Материалом для горячей ковки являются малоуглеродистые стали, углеродистые инструментальные и некоторые легированные стали.

Операции ковки

Различают ковку предварительную и окончательную. Предварительная (или черновая) ковка представляет собой кузнечную операцию обработки слитка для подготовки его к дальнейшей деформации прокаткой, прессованием и т.п. Окончательная (чистовая ковка) охватывает все методы кузнечной обработки, с помощью которых изделию придают окончательную форму.

Предварительные операции

Биллетирование – превращение слитка в болванку или заготовку: включает сбивку ребер и устранение конусности.

Рубка – применяется для отделения от основной заготовки негодных частей или для разделения заготовки на части.

Рубка производится в холодном и горячем состоянии. В холодном состоянии рубят тонкие и узкие полосы и прутки сечением 15…20 мм. Более толстые заготовки нагревают.

Основные операции

Осадка – операция обработки давлением, в результате которой уменьшается высота и одновременно увеличиваются поперечные размеры заготовок.

Разновидностями осадки являются высадка и осадка разгонкой торца.

Высадка – кузнечная операция, заключающаяся в деформировании части заготовки (концевой части или середины).

Осадка разгонкой торца позволяет уменьшить высоту и увеличить площадь ранее осаженной заготовки.

Протяжка (вытяжка) – кузнечная операция, в результате которой происходит увеличение длины заготовки за счет уменьшения площади ее поперечного сечения.

Протяжка не только изменяет форму заготовок, но и улучшает качество металла. Операция заключается в нанесении последовательных ударов и перемещении заготовки, при этом между бойками во время удара находится только часть заготовки.

Разновидностями протяжки являются разгонка, протяжка с оправкой, раскатка на оправке.

Разгонка (расплющивание) – операция увеличения ширины части заготовки за счет уменьшения ее толщины.

Протяжка на оправке – операция увеличения длины пустотелой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенки и уменьшения наружного диаметра.

Раскатка на оправке – операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок.

Прошивка – операция получения в заготовке сквозных или глухих отверстий за счет вытеснения металла.

Гибка – операция придания заготовке или ее части изогнутой формы по заданному контуру.

Скручивание – операция, заключающаяся в повороте одной части поковки вокруг общей оси по отношению к другой ее части под определенным углом.

К скручиванию относится и свивание нескольких тонких прутков (проволок) в шнуры.

Оборудование для ковки

В качестве оборудования применяются ковочные молоты и ковочные прессы.

Оборудование выбирают в зависимости от режима ковки данного металла или сплава, массы поковки и ее конфигурации. Необходимую мощность оборудования определяют по приближенным формулам или справочным таблицам.

Молоты – машины динамического ударного действия.

Различают молоты простого действия, когда пар или воздух только поднимают поршень, и двойного действия, когда энергоноситель создает дополнительное деформирующее усилие.

Прессы ковочные гидравлические – машины статического действия. Металл деформируется приложением силы, создаваемой с помощью жидкости (водной эмульсии или минерального масла), подаваемой в рабочий цилиндр пресса.

Обработка металлов давлением. Штамповка.

Штамповка — это способ обработки металла давлением, при котором форма получаемой поковки определяется внутренними очертаниями полости инструмента, называемого штампом.

Штамповка бывает объемная и листовая.

Объемная штамповка — это способ обработки давлением, при котором металл заготовки принудительно перераспределя­ется в полости штампа. Форма и размеры ручья (полости) штампа полностью соответствуют конфигурации из­готовляемой поковки. Каждый штамп предназначен для полу­чения поковок определенной конфигурации, размера и массы. Одним из основных технико-экономических показателей штам­повки является стойкость штампа, оцениваемая количеством деталей, которое можно получить в штампе до выхода его из строя. Штампы обычно изготовляют из инструментальных ле­гированных сталей марок Х12, 7X3, 6ХВГ, 5ХНМ и др. Для по­вышения стойкости рабочую часть штампа упрочняют различ­ными способами диффузионной обработки, лазерной закалкой, плазменным напылением и др.

Объемная штамповка бывает горячая и холодная. Холодной штамповкой изготовляют сравнительно небольшие поковки, горячей — более крупные.

Горячая объемная штамповка значительно производитель­нее свободной ковки, а получаемые поковки отличаются более высокой точностью размеров, хорошим качеством поверхности, минимальными припусками, что снижает трудоемкость обра­ботки в механических цехах. К недостаткам горячей объемнойштамповки следует отнести высокую стоимость штампов и от­носительно небольшую массу получаемых поковок (обычно не более 200...300 кг). Поэтому экономически целесообразно приме­нять ее для изготовления сложных по форме заготовок ответствен­ных деталей машин в условиях серийного и массового производст­ва, когда сравнительно быстро окупаются затраты на изготовле­ние штампов.

Основные технологические операции горячей объемной штам­повки: разделка проката на мерные заготовки; нагревание заго­товок; штамповка и термическая обработка поковок; обрубка и отделка. В качестве основного технологического оборудования применяют различные молоты и ковочные машины.

Существуют два основных способа объемной штамповки — штамповка в открытых и закрытых штампах (безоблойная штам­повка).

В штампах может быть один (одно­ручьевые) или несколько ручьев (мно­горучьевые). Одноручъевые штампы применяют для изготовления поковок сравнительно простой формы. Поков­ки более сложной формы с резкими из­менениями сечений получают в много-ручъевых штампах. В таких штампах форму исходной заготовки постепенно приближают к форме по­ковки, перекладывая заготовку после­довательно из одного ручья штампа в другой.

Для достижения требуемых механических свойств и облегче­ния обработки в механических цехах поковки часто подвергают отжигу или нормализации. Кроме того, полученные поковки очищают от окалины, что облегчает контроль качества поверх­ности и уменьшает износ металлорежущего инструмента.

Листовая штамповка относится к числу наиболее прогрес­сивных способов изготовления тонкостенных деталей сложной формы. Полученные при этом изделия отличаются стабильностью качества и точностью. Кроме того, процессы лис­товой штамповки характеризуются высоким коэффициентом использования металла и возможностью применения простых и надежных методов механизации и автоматизации процесса.

Основные технологические операции листовой штамповки подразделяют на разделительные и формообразующие. К разде­лительным операциям относятся отрезание, вырубка, пробивка, обрезка, к формообразующим — гибка, вытяжка, отбортовка, обжим и формовка.

Исходным материалом для листовой штамповки служат лис­ты, полосы и ленты из низкоуглеродистой стали, а также из цветных металлов и сплавов. Для резки листового металла на мерные куски, закладываемые в штампы, используются нож­ницы или прессы различных типов. Для экономии металла перед вырубкой составляется карта раскроя листа, на которой указы­вается наиболее рациональное расположение деталей.

Листовой холодной штамповкой изготовляют детали как доста­точно крупных, так и небольших размеров. В частности, этот способ применяют для изготовления деталей обшивки автомоби­лей, автобусов, тракторов, самолетов, вагонов, а также деталей приборов, часовых механизмов, металлической посуды и др.

 

Горячая объёмная штамповка

Горячая объёмная штамповка — это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический.

Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки.

Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.

Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процесс деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образование в нем облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют). Закрытый штамп может иметь две взаимно перпендикулярные плоскости разъема. При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.