Прецизионная ковка

Ковка - это метод обработки металлов давлением, в котором используется ковочное оборудование для приложения давления к металлической заготовке, вызывающего пластическую деформацию для получения поковки с определенными механическими свойствами, формой и размерами. Ковка устраняет такие дефекты, как пористость отливки, возникающие в процессе плавки, оптимизирует микроструктуру и сохраняет неповрежденными линии потока металла. Поковки обычно имеют превосходные механические свойства по сравнению с отливками из того же материала.

 

В зависимости от температуры заготовки во время ковки ковку можно разделить на: горячую ковку (выше температуры рекристаллизации), теплую ковку (от температуры рекристаллизации до 30% температуры рекристаллизации) и холодную ковку (ниже 30% температуры рекристаллизации, обычно при комнатной температуре).

 

 

Наиболее часто используемый материал для ковки - легированная сталь. Начальная температура рекристаллизации стали составляет примерно 727 градусов, но в качестве разделительной линии обычно используется 800 градусов. Ковка при температуре выше 800 градусов - это горячая ковка; ковка при температуре от 300 до 800 градусов называется теплой ковкой или полу-горячей ковкой; а ковка при комнатной температуре называется холодной ковкой. Поковки, используемые в большинстве отраслей промышленности, представляют собой горячие поковки. Теплая и холодная ковка в основном используется для штамповки деталей автомобилей и общего машиностроения. Теплая и холодная ковка позволяют эффективно экономить материалы.

 

Бесплатная ковка
Свободная ковка - это метод обработки, в котором используются простые инструменты-общего назначения или непосредственное воздействие внешней силы на заготовку между верхней и нижней наковальнями ковочного оборудования, в результате чего заготовка деформируется и приобретает желаемую геометрическую форму и внутреннее качество. Поковки, изготовленные методом свободной ковки, называются свободными поковками. Свободную ковку применяют в основном для изготовления поковок небольшими партиями. Кузнечное оборудование, такое как ковочные молоты и гидравлические прессы, используется для придания формы заготовкам и получения качественных поковок. Основные процессы свободной ковки включают высадку, волочение, штамповку, резку, гибку, скручивание, сдвиг и соединение при ковке. При свободной ковке всегда используются методы горячей ковки.

 

штамповка
Ковка в штампах подразделяется на ковку в открытых штампах и ковку в закрытых штампах. Металлическую заготовку деформируют под давлением внутри полости ковочной матрицы определенной формы для получения поковки. Ковка обычно используется для изготовления нетяжелых деталей, но производимых большими партиями. Ковку в штампах можно разделить на горячую ковку, теплую ковку и холодную ковку. Ковка в закрытых штампах из-за отсутствия облоя имеет более высокий коэффициент использования материала. Сложные поковки могут быть обработаны за один или несколько процессов. Кроме того, при ковке в закрытых штампах получаются поковки с меньшей площадью напряжения, требующие меньшей нагрузки. Важно отметить, что ковка в закрытых штампах требует строгого контроля объема заготовки, относительного положения ковочных штампов и измерения поковок для минимизации износа штампов.

 

Подходящие металлические материалы для ковки

Основными материалами, используемыми для ковки, являются углеродистая и легированная сталь различного состава, затем следуют алюминий, магний, медь, титан и их сплавы. Исходное состояние материалов включает слитки, слитки, 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, соответствующей температуры нагрева и времени выдержки, соответствующих начальной и конечной температур ковки, а также соответствующей величины и скорости деформации имеют решающее значение для улучшения качества продукции и снижения затрат. Помимо вышеупомянутых металлических материалов, ковку или прокатку также производят суперсплавы на основе кованого железа-, никеля- и кобальта-. Однако из-за относительно узкого диапазона пластичности эти сплавы труднее поддаются ковке, и к температуре нагрева, начальной температуре ковки и конечной температуре ковки для различных материалов предъявляются строгие требования.

 

 

Процесс ковки
Различные методы ковки имеют разные процессы, при этом горячая штамповка имеет самую длинную текучесть. Общая последовательность: вырубка заготовки, нагрев заготовки, подготовка валков к ковке, штамповка, обрезка, очистка, штамповка, правка и т. д.

 

Проверка ковки
Проверка штамповки включает в себя-технологический контроль, контроль размеров, обнаружение поверхностных дефектов, а также определение химического состава, остаточных напряжений, механических свойств и металлографический анализ. При необходимости также может быть проведен не-разрушающий контроль (NDT). Термическая обработка поковок используется для устранения напряжений при ковке и улучшения обрабатываемости металла.

 

Характеристики поковок
1. По сравнению с отливки, ковка улучшает микроструктуру и механические свойства металлов. После горячей обработки ковкой исходные крупные дендриты и столбчатые зерна в отлитом металле за счет деформации и рекристаллизации превращаются в более мелкие, более однородные равноосные рекристаллизованные зерна. Это уплотняет и сваривает неоднородности, такие как сегрегация, пористость, поры и включения внутри слитка, что приводит к более плотной микроструктуре и улучшению пластичности и механических свойств.

2. Механические свойства отливок ниже, чем у поковок из того же материала. Кроме того, ковка обеспечивает непрерывность волокнистой структуры металла, сохраняя согласованность между волокнистой структурой и формой поковки, что приводит к созданию законченных линий потока металла и гарантирует хорошие механические свойства и более длительный срок службы. Поковки, изготовленные с использованием процессов прецизионной ковки, холодной и теплой экструзии, не имеют себе равных среди литья.

3. Поковки – это предметы, в которых металл подвергается давлению и пластически деформируется для достижения желаемой формы или соответствующей силы сжатия. Эта сила достигается с помощью молотка или давления. Процесс ковки создает изысканную зернистую структуру и улучшает физические свойства металла. При практическом применении компонентов правильная конструкция гарантирует, что поток частиц совпадает с основным направлением давления. Напротив, отливки представляют собой металлические детали, отформованные с использованием различных методов литья. Это предполагает заливку расплавленного металла в заранее-подготовленную форму с использованием таких методов, как заливка, впрыскивание, всасывание или другие методы литья. После охлаждения металл подвергается удалению песка, очистке и последующей-обработке для получения объекта определенной формы, размера и характеристик.

4. Поковки позволяют добиться чистой-формы. Поковки требуют минимальной механической обработки или не требуют ее вообще и обладают такими преимуществами, как точная форма, высокая точность размеров, высокая точность формы и положения, а также высокая шероховатость поверхности.

 

Применение поковок
Важнейшие детали сопутствующих машин, выдерживающих большие нагрузки и работающих в тяжелых условиях, чаще всего подвергаются ковке, за исключением более простых форм, которые могут быть изготовлены из листового проката, профилей, отливок и сварных деталей. Ковка - один из основных способов обработки заготовок механических деталей в машиностроении. машиностроительная промышленность. С помощью ковки можно не только получить форму механических деталей, но и улучшить внутреннюю структуру металла, повысив его механические и физические свойства. Для большинства важных механических деталей, которые подвергаются высоким нагрузкам и к которым предъявляются высокие требования, наиболее распространенным методом производства является ковка. Например, такие важные детали, как валы турбогенераторов, роторы, рабочие колеса, лопатки, стопорные кольца, большие колонны гидравлических прессов, цилиндры высокого-давления, валки прокатных станов, коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, шатуны, шестерни, подшипники и артиллерийские орудия в оборонной промышленности производятся методом ковки.