Что дает ковка металла


Ковка металла - виды, основы и приемы технологии

Что в себя включает технология ковки металла, какое оборудование и приемы используются в самом старом виде металлообработки? Об этом далее.

Ковка металла, наряду с литьем, самая древняя технология по обработке материалов. Причем производить изделия таким способом человечество начало еще задолго до появления железа и стали. Первые кузнецы работали около 5-6 тысяч лет назад. Со временем технология лишь совершенствовалась и дополнялась новыми приемами. Сегодня ни одно производство не обходиться без обработки металла ковкой.

Что в себя включает технология ковки, какое оборудование и приемы используются в самом старом виде металлообработки?

Понятие ковки металла


Говоря простым языком, ковка — обработка металла, нагретого до ковочной температуры. Принцип технологии построен на физических свойствах любого материала, имеющего температуру плавления. Но прежде, чем будет достигнут этот порог, структура вещества станет более мягкой.

Каждый металл имеет свою температуру, при достижении которой он становиться более мягким, а, значит, и более податливым для обработки путем ковки.


Однако, существует также технология металлообработки, когда заготовку не нагревают, а куют холодной. Такой прием позволяет получить не менее прочные изделия, без нагревания заготовка прессуется и изгибается.В таблице указаны пределы температур, при которых тот или иной металл можно ковать.

Виды кузнечной обработки


Существуют основные виды ковки металла:
  • Свободная.
  • Машинная.
  • Штамповка.

Свободная ковка подразумевает то, что заготовки не ограничены никакими формами. Или же материал будет закреплен с одной стороны на наковальне. К этому технологическому приему относиться и ручная ковка металла, когда изделию придают форму, используя кувалду или молоток. Свободная ковка применяется как для производства отдельных продуктов, так и просто для улучшения качества материала.

При проковке поверхности заготовки улучшается свойство металла. Крупные кристаллы материала размельчаются, структура станет более мелкозернистой и однородной. К тому же, при поковке завариваются внутренние раковины, упрочняя тело заготовки.

Машинная ковка

Машинная ковка — более современный вариант обработки. Такая технология используется в массовой, тяжелой промышленности. При этом используют механизированные молоты (с массой от 40 килограмм до 5 тонн), ковочные машины или прессы. Вес заготовок и конечных поковок порой может достигать нескольких десятков тонн.

Штамповка. Такой технологический прием позволил сделать производство массовым. При изготовлении изделий металл ограничивается штампами и при деформации получает нужную форму.

Штамповка используется в массовом производстве, где важно получить большое количество продукции. Свободная ковка, как правило, используется в мелкосерийном и единичном производстве.

Оборудование и инструменты


Многовековое развитие такого вида металлообработки привело к появлению огромного количества инструментов и приспособлений. Но горячая ковка металла сохранила ту же технологическую линию, как и тысячи лет назад: нагревание, закрепление, деформация, закалка.

При изготовлении кованых изделий ручным способом используют практически те же наборы инструментов и оборудования, которые применяли мастера с зарождения этой технологии. Список следующий.

  • Кузнечный очаг.
  • Наковальня.
  • Клещи.
  • Молоты.

Кузнечный очаг или горн используется для нагревания материала до нужной температуры. Существует множество различных видов этого оборудования.

  • Стационарные и переносные.
  • Закрытые и открытые очаги.
  • Топливные или электрические.
  • Жидкостные, газо- или твердотопливные.
  • С боковыми соплами подачи воздуха или центральной фурмой.

Наковальни — это массивные металлические столы, где собственно и происходит формирование заготовки. Состоят из основания, рога и наличника с отверстиями для гибки. Существует несколько разновидностей этого кузнечного приспособления, однако обязательно наличие стальной опоры с весом от 30 килограмм.

Клещи в ручной ковке мастер использует для оперирования заготовкой в процессе работы.

Молоты — основной инструмент, использующийся в кузнечном деле, могут иметь различную массу для работы с разными по габаритам заготовками.

Материалы и технология ковки


Самые первые изделия, изготовленные человеком путем ковки, были из меди. Это связано с двумя основными причинами. Во-первых, это был самый распространенный вид материала, который попадался в самородном (практически чистом) виде. Во-вторых, медь — самый ковкий металл, нижняя граница температуры, при которой ее можно ковать, равна 100°С, что вполне было доступно первобытным мастерам. Позже начали ковать бронзу и железо. А с появлением стали были отработаны приемы и технологии ее обработки.

Кузнечные приемы

Основные кузнечные операции, использующиеся в технологии ковки металла:

  • Осадочные.
  • Высадочные.
  • Протяжные.
  • Обкатки.
  • Раскатки.
  • Прошивки.
  • Разгонки.

Осадочные кузнечные работы подразумевают уменьшение высоты заготовки и увеличение ее поперечной площади сечения.

Высадка, по сути, частичная осадка заготовки. Применяется, когда на поверхности металла нужно сделать некоторые утолщения. Добиваются этого за счет уменьшения длины заготовки.


Протяжка — еще один технологический прием обработки металла кузнечным способом. Такая операция подразумевает удлинение заготовки. При этом уменьшается поперечная площадь сечения.

Раскатка на станке

Обкатка в кузнечном деле подразумевает собой придание заготовке формы цилиндра. В процессе деформации металла заготовка проворачивается вокруг своей оси.

Раскатка — обработка кольцевой заготовки. Когда нужно увеличить ее внутренний и наружный диаметры, металл раскатывают на оправке за счет уменьшения толщины стенок.

Прошивку в кузнечном деле применяют для получения сквозного отверстия за счет использования пробойника.

Разгонка — это операция получения более широкой заготовки. По сути, металл для ковки расплющивают на поверхности наковальни молотом, двигаясь поперек оси изделия.

Существует также множество других приемов, с помощью которых получают требуемые формы изделия.

Особенности кузнечной обработки стали


При изготовлении кованых изделий чаще всего использую сталь, как наиболее прочный материал, который без особых проблем можно обработать таким способом. Но при этом соблюдаются некоторые технологические особенности материала.
  • Стальная заготовка должна нагреваться равномерно со всех сторон.
  • Обязательно при ковке стали нужно соблюдать температурные рамки, которые зависят от твердости материала. Легированные инструментальные марки металла нельзя перегревать свыше 1000 градусов, мягкие — более 1300. Недостаточный нагрев также не способствует нормальной кузнечной обработке: во-первых, это затрудняет ковку стали, а во-вторых, в структуре изделия могут образовываться трещины и разрывы.
  • Обязательно перед нагревом заготовки до температуры ковки металл предварительно нужно разогреть до показателя в 300 градусов.

До изобретения сварочных аппаратов кузнечным способом проводили и соединение металлических частей. Это делалось за счет сильного разогрева крепящихся концов заготовки и их последующего сдавливания ударами молота. Кузнечные сварные соединения использовались практически для любого доступного металла: меди, бронзы, серебра и железа.

Ковка в промышленных условиях

Несмотря на развитие современных технологий, ковка металла остается одним из основных технологических приемов получения различных изделий. Кузнечным способом изготавливают различную продукцию. Усовершенствование такой обработки привело к массовому производству путем штампования по стандартной форме.


Значительно упростило изготовление кованых изделий появление машин, способных обрабатывать большие по весу и габаритам заготовки.

Пример работы в промышленных условиях можно посмотреть в предоставленном видео:

Несмотря на упадок и появление машинной штамповки, кузнечное дело не теряет своей популярности. Особенно пользуются спросом изделия художественной ковки.

А что Вы думаете по поводу материала этой статьи? Если у Вас есть опыт кузнечных работ и изготовления вещей путем ковки поделитесь им в блоке обсуждения к этой статье.

Что такое ковка - ковка 101 и процессы

Процесс ковки металла

Когда покупатели должны выбрать процесс и поставщика для производства критически важного металлического компонента, они сталкиваются с огромным количеством возможных альтернатив. Сейчас доступно множество процессов металлообработки, каждый из которых предлагает уникальный набор возможностей, затрат и преимуществ. Процесс ковки идеально подходит для многих применений деталей; тем не менее, некоторые покупатели могут не знать об исключительных преимуществах, которые дает только эта форма обработки металлов давлением.Фактически, ковка часто является оптимальным процессом как с точки зрения качества детали, так и с точки зрения стоимости, особенно для приложений, требующих максимальной прочности детали, нестандартных размеров или критических характеристик производительности.

Доступно несколько процессов ковки, в том числе штамповка или закрытая штамповка, холодная штамповка и экструзия. Однако здесь мы подробно обсудим методы, применение и сравнительные преимущества процессов ковки в открытых штампах и бесшовных катаных колец. Мы приглашаем вас принять во внимание эту информацию при выборе оптимального процесса производства ваших металлических деталей.

Исторический взгляд на ковку металла

Чтобы соответствовать меняющимся потребностям промышленности, ковка была разработана с учетом огромных достижений в области оборудования, робототехники, компьютеров и электронного управления, которые произошли в последние годы. Эти сложные инструменты дополняют творческие человеческие навыки, которые даже сегодня необходимы для успеха каждой металлической ковки. Современные кузнечные заводы способны производить металлические детали превосходного качества практически безграничного множества размеров, форм, материалов и отделки.

В процессе горячей ковки литая крупнозернистая структура разрушается и заменяется более мелкими зернами. Усадка и газовая пористость, присущие литому металлу, консолидируются за счет уменьшения размера слитка, достижения прочных центров и структурной целостности. Таким образом, механические свойства улучшаются за счет уменьшения литой структуры, пустот и расслоения. Ковка также обеспечивает средства для выравнивания потока зерна для наилучшего получения желаемой направленной силы.Вторичная обработка, такая как термообработка, также может использоваться для дальнейшей обработки детали.

Ковка может создавать множество размеров и форм с улучшенными свойствами по сравнению с отливками или сборками.

Перейти к следующему разделу: Процесс открытой штамповки

.

Металлическая поковка

Производство

ПОВКА ПРОЦЕССЫ Отбойные молотки Гидравлические и механические прессы Заголовок или расстроенная ковка Металлический пирсинг Размер металла Валковая ковка Обжимка или радиальная ковка Металлические зубофрезеровки Ковка металлического шара Орбитальная ковка Кольцо Ковка Клепка Чеканка металла Изотермическая ковка Обрезка кованых деталей Ковка с высоким энергопотреблением ПРОИЗВОДСТВО ПРОЦЕССЫ Литье металла Обработки металлов давлением Металлопрокат Металл Экструзия Рисунок Металла Листовой металл Порошковые процессы

Ковка металла - это процесс штамповки металла, который включает приложение сжимающих усилий к заготовке, чтобы деформировать ее и создать желаемое геометрическое изменение материала.Процесс ковки очень важен в промышленном производстве металлов, особенно в производстве чугуна и стали. обрабатывающая промышленность. Стальная кузница часто является источником высокой производительности и производительности. Рабочий запас вводится в Кузнечный, он может быть прокатным, он также может поступать непосредственно из литых слитков или непрерывного литья. Кузница будет затем производят стальные поковки желаемой геометрии и определенных свойств материала. Эти свойства материала часто значительно улучшилась.

Известно, что ковка металла дает одни из самых прочных деталей по сравнению с другие процессы производства металлов, и, очевидно, не ограничиваются только ковкой чугуна и стали, но и другими металлами также.Различные типы металлов будут иметь разные факторы, влияющие на их ковку, некоторые будут проще. подделать, чем другие. Ниже описаны различные испытания для определения факторов процесса ковки для различных материалов. Алюминий, магний, медь, титан и никелевые сплавы также обычно являются кованными металлами. Важно понимать принципы изготовления кованых изделий, включая различные технологии и основные конструкции ковки металла. Последующий предоставит исчерпывающий обзор процесса ковки металла.

Металлическая ковка, в частности, может упрочнить материал, запечатывая трещины и закрывая пустоты в металле. Процесс горячей штамповки значительно уменьшает или устраняет включения в кованной детали за счет разрушения загрязнения и перераспределение их материала по металлу. Однако контроль над массой примесей в металле следует учитывать более ранний процесс литья. Включения могут вызвать стрессовые ситуации в произведенный продукт, чего следует избегать.Ковка металла также изменит структуру зерна металла с относительно потока материала во время его деформации и, как и другие процессы формования, можно использовать для создания благоприятных зернистая структура материала значительно увеличивает прочность кованых деталей. По этим причинам ковка металла производство дает явные преимущества в механических свойствах работы произведенных, по сравнению с деталями, изготовленными другими способами, такими как литье или механическая обработка.

Металлические поковки могут быть мелкими деталями или весить до 700 000 фунтов.Продукты изготовленные методом ковки в современной промышленности, включают в себя такие важные детали самолетов, как в качестве шасси, валы реактивных двигателей и турбин, конструктивные элементы для транспортное оборудование, такое как автомобили и железные дороги, коленчатые валы, рычаги, шестерни, шатуны, ручные инструменты, такие как зубила, заклепки, винты и болты для назовите несколько. Изготовление штампа для ковки и другие высокие затраты на установку операция сделать производство небольших партий кованых запчасти дорогие в расчете на единицу цены.Однако после настройки затраты на изготовление поковок могут быть относительно низкими, и многие части процесса может быть автоматизирован. Эти факторы делают производство большого количества металлические поковки экономически выгодны.

Рисунок: 154

Hot Die Vs. Холодная штамповка

Большинство операций по ковке металла выполняется в горячем состоянии из-за необходимости производства большая пластическая деформация детали и преимущество повышенная пластичность и снижение прочности рабочего материала.Горячая штамповка также устраняет проблему деформационного упрочнения металла. В случаях, когда желательно Для обеспечения благоприятного деформационного упрочнения детали может применяться холодная штамповка. Производство холодной штамповки, требующее больших усилий, также будет производить более высокая чистота поверхности и точность размеров по сравнению с горячей штамповкой. Некоторые конкретные Процессы ковки металла всегда выполняются в холодном состоянии, например чеканка.

Классификация Процессы ковки металла

Процессы ковки металла можно классифицировать по степени, в которой материал ограничен во время процесса.Есть три основных классификации в производстве металлических поковок. Во-первых, открытая штамповка , в которой деталь сжимается между двумя матрицами, которые не стесняют металл во время процесса. Во-вторых, поковка штампа , в которой полости внутри штампа ограничивают поток металла во время сжатия детали, вызывая деформацию материала в желаемую геометрическую форму. Некоторые материалы при штамповке штамповки не ограниченный полостями и вытекающий из матрицы, этот металл называется вспышкой.При промышленной ковке металла последующая операция обрезки будет выполняется для удаления вспышки. Третий вид металлической поковки - бесщелковая поковка . В изготовление без оплавления вся заготовка находится внутри штампа таким образом, чтобы металл не мог вытекать из полости матрицы во время сжатие детали, поэтому вспышка не производится.

Открытая штамповка

Производство ковки металла производилось не менее 7000 лет, возможно, даже 10 000 лет.Самый простой вид ковки мог бы придать форму металлу, ударив его камнем. Позднее трудоустройство из различных материалов, таких как бронза, затем железо и сталь, а также потребность в кованых металлических изделиях, таких как как мечи и доспехи, привели к искусству кузнечного дела или кузнечной ковки. Кузнечное дело это процесс открытой штамповки, в котором поверхности молотка и наковальни служат противоположными плоскими штампами. Поковки из бронзы, за которыми следуют поковки из чугуна и стали, отмечают некоторые ранние производственные способности человека.

Простой вид открытой штамповки называется высадкой. В печальном процессе работа помещается между двумя плоскими штампами и ее высота уменьшается на сжимающие силы, возникающие между двумя штампами. Поскольку объем металла останется неизменным на протяжении всей деформации, уменьшение высоты будет сопровождается увеличением ширины. На рис.155 показана высадка плоской матрицы. процесс в идеальных условиях.

Рисунок: 155

В реальных условиях промышленного производства трение играет важную роль.Силы трения на границе раздела штамп-деталь препятствуют растеканию материала. рядом с поверхностями, тогда как материал в центре может легче расширяться. В Результатом является создание цилиндрической формы детали. Этот эффект называется баррелированием. в условиях ковки металла. Бочка обычно нежелательна и может контролироваться использование эффективной смазки. Еще одно соображение при производстве горячей штамповки: который будет действовать для увеличения эффекта барреляции, будет теплообмен между горячий металл и охладитель умирают.Металл, находящийся ближе к поверхности матрицы, остынет. быстрее металла по направлению к центру детали. Более холодный материал более устойчив к деформации и будет расширяться меньше, чем более горячий материал в в центре, также вызывая эффект барреляции.

Рисунок: 156

Другой распространенный процесс открытой штамповки промышленного металла Ковочное производство включает использование плоской матрицы для округления слитка. С использованием механические манипуляторы, деталь сжимается и поворачивается последовательно ступеней, в конечном итоге формирующих металл в цилиндрическую часть.Компрессии воздействуют на материал поковки, закрывая отверстия и щели, разрушая и преобразование слабых границ зерен и создание деформированной структуры зерен. Как этот процесс открытой штамповки прогрессирует, материал детали будет изменен сначала извне, продвигаясь внутрь. Важно, чтобы при изготовлении металлическая ковка этим процессом, деталь обрабатывается достаточно значительно, чтобы изменить структура материала в центре заготовки. Большие валы для двигателей и турбины выковывают таким образом из литых слитков.

Зубчатая часть или вытяжка часто используется в обрабатывающей промышленности. Зубчатый это процесс открытой штамповки, при котором плоская или слегка профилированная штампа используется для сжать заготовку, уменьшив ее толщину и увеличив длину. В при операции зубчатого зацепления поковка велика по сравнению с размером штампа. Часть выковывается в несколько этапов. После каждого сжатия материала открытая продвижение штампа по длине заготовки и повторная ковка сжатие.Расстояние, на которое матрица проходит вперед по заготовке между каждый этап ковки называется надрезом и обычно составляет от 40 до 75 процентов ширина матрицы в промышленной практике. Большее уменьшение толщины кованой детали можно добиться за счет уменьшения ширины прикуса. Зубцы позволяют использовать меньшее оборудование с меньшей мощностью и усилием на формирование работа большой длины. Часто при промышленном производстве металлических изделий, зубцовка может быть всего лишь одним процессом ковки металла в серии процессов ковки металла требуется для формирования желаемой части.Иногда формованные изделия, такие как металл заборы могут изготавливаться непосредственно из зубцов.

Рисунок: 157

Типичный процесс открытой штамповки, выполняемый при ковке металла производство наполняется. Фуллеринг в основном используется как ранний шаг, чтобы помочь распределить материал работы для подготовки к дальнейшим операциям по ковке металла. Это часто происходит, когда производственный процесс требует нескольких операций ковки. завершить.В разделе «Проектирование процесса ковки металла» эта концепция будет рассмотрена позже. При наполнении используется открытая матрица с выпуклыми поверхностями для деформации заготовки. В результате металл будет вытекать из одной области в обе стороны.

Рисунок: 158

Кромка - это также процесс открытой штамповки, часто используемый в производстве. практика, чтобы подготовить работу к последовательным процессам ковки металла. В окантовке открытый штамп с вогнутыми поверхностями пластически деформируют рабочий материал.Окантовка действует, заставляя металл стекать в зону с обеих сторон. Кромка и оба наполнителя используются для перераспределения больших количеств материала металлической поковки.

Рисунок: 159

Поковка для штамповки

Изготовление штамповочной штамповки включает сжатие заготовки с помощью штампа для слепков (пресс-формы), которые содержат полости, которые ограничивают поток металл внутри штампа во время деформации изделия.Металл наполнит пространство внутри полости матрицы при ее пластическом сжатии в форму. Закрытие формы завершает деформацию, поэтому штамповка штампа также называется закрытой штамповкой. Кованая металлическая деталь теперь будет иметь геометрические размеры формы, при условии, что в процессе происходит полное заполнение полости матрицы. Операция принуждения металла к вливанию и заполнению отпечатков в матрице также изменит зернистую структуру металла.Создание благоприятного зерна конструкция из-за контролируемой деформации материала всегда должна быть рассмотрена в процессе штамповки штампа.

Одной из характерных особенностей изготовления штамповочной штамповки является формирование вспышки или плавника вокруг кованой детали. При проектировании операции ковки металла, объем стартовой заготовки делается немного больше, чем у закрытой полость матрицы. По мере того, как штамп закрывается, и обрабатываемый металл перетекает и заполняет контуры оттиска часть лишнего материала вытечет из штампа в область между двое умирают.Это сформирует тонкую металлическую плоскость вокруг всей работы на разделительная линия (где две матрицы встречаются, когда они закрываются) кованого изделия. Последним способом отрезается отливка из поковки.

Рисунок: 160

Прецизионная ковка

Современные технологические достижения в области ковки и дизайна металлов. штампа, позволили разработать прецизионную ковку. Точность ковка может давать некоторое или отсутствовать вспышку, а кованая металлическая часть будет на уровне или около его окончательные размеры, требующие минимальной обработки или не требующие никакой обработки.Номер сокращаются производственные операции и расходуются материалы. К тому же, прецизионная ковка позволяет изготавливать более сложные детали с более тонкими профилями, уменьшенные углы уклона и более точные допуски. Недостатки этих передовые методы ковки заключаются в том, что необходимо специальное оборудование и штамп, а также требуется более тщательный контроль производственного процесса. В точной ковке количество материала в работе, а также поток этого материала через форму необходимо точно определить.Другие факторы в процессе, такие как позиционирование детали в полости также должны выполняться точно.

Ковка без оплавления

Ковка без оплавления - это тип прецизионной ковки, при которой весь объем обрабатываемого металла находится внутри штампа, и никакому материалу не разрешается побег во время операции. Поскольку никакой материал не может покинуть форму как деталь кованая, вспышка не образуется. Как и другие процессы точной ковки, безусадочная Ковка требует строгого контроля процесса, особенно в отношении количества материал, который будет использоваться в заготовке.Слишком мало материала, и матрица не будет заполните полностью, слишком много материала вызовет опасное наращивание сил.

Рисунок: 161

Ковка металла

При производстве поковок необходимо тщательно продумывать выбор металла. Способность металла деформироваться без разрушения и растрескивания составляет важная характеристика, которую следует учитывать при выборе материала для процесс ковки. В индустрии ковки металлов было разработано несколько испытаний. чтобы попытаться количественно оценить эту способность.Величина деформации конкретного металла способность выдержать без сбоев напрямую связана с ковкостью этого металла. В чем выше степень деформации, тем выше ковкость.

Один популярный тест включает сжатие цилиндрической заготовка между двумя плоскими матрицами. Это называется огорчением работы, поэтому этот тест называется испытанием на осаждение . При испытании на осадку заготовка сжимается плоской открытой матрицей, что сокращает объем работы в высота до образования трещин.Сумму снижения можно считать измерение ковкости. Обескураживающие испытания можно проводить при разных температуры и разные скорости сжатия. Тестирование различных температур и скорости деформации помогут определить наилучшие условия для ковки особый металл.

Другой распространенный тест, используемый в современной промышленности, называется Испытание на крутку горячим способом . При испытании на горячую скручивание круглый стержень скручивают в одном направлении. пока не произойдет разрушение материала. Величина вращения принимается как количественная. измерение ковкости металла.Этот тест часто проводится на материале несколько разных температур. Другие испытания также используются при промышленной ковке металла. производство. Испытание на удар иногда используется для определения ковкости материал. Трещины в металле являются обычным критерием отказа для большинства тесты, однако, тесты на подделку могут также определить другие отрицательные эффекты, которые материал может проявлять в различных условиях напряжения, скорости деформации, и температура.

Дефекты металлической поковки

Инспекция - важный аспект производства металлических поковок.Все части следует проверять на наличие дефектов после завершения производственного процесса. Дефекты металлических кованых изделий включает внешнее растрескивание, внутреннее растрескивание, нахлёстки, холодные затворы, коробление детали, неправильно сформированные сечения и мертвые зоны. Взломать оба интерьер и экстерьер вызваны чрезмерным напряжением или неправильным напряжением Распределение по мере формирования части. Растрескивание поковки может быть следствием плохой предназначена для штамповки штампа или излишка материала в заготовке. Трещины также могут быть вызвано непропорциональным распределением температуры во время производственной операции.Высокие температурные градиенты могут вызвать трещины в кованой детали.

Перехлесты или загибы в металлической поковке вызваны короблением детали, нахлесты могут быть результатом слишком малого количества материала в заготовке. Холодное закрытие происходит, когда металл потоки разных температур встречаются, они не сочетаются плавно, граница слой, (холодный затвор), образуется на их пересечении. Холодное закрытие означает, что есть проблема с течением металла в форме при формовании детали. Деформация кованая деталь может произойти, когда более тонкие секции остывают быстрее, чем остальная часть ковка.Неправильно сформированные секции и мертвые зоны могут быть результатом недостаточного металл в заготовке или дефектная конструкция штамповочного штампа, что приводит к неправильному материалу распространение в процессе.

В целом, дефекты деталей, изготовленных методом ковки металла, можно контролировать. во-первых, путем тщательного рассмотрения объема рабочего запаса и хорошей конструкции как штамп для ковки (пресс-форма), так и процесс. Главный принцип - ввести в действие право распределение материалов и правильный поток материалов для выполнения этих распределений.Геометрия полости матрицы и угловой радиус играют большую роль в действии металл. Конструкция штампа и процесс ковки будут рассмотрены ниже. разделы.

Смазка на производстве промышленной ковки металла

Силы трения внутри формы между изделием и поверхностями полость штампа, имеют большое влияние на поток материала при ковке металла. Смазочные материалы используются в производстве промышленных металлических поковок для снижения трения. сил и обеспечить более плавный поток металла через форму.К тому же, они используются для замедления охлаждения работы и уменьшения перепады температур при горячей штамповке, служащие тепловым барьером между металлической конструкцией и штампом. Смазочные материалы также помогают сохранить металл и поверхности штампа от слипания и способствуют удалению металлической поковки из умирают. Общие смазочные материалы, используемые в современной кузнечной промышленности, включают: вода, минеральное масло, мыло, опилки, графит, дисульфид молибдена и жидкое стекло.

Материал штампа

Точный материал, используемый для изготовления штампа (пресс-формы), зависит от всех подробности этого конкретного процесса ковки металла.В общем, штамп для ковки должен быть жесткие, обладают высокой прочностью и твердостью при повышенных температурах, хорошо ударопрочность, устойчивость к перепадам температур, закаливаемость и способность выдерживают абразивный износ. При изготовлении детали горячей штамповки штамп для штамповки обычно предварительно нагревается перед началом операции. Предварительный нагрев штамповочного штампа снижает тепловую езда на велосипеде, которая может вызвать трещины в матрице.

Металлические штампы для штамповки закалены и отпущены. Размеры штампа должны учитывать на усадку работы, а также дополнительные материальные припуски на отделка детали.Абразивный износ при горячей штамповке Во многом это связано с масштабом рабочего фонда. Большая часть масштаба можно снять с бланка сразу после нагрева в печи, перед ковкой детали. Адекватная смазка также может значительно снизить износ. Иногда штамп для ковки может быть собраны с использованием различных секций матрицы. Эти секции, называемые die вставки , изготавливаются отдельно и могут быть из разных материалов. Сложные полости могут быть легче изготовлены с помощью вставок штампов, также различных отдельные части штампа можно заменять по отдельности.

Некоторые факторы, которые следует учитывать при определении материального состава штамп, тип работы, количество штамповок, размер кованых деталей, сложность кованых деталей, тип оборудования до температура, при которой будет производиться ковка металла, и стоимость материалов. Ковочные штампы изготавливаются из инструментальных сталей, которые, в зависимости от технологических критериев, легированные с различными уровнями одного или нескольких из этих материалов, хрома, молибден, ванадий и никель. Матрицы отлиты из сплава, выковали сами, затем обработали и закончили.

Конструкция штамповочного штампа

Конструкция штампа для ковки всегда зависит от факторов и требований производственного процесса. Однако есть некоторые общие принципы. рассмотреть вопрос о хорошей конструкции штампа для ковки. В процессе ковки металл течет под давлением, чтобы заполнить оттиск внутри полости штампа (пресс-формы). Подобно металлический процесс литья под давлением, в металлической ковке, увеличение давление на металл внутри матрицы увеличивает способность заполнения полости матрицы полностью.Одно из основных различий между процессами заключается в том, что при литье под давлением металл жидкий, а при ковке изделие - твердый металл выше или ниже его рекристаллизации температура. Более мелкие, тонкие, длинные и более сложные разделы можно производится с большим давлением, но слишком большое давление в полости матрицы плохо, потому что это может повредить матрицу и оборудование.

Формирование металлического блеска является важной частью штамповки оттиска. производство. Во-первых, вспышка позволяет удалить излишки материала с заготовка для выхода из штампа.Если этот материал не мог ускользнуть во время сжатие - нарастание давления, так как объем обрабатываемого металла превышал объем полости штампа, легко мог расколоть штамп. Вспышка, позволяя материалу улетучиваться, увеличивает давление в полости матрицы. Вспышка должна пройти через узкий проход, называемый землей, прежде чем она откроется в желоб.

При прохождении через землю трение между металлической вспышкой и сопряженным поверхности препятствуют дальнейшему вытеканию материала из полости матрицы, увеличивая давление внутри штампа.Кроме того, охлаждение вспышки от сопрягаемых поверхностей увеличивает сопротивление потоку материала из матрицы, тем самым также увеличивая давление в полости матрицы. Более длинная площадка на приведет к тому, что металлическая вспышка будет течь дальше под сопротивлением, увеличивая давление в матрице. Уменьшение ширина земли также увеличит давление внутри штампа за счет увеличения скорость охлаждения вспышки при понижении температуры сопротивление металла до поток идет вверх.Большее сопротивление потоку металла приведет к тому, что более тонкая площадка создаст более высокую матрицу давление. Давление в полости штампа часто регулируется изменением ширина земли.

Рисунок: 162

Один из основных принципов, которые следует помнить при разработке штампа для ковки специфический производственный процесс заключается в том, что при деформации металла При этом материал будет течь в направлении наименьшего сопротивления.Правильный поток металла внутри фильеры важен для обеспечения полного заполнения фильеры полости, предотвращение дефектов и контроль зернистой структуры кованой детали. Трение в штампе является важным фактором при производстве поковок. Трение будет действовать, чтобы сопротивляться движению материала и увеличивать необходимые силы для заполнения полости матрицы во время процесса. В свою очередь, больше сил означает больше напряжение и износ пресс-формы и оборудования.

Другой важный фактор в движении материала внутри полости матрицы во время формовки детали - внутренняя геометрия полости штампа.Размер кованой детали, рабочего материала, сложности кованной детали, размеров и толщины различных детали и расстояние между разными участками от линии разъема - вот некоторые из важные факторы, касающиеся конструкции штампа для ковки. В основном тоньше более сложные объекты будет сложнее заполнить полностью, как и области дальше от линии разделения или в стороне от преобладающего потока металл.

Тонкие части металлической поковки называются ребрами и перемычками.Ребро - это разрез который проходит перпендикулярно плоскости поковки, определяемой линией разъема. Длинные узкие ребра труднее заполнить и требуют больших усилий, что увеличивает ширина длинного ребра лучше облегчит заполнение ребра материалом во время процесс. Перемычка - это часть металлической поковки, которая проходит параллельно ковочный самолет. Толщина перемычек может быть минимизирована, насколько это возможно. При проектировании штампа для ковки толщина стенки не должна быть слишком маленькой, иначе могут возникнуть проблемы с полным заполнением полотна металлом.Слишком тонкая паутина может также остывает быстрее, чем остальная металлическая поковка, в результате усадка может вызвать разрывы или коробление детали.

Рисунок: 163

Когда рабочий материал заполняет полость матрицы, поток металла должен изменить направление в зависимости от геометрии детали. Гладкое, крупное филе повороты позволят потоку металла менять направление, придерживаясь размеры умирают. Если углы внутри металлической поковки слишком острые, материал может не полностью следовать по траектории этих углов, что приводит к появлению вакансий, кругов, или холодное закрытие.Острые углы также действуют как концентраторы напряжения в полости матрицы. Хороший конструкция штампа для ковки должна обеспечивать достаточный радиус закругления и угла для позволяют легко течь металлу.

Рисунок: 164
Рисунок: 165

Угол уклона в процессах производства металла - это конус вокруг внутреннего и внешние стороны детали. Угол уклона необходимо включить в конструкцию штамповочного штампа в для того, чтобы позволить снять работу с штампа после того, как деталь была кованый.Чем больше угол уклона, тем легче будет снятие металлической поковки. Когда металлическая поковка охлаждается, она сжимается от внешних поверхностей полости матрицы, поэтому внешние углы уклона обычно делаются меньше внутренних.

В общем, металлы, такие как алюминий и магний, легче подделывать, требуют меньших углов уклона, чем материалы, трудные для ковки, такие как сталь, никель и титановые сплавы. Часто при ковке металла используется выталкиватель, который часть из полости матрицы.Однако эжекторы не используются при штамповке. Проект угол влияет на сложность поковки, которая может быть произведена. Чем больше тем больше угол уклона ограничивает сложность ковки металла. Некоторая точность ковки операции производят кованую деталь без угла уклона. Общие углы наклона, используемые в обрабатывающая промышленность - 3, 5, 7 и 10 градусов.

Рисунок: 166

Размер полости штампа при ковке металла аналогичен шаблону при литье металла. при изготовлении следует учитывать размер детали, усадку детали при охлаждении и припуски на механическую обработку и другие чистовые операции которые могут следовать за процессом ковки металла.

Расположение линии разъема имеет первостепенное значение при ковке металла умирают дизайн. Линия разъема, определяющая плоскость ковки операции, является важным фактором, определяющим, как металл течет через штамп во время ковки. сжатие. Линия разъема определяет, где будет формироваться вспышка, а влияет на зернистую структуру изготавливаемой детали. Разделы заполнять проще ближе к линии разъема, чем дальше. При определении линии разъема следует учитывать максимальную периферию металлической поковки.

Рисунок: 167

На Рис. 167 показана металлическая поковка с тремя возможными местоположениями линии разъема. Расположение разделительной линии C облегчит прохождение металла через полость матрицы, так как в отличие от A или B, в месте C используется максимальное периферия поковки. Заливать материал возле плоскости поковки легче, чем в дальнейшие углубления полости матрицы. Помимо того, что это основной фактор перетекание металла в процессе ковки, расположение разъема Линия также имеет решающее значение в формировании зернистой структуры кованого изделия.В разделительная линия нарушает структуру зерна металла.

Рисунок: 168

На Рис. 168 также показаны три возможных местоположения линии разделения для металлическая ковка. Размещение линии разделения в точках A и B нарушает зерно структура металла в плоскости, через которую он проходит. Расположение линия разъема в верхней части поковки, как в C, исключает разрыв зернистая структура поковки. Также это конкретное расположение линии разъема будет позволяют сформировать весь отпечаток в одном штампе, в то время как другой штамп может быть плоским.Конструкция штампа, как в C, более экономична и обеспечивает превосходная зернистая структура металлической поковки.

Проектирование процесса штамповки

В современной обрабатывающей промышленности часто выковываются металлические детали сложной геометрии. полностью с необходимостью выполнения лишь незначительных чистовых операций. Эти части не могут изготавливаться однократно. Рабочий запас проходит через серию операции по ковке металла, которые поэтапно изменяют геометрическую форму материала до тех пор, пока заключительный процесс создает желаемую ковку.В этих типах последовательностей дизайна каждая операция должна быть спланирована таким образом, чтобы подготовить заготовку к следующий процесс ковки. Вместе серия операций по ковке металла, которые требуется для создания детали, создания более крупного отдельного процесса и каждой отдельной поковки Операция занимает свое место в более широком процессе.

При разработке сложного процесса ковки металла большое внимание следует рассматривать на каждом этапе и на том, как это соотносится с конечным продуктом. Также дизайн выбранный путь перераспределения рабочего материала с начала процесс до конца последнего шага, концентрируясь на плавном течении металла.Как правило, конструкция ковки в первую очередь выполнить грубый перераспределение материала, затем более подробное впечатление штамповочные операции и, наконец, чистовые операции. Помимо предоставления плавный переход материала в процессы ковки в целом должен быть разработан для получения контролируемой зернистой структуры конечного продукта. когда выбирая путь передела материала, конструкция ковки металла должна подумайте, как этот конкретный метод деформации металла повлияет и изменит зернистая структура детали.Желательно, чтобы конечный продукт содержал благоприятная ориентация зерен по всей структуре материала. Такое зерно структура должна усилить деталь, особенно в отношении применения этой части.

Рисунок: 169

Открытая штамповка часто играет роль на ранних стадиях, обеспечивая общее массовое перераспределение рабочего металла. Перед более детальным слепком поковок может формировать изделие, металл должен быть сформирован таким образом, чтобы он располагался выше концентрации материала в регионах, где потребуется больше материала.Фуллеринг и кромка металла, обсуждаемые в разделе открытой штамповки, очень важны. Процессы штамповки, используемые для грубой передачи материала. Фуллеринг а кромка вдавит больше металла в некоторые участки работы, вызывая другие области должны иметь меньше в зависимости от потребностей процесса. Рисунок 170 показаны две грубые формы, одна подвергалась долблению, другая - обрезке, должна быть очевидна природа различных процессов.

Рисунок: 170

Поковка в штампе происходит после придания грубой формы.Эта закрытый процесс штамповки создаст геометрические особенности детали на работе. Как до, так и во время этой фазы необходимо тщательно спроектировать поток металла. Процессы чистовой обработки, такие как калибровка, создают меньшие, но очень точные геометрические изменения. к ковке на завершающих этапах изготовления детали. Рисунок 171 показывает различные этапы процесса ковки металла, используемые для изготовления сложная часть.

Рисунок: 171

Большая часть промышленных металлических кованых изделий будет подвергнута дальнейшей переработке. операции, которые обеспечат более высокие допуски и точность размеров, чем кузнечное производство в одиночку.Эти операции (например, механическая обработка), хотя больше точнее, чем ковка, не производите кованые изделия из более прочного материала. Комбинируя различные типы процессов, такие как механическая обработка и ковка металла, производитель может использовать преимущества обоих процессов, создавая очень точные детали, хорошее качество поверхности и превосходные механические свойства.

ТОП

ПОЛИТИКА КОНФИДЕНЦИАЛЬНОСТИ

.

Что такое ковка? Плюсы и минусы выдавливания алюминия в поршни

  • НОВИНКА
  • НАША ИСТОРИЯ
  • ОБСЛУЖИВАНИЕ КЛИЕНТОВ
  • КАРТА САЙТА
  • ДИЛЕРЫ
  • ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА
  • НОВОСТИ
    • НОВЫЕ ТОВАРЫ
  • ENGINE TECH
    • ПОРШНИ 101
    • ДВИГАТЕЛЬ СТРОИТЕЛЬСТВА
    • БУСТЛИННЫЕ УДИЛИЩА
  • ОСОБЕННОСТИ
    • ОСОБЕННОСТИ АВТОМОБИЛЯ
    • ОСОБЕННОСТИ ВЕЛОСИПЕДА
    • ИНТЕРВЬЮ
  • СИЛОВЫЙ СПОРТ
  • ВИДЕО
    • WISECO YOUTUBE КАНАЛ
  • ПО ДЕЛАТЬ
    • ЧЕВИ
    • FORD
    • СПОРТ КОМПАКТ
.

Руководство по типам штамповки - холодная штамповка и горячая штамповка

Горячая штамповка и холодная штамповка - это два разных процесса обработки металлов давлением, дающие схожие результаты. Ковка - это процесс деформации металла до заданной формы с использованием определенных инструментов и оборудования. Деформация выполняется с помощью процессов горячей, холодной или даже горячей ковки. В конечном итоге производитель будет рассматривать ряд критериев, прежде чем выбрать, какой тип ковки лучше всего подходит для конкретного применения. Ковка используется там, где расположение зернистой структуры придает детали направляющие свойства, выравнивая зерно так, чтобы оно выдерживало самое высокое напряжение, с которым может столкнуться деталь.Для сравнения, литье и механическая обработка обычно имеют меньший контроль над структурой зерен.

Процессы ковки

Ковка определяется как формовка или деформирование металла в твердом состоянии. Большая часть ковки выполняется в процессе осадки, когда молот или плунжер перемещаются горизонтально, чтобы прижаться к концу стержня или стержня, чтобы расшириться и изменить форму конца. Деталь обычно проходит через последовательные станции, прежде чем достигнет своей окончательной формы. Таким образом, высокопрочные болты имеют «холодную головку».Клапаны двигателя также сформированы высаженной поковкой.

При ковке методом капельной ковки деталь забивается в штамп по форме готовых деталей, что очень похоже на кузнечную ковку с открытым штампом, когда металл забивается молотком по наковальне для придания желаемой формы. Различают ковку в открытых и закрытых штампах. При открытой штамповке металл никогда полностью не ограничивается штампом. В закрытой штампе или штамповке ковка металла ограничивается между половинами штампа. Повторяющиеся удары молотка по матрице заставляют металл принимать форму матрицы, и в конечном итоге половинки матрицы встречаются.Энергия для молота может подаваться паром или пневматически, механически или гидравлически. При истинной ковке с падением только сила тяжести толкает молот вниз, но многие системы используют усилитель мощности в сочетании с силой тяжести. Молоток наносит серию ударов с относительно высокой скоростью и небольшой силой, чтобы закрыть матрицу.

При ковке на прессе высокое давление заменяется высокой скоростью, и половины штампа закрываются за один ход, обычно обеспечиваемый силовым винтом или гидроцилиндрами. Молотковая ковка часто используется для производства небольших объемов деталей, в то время как ковка на прессе обычно предназначена для больших тиражей и автоматизации.Медленное применение ковки на прессе имеет тенденцию обрабатывать внутреннюю часть детали лучше, чем удар молотком, и часто применяется к большим высококачественным деталям (например, титановым переборкам самолетов). Другие специализированные методы ковки различаются по этим основным темам: обоймы подшипников и большие зубчатые колеса изготавливаются с помощью процесса, называемого, например, ковкой катаного кольца, в результате которого производятся бесшовные круглые детали.

Горячая штамповка

При горячей штамповке кусок металла должен быть значительно нагрет. Средняя температура ковки, необходимая для горячей штамповки различных металлов:

Во время горячей ковки заготовку или блюм нагревают либо индуктивно, либо в кузнечной печи или печи до температуры выше точки рекристаллизации металла.Этот вид экстремального нагрева необходим для предотвращения деформационного упрочнения металла во время деформации. Поскольку металл находится в пластичном состоянии, можно изготавливать довольно сложные формы. Металл остается пластичным и податливым.

Для ковки некоторых металлов, таких как суперсплавы, используется метод горячей ковки, называемый изотермической ковкой. Здесь штамп нагревают примерно до температуры заготовки, чтобы избежать охлаждения поверхности детали во время ковки. Ковка также иногда выполняется в контролируемой атмосфере, чтобы минимизировать образование накипи.

Традиционно производители выбирают горячую ковку для изготовления деталей, поскольку она допускает деформацию материала в его пластическом состоянии, при котором с металлом легче работать. Горячая ковка также рекомендуется для деформации металла с высоким коэффициентом деформируемости - мерой того, какой степени деформации металл может подвергнуться без развития дефектов. Другие рекомендации по горячей штамповке включают:

  • Производство отдельных деталей
  • От низкой до средней точности
  • Низкие напряжения или низкое деформационное упрочнение
  • Гомогенизированная зернистая структура
  • Повышенная пластичность
  • Устранение химических несоответствий и пористости

К числу возможных недостатков горячей штамповки можно отнести:

  • Меньшие допуски
  • Возможное коробление материала в процессе охлаждения
  • Различная структура зерна металла
  • Возможные реакции между окружающей атмосферой и металлом (образование накипи)

Холодная штамповка (или холодная штамповка)

Холодная штамповка деформирует металл, когда он находится ниже точки рекристаллизации.Холодная ковка несколько увеличивает предел прочности на разрыв и существенно снижает пластичность. Холодная ковка обычно происходит при комнатной температуре. Самыми распространенными металлами при холодной ковке обычно являются стандартные стали или углеродистые легированные стали. Холодная штамповка обычно представляет собой процесс с закрытой штамповкой.

Холодная ковка обычно предпочтительна, когда металл уже представляет собой мягкий металл, например алюминий. Этот процесс обычно менее затратен, чем горячая ковка, и конечный продукт требует небольших отделочных работ, если они вообще требуются.Иногда при холодной штамповке металла до желаемой формы его подвергают термообработке для снятия остаточных поверхностных напряжений. Из-за улучшений, которые холодная ковка вносит в прочность металла, иногда могут использоваться материалы меньших сортов для производства обслуживаемых деталей, которые нельзя изготовить из того же материала путем механической обработки или горячей штамповки.

Производители могут предпочесть холодную штамповку горячей штамповке по ряду причин - поскольку холодные штампованные детали требуют очень мало или совсем не требуют отделочной обработки, этот этап процесса изготовления часто является необязательным, что позволяет сэкономить деньги.Холодная ковка также менее подвержена проблемам загрязнения, а конечный компонент имеет лучшую общую поверхность. Другие преимущества холодной ковки:

  • Проще передать свойства направленности
  • Повышенная воспроизводимость
  • Повышенный контроль размеров
  • Выдерживает высокие нагрузки и высокие нагрузки на матрицу
  • Позволяет производить детали с чистой или почти чистой формой

Некоторые возможные недостатки включают:

  • Перед ковкой металлические поверхности должны быть чистыми и свободными от окалины.
  • Металл менее пластичный
  • Может возникнуть остаточное напряжение
  • Требуется более тяжелое и мощное оборудование
  • Требуется более прочный инструмент

Теплая поковка

Теплая ковка происходит при температуре ниже температуры рекристаллизации, но выше комнатной температуры, чтобы преодолеть недостатки и получить преимущества как горячей, так и холодной ковки.Образование окалины представляет меньшую проблему, и допуски могут быть соблюдены ближе, чем при горячей штамповке. Затраты на инструмент меньше, и для производства требуются меньшие усилия по сравнению с холодной штамповкой. Уменьшается деформационное упрочнение и улучшается пластичность по сравнению с холодной обработкой.

Приложения

В автомобильной промышленности ковка используется для изготовления компонентов подвески, таких как натяжные рычаги и шпиндели колес, а также компонентов трансмиссии, таких как шатуны и шестерни трансмиссии.Поковки часто используются для штоков, корпусов и фланцев трубопроводных клапанов, иногда из медного сплава для повышения коррозионной стойкости. Ручные инструменты, такие как гаечные ключи, обычно кованые, как и многие детали для тросов, такие как розетки и талрепы. Поковки широко используются в судостроении, для компонентов авиакосмической отрасли, в сельскохозяйственной технике и внедорожной технике. В компонентах электрической передачи, таких как зажимы подвески и крышки опор, используются поковки из медного сплава для повышения устойчивости к погодным условиям.

Ковочные стали, используемые для осей, шатунов, пальцев и т. Д., Обычно содержат 0,30–0,40% углерода для повышения формуемости. Термическая обработка после ковки позволяет деталям развивать лучшие механические свойства, чем у низкоуглеродистой стали. В тяжелых коленчатых валах и высокопрочных зубчатых передачах иногда повышают содержание углерода до 0,50% с добавлением других легирующих элементов для улучшения прокаливаемости.

Сводка

В этой статье представлено краткое обсуждение горячей и холодной штамповки.Для получения дополнительной информации о других продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах. Дополнительную информацию о процессах ковки можно найти на сайте Ассоциации кузнечной промышленности.

Прочие изделия из металла

Прочие «виды» статей

Больше от Custom Manufacturing & Изготовления

.

Смотрите также