Полезная информация
Поковки различных марок
Настоящие качественные поковки — это заготовки или готовые изделия, получаемые ковкой или горячей объемной штамповкой в кузнечно-штамповочном производстве. Ковка — это один из способов обработки металлов давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на поковки и они, деформируясь, постепенно приобретают заданную форму и размеры.
При машинной ковке поковки укладывают на нижний боек молота или пресса. Тогда поковки деформируются непосредственно от действия верхнего бойка, закрепленного на ползуне кузнечной машины, или в подкладном инструменте. Бойки бывают плоскими, фасонными (вырезными) или закругленными. Подкладным инструментом для отделки цилиндрической и граненой поковки служат обжимки, для местной вытяжки, разгонки и создания разнообразных местных углублений — раскатки, для закрепления и перемещения поковки — патроны. Кроме указанных кузнечных инструментов, используют также топоры для разрубки поковки и прошивки для пробивки отверстий в поковках, а также кронциркули и нутромеры для измерений и др. Однако поковки представляют собой промежуточные заготовки или изделия, получаемые не только ковкой, но и объемной штамповкой. Штамповка — это способ обработки поковки из металлов и других материалов давлением. Форма и размеры изделия определяются конфигурацией инструмента — штампа. Итак, формообразование поковки осуществляется в специализированном инструменте — штампе.
По сравнению с ковкой штамповка обеспечивает большую производительность благодаря тому, что пластически деформируется значительная часть поковки или заготовки. По температуре штамповки поковки различают холодную штамповку поковки и горячую, по способу воздействия на материал — прессовую и молотовую штамповку. По виду поковки различают объемную штамповку и листовую штамповку.
Объемная штамповка — это технологический процесс кузнечно-штамповочного производства, заключающийся в изменении простейшей объемной поковки цилиндрической, призматической и др. формы в более сложные изделия, форма которых соответствует полости штампов. Объемная штамповка как процесс перераспределения металла поковки происходит в результате пластической деформации. Основные операции объемной штамповки поковки — это осадка, высадка, протяжка, выдавливание, гибка и плющение поковки и ее калибровка, образование выступов, утолщений, углублений.
Все эти операции по обработке поковки осуществляются на кузнечно-прессовых машинах — молотах, прессах и машинах специального назначения. Из штампованной поковки после обработки резанием и термической обработки поковки получают различные детали: шатуны, коленчатые валы, рычаги, зубчатые колеса, лопатки турбин, крепежные детали, шары, ролики, кольца подшипников и др. Различают холодную и горячую объемную штамповку поковки — холодная штамповка осуществляется без нагрева.
Исходный материал холодной штамповки поковки — калиброванные прутки, нарезаемые на мерные (штучные) заготовки, или проволока в бунтах. Масса получаемых из поковки изделий от нескольких г до нескольких кг; точность по 3-2-му классам; шероховатость поверхности изделий из поковки соответствует 7-10-му классам чистоты. Холодной объемной штамповкой поковки получают ответственные детали с высокими и стабильными механическими свойствами, что объясняется отсутствием рекристаллизации в металле и упрочнением.
Так как заготовки не нагреваются, на поверхности поковки не происходит образования окалины, обезуглероживания, обесцинкования и т.п., что улучшает качество поковки в целом и сокращает припуски на дальнейшую обработку. В ряде случаев поковки не требуют дополнительной обработки, являясь готовыми деталями. Однако для осуществления холодной объемной штамповки требуются значительные усилия — до 2500 Мн/м2 (1 Мн = 100 тс) и более, что отрицательно влияет на стойкость штампов. Существенно снизить усилия (в 10-15 раз) позволяет нагрев поковки — горячая объемная штамповка.
Горячая штамповка поковки осуществляется с нагревом до температуры 200-1300° С в зависимости от состава сплава поковки и условий обработки. Исходный материал — прокатные прутки, разделенные на мерные заготовки, равные по объему будущей поковке (с учетом неизбежных отходов). Масса получаемых изделий от нескольких г до 6-8 т; точность размеров поковки зависит от массы и конфигурации поковки и может быть повышена последующей холодной калибровкой; шероховатость поверхности соответствует 3-7-му классам чистоты. Процесс горячей объемной штамповки поковки аналогичен по физической сущности свободной ковке, но осуществляется в штампах. Горячей объемной штамповкой получают однородные по структуре поковки сравнительно высокой точности и сложной конфигурации. Такой поковки невозможно добиться при свободной ковке. Однако средний коэффициент использования металла при горячей объемной штамповке поковки 0,5-0,6 (т. е. до 50-40% металла идет в отход), при холодной штамповке этот коэффициент значительно выше.
Штампы для объемной штамповки поковки чаще всего состоят из 2 половин — верхней и нижней или из пуансона и матрицы. Обычно при штамповке поковки на молотах и вертикальных прессах нижняя часть штампа неподвижна, а верхняя подвижна. Объемную штамповку поковки выполняют в открытых штампах — с плоскостью разъема, перпендикулярной направлению штамповки, или в закрытых штампах — с плоскостью разъема по периметру поковки — при этом открытый штамп отличается простотой устройства и универсальностью применения.
Однако горячая штамповка поковки в открытом штампе связана с образованием заусенца, который обеспечивает заполнение сложного рельефа полости штампа. Для размещения заусенца в штампе предусматривается специальная канавка. После штамповки поковки заусенец обрезают в штампе на обрезном прессе. Отход металла при этом составляет 5-20%, иногда достигает 50-80%. В закрытых штампах при горячей и холодной объемной штамповке поковки заусенец либо весьма невелик (не более 1%), либо совсем отсутствует, т. к. поковки формируются из всего объема металла.
Однако эти штампы менее универсальны, например, в них нельзя получать поковки в форме шара. В тех случаях, когда нужно получить исходные поковки достаточно высокой точности по объему, применяют закрытые штампы с компенсаторами — дополнительными полостями, в которые вытекает избыточный металл поковки (заготовки). Компенсаторы располагаются в таком месте штампа, в которое металл поступает в последнюю очередь, чтобы предотвратить преждевременное и чрезмерное попадание металла поковки в компенсатор.
Однако этот способ неэкономичен, т. к. поступающий в компенсатор металл поковки идет в отход. Другим технологическим приемом при горячей объемной штамповке поковки является применение штамповочных уклонов, которые делают в полости штампов с целью облегчения выталкивания готовых изделий. В этом случае поковки получаются искаженной формы, например вместо цилиндра — усеченный конус. Обычно в молотовых штампах уклоны 5-7°. Излишек металла поковки (напуск) также является отходом.
Для осуществления объемной штамповки поковки с меньшим уклоном (1-2°) в штампах применяют выталкиватели: при штамповке поковки на молотах — только нижние, на прессах — верхние и нижние. Одним из рациональных решений является горячая объемная штамповка поковки в разъемных матрицах, т. е. в штампах с 2 или несколькими плоскостями разъема, чаще всего на горизонтально-ковочных машинах. Матрицы этих штампов не имеют уклонов, в них можно штамповать даже расширяющиеся ко дну матрицы поковки — в разъемных матрицах можно также вести штамповку на гидровинтовых и кривошипных прессах.
При этом поковки для одной и той же детали можно получить методами горячей объемной штамповки поковки как на молоте, так и на прессе. В этих двух случаях поковки будут внешне отличаться, иметь разные припуски. Объемная штамповка применяется как однопереходный процесс для получения простейшей поковки и многопереходный — для деталей сложных форм. При многопереходной объемной штамповке сперва производят подготовительные операции (т. н. фасонирование заготовок), а затем осуществляют окончательную штамповку. Многопереходную объемную штамповку поковки производят с использованием средств механизации или на автоматах, на гидравлических прессах с усилием 750 Мн, молотах с массой падающих частей до 20-25 тс, кривошипных горячештамповочных прессах с усилием до 80 Мн, на автоматах для одно- и многопозиционной штамповки поковки и на прессах холодного выдавливания, машинах для раскатки, ковочных вальцах и другом специализированном оборудовании. При штамповке поковки на гидровинтовых прессах и высокоскоростных молотах можно получать поковки с тонкими сечениями.
На многопозиционных холодно- и горячештамповочных автоматах осуществляется объемная штамповка поковки с наибольшими диаметрами: при холодной штамповке поковки до 50 мм с производительностью до 500 шт./мин, при горячей штамповке поковки — до 120 мм с производительностью до 70 шт./мин. Штампы — это точный, сложный и дорогой инструмент, поэтому применение объемной штамповки поковки целесообразно главным образом в крупносерийном и массовом производствах.
Перспективы дальнейшего развития объемной штамповки поковки определяются расширением применения штампов для горячей малоотходной штамповки поковки и конструированием мощного оборудования для холодной штамповки поковки — а также внедрением новых процессов деформации металлов с использованием явлений сверхпластичности, применением гидростатических методов и др.
