Створюйте популярну науку

Кування Кування стосується використання ковальсько-пресового обладнання для застосування тиску до металевої заготовки з метою сприяння пластичній деформації, з метою отримання певних механічних властивостей, певної форми та розміру поковки. Це один з двох основних компонентів кування (включаючи кування та штампування). Завдяки куванню можна усунути такі дефекти, як виплавка металу, та оптимізувати мікроструктуру. Водночас, оскільки повністю зберігається обтічність металу, механічні властивості поковки зазвичай кращі, ніж у лиття з того ж матеріалу. У відповідному обладнанні для важливих деталей з високим навантаженням та суворими умовами роботи, за винятком відносно простих форм, для яких можна використовувати прокатні листи, профілі або зварні деталі, більшість поковок використовуються.

1. Температура деформації

Початкова температура рекристалізації сталі становить близько 727 ℃, але зазвичай як межа використовується 800 ℃, вище 800 ℃ – гаряче кування; від 300 до 800 ℃ називається теплим куванням або напівгарячим куванням, кування за кімнатної температури називається холодним куванням. Гаряче кування використовується в більшості галузей промисловості, а тепле та холодне кування в основному використовуються для кування автомобілів, машин загального призначення та інших деталей. Тепле та холодне кування можуть ефективно економити матеріали.

2. Категорія кузні

Як згадувалося вище, за температурою кування її можна розділити на гаряче кування, тепле кування та холодне кування. За механізмом формування кування можна розділити на вільне кування, кування у штампі, кування методом шліфування та спеціальне кування.

1) Вільне кування

Відноситься до методу обробки за допомогою простих універсальних інструментів або безпосереднього прикладання зовнішньої сили до заготовки між верхнім і нижнім ковадлом ковальського обладнання для деформації заготовки та отримання необхідної геометрії та внутрішньої якості поковок. Поковки, виготовлені методом вільного кування, називаються вільними куваннями. Вільне кування в основному базується на виробництві поковок невеликими партіями з використанням ковальського молота, гідравлічного преса та іншого ковальського обладнання для формування та обробки заготовки, а також отримання якісних поковок. Основний процес вільного кування включає висадку, подовження, штампування, різання, гнуття, скручування, зміщення та кування. Вільне кування застосовується в режимі гарячого кування.

2) Кування у форму

Кування у прес-формах поділяється на відкрите кування у штампах та закрите кування у штампах. Металеві заготовки стискаються та деформуються в камері кування, надаючи їм певної форми, щоб отримати кувальні деталі. Кування у штампах зазвичай використовується для виробництва деталей малої ваги та великих партій. Кування у прес-формах можна розділити на гаряче кування у штампах, тепле кування та холодне кування. Тепле та холодне кування є майбутнім напрямком розвитку кування у штампах, а також відображають рівень технології кування.

За матеріалами, штампування також можна розділити на штампування чорних металів, штампування кольорових металів та формування порошкових виробів. Як випливає з назви, матеріалами є чорні метали, такі як Вуглецева стальл, кольорові метали, такі як мідь та алюміній, а також матеріали порошкової металургії.

Екструзію слід віднести до штампування, і її можна розділити на екструзію важких металів та екструзію легких металів.

Кування у закритому штампі та кування із закритою вирубкою належать до двох передових процесів кування у штампі. Через відсутність летючої кромки коефіцієнт використання матеріалу високий. Оздоблення складних поковок може бути виконане за один або кілька процесів. Оскільки немає летючої кромки, площа напруження поковки зменшується, а також зменшується необхідне навантаження. Однак слід зазначити, що заготовка не повинна бути повністю обмежена, тому об'єм заготовки, відносне положення штампа та розмір поковки повинні суворо контролюватися, а також прагнути зменшення зносу штампа.

3) Дістатися до кільця

Фрезерування кілець – це виготовлення кільцевих деталей різного діаметра за допомогою спеціального обладнання – кільцефрезерного верстата, який також використовується для виготовлення колісних деталей, таких як автомобільні та залізничні колеса.

4) Спеціальне кування

Спеціальне кування включає кування вальцюванням, клиноподібне поперечне вальцювання, радіальне кування, кування в рідкому штампі та інші методи кування, ці методи більше підходять для виробництва деяких деталей спеціальної форми. Наприклад, кування вальцюванням може бути використане як ефективний процес попереднього формування для значного зниження подальшого тиску формування; клиноподібне поперечне вальцювання може виготовляти сталеві кулі, приводні вали, а радіальне кування може виготовляти великі поковки, такі як стволи гармат та ступінчасті вали.

5) Кувальна форма

Залежно від режиму руху штампа, кування можна розділити на поворотне вальцювання, поворотно-ротаційне кування, вальцьове кування, клинове поперечне вальцювання, вальцювання кільцевих кульок та похиле вальцювання. Валцування, поворотно-ротаційне кування та вальцювання кільцевих кульок також можуть оброблятися чистовим куванням. Для підвищення коефіцієнта використання матеріалів, вальцювання та поперечне вальцювання можуть бути використані як перший процес обробки тонких матеріалів. Ротаційне кування, як і вільне кування, також має перевагу в тому, що порівняно з розміром поковки, її можна формувати з невеликим зусиллям кування. Спосіб кування, включаючи вільне кування, обробляє матеріали від поверхні форми до вільної поверхні, тому важко забезпечити точність, тому напрямок руху ковальної форми та процес кування з комп'ютерним керуванням можуть використовуватися з низьким зусиллям кування для складної форми, високоточних виробів, таких як виробничі різновиди, великогабаритні поковки лопаток парових турбін.

Рух форми кувального обладнання не відповідає ступеня свободи. За характеристиками обмеження деформації мертвої точки кувально-пресове обладнання можна розділити на такі чотири типи:

Обмежувальна форма сили кування: тиск оливи безпосередньо приводить у рух повзунний масляний прес.

Режим обмеження квазіходу: масляний прес приводить у дію масляний прес кривошипно-шатунного механізму.

Обмеження ходу: механічний прес, що приводить у рух повзун за допомогою кривошипа, шатуна та клинового механізму.

Режим обмеження енергії: за допомогою гвинтового механізму спірального та фрикційного преса.

Для досягнення високої точності слід звернути увагу на запобігання перевантаженню в нижній мертвій точці та контролювати швидкість і положення штампа. Оскільки це впливатиме на допуск кування, точність форми та термін служби штампа. Крім того, для підтримки точності слід також звернути увагу на регулювання зазору напрямної рейки повзуна, забезпечення жорсткості, регулювання мертвої точки та використання пристрою передачі субсидії та інші заходи.

Також існує вертикальний та горизонтальний рух повзунів (для кування тонких деталей, охолодження мастилом та високошвидкісного виробництва кованих деталей), використання компенсаційного пристрою може збільшити рух в інших напрямках. Вищезазначені методи відрізняються, необхідне зусилля кування, процес, використання матеріалу, вихід продукції, допуск розміру та методи охолодження мастилом також впливають на рівень автоматизації.

3. Матеріали для кування

Матеріали для кування в основному складаються з вуглецевої сталі та легованої сталі різних компонентів, далі йдуть алюміній, магній, мідь, титан та їхні сплави. Початковий стан матеріалу - стрижень, злиток, металевий порошок та рідкий метал. Співвідношення площі поперечного перерізу металу до деформації до площі поперечного перерізу після деформації називається коефіцієнтом кування. Правильний вибір коефіцієнта кування, прийнятна температура нагрівання та час ізоляції, прийнятна температура початку кування та кінцева температура кування, прийнятна деформація та швидкість деформації мають тісний зв'язок для покращення якості продукції та зниження вартості.

Зазвичай, дрібні та середні поковки виготовляються у вигляді круглих або квадратних стрижнів як заготовки. Зерноподібна організація та механічні властивості матеріалу стрижня є однорідними, хорошими, точної форми та розміру, гарної якості поверхні, легко організувати масове виробництво. За умови належного контролю температури нагрівання та умов деформації, поковки з відмінними характеристиками можна кувати без значних деформацій кування.

Злиток використовується лише для великих поковок. Злиток являє собою відлиту тканину з більшими стовпчастими кристалами та пухким центром. Тому необхідно розбити циліндричні кристали на дрібні зерна та зробити пухке ущільнення, щоб отримати дрібну організацію металу та механічні властивості.

Пресовані та випалені попередньо заготовлені заготовки порошкової металургії можна кувати без використання штампу з боку лопаті в гарячому стані. Порошок для кування має щільність, близьку до щільності звичайного штампування, з хорошими механічними властивостями та високою точністю, що може зменшити подальшу обробку. Порошкові поковки добре організовані без сегрегації та можуть бути використані для виготовлення таких деталей, як невеликі шестерні. Але ціна порошку значно вища, ніж ціна звичайного пруткового прокату, і його застосування у виробництві певною мірою обмежене.

Статичний тиск прикладається до рідкого металу, залитого в камеру форми, для затвердіння, кристалізації, течії, пластичної деформації та формування під тиском, таким чином отримуючи бажану форму та експлуатаційні характеристики. Кування рідким металом під тиском - це метод формування, що знаходиться між литтям під тиском та штампуванням. Він особливо підходить для складних тонкостінних деталей, які важко формувати за допомогою загального штампування.

Окрім звичайних матеріалів для кування, таких як різні компоненти з вуглецевої сталі та легованої сталі, а також алюмінію, магнію, міді, титану та його сплавів, високотемпературних сплавів на основі заліза, високотемпературних сплавів на основі нікелю, високотемпературних сплавів на основі кобальту, ці сплави деформуються куванням або прокатуванням, але через свою відносно вузьку пластичну зону, складність кування є відносно великою. Різні матеріали мають суворі вимоги до температури нагрівання, температури кування та кінцевої температури кування.

4. Потік процесу

Різні методи кування мають різні процеси, серед яких технологічний процес гарячого штампування є найтривалішим, загальний порядок такий: подача заготовки для кування; нагрівання штампування; підготовка кування роликами; штампування; різальна кромка; штампування; корекція; проміжний контроль, перевірка розмірів та поверхневих дефектів штампування; термічна обробка штампування для усунення кувальних напружень та покращення різання металу; очищення, головним чином для видалення поверхневого окислювального шару; корекція; контроль; загальний контроль штампування повинен пройти перевірку зовнішнього вигляду та твердості, а важливі штампування повинні бути випробувані за допомогою аналізу хімічного складу, механічних властивостей, залишкових напружень та неруйнівного контролю.

5. Особливості поковок

Порівняно з виливками, метал може покращити свою структуру та механічні властивості. Після термічної обробки куванням ливарна тканина деформується, внаслідок деформації металу та рекристалізації, перетворюючи початкові товсті дендрити та стовпчасте зерно на дрібні, рівномірні за розміром зерна з осьовою рекристалізацією, що призводить до початкової сегрегації, розпушення, появи пор, ущільнення та зварювання шлаку, що сприяє більш тісній організації, покращує пластичність та механічні властивості металу.
Механічні властивості виливків нижчі, ніж у поковок з того ж матеріалу. Крім того, кування може забезпечити безперервність організації металевих волокон, завдяки чому організація волокон поковки та її форма, обтічність металу є повною, що може забезпечити добрі механічні властивості та тривалий термін служби деталей. Поковки, виготовлені методами точного кування, холодного екструзії, температурного екструзії та іншими методами, не мають аналогів у виливках.
Кування – це виріб, у якому метал піддається тиску для створення бажаної форми або формування відповідної сили стиснення. Ця сила зазвичай досягається за допомогою молота або тиску. Процес кування створює дрібночастинкову структуру та покращує фізичні властивості металу. Під час фактичного використання деталей правильна конструкція забезпечує рух частинок у напрямку основного тиску. Лиття – це формування металу, отриманого різними методами лиття, а саме: плавленням рідкого металу, заливанням, пресуванням, відсмоктуванням або іншими методами лиття у підготовлену виливку, охолодженням після піскоструминної обробки, очищенням та подальшою обробкою, надання об'єкту певної форми, розміру та експлуатаційних характеристик.