeklene kroglice in pogonske gredi, radialno kovanje pa lahko proizvede velike odkovke, kot so cevi pištol in stopničaste gredi.

5) Kovaški kalup

Glede na način gibanja kovaškega orodja lahko kovanje razdelimo na nihajno valjanje, nihajno rotacijsko kovanje, valjčno kovanje, klinasto prečno valjanje, valjčni obroč in nagnjeno valjanje. Valjalno valjanje, nihajno rotacijsko kovanje in valjčni obroč se lahko obdelujejo tudi s finim kovanjem. Za izboljšanje izkoriščenosti materiala se lahko kot prvi postopek obdelave vitkih materialov uporabita valjano kovanje in prečno valjanje. Rotacijsko kovanje ima, tako kot prosto kovanje, tudi prednost, da se v primerjavi z velikostjo odkovka lahko oblikuje z majhno kovaško silo. Pri načinu kovanja, ki vključuje prosto kovanje, je material obdelan od površine kalupa do proste površine, zato je težko zagotoviti natančnost, zato se lahko smer gibanja kalupa in rotacijski postopek kovanja z računalniškim krmiljenjem uporabita za nizko kovaško silo za izdelke kompleksne oblike in visoke natančnosti, kot so proizvodne sorte in velike velikosti odkovkov lopatic parnih turbin.

Gibanje kalupa kovaške opreme ni skladno s stopnjo svobode. Glede na značilnosti omejevanja deformacije mrtve točke lahko kovaško opremo razdelimo na naslednje štiri vrste:

Omejitev oblike sile kovanja: tlak olja neposredno poganja drsno stiskalnico za olje.

Način kvazi-hoda z omejitvijo: oljna stiskalnica poganja oljno stiskalnico ročičnega mehanizma.

Omejitev hoda: mehanska stiskalnica, ki poganja drsnik z ročico, ojnico in klinastim mehanizmom.

Način omejevanja energije: z uporabo vijačnega mehanizma spiralne in torne stiskalnice.

Za doseganje visoke natančnosti je treba paziti na preprečevanje preobremenitve na spodnji mrtvi točki ter nadzorovati hitrost in položaj orodja. To vpliva na toleranco kovanja, natančnost oblike in življenjsko dobo orodja. Poleg tega je treba za ohranjanje natančnosti paziti tudi na nastavitev zračnosti vodilne tirnice drsnika, zagotavljanje togosti, nastavitev mrtve točke, uporabo naprave za prenos subvencij in druge ukrepe.

Obstaja tudi vertikalno in horizontalno premikanje drsnikov (za kovanje vitkih delov, mazanje, hlajenje in visokohitrostno proizvodnjo odkovkov), uporaba kompenzacijske naprave pa lahko poveča gibanje v drugih smereh. Zgornje metode se razlikujejo po potrebni sili kovanja, postopku, izkoriščenosti materiala, izkoristku, toleranci velikosti in metodah mazanega hlajenja, ti dejavniki pa vplivajo tudi na stopnjo avtomatizacije.

3. Kovaški materiali

Kovni materiali so predvsem ogljikovo jeklo in legirano jeklo različnih komponent, sledijo jim aluminij, magnezij, baker, titan in njihove zlitine. Prvotno stanje materiala je palica, ingot, kovinski prah in tekoča kovina. Razmerje med površino prečnega prereza kovine pred deformacijo in površino prečnega prereza po deformaciji se imenuje kovaško razmerje. Pravilna izbira kovaškega razmerja, ustrezna temperatura segrevanja in čas izolacije, ustrezna začetna temperatura kovanja in končna temperatura kovanja, ustrezna deformacija in hitrost deformacije so v odličnem razmerju za izboljšanje kakovosti izdelka in zmanjšanje stroškov.

Majhni in srednje veliki odkovki so običajno okrogle ali kvadratne palice kot gredice. Organizacija zrn in mehanske lastnosti materiala palice so enakomerne, dobre, natančne oblike in velikosti, dobre kakovosti površine, enostavne za organizacijo masovne proizvodnje. Dokler so temperatura segrevanja in pogoji deformacije razumno nadzorovani, je mogoče odkovke z odličnimi lastnostmi kovati brez večjih deformacij pri odkovku.

Ingot samo za velike odkovke. Ingot je ulito tkivo z večjimi stebrastimi kristali in ohlapnim središčem. Zato je treba valjaste kristale razdrobiti na drobna zrna in jih ohlapno zbiti, da se doseže fina organizacija kovine in mehanske lastnosti.

Stisnjene in žgane montažne gredice s prašno metalurgijo je mogoče kovati brez uporabe zunanjega kalupa v vročem stanju. Kovni prah ima gostoto, podobno običajnemu kovanemu kalupu, dobre mehanske lastnosti in visoko natančnost, kar lahko zmanjša nadaljnjo obdelavo. Prašni odkovki so dobro organizirani brez segregacije in se lahko uporabljajo za izdelavo obdelovancev, kot so majhna orodja. Vendar je cena prahu veliko višja od cene običajne palice, uporaba v proizvodnji pa je do neke mere omejena.

Statični tlak se izvaja na tekočo kovino, vlito v komoro kalupa, za strjevanje, kristalizacijo, tečenje, plastično deformacijo in oblikovanje pod pritiskom, s čimer se doseže želena oblika in lastnosti. Kovanje s tekočo kovino je metoda oblikovanja med litjem pod pritiskom in kovanjem pod pritiskom. Še posebej je primerna za kompleksne tankostenske dele, ki jih je težko oblikovati s splošnim kovanjem pod pritiskom.

Kovanje materialov poleg običajnih materialov, kot so različne komponente iz ogljikovega jekla in legiranega jekla, sledijo aluminij, magnezij, baker, titan in njegove zlitine, visokotemperaturne zlitine na osnovi železa, visokotemperaturne zlitine na osnovi niklja in visokotemperaturne zlitine na osnovi kobalta, ki se deformirajo s kovanjem ali valjanjem, vendar te zlitine zaradi svoje plastične površine relativno ozke, zato je kovanje težko. Različni materiali imajo stroge zahteve glede temperature segrevanja, temperature kovanja in končne temperature kovanja.

4. Potek procesa

Različne metode kovanja imajo različne postopke, med katerimi je tehnološki postopek vročega kovanja najdaljši. Splošni vrstni red je: dovajanje gredic za kovanje; ogrevanje kovancev; priprava valjčnega kovanja; kovanje v kalupu; rezalni rob; prebijanje; korekcija; vmesni pregled, preverjanje velikosti in površinskih napak odkovkov; toplotna obdelava odkovkov za odpravo napetosti pri kovanju in izboljšanje učinkovitosti rezanja kovin; čiščenje, predvsem za odstranitev površinske oksidacijske kože; korekcija; pregled. Na splošno je treba odkovke pregledati z vidika videza in trdote, pomembne odkovke pa je treba preizkusiti z analizo kemične sestave, mehanskimi lastnostmi, preostalimi napetostmi in nedestruktivnimi testi.

5. Značilnosti odkovkov

V primerjavi z ulitki lahko kovina izboljša svojo strukturo in mehanske lastnosti. Po kovanju se livarsko tkivo zaradi termične obdelave deformira, zaradi deformacije kovine in rekristalizacije pa se prvotna debela dendritna in stebrasta zrna spremenijo v fina, enakomerna po velikosti z aksialno rekristalizacijsko organizacijo, zaradi česar se prvotna segregacija, ohlapnost, pore, žlindra se zbije in zvari, organizacija postane tesnejša, plastičnost in mehanske lastnosti kovine se izboljšajo.
Mehanske lastnosti ulitkov so slabše od lastnosti odkovkov iz istega materiala. Poleg tega lahko postopek kovanja zagotovi kontinuiteto organizacije kovinskih vlaken, tako da organizacija vlaken odkovka in oblika odkovka ter poenostavitev kovine zagotavljajo dobre mehanske lastnosti in dolgo življenjsko dobo delov. Odkovki, izdelani s preciznim kovanjem v kalupu, hladnim ekstrudiranjem, temperaturnim ekstrudiranjem in drugimi postopki, so neprimerljivi z ulitki.
Odkovek je predmet, pri katerem je kovina pod pritiskom, da se ustvari želena oblika ali da se oblikuje ustrezna kompresijska sila. Ta sila se običajno doseže z uporabo kladiva ali tlaka. Postopek kovanja gradi strukturo drobnih delcev in izboljšuje fizikalne lastnosti kovine. Pri dejanski uporabi delov pravilna zasnova povzroči, da delci tečejo v smeri glavnega tlaka. Ulitek je kovinski predmet, pridobljen z različnimi metodami litja, in sicer s taljenjem tekoče kovine, z vlivanjem, stiskanjem, sesanjem ali drugimi metodami litja v pripravljen ulitek, hlajenjem po peskanju, čiščenjem in naknadno obdelavo, pri čemer predmet dobi določeno obliko, velikost in zmogljivost.