Ковка объемная: Технология объемной штамповки в ковке

Ковка и штамповка | Обработка металлов давлением

Свободной ковкой называется процесс горячей обработки давлением с помощью универсального инструмента (молота или пресса с гладким  бойком).  Нагретый слиток кладут на нижний боек, и последовательными ударами верхнего бойка деформируют его (рис. 3.4,а). Ковка существенно улучшает структуру и свойства металла. Грубая, крупнозернистая структура слитка приобретает волокнистое строение с более мелким зерном, повышенными пластичностью и ударной вязкостью.

Рис. 3.4. Принцип устройства штампов при ковке и штамповке металла: а —свободная ковка; б — объемная штамповка; в — листовая штамповка 1 — поковка; 2 — облой

Свободную ковку применяют в основном при производстве единичных поковок сложной конфигурации. К преимуществам ковки по сравнению с другими способами обработки металлов следует отнести ее малую зависимость от массы, формы и размеров заготовок; малую стоимость необходимой технологической оснастки; возможность использования менее мощного оборудования благодаря концентрированному приложению усилий к небольшому объему деформируемого металла. Методом свободной ковки из слитков получают все крупные поковки массой 250 т и более. Заготовками для мелких и средних -поковок служат слитки, блюмы, болванки и прутковые катаные заготовки.

Основные операции свободной ковки: осадка— уменьшение высоты заготовки; протяжка—удлинение заготовки или ее части; прошивка —получение отверстий путем продавливания; обрубка — отделение части заготовки; гибка и скручивание. Разработка технологического процесса свободной ковки включает также составление чертежа поковки с назначением припусков, допусков и напусков; определение размеров и массы заготовки; выбор кузнечных операций и необходимого инструмента; выбор машинного оборудования. Определяют также режим нагрева заготовки, подбирают тип и размеры нагревательных устройств.

По размерам поковки определяют массу заготовки: Qзаг = Qпок+Qотх+Qуг+Qобс, где Qпок— масса поковки; Qотх — масса отходов; Qуг—масса угара; Qобс — масса отходов при обсечке лишнего металла. Отходы от слитка составляют 25— 30% (прибыль 5—10 %). Угар в результате окисления металла составляет 2—3 % массы заготовки на каждый нагрев. Величина отходов обсечки зависит от сложности поковок и способа их изготовления. Для простых поковок она не превышает 5— 8%, а для сложных поковок достигает 30%.

При серийном и массовом производстве используют штамповку, производительность которой в десятки раз больше производительности свободной ковки, а необходимая квалификация рабочих значительно ниже. Кроме того, при штамповке достигаются большие, чем при свободной ковке, точность размеров и чистота поверхности поковок. Однако штамповка выгодна лишь для такого производства, когда затраты на изготовление штампов оправдываются количеством выпускаемых поковок. Основными методами штамповки являются объемный и листовой (рис. 3.4,6, в). Различают горячую и холодную объемную штамповку. Листовая штамповка может быть холодной и с нагревом.

При горячей объемной штамповке (см. рис. 3.4,6) формообразование поковок осуществляется в специальных инструментах—штампах, рабочие полости (ручьи) которых допускают течение деформируемого металла только в определенном направлении и до необходимых пределов, в результате чего обеспечивается принудительное получение поковки заданной формы и размеров. Общий технологический процесс горячей штамповки складывается из отрезки заготовок, их нагрева, штамповки, отрезки облоя, образовавшегося вследствие вытекания металла из разъемов штампа, и зачистки заусенцев, термической обработки, правки и калибровки и, наконец, отделки поверхности. Штамповка может быть осуществлена в открытых и закрытых штампах. В открытых штампах поковка получается с облоем. Отход металла в облой составляет в среднем 10—20 % массы поковки.

Ковка и штамповка изделий из металла в Ногинске

Отвечая на распространенный вопрос, что предпочтительнее – литье или штамповка, мы не можем не коснуться стоимости черновых деталей, полученных этими способами. Металлообрабатывающее оборудование, применяемое для изготовления деталей по чертежам отливкой, имеет более высокую цену, занимает больше места и отличается на порядок большим потреблением энергии.

К тому же полученные отливкой детали не могут равняться со штампованными заготовками конструктивной сложностью, в то время как уровень их производственного брака заметно выше. Иными словами, штамповка дешевле и качественнее, а значит, конечный продукт, полученный из штампованной детали, будет иметь меньшую стоимость и превосходящую конкурентоспособность в условиях рынка.

Что касается литья, то его тоже нельзя списывать со счетов, ведь именно литые заготовки простого сечения используются для дальнейшей объемной (горячей) штамповки. Поэтому современное металлообрабатывающее предприятие, которое стремится к расширению своих производственных возможностей, должно иметь оба вида оборудования: и литейное, и штамповочное.

Сравнение технологий ковки и горячей штамповки

Сравнивать ковку и штамповку немного не корректно, поскольку эти технологии металлообработки деталей имеют различные показатели эффективности. Ковка, даже механизированная, намного медленнее, к тому же она не позволяет получать серийные изделия. Все выкованные детали отличаются между собой, хотя это далеко не всегда бросается в глаза. Именно поэтому ковка не применяется там, где точность и идентичность являются обязательными параметрами заказа.
	Главные отличия, которыми характеризуются ковка и штамповка, связаны с технологией непосредственной обработки металла. Ковка предполагает постепенное местное воздействие, в то время как штамповка производится мгновенной пластической деформацией всей заложенной в штамп заготовки. В результате штамповка выполняется за один ход пресса, а при ковке количество ходов гидравлического молота не ограничено.
Понятно, что для промышленного применения, стремящегося к получению максимального количества изделий с минимальными затратами труда, штамповка более предпочтительна. Ковка тоже остается востребованной, но ее сфера применения не столь велика и по большей части ограничивается декоративно-оформительской областью (кованые ворота, решетки, ограды).

Услуги металлообработки на Богородском заводе

Богородский завод по обработке цветных и черных металлов осуществляются ковка и штамповка. Наши производственные мощности не только эффективны в плане выпуска изделий большой серийности, но и технологически разнообразны, что позволяет нам изготавливать уникальные изделия и сборочные единицы повышенной конструктивной сложности.

Время, затрачиваемое на осуществление тех или иных технологических операций, сведено к наименьшим значениям, благодаря чему нам удается обслуживать большое количество клиентов. Качество металлообработки от этого не страдает, контролируясь на всех этапах производства. Это значит, что, обратившись на Богородский завод, вы получите свой заказ в минимальные сроки, но с высочайшим качеством!

Чтобы воспользоваться услугами Богородского завода по обработке цветных и черных металлов, свяжитесь с нами по телефонам:

• +7 (495) 777-60-40
• +7 (495) 540-56-81

Не откладывайте – звоните прямо сейчас, и уже завтра, согласовав условия, мы начнем наше взаимовыгодное сотрудничество!

Сторожев М.В. (ред.). Ковка и объемная штамповка стали. Справочник. Том 1. — Изд- 2-е, переработ. — М.: Машиностроение, 1967. — 435 с. — Штамповка, вырубка, прессование

Авторы тома: А. Н. Брюханов, д-р техн. наук проф.; М. Г. Златкин, инж.; С Б. Кирсанова, инж.; А. М. Мансуров, инж.; В. Л. Раскинд, инж.;

А. В. Ребельский, канд. техн. наук; Е. И. Семенов, канд. техн. наук; А. А. Скворцов, д-р техн. наук проф.; М. В. Сторожев д-р техн. наук;

С. Н. Хржановский, д-р техн. наук проф.; К. З. Шепеляковский, д-р техн. наук.

Под ред. д-ра техн. наук М. В. Сторожева. Том 1.

Изд- 2-е, переработ. — М.: Машиностроение, 1967. — 435 с.

 

Для удобства пользованием справочника выпускается в двух томах. В первом томе приведены сведения по сталям для поковок, разделке исходного материала на заготовки, термическим режимам ковки и штамповки, пламенным печам и электронагревательным устройствам, оборудованию, припускам и допускам на поковки, технологии ковки и штамповки.

В отличие от первого издания справочник содержит материал по ковке и горячей объемной штамповке только стали. Сведения по обработке давлением цветных сплавов, а также по холодной объемной штамповке предполагается включить в отдельный справочник. Во втором издании приведены данные о новом оборудовании и прогрессивных технологических процессах, учтены замечания и пожелания, высказанные рядом организаций и отдельными специалистами, по предыдущему (1959 г. ) изданию. Как и в первом издании в справочнике за основу принята терминология, примененная в фундаментальной советской литературе. Термины, относящиеся к новым процессам и оборудованию, взяты из числа наиболее употребительных.

Справочник предназначен для технологов и других инженерно-технических работников кузнечо-штамповочного производства. Он может быть полезен также преподавателям и студентам втузов. (Табл. 319, илл. 323, библ. 144).

 

Сталь для ковки и штамповки (инж. С. Б. Кирсанова)

Классификация и свойства стали. Сортаменты стальных слитков и проката.

Зачистка и резка металла на заготовки (инж. В. Л. Раскинд)

Зачистка металла.

Резка на ножницах и прессах.

Искажение концов заготовки и технические условия на резку.

Подогрев стали перед резкой.

Инструмент для резки.

Усилие резки.

Ножницы и прессы для резки.

Ломка на холодноломах.

Резка на металлорежущих станках.

Резка на дисковых пилах.

Резка на приводных ножовках и станках токарного типа.

Кислородная резка.

Условия резки.

Влияние процесса резки на структуру металла.

Технология резки.

Горючее и эффективная мощность пламени.

Аппаратура и машины для кислородной резки.

Анодно-механическая резка.

Особенности процесса и режимы.

Станки для анодно-механической резки.

Выбор способа резки и допуски на длину заготовки.

Весовые допуски и корректирование раскроя.

Отходы при резке и раскройный коэффициент использования металла.

Расчет отходов.

Раскройный коэффициент использования металла интервальных длин.

Выбор наивыгоднейшей формы заказа и использование отходов.

Механизация резки на ножницах и пилах.

Основы техники безопасности.

Термический режим ковки и штамповки (д-р техн. наук проф. А. А. Скворцов)

Температурный интервал ковки и штамповки.

Нагрев металла под ковку и штамповку.

Охлаждение поковок.

Угар и обезуглерожнвание металла при нагреве.

Борьба с окислением металла при нагреве.

Пламенные печи для нагрева под ковку и штамповку (д-р техн. наук проф. А. А. Скворцов)

Типы печей и область их применения.

Производительность и размеры пода печи.

Топливо и устройства для его сжигания.

Устройства для использования тепла отходящих газов.

Расход топлива.

Характеристики материалов для печей и расход их.

Электронагрев и электронагревательные устройства (д-р техн. наук К. 3. Шепеляковский)

Виды электронагревательных устройств.

Электрические печи сопротивления.

Индукционный нагрев.

Выбор основных параметров нагрева и оборудования.

Оборудование для индукционного нагрева.

Нагрев сопротивлением.

Выбор основных параметров нагрева и оборудования.

Оборудование для нагрева сопротивлением.

Ковочно-штамповочное оборудование общего назначения (основные параметры) (д-р техн. наук М. В. Сторожев)

Ковочные паровоздушные молоты двойного действия.

Ковочные приводные пневматические молоты.

Ковочные гидравлические прессы.

Штамповочные паровоздушные молоты двойного действия.

Штамповочные фрикционные молоты с доской.

Штамповочные молоты с двусторонним ударом.

Горячештамповочные кривошипные прессы.

Горизонтально-ковочные машины.

Винтовые фрикционные прессы.

Обрезные кривошипные прессы.

Кривошипные прессы общего назначения.

Чеканочные (калибровочные) кривошипно-коленные прессы.

Горизонтально-гибочные машины (бульдозеры).

Вертикально-ковочные машины

Ковочные вальцы.

Средства механизации процессов ковки и штамповки (инж_ А. М. Мансуров. д-р техн. наук проф. С. Н. Хржановский)

Свободная ковка.

Горячая объемная штамповка.

Оборудование для механизации процессов в цехах свободной ковки.

Оборудование для механизации, применяемое в цехах горячей объемной штамповки.

Виды технологических процессов получения поковок (д-р техн. наук М. В. Сторожев, инж. С. Б. Кирсанова)

Ковка на молотах и прессах (инж. М. Г. Златкин)

Инструмент и приспособления для ковки на молотах и прессах.

Технологический инструмент для ковки на молотах.

Поддерживающий инструмент для ковки на молотах.

Технологический инструмент для ковки на прессах.

Поддерживающий инструмент для ковки на прессах.

Материал для инструмента и некоторые правила его изготовления и эксплуатации.

Приспособления.

Ковочные операции.

Осадка.

Протяжка (вытяжка).

Передача.

Прошивка.

Закручивание.

Рубка.

Гибка.

Получение уступов.

Сварка кузнечная и газопрессовая.

Правка.

Разработка процесса.

Чертеж поковки. Припуски, допуски, напуски.

Объем и вес поковки.

Отходы при ковке.

Уковка.

Выбор проката.

Выбор слитка.

Технологические особенности ковки высоколегированной стали.

Классификация поковок.

Примеры ковки на молотах и прессах. Допуски и припуски на поковки, штампуемые на молотах, прессах и горизонтальноковочных машинах (инж. С. Б. Кирсанова)

Группы точности поковок.

Порядок назначения припусков.

Порядок назначения допусков.

Примеры назначения припусков и допусков.

Штамповка на молотах. Разработка чертежа поковки (д-р. техн. наук проф. А. Н. Брюханов)

Технологический процесс штамповки (кандидаты техн. наук Е. И. Семенов и А. В. Ребельский).

Классификация молотовых ковок.

Виды молотовых штампов и штамповочных ручьев.

Классификация ручьев молотового штампа и переходов штамповки.

Канавка для заусенца и заусенец.

Выбор переходов штамповки в открытых штампах и определение размеров заготовки.

Особенности выбора переходов и определения размеров исходной заготовки при штамповке в закрытых штампах.

Штамповка в подкладных штампах и комбинированная ковка-штамповка.

Раскрой металла и расчет отходов.

Конструирование и расчет ручьев молотового штампа.

Штамповочные ручьи.

Заготовительные ручьи.

Отрубной ручей (нож).

Конструирование молотового штампа (д-р. техн. наук проф. А. Н. Брюханов).

Правила составления чертежа штампа.

Расположение ручьев.

Уравновешивание сдвигающих усилий и замки.

Вставки.

Расстояние между ручьями, толщина стенок штампа.

Габариты штампа.

Крепление штампа.

Вес падающих частей штамповочного молота (канд. техн. наук Е. И. Семенов).

Технологическая карта (канд. техн. наук А. В. Ребельский)

Примеры штамповки в открытых штампах (кандидаты техн. наук Е. И. Семенов и А. В. Ребельский).

Примеры штамповки в закрытых штампах.

Холодная и горячая объемная штамповка металла

Содержание:

Объёмная штамповка и ковка металла производится с той целью, чтобы придать заготовке необходимую форму. Производится данная операция методом пластической деформации, в процессе которой структура металла меняется. Этот метод обработки металла иногда даже не уступает по прочности готового изделия штампованному методу.

Преимущества кованых изделий

Прочность и ударная вязкость готовых кованых изделий иногда даже выше чем у изделий изготовленных методом литья или штамповки. Используя такие методы, можно создавать детали в строгом соответствии с требованиями. Например, детали, которые применяются в:

• самолётостроении,
• автомобилестроении,

Поэтому они должны быть достаточно прочными и не обладать большим весом.

При обработке методом давления остается меньше отходов. Современные технологии позволяют создавать станки для обработки металла давлением, которые могут работать вообще без потерь. Любой профессионал может подтвердить тот факт, что обработка давлением вообще экономичнее, чем обработка резанием. При давлении детали придается необходимая форма, размер и улучшается качество поверхности.

Существует мнение, что метод обработки металла давлением постепенно вытесняет метод обработки резанием. Хотя ещё до недавних пор, резанье считалось наиболее точным методом. Но на сегодня существую такие методы, как калибровка или метод холодной штамповки, которые позволяют получать уже готовые детали.

Это всевозможные крепёжные элементы, турбинные лопатки и так далее. Ну а применение новых технологий вообще автоматизировало процесс получения таких точных деталей, как зубчатые шестерни с готовыми штампованными зубьями. При этом, эти точные детали имеют ещё и дополнительные показатели прочности, повышенную износостойкость. Этого нельзя было добиться раньше, используя метод резания.

Придание металлу необходимой формы при помощи ковки или штамповки иногда может даже соперничать с методом литья металлических изделий. Производительность здесь зависит от совершенства самого метода. Детали, полученные при помощи давления, совершенны только лишь по размерам.

Области применения

Но более точные размеры и формы могут быть получены только лишь при помощи ковки ли объемной штамповки. Современные предприятия активно внедряют на производствах все больше новых технологий. Это позволяет достигать необыкновенной точности и дополнительной прочности готовых изделий из металла.

Инструмент и оборудование

На сегодняшний день, такой метод как ковка, используется как при помощи ручной обработки, так и с применением машинной ковки. Для этого используются современные, высокотехнологические прессы и ковочные молоты. В качестве заготовок используют прессованный или катаный металл.

Инструмента для этого много, но вся работа выполняется на вырезных или плоских бойках. В результате получается поковка сложной или простой формы, которая впоследствии обрабатывается на станках для резки металла.

Если говорить о штамповке, то она так же выполняется на специальном оборудовании. Осуществляется холодным или горячим методом. Материал, который служит заготовками, используют в виде листового и пруткового проката. Этот метод почти не требует доработки на станках, или требует незначительных дополнительных обработок.  

Дополнительные материалы

Для начала работы с художественной ковкой надо освоить восемь основных техник, комбинирую которые вы уже сможете изготовить сложные изделия.

Ковка

Ковка

Ковка — обработка давлением, посредством которой тягучий металл (в нагретом состоянии) уплотняется, сращивается, или получает желаемую форму.

Ковка осуществляется ударами молота или нажатием пресса, при этом течение металла заготовки происходит в направлениях, не ограниченных поверхностями бойков и универсального кузнечного инструмента. Ковку применяют для изготовления мелких и крупных поковок простой и сложной формы, не имеющих точных размеров и достаточно качественной поверхности. Подавляющее большинство изготавливаемых ковкой поковок подвергается дальнейшей обработке на металлорежущих станках.

Используемые материалы: углеродистые стали, легированные стали, алюминий, латунь, магний, титан и т. д.

Ковка может быть горячей и холодной. Если при технологии горячей ковки железо разогревается свыше 1000 °С, а затем ему придается нужная форма, то при холодной ковке металл по сути деформируется так же, но без предварительного нагрева.

Ковка делится на ручную и машинную.

 

Ручная свободная ковка

Этот вид обработки металлов необходим, во-первых, для изготовления инструментов (чеканов, чеканных молотков, штихелей, зубил и т. п.), применяемых для различных способов художественной обработки металлов, а во-вторых, для производства самих художественных кованых изделий (светильников, решеток и т. п.). Для ручной свободной ковки применяются металлы и сплавы, обладающие вязкостью и пластичностью. Из черных металлов такими свойствами обладают стали различных марок.

Ручная ковка применяется при изготовлении мелких поковок (массой до 8 кг) в индивидуальном производстве и при ремонтных работах. Она требует высокой квалификации кузнеца и отличается низкой производительностью. При ручной ковке непосредственно на металл или на инструмент воздействуют кувалдой или молотом.

 

Машинная ковка

При машинной ковке нагретый металл пластически деформируется под воздействием удара падающих частей ковочного молота или давления пресса. При этом нагретую заготовку укладывают на нижний неподвижный боек, как на наковальню, а верхний подвижный боек при падении ударяет (на молоте) или нажимает (на прессе) на заготовку, деформирует металл, заставляя его перемещаться в требуемом направлении. Производительность при машинной ковке выше, чем при ручной.

Машинная ковка, осуществляемая на кузнечно-прессовом оборудовании, является основным методом, применяемым в машиностроении, а при обработке тяжелых поковок (весом примерно от 2 до 200 т и выше) является пока единственно возможным способом их изготовления.

Ковкой изготавливаются поковки для деталей типа валов паровых и гидравлических турбин, гидрогенераторов, турбинных дисков, коленчатых валов, деталей шагающих экскаваторов, цилиндров и колонн гидравлических прессов, и т. д.

 

Штамповка

Процесс обработки металлов давлением, при котором формообразование детали осуществляется в специализированном инструменте — штампе; разновидность кузнечно-штамповочного производства. По виду заготовки различают объёмную штамповку и листовую штамповку, по температуре процесса — холодную штамповку и горячую. По сравнению с ковкой, штамповка обеспечивает большую производительность благодаря тому, что пластически деформируется одновременно вся заготовка или значительная её часть.

 

Объемная штамповка

Состоит, как правило, в горячем деформировании металла посредством специализированного инструмента—штампов. Штампы имеют специальные полости — ручьи, по форме соответствующие форме будущей поковки. В процессе деформирования металл заготовки заполняет указанные полости и принимает форму ручья. Объемную штамповку применяют в серийном, крупносерийном и массовом производствах потому, что затраты, связанные с изготовлением штампов, окупаются лишь при выпуске большого количества поковок.

Точность размеров, качество поверхности поковок при штамповке значительно выше, чем при ковке, так что нередко после штамповки не требуется механическая обработка поковки. Производительность штамповки во много раз выше ручной и машинной ковки, а квалификация рабочего кузнеца-штамповщика значительно ниже квалификации кузнеца ручной и машинной ковки.

 

Листовая штамповка

Листовая штамповка подразумевает в исходном виде тело, одно из измерений которого пренебрежимо мало по сравнению с двумя другими (лист-до 6 мм). В противном случае штамповка называется объёмной. Для процесса штамповки используются прессы — устройства, позволяющие деформировать материалы с помощью механического воздействия.

Характеризуется тем, что плоская листовая или трубная заготовка разрезается или подвергается формоизменению чаще в холодном состоянии с помощью специальных штампов. Детали, полученные листовой штамповкой, отличаются высокой точностью, хорошим качеством поверхности и, как правило, поступают на сборку без дополнительной механической обработки. Рассматриваемый вид обработки давлением — это высокопроизводительный и автоматизированный метод получения деталей в массовом производстве деталей автомобилей, тракторов, самолетов, приборов и т. д.

В массовом и крупносерийном производствах преимущественное применение имеет ковка в штампах, а в мелкосерийном и единичном — свободная ковка.

Вернуться назад

Ковка и объемная штамповка стали :: Книги по металлургии

 

Механизацию процессов в кузнечном производстве условно подразделяют на три степени: высокую, среднюю и низкую. При высокой степени механизации все основные и вспомогательные операции процесса изготовления поковки выполняют при помощи специальных механизмов, управляемых рабочим на каждом отдельном участке ковочного агрегата. При средней степени механизации больший объем (по трудоемкости) основных и вспомогательных операций изготовления поковки выполняют при помощи специальных механизмов, управляемых рабочим на каждом отдельном участке ковочного агрегата,   а меньший — вручную.

СВОБОДНАЯ   КОВКА

Нагрев заготовок. Посадка заготовок в нагревательную печь и вынос заготовок из печи осуществляется с помощью транспортных устройств и посадочных приспособлений; транспортного мостового электрического крана, ковочного мостового электрического крана, ковочного поворотного электрического крана, посадочной машины, ковочного манипулятора, посадочной вилки, патрона, клещей и цепей к ним. Выбор средств механизации зависит от технологии и организации производства поковок, типа нагревательной печи и веса заготовок. Так, при обслуживании толкательных печей подача заготовок в зону действия толкателя осуществляется при помощи поворотного электрического крана и подвесных   клещей; нагретая заготовка выдается из печи на приемное устройство толкателем, затем манипулятором подается к прессу. В тех случаях, когда нет манипулятора, следует применять ковочный поворотный электрический кран, снабженный подвесными клещами.

Для посадки заготовок впечь с выдвижным или с вагонеточным подом, а также для выноса нагретых заготовок из печи применяют транспортный мостовой электрический кран, причем захват заготовки и перенос ее осуществляется при весе заготовки до 60 т подвесными клещами и для заготовок весом более 60 т — подвесными цепями.

В тех случаях, когда транспортного мостового крана нет, посадка заготовок в печь и вынос их из печи производится ковочным мостовым краном.

Ковка на гидравлических ковочных прессах. При ковке на гидравлических прессах подлежат механизации следующие технологические и транспортные операции: посадка заготовки в нагревательную печь, вынос заготовки из нагревательной печи и подача ее к прессу, биллетировка и оттяжка хвоста, ковка заготовки, удаление поковки от пресса и посадка ее в термическую печь, удаление от пресса метал-лоотходов. Рекомендуемая грузоподъемность основных средств механизации в прессовых кузнечных цехах при изготовлении поковок разных конфигураций приведена в табл. 3.

КИСЛОРОДНАЯ   РЕЗКА

Условия резки

Газовой резке поддаются лишь те металлы, которые удовлетворяют следующим основным условиям. 1.   Температура   воспламенения   металла должна быть ниже температуры плавления (условие возможности осуществления процесса). За температуру воспламенения принимают температуру,   при   которой   металл   интенсивно окисляется   струей   кислорода,   действующей на его нагретую поверхность. Высококачественная газовая резка возможна при сгорании металла в твердом   состоянии.    Сталь, nbsp;  содержащая углерода более 0,7%, при резке одновременно горит и расплавляется, вследствие чего полость раздела получается широкой, а поверхность неровной. 2. Окислы   металла   должны   быть жидкотекучими и обладать более низкой температурой плавления, чем металл (условие, обеспечивающее выдувание   шлака    из   полоски    раздела в жидком состоянии). 3. Теплота, выделяющаяся при сгорании металла, вместе с теплотой подогревающего   пламени должна   быть достаточной для поддержания нагрева на уровне температуры воспламенения в течение всего периода резки (условие, необходимое для беспрерывности процесса резки). 5.   В металле должно быть ограниченное   содержание элементов,   ухудшающих процесс резки. Высоколегированные хромистые, хромоникелевые, вольфрамовые и другие стали не удовлетворяют перечисленным условиям и поддаются лишь кислородно-флюсовой резке. Структура металла вдоль линии реза отлична от структуры основного металла. В малоуглеродистых сталях в зоне перегрева наблюдается рост зерна, а у кромок реза видманштеттова структура. Участки более удаленные от линии реза, но расположенные в зоне термического влияния, приобретают сравнительно мелкозернистое строение, подобно структуре нормализованной стали. При резке малоуглеродистой стали структурные изменения, как правило, не оказывают существенного влияния на качество металла. Резка высокоуглеродистой и легированной стали сопровождается образованием в зоне термического влияния структур с повышенной твердостью вследствие закалки. Глубина зоны термического влияния возрастает с увеличением содержания углерода в стали (табл. 25). Изменение твердости стали зависит также и от способа резки (табл. 26). Для уменьшения отрицательного влияния (закалка кромок, трещинообразование) огневой резки применяют сопутствующий подогрев и замедленное охлаждение. Сопутствующий подогрев осуществляется пламенем дополнительных сопел 2 (рис. 20), концентрически расположенных относительно мундштука /. Благодаря сопутствующему подогреву уменьшается скорость охлаждения зоны термического влияния, а вместе с тем и степень закалки стали. скорость охлаждения уменьшают также и тем, что разрезанные части металла раздвигают не сразу после окончания процесса резки, а через некоторое время, благодаря чему уменьшается интенсивность теплоотдачи. Снятие напряжений и уменьшение твердости достигается в необходимых случаях соответствующей термообработкой металла после резки.

Технология резки

Подготовка    поверхности    металла.

Начало резки. Резку следует начинать с ребра или кромки металла. Если операцию необходимо начинать внутри контура (например, при вырезке заготовки из листа), рекомендуется в начальной точке реза подготовить отверстие, что при ручной резке и толщине листа до 50—75 мм выполняют резаком, а при машинной резке и толщине листа свыше 20 мм — сверлом на стационарном сверлильном станке или переносной дрелью (диаметр отверстия не менее 6—8 мм в зависимости от толщины листа). Время подогрева металла пламенем резака до начала резки зависит от толщины и химического состава стали (табл. 27). Поддержание резака на определенной высоте при разрезке достигается закреплением его на тележке (при ручной резке) или с помощью суппорта (при машинной резке). Ориентировочно расстояние мундштука от поверхности металла h определяют по формуле [9]

h = 2 + 0,0156 мм,

h = 4+ 0,056.

полосовой и листовой стали толщиной до 20—30 мм рекомендуется [4 ] пламя направлять под углом 60—70° (рис. 21, а). При вырезке детали из поковки (листа) по криволинейному контуру резак устанавливают перпендикуляр-

Ь= 2+ 0,036.

ВЫБОР   СПОСОБА   РЕЗКИ

И ДОПУСКИ НА ДЛИНУ

ЗАГОТОВКИ

Самым высокопроизводительным и дешевым способом является резка на ножницах и прессах. В кузнечных цехах с крупносерийным и серийным производством этот способ является основным. Он выгодно отличается и тем, что не вызывает дополнительных потерь металла на прорезку. Существенным недостатком его является искажение формы торцовой части заготовки. В кузницах мелкосерийного и индивидуального производства, применяющих прокат крупных сечений, развита кислородная резка. Основным недостатком огневой резки является дополнительная потеря металла на прорезку. Хорошее качество реза и сравнительно высокая точность обеспечиваются при резке проката на пилах и других отрезных станках. Однако относительно низкая производительность, высокая стоимость и кратковременная стойкость режущего инструмента (особенно дорогостоящих сегментов), а также потери металла на прорезку ограничивают применение данного способа. Резку на пилах и других отрезных станках рекомендуется применять лишь в тех случаях, когда к заготовке предъявляются повышенные требования в отношении качества реза и допусков на длину. В кузницах применяется также резка на пилах и в тех случаях, когда усилие пресс-ножниц недостаточно для резки проката крупных сечений. Допуск на длину заготовки при равных производственных условиях зависит от размеров сечения проката и номинальной длины заготовки. Наиболее отвечающей экономичному расходованию металла является структура допуска с преобладанием отрицательного отклонения или в крайнем случае с равными предельными отклонениями от номинала (симметричный допуск). Односторонние допуски с положительными (плюсовыми) отклонениями следует применять лишь в исключительных, обоснованных технологическим процессом, случаях. Допуски на длину заготовок при резке на ножницах приведены в табл. 42, на прессах в штампах — в табл. 43, а на дисковых пилах, ленточных и ножовочных механических станках — в табл. 44.

Техническая литература — Ковка и штамповка: справочник в 4-х томах

Том 1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка

В первом томе изложены сведения о материалах и заготовках для ковки, штамповки. 
рассмотрены вопросы деформирования стали и сплавов, подготовки поверхности металла и способы его разделения на заготовки, термические режимы ковки и объемной штамповки.

Во 2-ом издании (1-е изд. 1985 г.) впервые даны сведения о металлических порошках для прессования, значительно переработаны разделы по пламенным печам и электронагреву перед ковкой и штамповкой, разделы ковочно-штамповочного оборудования, механизации и автоматизации технологических процессов и проектирования ковки и штамповки, контроля качества поковок, материалы по термической обработке поковок, особенностям ковки инструментальных и жаропрочных сталей, цветных сплавов, технико-экономическим показателям кузнечных и листоштамповочных цехов, охране труда и т.д. 
Предназначен для инженерно-технических работников машиностроительных предприятий, может быть полезен преподавателям и студентам втузов. 

Том 2. Горячая объемная штамповка.

Во втором томе даны рекомендации по назначению допусков, припусков и напусков на штампованные поковки по новым стандартам. Приведены классификация поковок, разработка чертежа штампованной поковки, примеры проектирования технологических процессов, рекомендации для конструирования и расчета штампов и выбора оборудования. Уделено внимание специальным видам штамповки: накатке, электровысадке, на высокоскоростных молотах, раскатке и т.д. Изложены особенности объемной горячей штамповки инструментальных и жаропрочных сталей, а также цветных сплавов. Приведены сведения по отделке и очистке поковок, контролю их качества, эксплуатации и ремонту штамповой оснастки.

Во 2-м издании (1-е изд. 1987 г.) введены новые разделы по штамповке с обкатыванием, полугорячей штамповка, жидкой штамповке состоянии и др., значительно переработаны материалы по штамповке жаропрочных сталей и цветных металлов, отделке и очистке поковок, контролю качества, эксплуатации и ремонту штампов. 

Том 3. Холодная объемная штамповка. Штамповка металлических порошков.

В третьем томе даны сведения по объемной холодной штамповке на прессах и холодно-высадочйых автоматах, холодному деформированию изделий из металлических порошковых материалов. Приведены методики расчета и конструирования штампов для объемной штамповки, выполняемой на кривошипных и гидравлических прессах, а также на основании единого метода определения деформирующих сил давлений на стенки штампов приведены расчетные зависимости, примеры расчетов для регулирования и оптимизации течения металла в условиях штамповки выдавливанием. Рассмотрены специализированные процессы и оборудование, даны рекомендации по выбору смазок.

Во 2-м издании (1-е изд. 1987 г.) введены новые разделы по производству порошковых деталей, расчету деформируюкцих сил, оптимизации кинематики течения материала заготовок, прогнозированию деформации заготовок без разрушения, повышению безопасности, качеству штампованных заготовок и деталей, полученных холодной и полугорячей объемной штамповкой. 

Том 4. Листовая штамповка.

В четвертом томе даны сведения по листовой штамповке, основных операциях, оборудовании и штампах.

Приведена классификация и методика расчета операций листовой штамповки, изложены основы проектирования технологических процессов. Даны рекомендации по выбору и оптимизации раскроя, применению смазочных материалов, определению деформационных, силовых и энергетических характеристик. Приведены примеры расчета и проектирования технологических процессов. Представлены типовые конструкции штампов и рекомендации по их выбору, а также основные типы специализированного оборудования.

Во 2-м издании (1-е изд. 1987 г.) материалы переработаны и дополнены в свете последних достижений науки в области теории и технологии листовой штамповки; включены материалы по совмещению формоизменяющих операций в листовой штамповке, штамповке с применением высоких энергий, изотермическому формообразованию листовых материалов, рассмотрены особенности толстолистовой штамповки в мелкосерийном производстве, выбору материалов, эксплуатации и ремонту штампов.

Как сравнивать поковки | Массив Forging Industry Association

( ‘#markup’ => ‘

Сравнение поковок и отливок
Сравнение поковок и сварных деталей
Сравнение поковок и обработанных стержней / пластин
Сравнение поковок и деталей из порошкового металла
Сравнение поковок и армированных пластмасс / композитов

---

Сравнение поковок и отливок

• Поковки прочнее. Отливка не может получить усиливающий эффект горячей и холодной обработки.Ковка превосходит литье по предсказуемым прочностным характеристикам — обеспечивая превосходную прочность, которая гарантирована от части к детали.
• Ковка устраняет дефекты отлитых слитков или непрерывнолитого проката. Отливка не имеет ни текучести зерна, ни направленной прочности, и процесс не может предотвратить образование определенных металлургических дефектов. Предварительная обработка кузнечной заготовки обеспечивает поток зерна, ориентированный в направлениях, требующих максимальной прочности. Дендритные структуры, сегрегация сплава и подобные дефекты улучшаются при ковке.
• Поковки надежнее, дешевле. Дефекты отливки бывают самых разных форм. Поскольку горячая обработка улучшает зернистость и придает высокую прочность, пластичность и стойкость, кованые изделия более надежны. И они производятся без дополнительных затрат на более строгий контроль процесса и проверки, которые требуются для литья.
• Поковки лучше поддаются термообработке. Отливки требуют тщательного контроля процессов плавления и охлаждения, поскольку может произойти сегрегация сплава.Это приводит к неравномерному отклику на термообработку, что может повлиять на прямолинейность готовых деталей. Поковки более предсказуемо реагируют на термическую обработку и обеспечивают лучшую стабильность размеров.
• Гибкое и экономичное производство поковок адаптируется к требованиям. Для некоторых отливок, таких как отливки со специальными характеристиками, требуются дорогие материалы и контроль процесса, а также более длительные сроки изготовления. Раскатка в открытой матрице и кольцевая прокатка являются примерами процессов ковки, которые адаптируются к разной длине производственного цикла и позволяют сократить время выполнения заказа.

Сравнение поковок и сварных изделий

• Поковки обеспечивают экономию производства и материалов. Сварные конструкции более дорогостоящие при больших объемах производства. Фактически, готовые детали являются традиционным источником конверсии ковки по мере увеличения объема производства. Первоначальные затраты на инструмент для ковки могут быть покрыты за счет экономии объема производства и материалов, а внутренняя экономика производства ковки снижает затраты на рабочую силу, количество брака и переделок, а также снижает затраты на инспекцию.
• Поковки прочнее. Сварные конструкции обычно не свободны от пористости. Повышение прочности, полученное при сварке или креплении стандартного проката, может быть потеряно из-за плохой практики сварки или соединения. Ориентация зерен, достигаемая при ковке, делает детали более прочными.
• Поковки предлагают экономичный дизайн / контроль. Многокомпонентная сварная сборка не может сравниться с экономией, полученной за счет правильно спроектированной цельной поковки. Такое объединение деталей может привести к значительной экономии затрат.Кроме того, сварные детали требуют дорогостоящих процедур проверки, особенно для компонентов, подверженных высоким нагрузкам. Поковок нет.
• Поковки обладают более стабильными и улучшенными металлургическими свойствами. Избирательный нагрев и неравномерное охлаждение, возникающие при сварке, могут привести к таким нежелательным металлургическим свойствам, как неоднородная зернистая структура. При использовании сварной шов может выступать в качестве металлургической выемки, что может привести к выходу детали из строя. Поковки не имеют внутренних пустот, которые могут вызвать неожиданный отказ под действием напряжения или удара.
• Поковки предлагают упрощенное производство. Сварка и механическое крепление требуют тщательного выбора соединительных материалов, типов и размеров крепления, а также тщательного контроля за практикой затяжки, что увеличивает производственные затраты. Ковка упрощает производство и обеспечивает лучшее качество и стабильность от детали к детали.

Сравнение поковок и обработанных прутков / листов

• Поковки предлагают более широкий диапазон размеров требуемых марок материалов. Размеры и форма изделий из стального прутка и листа ограничены размерами, в которых эти материалы поставляются. Часто ковка может быть единственным процессом металлообработки, доступным для определенных марок и желаемых размеров. Поковки можно экономично производить в широком диапазоне размеров от деталей, наибольший размер которых меньше 1 дюйма, до деталей весом более 450 000 фунтов.
• Поковки имеют зерно, ориентированное по форме для большей прочности. Обработанный пруток и лист могут быть более подвержены усталостной коррозии и коррозии под напряжением, поскольку при механической обработке режется зернистость материала.В большинстве случаев ковка дает зернистую структуру, ориентированную на форму детали, что обеспечивает оптимальную прочность, пластичность и устойчивость к ударам и усталости.
• Поковки позволяют лучше и экономнее использовать материалы. Пластина для газовой резки — это расточительный процесс, один из нескольких этапов изготовления, при котором расходуется больше материала, чем необходимо для изготовления таких деталей, как кольца или ступицы. Еще больше теряется при последующей обработке.
• Поковки дают меньше лома; более крупное и экономичное производство. Поковки, особенно формы, близкие к чистым, лучше используют материал и образуют мало брака. При крупносерийном производстве решающее преимущество в стоимости имеют поковки.
• Поковки требуют меньшего количества вторичных операций. В состоянии поставки для некоторых сортов прутка и листа требуются дополнительные операции, такие как токарная обработка, шлифовка и полировка для удаления неровностей поверхности и достижения желаемой отделки, точности размеров, обрабатываемости и прочности. Часто поковки можно ввести в эксплуатацию без дорогостоящих вторичных операций.

Сравнение поковок и деталей из порошкового металла (P / M)

• Поковки прочнее. Низкие стандартные механические свойства (например, прочность на разрыв) типичны для деталей из P / M. Поток зерна поковки обеспечивает прочность в критических точках напряжения.
• Поковки обеспечивают более высокую целостность. Дорогостоящая модификация частичной плотности или инфильтрация требуется для предотвращения дефектов P / M. Оба процесса увеличивают затраты. Зернистость кованых деталей обеспечивает прочность металла и отсутствие дефектов.
• Поковки требуют меньшего количества вторичных операций. Специальные формы P / M, резьбы и отверстия, а также допуски на точность могут потребовать обширной обработки. Операции вторичной ковки часто сводятся к чистовой обработке, сверлению отверстий и другим простым этапам. Собственная прочность поковок обеспечивает неизменно превосходное качество обработанной поверхности.
• Поковки обеспечивают большую гибкость конструкции. Формы P / M ограничены теми, которые могут быть выброшены в направлении прессования.Ковка позволяет создавать детали, которые не ограничиваются формами в этом направлении.
• В поковках используются менее дорогие материалы. Исходными материалами для высококачественных деталей из P / M обычно являются распыленные водой, предварительно легированные и отожженные порошки, которые стоят значительно дороже за фунт, чем прутковые стали.

Сравнение поковок и армированных пластмасс / композитов (RP / C)

• Поковки обеспечивают большую производительность. Новые конструкции сложных композитных деталей часто могут требовать длительного времени и значительных затрат на разработку.Высокая производительность ковки еще не может быть достигнута в армированных пластмассах и композитах.
• Поковки имеют установленную документацию. Данные о физических свойствах RP / C скудны, а данные от поставщиков материалов не согласованы. Даже современные поковки для аэрокосмической промышленности представляют собой признанные изделия с хорошо задокументированными физическими, механическими и эксплуатационными характеристиками.
• Поковки предлагают более широкий диапазон рабочих температур. Рабочие температуры RP / C ограничены, и влияние температуры часто бывает сложным.Поковки сохраняют характеристики в более широком диапазоне температур.
• Поковки обеспечивают более надежную работу. Повреждение непрерывных армирующих волокон RP / C может привести к ухудшению характеристик и непредсказуемым эксплуатационным характеристикам. Ковочные материалы превосходят композиты почти по всем физико-механическим свойствам, особенно по ударопрочности и прочности на сжатие.

‘, ‘#printed’ => правда, ‘#type’ => ‘разметка’, ‘#pre_render’ => множество ( 0 => ‘drupal_pre_render_markup’, 1 => ‘ctools_dependent_pre_render’, ), ‘#children’ => ‘

Сравнение поковок и отливок
Сравнение поковок и сварных изделий
Сравнение поковок и обработанных прутков / пластин
Сравнение поковок и деталей из порошкового металла
Сравнение поковок и армированных пластмасс / композитов

---

Сравнение поковок и отливок

• Поковки прочнее. Отливка не может получить усиливающий эффект горячей и холодной обработки. Ковка превосходит литье по предсказуемым прочностным характеристикам — обеспечивая превосходную прочность, которая гарантирована от части к детали.
• Ковка устраняет дефекты отлитых слитков или непрерывнолитого проката. Отливка не имеет ни текучести зерна, ни направленной прочности, и процесс не может предотвратить образование определенных металлургических дефектов. Предварительная обработка кузнечной заготовки обеспечивает поток зерна, ориентированный в направлениях, требующих максимальной прочности.Дендритные структуры, сегрегация сплава и подобные дефекты улучшаются при ковке.
• Поковки надежнее, дешевле. Дефекты отливки бывают самых разных форм. Поскольку горячая обработка улучшает зернистость и придает высокую прочность, пластичность и стойкость, кованые изделия более надежны. И они производятся без дополнительных затрат на более строгий контроль процесса и проверки, которые требуются для литья.
• Поковки лучше поддаются термообработке. Отливки требуют тщательного контроля процессов плавления и охлаждения, поскольку может произойти сегрегация сплава. Это приводит к неравномерному отклику на термообработку, что может повлиять на прямолинейность готовых деталей. Поковки более предсказуемо реагируют на термическую обработку и обеспечивают лучшую стабильность размеров.
• Гибкое и экономичное производство поковок адаптируется к требованиям. Для некоторых отливок, таких как отливки со специальными характеристиками, требуются дорогие материалы и контроль процесса, а также более длительные сроки изготовления.Раскатка в открытой матрице и кольцевая прокатка являются примерами процессов ковки, которые адаптируются к разной длине производственного цикла и позволяют сократить время выполнения заказа.

Сравнение поковок и сварных изделий

• Поковки обеспечивают экономию производства и материалов. Сварные конструкции более дорогостоящие при больших объемах производства. Фактически, готовые детали являются традиционным источником конверсии ковки по мере увеличения объема производства. Первоначальные затраты на инструмент для ковки могут быть покрыты за счет экономии объема производства и материалов, а внутренняя экономика производства ковки снижает затраты на рабочую силу, количество брака и переделок, а также снижает затраты на инспекцию.
• Поковки прочнее. Сварные конструкции обычно не свободны от пористости. Повышение прочности, полученное при сварке или креплении стандартного проката, может быть потеряно из-за плохой практики сварки или соединения. Ориентация зерен, достигаемая при ковке, делает детали более прочными.
• Поковки предлагают экономичный дизайн / контроль. Многокомпонентная сварная сборка не может сравниться с экономией, полученной за счет правильно спроектированной цельной поковки. Такое объединение деталей может привести к значительной экономии затрат.Кроме того, сварные детали требуют дорогостоящих процедур проверки, особенно для компонентов, подверженных высоким нагрузкам. Поковок нет.
• Поковки обладают более стабильными и улучшенными металлургическими свойствами. Избирательный нагрев и неравномерное охлаждение, возникающие при сварке, могут привести к таким нежелательным металлургическим свойствам, как неоднородная зернистая структура. При использовании сварной шов может выступать в качестве металлургической выемки, что может привести к выходу детали из строя. Поковки не имеют внутренних пустот, которые могут вызвать неожиданный отказ под действием напряжения или удара.
• Поковки предлагают упрощенное производство. Сварка и механическое крепление требуют тщательного выбора соединительных материалов, типов и размеров крепления, а также тщательного контроля за практикой затяжки, что увеличивает производственные затраты. Ковка упрощает производство и обеспечивает лучшее качество и стабильность от детали к детали.

Сравнение поковок и обработанных прутков / листов

• Поковки предлагают более широкий диапазон размеров требуемых марок материалов. Размеры и форма изделий из стального прутка и листа ограничены размерами, в которых эти материалы поставляются. Часто ковка может быть единственным процессом металлообработки, доступным для определенных марок и желаемых размеров. Поковки можно экономично производить в широком диапазоне размеров от деталей, наибольший размер которых меньше 1 дюйма, до деталей весом более 450 000 фунтов.
• Поковки имеют зерно, ориентированное по форме для большей прочности. Обработанный пруток и лист могут быть более подвержены усталостной коррозии и коррозии под напряжением, поскольку при механической обработке режется зернистость материала.В большинстве случаев ковка дает зернистую структуру, ориентированную на форму детали, что обеспечивает оптимальную прочность, пластичность и устойчивость к ударам и усталости.
• Поковки позволяют лучше и экономнее использовать материалы. Пластина для газовой резки — это расточительный процесс, один из нескольких этапов изготовления, при котором расходуется больше материала, чем необходимо для изготовления таких деталей, как кольца или ступицы. Еще больше теряется при последующей обработке.
• Поковки дают меньше лома; более крупное и экономичное производство. Поковки, особенно формы, близкие к чистым, лучше используют материал и образуют мало брака. При крупносерийном производстве решающее преимущество в стоимости имеют поковки.
• Поковки требуют меньшего количества вторичных операций. В состоянии поставки для некоторых сортов прутка и листа требуются дополнительные операции, такие как токарная обработка, шлифовка и полировка для удаления неровностей поверхности и достижения желаемой отделки, точности размеров, обрабатываемости и прочности. Часто поковки можно ввести в эксплуатацию без дорогостоящих вторичных операций.

Сравнение поковок и деталей из порошкового металла (P / M)

• Поковки прочнее. Низкие стандартные механические свойства (например, прочность на разрыв) типичны для деталей из P / M. Поток зерна поковки обеспечивает прочность в критических точках напряжения.
• Поковки обеспечивают более высокую целостность. Дорогостоящая модификация частичной плотности или инфильтрация требуется для предотвращения дефектов P / M. Оба процесса увеличивают затраты. Зернистость кованых деталей обеспечивает прочность металла и отсутствие дефектов.
• Поковки требуют меньшего количества вторичных операций. Специальные формы P / M, резьбы и отверстия, а также допуски на точность могут потребовать обширной обработки. Операции вторичной ковки часто сводятся к чистовой обработке, сверлению отверстий и другим простым этапам. Собственная прочность поковок обеспечивает неизменно превосходное качество обработанной поверхности.
• Поковки обеспечивают большую гибкость конструкции. Формы P / M ограничены теми, которые могут быть выброшены в направлении прессования.Ковка позволяет создавать детали, которые не ограничиваются формами в этом направлении.
• В поковках используются менее дорогие материалы. Исходными материалами для высококачественных деталей из P / M обычно являются распыленные водой, предварительно легированные и отожженные порошки, которые стоят значительно дороже за фунт, чем прутковые стали.

Сравнение поковок и армированных пластмасс / композитов (RP / C)

• Поковки обеспечивают большую производительность. Новые конструкции сложных композитных деталей часто могут требовать длительного времени и значительных затрат на разработку.Высокая производительность ковки еще не может быть достигнута в армированных пластмассах и композитах.
• Поковки имеют установленную документацию. Данные о физических свойствах RP / C скудны, а данные от поставщиков материалов не согласованы. Даже современные поковки для аэрокосмической промышленности представляют собой признанные изделия с хорошо задокументированными физическими, механическими и эксплуатационными характеристиками.
• Поковки предлагают более широкий диапазон рабочих температур. Рабочие температуры RP / C ограничены, и влияние температуры часто бывает сложным.Поковки сохраняют характеристики в более широком диапазоне температур.
• Поковки обеспечивают более надежную работу. Повреждение непрерывных армирующих волокон RP / C может привести к ухудшению характеристик и непредсказуемым эксплуатационным характеристикам. Ковочные материалы превосходят композиты почти по всем физико-механическим свойствам, особенно по ударопрочности и прочности на сжатие.

‘, )

поковок Где, почему и как? | Ассоциация кузнечной промышленности

Ковка — формование металла пластической деформацией — охватывает множество оборудования и технологий.Знание различных операций ковки и характерного потока металла, производимого каждой из них, является ключом к пониманию конструкции ковки.

Молоток и ковочный пресс
Как правило, кованые детали формуются с помощью молотка или пресса. Ковка на молотке выполняется в серии оттисков штампа с использованием повторяющихся ударов. Качество ковки, а также экономичность и производительность молоткового процесса зависят от инструментов и навыков оператора. Появление программируемых молотов привело к уменьшению зависимости оператора и повышению согласованности процесса.В прессе заготовка обычно поражается только один раз в каждом слепке штампа, и дизайн каждого штампа становится более важным, в то время как навыки оператора менее критичны.

Процессы

Рис. 1. Сжатие между узкими матрицами.

Ковка в открытых штампах Ковка в открытых штампах с помощью молотков и прессов — это современное продолжение доиндустриальных мастеров по металлу, работающих с молотком на своей наковальне.

При открытой штамповке заготовка не ограничивается полностью, так как она формируется штампами. Процесс открытой штамповки обычно связан с крупными деталями, такими как валы, втулки и диски, но вес деталей может варьироваться от 5 до 500 000 фунтов.

Большинство поковок в открытых штампах производятся на плоских штампах. Круглые обжимные матрицы и V-образные матрицы также используются попарно или с плоской матрицей. Операции, выполняемые на открытых штамповочных прессах, включают:

1. Вытягивание или уменьшение поперечного сечения слитка или заготовки для их удлинения.
2. Осадка или уменьшение длины слитка или заготовки до большего диаметра.
3. Осадка, вытяжка и прошивка — процессы, которые иногда сочетаются с ковкой на оправке для штамповки колец с грубым контуром.

Рис. 2. Валковая поковка .

При штамповке или прессовании кованой заготовки ее многократно перемещают между штампами, пока она не достигнет окончательных размеров ковки.Поскольку процесс является неточным и требует значительных навыков мастера по ковке, сохраняются значительные припуски на заготовки, чтобы компенсировать неровности ковки. Кованая деталь проходит черновую обработку, а затем чистовую обработку до окончательных размеров. Все более широкое использование прессов и молотов делает ковку в открытых штампах и все процессы ковки более автоматизированными.

При открытой штамповке металлы обрабатываются при температурах, превышающих их температуры рекристаллизации. Поскольку процесс требует повторяющихся изменений положения заготовки, заготовка охлаждается во время открытой штамповки до температуры ниже температуры горячей обработки или рекристаллизации.Затем его необходимо повторно нагреть, прежде чем можно будет продолжить ковку. Например, стальной вал диаметром 2 фута и длиной 24 фута может потребовать от четырех до шести плавок, прежде чем будут достигнуты окончательные размеры после ковки.

Практическое правило гласит, что при открытой штамповке стали требуется 50 фунтов падающего веса на каждый квадратный дюйм поперечного сечения заготовки.

Рис. 3. Ковка валков с использованием валков специальной формы.

Сжатие между плоскими штампами или с высадкой — это процесс открытой штамповки, при котором продолговатая заготовка помещается на торец на нижний штамп, а его высота уменьшается за счет движения вниз верхнего штампа.Трение между торцами заготовки и штампами предотвращает свободное боковое распространение металла, в результате чего получается типичная цилиндрическая форма. Контакт с холодной поверхностью штампа приводит к охлаждению торцевых поверхностей металла, повышая его сопротивление деформации и улучшая бочкообразность.

Осадка между параллельными плоскими штампами ограничивается деформацией, симметричной относительно вертикальной оси. Если желательно преимущественное удлинение, идеально подходит сжатие между узкими матрицами (рис. 1). Силы трения в осевом направлении стержня меньше, чем в перпендикулярном направлении, и поток материала в основном осевой.

Более узкая матрица удлиняется лучше, но слишком узкая матрица будет резать металл вместо удлинения. На направление потока материала также можно влиять, используя штампы с поверхностями особой формы.

Сжатие между узкими матрицами прерывистое, поскольку необходимо выполнить много ходов, пока заготовка перемещается в осевом направлении. Эту задачу можно сделать непрерывной за счет поковки валка (рис. 2). Обратите внимание на сходство между рис. 1 и рис. 2. Ширина матрицы теперь представлена ​​длиной дуги контакта.Достигаемое удлинение зависит от длины контактной дуги.

Рис. 4. Поковка штампа

Валки большего размера вызывают больший поперечный разброс и меньшее удлинение из-за большей разницы в силе трения в дуге контакта, тогда как валки меньшего размера удлиняются больше. Боковое распространение может быть уменьшено, а удлинение увеличено за счет использования валков специальной формы (рис. 3).

Свойства штампованных деталей очень удовлетворительны.В большинстве случаев заусенцев нет, а структура волокна очень удобна и непрерывна на всех участках. Валики выполняют определенное количество операций по удалению окалины, делая поверхность продукта гладкой и свободной от карманов накипи.

Поковка для штамповки

В наиболее простом примере штамповки штампа, на который приходится большая часть производства штамповки, две штампы сводятся вместе, и заготовка подвергается пластической деформации до тех пор, пока ее увеличенные стороны не касаются боковых стенок штампа
(рис.4). Затем некоторое количество материала начинает вытекать за пределы слепка штампа, образуя вспышку. Вспышка быстро охлаждается и имеет повышенное сопротивление деформации, фактически становясь частью инструмента. Это создает давление внутри основной части заготовки, помогая материалу перетекать в незаполненные оттиски.

Поковки штампованных штампов могут изготавливаться на горизонтальной кузнечно-прессовой машине (высадочной машине) в процессе, называемом высадкой . При высадке заготовка удерживается между неподвижной и подвижной штампом, в то время как горизонтальный плунжер обеспечивает давление для штамповки заготовки (рис.5). После каждого рабочего хода штампы для множественных слепков могут открываться, чтобы обеспечить перенос материала из одной полости в другую.

Рис. 5. Осадка.

Форма штамповки в штампе, Поковка в закрытом штампе не зависит от образования заусенцев для достижения полного заполнения штампа. Материал деформируется в полости, которая позволяет почти или совсем не выходить излишкам материала, что предъявляет более высокие требования к конструкции штампа.

Для штамповки штампов более важными становятся штамповочные штампы, а уровень квалификации оператора менее критичен при выполнении операций штамповки. Последовательность ковки на прессе обычно включает в себя блочную и чистовую обработку, иногда с преформой, прожигом или обрезкой. Изделие обычно ударяют только один раз в каждую полость штампа.

Преимущество прецизионной ковки Прецизионная ковка обычно означает штамповку, близкую к окончательной, или ковку с жесткими допусками.Это не особая технология, а усовершенствование существующих технологий до такой степени, что кованые детали можно использовать с минимальной последующей обработкой или без нее. Усовершенствования касаются не только самого метода ковки, но и методов предварительного нагрева, удаления окалины, смазки и контроля температуры. Решение о применении методов точной ковки зависит от относительной экономии дополнительных операций и инструментов по сравнению с отказом от механической обработки. Из-за более высоких затрат на инструменты и разработки прецизионная ковка обычно ограничивается исключительно высококачественными задачами.

Прокатка колец
Прокатка колец превратилась из искусства в строго контролируемый инженерный процесс. Прокатные бесшовные кольца производятся на различном оборудовании. Все дают один и тот же продукт — цельнотянутую секцию с круговой ориентацией зерен. Эти кольца обычно обладают тангенциальной прочностью и пластичностью и часто дешевле в производстве, чем аналогичные поковки с закрытой штамповкой. В целом, процесс прокатки колец обеспечивает однородный круговой поток зерна, простоту изготовления и универсальность по материалу, размеру, массе и геометрии.

В процессе прокатки колец преформа нагревается до температуры ковки и помещается на промежуточный (внутренний) валок прокатного станка. При вращении кольца главный (внешний) валок оказывает давление на стену. Площадь поперечного сечения уменьшается по мере увеличения внутреннего и внешнего диаметров. Оборудование может быть полностью автоматизировано от нагрева заготовки до пост-кузнечной обработки. Усовершенствованное оборудование для прокатки колец может накатывать контуры как по внутреннему, так и по внешнему диаметру кольца, что обеспечивает отличное снижение веса, экономию материала и снижение затрат на обработку.

Существует бесконечное множество размеров, в которые могут быть намотаны кольца, от гильз подшипников качения до колец диаметром 25 футов с высотой поверхности более 80 дюймов. Различные профили могут быть прокатаны путем соответствующей формы приводных и холостых валков.

Экструзия При экструзии (рис. 6) заготовку помещают в контейнер и сжимают до тех пор, пока давление внутри металла не достигнет уровней напряжения потока. Заготовка полностью заполняет контейнер, и дополнительное давление заставляет ее проходить через отверстие и формировать экструдированный продукт.

Экструзия может быть прямой (прямой) или обратной (обратной), в зависимости от направления движения между ползуном и экструдированным продуктом. Экструдированный продукт может быть цельным или полым. Экструзия труб типична для прямой экструзии полых форм, а обратная экструзия используется для массового производства контейнеров.

Рис. 6. Экструзия а-Фоварда; б-обратная экструзия; экструзия c-образных труб; Экструзия d-контейнера.

Прокалывание тесно связано с обратной экструзией, но отличается большим движением пуансона по сравнению с движением материала заготовки.

Вторичные процессы Помимо первичных процессов ковки, часто используются вторичные процессы. Протягивание через матрицу — удобный способ устранить кованую тягу (рис. 7a). Режим деформации — тангенциальное сжатие. Диаметр волочильного кольца может быть немного меньше, чем внешний диаметр предварительно кованной оболочки, чтобы контролировать или уменьшать толщину стенки и увеличивать высоту оболочки в операции вытяжки или утюжки (рис.7б).

Гибка может производиться как по готовой поковке, так и на любом этапе ее изготовления.

Поскольку поковка может принимать сложные формы, редко требуется только один слепок штампа. Предварительное формование поковки — путем ее гибки или прокатки либо путем обработки в предварительной матрице — может быть более желательным. Повышение производительности, срока службы штампа и качества штамповки часто перевешивает тот факт, что предварительное формование увеличивает операционные и сопутствующие расходы.Поковка в одном окончательном слепке штампа может быть практичной для очень малых партий деталей.

Рис. 7.a-чертеж; утюг

Поскольку для гибки более крупных деталей требуется машина с большим ходом, часто необходимы специальные механические или гидравлические прессы. Простые формы можно согнуть за одну операцию, но более сложные контуры выполняются последовательно. Если сложные формы должны быть сформированы за одну операцию, инструмент должен содержать движущиеся элементы.

Специальные методы После деформации кованые детали могут подвергаться дальнейшей металлообработке. Заусенец удаляется, могут потребоваться перфорированные отверстия и может потребоваться улучшенная обработка поверхности или более высокая точность размеров.

Обрезка — Вспышка обрезается перед тем, как поковка готова к отправке. Иногда, особенно со сплавами, чувствительными к трещинам, это можно сделать шлифованием, фрезерованием, распиловкой или газовой резкой.

Чеканка — Чеканка и глажка — это, по сути, операции калибровки с давлением, прикладываемым к критическим поверхностям для улучшения допусков, сглаживания поверхностей или устранения тяги.

Чеканка обычно выполняется на поверхностях, параллельных линии разъема, в то время как глажка типична путем проталкивания чашеобразной детали через кольцо до размера по внешнему диаметру. В любой операции участвует небольшой поток металла, и вспышка не образуется.

Обжимка — Эта операция связана с процессом открытой штамповки, когда заготовка вытягивается между плоскими узкими штампами. Но вместо приклада молоток вращается для нанесения нескольких ударов, иногда до 2000 ударов в минуту.Это полезный метод первичной обработки, хотя в промышленном производстве его роль обычно сводится к отделке. Обжатие может быть остановлено в любой точке длины заготовки и часто используется для наведения концов труб и стержней, а также для изготовления ступенчатых колонн и валов с уменьшающимся диаметром.

Рис. 8. Горячая экструзия корпуса клапана.

Горячая экструзия — Экструзия наиболее подходит для формования деталей с резко изменяющимся поперечным сечением и, следовательно, является прямым конкурентом непрерывной высадки и горизонтальной ковочной машины.На рис. 8 участок стержня тщательно контролируемого объема нагревается, очищается от окалины и помещается в матрицу. Под давлением плотно прилегающего пуансона (рис. 8а) материал сначала заполняет полость, а затем часть ее выдавливается в длинный стержень. В конце хода (рис. 8б) получается корпус клапана, требующий только шлифовки посадочных поверхностей.

Существует несколько вариантов процесса экструзии, многие из которых запатентованы. Заготовка может быть полой (обработанной), пробитой в отдельной операции или в самом процессе экструзии.В любом случае качество нагрева, эффективность удаления или предотвращения накипи, а также эффективность смазки имеют первостепенное значение. Разнообразие производимых форм велико. Точность размеров, качество поверхности и производительность высоки, а за одну операцию можно достичь большей степени деформации, чем при любом другом методе ковки.

Холодная, теплая и горячая штамповка — в чем разница? Холодная штамповка Холодная штамповка включает в себя штамповку в штампах или штамповку в закрытых штампах со смазкой и круглыми штампами при комнатной температуре или близкой к ней.Углеродистые и стандартные легированные стали чаще всего подвергаются холодной ковке. Детали обычно симметричны и редко превышают 25 фунтов. Основным преимуществом является экономия материала, достигаемая за счет прецизионных форм, требующих небольшой отделки. Полностью закрытые оттиски и поток металла экструзионного типа обеспечивают отсутствие сквозняков и компоненты с жесткими допусками. Производительность очень высока с исключительным сроком службы штампа. Хотя холодная ковка обычно улучшает механические свойства, это улучшение не приносит пользы во многих распространенных применениях, и экономические преимущества остаются основным интересом.Дизайн и производство инструмента имеют решающее значение. Теплая Теплая поковка имеет ряд преимуществ экономии, которые подчеркивают ее все более широкое использование в качестве метода производства. Диапазон температур для горячей ковки стали составляет от температуры выше комнатной до температуры рекристаллизации, или примерно от 800 до 1800 ° F. Однако более узкий диапазон от 1000 до 1330 ° F становится диапазоном, возможно, с наибольшим коммерческим потенциалом для теплой ковки. По сравнению с холодной штамповкой, теплая штамповка имеет следующие потенциальные преимущества: снижение нагрузки на инструмент, уменьшение нагрузки при прессовании, повышение пластичности стали, устранение необходимости в отжиге перед ковкой и благоприятные свойства после ковки, которые могут исключить термическую обработку. Горячая Горячая ковка — это пластическая деформация металла при такой температуре и скорости деформации, при которой рекристаллизация происходит одновременно с деформацией, что позволяет избежать деформационного упрочнения. Для этого на протяжении всего процесса необходимо поддерживать высокую температуру детали (соответствующую температуре рекристаллизации металла). Форма горячей ковки — изотермическая ковка , при которой материалы и штампы нагреваются до одинаковой температуры. Почти во всех случаях изотермическая ковка суперсплавов проводится в вакууме или в строго контролируемой атмосфере, чтобы предотвратить окисление .

Вернуться к началу

множество ( ‘#markup’ => ‘

Ковка — формование металла пластической деформацией — охватывает множество оборудования и методов. Знание различных операций ковки и характерного потока металла, производимого каждой из них, является ключом к пониманию конструкции ковки.

Молоток и ковочный пресс
Как правило, кованые детали формуются с помощью молотка или пресса. Ковка на молотке выполняется в серии оттисков штампа с использованием повторяющихся ударов.Качество ковки, а также экономичность и производительность молоткового процесса зависят от инструментов и навыков оператора. Появление программируемых молотов привело к уменьшению зависимости оператора и повышению согласованности процесса. В прессе заготовка обычно поражается только один раз в каждом слепке штампа, и дизайн каждого штампа становится более важным, в то время как навыки оператора менее критичны.

Процессы

Фиг.1. Сжатие между узкими матрицами.

Ковка в открытых штампах Ковка в открытых штампах с помощью молотков и прессов — это современное продолжение доиндустриальных мастеров по металлу, работающих с молотком на своей наковальне.

При открытой штамповке заготовка не ограничивается полностью, так как она формируется штампами. Процесс открытой штамповки обычно ассоциируется с крупными деталями, такими как валы, втулки и диски, но вес деталей может варьироваться от 5 до 500 000 фунтов.

Большинство поковок в открытых штампах производятся на плоских штампах. Круглые обжимные матрицы и V-образные матрицы также используются попарно или с плоской матрицей. Операции, выполняемые на открытых штамповочных прессах, включают:

1. Вытягивание или уменьшение поперечного сечения слитка или заготовки для их удлинения.
2. Осадка или уменьшение длины слитка или заготовки до большего диаметра.
3. Осадка, вытяжка и прошивка — процессы, которые иногда сочетаются с ковкой на оправке для штамповки колец с грубым контуром.

Рис. 2. Валковая поковка .

При штамповке или прессовании кованой заготовки ее многократно перемещают между штампами, пока она не достигнет окончательных размеров ковки. Поскольку процесс является неточным и требует значительных навыков мастера по ковке, сохраняются значительные припуски на заготовки, чтобы компенсировать неровности ковки. Кованая деталь проходит черновую обработку, а затем чистовую обработку до окончательных размеров.Все более широкое использование прессов и молотов делает ковку в открытых штампах и все процессы ковки более автоматизированными.

При открытой штамповке металлы обрабатываются при температурах, превышающих их температуры рекристаллизации. Поскольку процесс требует повторяющихся изменений положения заготовки, заготовка охлаждается во время открытой штамповки до температуры ниже температуры горячей обработки или рекристаллизации. Затем его необходимо повторно нагреть, прежде чем можно будет продолжить ковку. Например, стальной вал диаметром 2 фута и длиной 24 фута может потребовать от четырех до шести плавок, прежде чем будут достигнуты окончательные размеры после ковки.

Практическое правило гласит, что при открытой штамповке стали требуется 50 фунтов падающего веса на каждый квадратный дюйм поперечного сечения заготовки.

Рис. 3. Ковка валков с использованием валков специальной формы.

Сжатие между плоскими штампами или с высадкой — это процесс открытой штамповки, при котором продолговатая заготовка помещается на торец на нижний штамп, а его высота уменьшается за счет движения вниз верхнего штампа.Трение между торцами заготовки и штампами предотвращает свободное боковое распространение металла, в результате чего получается типичная цилиндрическая форма. Контакт с холодной поверхностью штампа приводит к охлаждению торцевых поверхностей металла, повышая его сопротивление деформации и улучшая бочкообразность.

Осадка между параллельными плоскими штампами ограничивается деформацией, симметричной относительно вертикальной оси. Если желательно преимущественное удлинение, идеально подходит сжатие между узкими матрицами (рис. 1). Силы трения в осевом направлении стержня меньше, чем в перпендикулярном направлении, и поток материала в основном осевой.

Более узкая матрица удлиняется лучше, но слишком узкая матрица будет резать металл вместо удлинения. На направление потока материала также можно влиять, используя штампы с поверхностями особой формы.

Сжатие между узкими матрицами прерывистое, поскольку необходимо выполнить много ходов, пока заготовка перемещается в осевом направлении. Эту задачу можно сделать непрерывной за счет поковки валка (рис. 2). Обратите внимание на сходство между рис. 1 и рис. 2. Ширина матрицы теперь представлена ​​длиной дуги контакта.Достигаемое удлинение зависит от длины контактной дуги.

Рис. 4. Поковка штампа

Валки большего размера вызывают больший поперечный разброс и меньшее удлинение из-за большей разницы в силе трения в дуге контакта, тогда как валки меньшего размера удлиняются больше. Боковое распространение может быть уменьшено, а удлинение увеличено за счет использования валков специальной формы (рис. 3).

Свойства штампованных деталей очень удовлетворительны.В большинстве случаев заусенцев нет, а структура волокна очень удобна и непрерывна на всех участках. Валики выполняют определенное количество операций по удалению окалины, делая поверхность продукта гладкой и свободной от карманов накипи.

Поковка для штамповки

В наиболее простом примере штамповки штампа, на который приходится большая часть производства штамповки, две штампы сводятся вместе, и заготовка подвергается пластической деформации до тех пор, пока ее увеличенные стороны не касаются боковых стенок штампа
(рис.4). Затем некоторое количество материала начинает вытекать за пределы слепка штампа, образуя вспышку. Вспышка быстро охлаждается и имеет повышенное сопротивление деформации, фактически становясь частью инструмента. Это создает давление внутри основной части заготовки, помогая материалу перетекать в незаполненные оттиски.

Поковки штампованных штампов могут изготавливаться на горизонтальной кузнечно-прессовой машине (высадочной машине) в процессе, называемом высадкой . При высадке заготовка удерживается между неподвижной и подвижной штампом, в то время как горизонтальный плунжер обеспечивает давление для штамповки заготовки (рис.5). После каждого рабочего хода штампы для множественных слепков могут открываться, чтобы обеспечить перенос материала из одной полости в другую.

Рис. 5. Осадка.

Форма штамповки в штампе, Поковка в закрытом штампе не зависит от образования заусенцев для достижения полного заполнения штампа. Материал деформируется в полости, которая позволяет почти или совсем не выходить излишкам материала, что предъявляет более высокие требования к конструкции штампа.

Для штамповки штампов более важными становятся штамповочные штампы, а уровень квалификации оператора менее критичен при выполнении операций штамповки. Последовательность ковки на прессе обычно включает в себя блочную и чистовую обработку, иногда с преформой, прожигом или обрезкой. Изделие обычно ударяют только один раз в каждую полость штампа.

Преимущество прецизионной ковки Прецизионная ковка обычно означает штамповку, близкую к окончательной, или ковку с жесткими допусками.Это не особая технология, а усовершенствование существующих технологий до такой степени, что кованые детали можно использовать с минимальной последующей обработкой или без нее. Усовершенствования касаются не только самого метода ковки, но и методов предварительного нагрева, удаления окалины, смазки и контроля температуры. Решение о применении методов точной ковки зависит от относительной экономии дополнительных операций и инструментов по сравнению с отказом от механической обработки. Из-за более высоких затрат на инструменты и разработки прецизионная ковка обычно ограничивается исключительно высококачественными задачами.

Прокатка колец
Прокатка колец превратилась из искусства в строго контролируемый инженерный процесс. Прокатные бесшовные кольца производятся на различном оборудовании. Все дают один и тот же продукт — цельнотянутую секцию с круговой ориентацией зерен. Эти кольца обычно обладают тангенциальной прочностью и пластичностью и часто дешевле в производстве, чем аналогичные поковки с закрытой штамповкой. В целом, процесс прокатки колец обеспечивает однородный круговой поток зерна, простоту изготовления и универсальность по материалу, размеру, массе и геометрии.

В процессе прокатки колец преформа нагревается до температуры ковки и помещается на промежуточный (внутренний) валок прокатного станка. При вращении кольца главный (внешний) валок оказывает давление на стену. Площадь поперечного сечения уменьшается по мере увеличения внутреннего и внешнего диаметров. Оборудование может быть полностью автоматизировано от нагрева заготовки до пост-кузнечной обработки. Усовершенствованное оборудование для прокатки колец может накатывать контуры как по внутреннему, так и по внешнему диаметру кольца, что обеспечивает отличное снижение веса, экономию материала и снижение затрат на обработку.

Существует бесконечное множество размеров, в которые могут быть намотаны кольца, от гильз подшипников качения до колец диаметром 25 футов с высотой поверхности более 80 дюймов. Различные профили могут быть прокатаны путем соответствующей формы приводных и холостых валков.

Экструзия При экструзии (рис. 6) заготовку помещают в контейнер и сжимают до тех пор, пока давление внутри металла не достигнет уровней напряжения потока. Заготовка полностью заполняет контейнер, и дополнительное давление заставляет ее проходить через отверстие и формировать экструдированный продукт.

Экструзия может быть прямой (прямой) или обратной (обратной), в зависимости от направления движения между ползуном и экструдированным продуктом. Экструдированный продукт может быть цельным или полым. Экструзия труб типична для прямой экструзии полых форм, а обратная экструзия используется для массового производства контейнеров.

Рис. 6. Экструзия а-Фоварда; б-обратная экструзия; экструзия c-образных труб; Экструзия d-контейнера.

Прокалывание тесно связано с обратной экструзией, но отличается большим движением пуансона по сравнению с движением материала заготовки.

Вторичные процессы Помимо первичных процессов ковки, часто используются вторичные процессы. Протягивание через матрицу — удобный способ устранить кованую тягу (рис. 7a). Режим деформации — тангенциальное сжатие. Диаметр волочильного кольца может быть немного меньше, чем внешний диаметр предварительно кованной оболочки, чтобы контролировать или уменьшать толщину стенки и увеличивать высоту оболочки в операции вытяжки или утюжки (рис.7б).

Гибка может производиться как по готовой поковке, так и на любом этапе ее изготовления.

Поскольку поковка может принимать сложные формы, редко требуется только один слепок штампа. Предварительное формование поковки — путем ее гибки или прокатки либо путем обработки в предварительной матрице — может быть более желательным. Повышение производительности, срока службы штампа и качества штамповки часто перевешивает тот факт, что предварительное формование увеличивает операционные и сопутствующие расходы.Поковка в одном окончательном слепке штампа может быть практичной для очень малых партий деталей.

Рис. 7.a-чертеж; утюг

Поскольку для гибки более крупных деталей требуется машина с большим ходом, часто необходимы специальные механические или гидравлические прессы. Простые формы можно согнуть за одну операцию, но более сложные контуры выполняются последовательно. Если сложные формы должны быть сформированы за одну операцию, инструмент должен содержать движущиеся элементы.

Специальные методы После деформации кованые детали могут подвергаться дальнейшей металлообработке. Заусенец удаляется, могут потребоваться перфорированные отверстия и может потребоваться улучшенная обработка поверхности или более высокая точность размеров.

Обрезка — Вспышка обрезается перед тем, как поковка готова к отправке. Иногда, особенно со сплавами, чувствительными к трещинам, это можно сделать шлифованием, фрезерованием, распиловкой или газовой резкой.

Чеканка — Чеканка и глажка — это, по сути, операции калибровки с давлением, прикладываемым к критическим поверхностям для улучшения допусков, сглаживания поверхностей или устранения тяги.

Чеканка обычно выполняется на поверхностях, параллельных линии разъема, в то время как глажка типична путем проталкивания чашеобразной детали через кольцо до размера по внешнему диаметру. В любой операции участвует небольшой поток металла, и вспышка не образуется.

Обжимка — Эта операция связана с процессом открытой штамповки, когда заготовка вытягивается между плоскими узкими штампами. Но вместо приклада молоток вращается для нанесения нескольких ударов, иногда до 2000 ударов в минуту.Это полезный метод первичной обработки, хотя в промышленном производстве его роль обычно сводится к отделке. Обжатие может быть остановлено в любой точке длины заготовки и часто используется для наведения концов труб и стержней, а также для изготовления ступенчатых колонн и валов с уменьшающимся диаметром.

Рис. 8. Горячая экструзия корпуса клапана.

Горячая экструзия — Экструзия наиболее подходит для формования деталей с резко изменяющимся поперечным сечением и, следовательно, является прямым конкурентом непрерывной высадки и горизонтальной ковочной машины.На рис. 8 участок стержня тщательно контролируемого объема нагревается, очищается от окалины и помещается в матрицу. Под давлением плотно прилегающего пуансона (рис. 8а) материал сначала заполняет полость, а затем часть ее выдавливается в длинный стержень. В конце хода (рис. 8б) получается корпус клапана, требующий только шлифовки посадочных поверхностей.

Существует несколько вариантов процесса экструзии, многие из которых запатентованы. Заготовка может быть полой (обработанной), пробитой в отдельной операции или в самом процессе экструзии.В любом случае качество нагрева, эффективность удаления или предотвращения накипи, а также эффективность смазки имеют первостепенное значение. Разнообразие производимых форм велико. Точность размеров, качество поверхности и производительность высоки, а за одну операцию можно достичь большей степени деформации, чем при любом другом методе ковки.

Холодная, теплая и горячая штамповка — в чем разница? Холодная штамповка Холодная штамповка включает в себя штамповку в штампах или штамповку в закрытых штампах со смазкой и круглыми штампами при комнатной температуре или близкой к ней.Углеродистые и стандартные легированные стали чаще всего подвергаются холодной ковке. Детали обычно симметричны и редко превышают 25 фунтов. Основным преимуществом является экономия материала, достигаемая за счет прецизионных форм, требующих небольшой отделки. Полностью закрытые оттиски и поток металла экструзионного типа обеспечивают отсутствие сквозняков и компоненты с жесткими допусками. Производительность очень высока с исключительным сроком службы штампа. Хотя холодная ковка обычно улучшает механические свойства, это улучшение не приносит пользы во многих распространенных применениях, и экономические преимущества остаются основным интересом.Дизайн и производство инструмента имеют решающее значение. Теплая Теплая поковка имеет ряд преимуществ экономии, которые подчеркивают ее все более широкое использование в качестве метода производства. Диапазон температур для горячей ковки стали составляет от температуры выше комнатной до температуры рекристаллизации, или примерно от 800 до 1800 ° F. Однако более узкий диапазон от 1000 до 1330 ° F становится диапазоном, возможно, с наибольшим коммерческим потенциалом для теплой ковки. По сравнению с холодной штамповкой, теплая штамповка имеет следующие потенциальные преимущества: снижение нагрузки на инструмент, уменьшение нагрузки при прессовании, повышение пластичности стали, устранение необходимости в отжиге перед ковкой и благоприятные свойства после ковки, которые могут исключить термическую обработку. Горячая Горячая ковка — это пластическая деформация металла при такой температуре и скорости деформации, при которой рекристаллизация происходит одновременно с деформацией, что позволяет избежать деформационного упрочнения. Для этого на протяжении всего процесса необходимо поддерживать высокую температуру детали (соответствующую температуре рекристаллизации металла). Форма горячей ковки — изотермическая ковка , при которой материалы и штампы нагреваются до одинаковой температуры. Почти во всех случаях изотермическая ковка суперсплавов проводится в вакууме или в строго контролируемой атмосфере, чтобы предотвратить окисление .

Вернуться к началу

‘, ‘#printed’ => правда, ‘#type’ => ‘разметка’, ‘#pre_render’ => множество ( 0 => ‘drupal_pre_render_markup’, 1 => ‘ctools_dependent_pre_render’, ), ‘#children’ => ‘

Ковка — формование металла пластической деформацией — охватывает множество оборудования и методов. Знание различных операций ковки и характерного потока металла, производимого каждой из них, является ключом к пониманию конструкции ковки.

Молоток и ковочный пресс
Как правило, кованые детали формуются с помощью молотка или пресса.Ковка на молотке выполняется в серии оттисков штампа с использованием повторяющихся ударов. Качество ковки, а также экономичность и производительность молоткового процесса зависят от инструментов и навыков оператора. Появление программируемых молотов привело к уменьшению зависимости оператора и повышению согласованности процесса. В прессе заготовка обычно поражается только один раз в каждом слепке штампа, и дизайн каждого штампа становится более важным, в то время как навыки оператора менее критичны.

Процессы

Рис. 1. Сжатие между узкими матрицами.

Ковка в открытых штампах Ковка в открытых штампах с помощью молотков и прессов — это современное продолжение доиндустриальных мастеров по металлу, работающих с молотком на своей наковальне.

При открытой штамповке заготовка не ограничивается полностью, так как она формируется штампами. Процесс открытой штамповки обычно ассоциируется с крупными деталями, такими как валы, втулки и диски, но вес деталей может варьироваться от 5 до 500 000 фунтов.

Большинство поковок в открытых штампах производятся на плоских штампах. Круглые обжимные матрицы и V-образные матрицы также используются попарно или с плоской матрицей. Операции, выполняемые на открытых штамповочных прессах, включают:

1. Вытягивание или уменьшение поперечного сечения слитка или заготовки для их удлинения.
2. Осадка или уменьшение длины слитка или заготовки до большего диаметра.
3. Осадка, вытяжка и прошивка — процессы, которые иногда сочетаются с ковкой на оправке для штамповки колец с грубым контуром.

Рис. 2. Валковая поковка .

При штамповке или прессовании кованой заготовки ее многократно перемещают между штампами, пока она не достигнет окончательных размеров ковки. Поскольку процесс является неточным и требует значительных навыков мастера по ковке, сохраняются значительные припуски на заготовки, чтобы компенсировать неровности ковки. Кованая деталь проходит черновую обработку, а затем чистовую обработку до окончательных размеров.Все более широкое использование прессов и молотов делает ковку в открытых штампах и все процессы ковки более автоматизированными.

При открытой штамповке металлы обрабатываются при температурах, превышающих их температуры рекристаллизации. Поскольку процесс требует повторяющихся изменений положения заготовки, заготовка охлаждается во время открытой штамповки до температуры ниже температуры горячей обработки или рекристаллизации. Затем его необходимо повторно нагреть, прежде чем можно будет продолжить ковку. Например, стальной вал диаметром 2 фута и длиной 24 фута может потребовать от четырех до шести плавок, прежде чем будут достигнуты окончательные размеры после ковки.

Практическое правило гласит, что при открытой штамповке стали требуется 50 фунтов падающего веса на каждый квадратный дюйм поперечного сечения заготовки.

Рис. 3. Ковка валков с использованием валков специальной формы.

Сжатие между плоскими штампами или с высадкой — это процесс открытой штамповки, при котором продолговатая заготовка помещается на торец на нижний штамп, а его высота уменьшается за счет движения вниз верхнего штампа.Трение между торцами заготовки и штампами предотвращает свободное боковое распространение металла, в результате чего получается типичная цилиндрическая форма. Контакт с холодной поверхностью штампа приводит к охлаждению торцевых поверхностей металла, повышая его сопротивление деформации и улучшая бочкообразность.

Осадка между параллельными плоскими штампами ограничивается деформацией, симметричной относительно вертикальной оси. Если желательно преимущественное удлинение, идеально подходит сжатие между узкими матрицами (рис. 1). Силы трения в осевом направлении стержня меньше, чем в перпендикулярном направлении, и поток материала в основном осевой.

Более узкая матрица удлиняется лучше, но слишком узкая матрица будет резать металл вместо удлинения. На направление потока материала также можно влиять, используя штампы с поверхностями особой формы.

Сжатие между узкими матрицами прерывистое, поскольку необходимо выполнить много ходов, пока заготовка перемещается в осевом направлении. Эту задачу можно сделать непрерывной за счет поковки валка (рис. 2). Обратите внимание на сходство между рис. 1 и рис. 2. Ширина матрицы теперь представлена ​​длиной дуги контакта.Достигаемое удлинение зависит от длины контактной дуги.

Рис. 4. Поковка штампа

Валки большего размера вызывают больший поперечный разброс и меньшее удлинение из-за большей разницы в силе трения в дуге контакта, тогда как валки меньшего размера удлиняются больше. Боковое распространение может быть уменьшено, а удлинение увеличено за счет использования валков специальной формы (рис. 3).

Свойства штампованных деталей очень удовлетворительны.В большинстве случаев заусенцев нет, а структура волокна очень удобна и непрерывна на всех участках. Валики выполняют определенное количество операций по удалению окалины, делая поверхность продукта гладкой и свободной от карманов накипи.

Поковка для штамповки

В наиболее простом примере штамповки штампа, на который приходится большая часть производства штамповки, две штампы сводятся вместе, и заготовка подвергается пластической деформации до тех пор, пока ее увеличенные стороны не касаются боковых стенок штампа
(рис.4). Затем некоторое количество материала начинает вытекать за пределы слепка штампа, образуя вспышку. Вспышка быстро охлаждается и имеет повышенное сопротивление деформации, фактически становясь частью инструмента. Это создает давление внутри основной части заготовки, помогая материалу перетекать в незаполненные оттиски.

Поковки штампованных штампов могут изготавливаться на горизонтальной кузнечно-прессовой машине (высадочной машине) в процессе, называемом высадкой . При высадке заготовка удерживается между неподвижной и подвижной штампом, в то время как горизонтальный плунжер обеспечивает давление для штамповки заготовки (рис.5). После каждого рабочего хода штампы для множественных слепков могут открываться, чтобы обеспечить перенос материала из одной полости в другую.

Рис. 5. Осадка.

Форма штамповки в штампе, Поковка в закрытом штампе не зависит от образования заусенцев для достижения полного заполнения штампа. Материал деформируется в полости, которая позволяет почти или совсем не выходить излишкам материала, что предъявляет более высокие требования к конструкции штампа.

Для штамповки штампов более важными становятся штамповочные штампы, а уровень квалификации оператора менее критичен при выполнении операций штамповки. Последовательность ковки на прессе обычно включает в себя блочную и чистовую обработку, иногда с преформой, прожигом или обрезкой. Изделие обычно ударяют только один раз в каждую полость штампа.

Преимущество прецизионной ковки Прецизионная ковка обычно означает штамповку, близкую к окончательной, или ковку с жесткими допусками.Это не особая технология, а усовершенствование существующих технологий до такой степени, что кованые детали можно использовать с минимальной последующей обработкой или без нее. Усовершенствования касаются не только самого метода ковки, но и методов предварительного нагрева, удаления окалины, смазки и контроля температуры. Решение о применении методов точной ковки зависит от относительной экономии дополнительных операций и инструментов по сравнению с отказом от механической обработки. Из-за более высоких затрат на инструменты и разработки прецизионная ковка обычно ограничивается исключительно высококачественными задачами.

Прокатка колец
Прокатка колец превратилась из искусства в строго контролируемый инженерный процесс. Прокатные бесшовные кольца производятся на различном оборудовании. Все дают один и тот же продукт — цельнотянутую секцию с круговой ориентацией зерен. Эти кольца обычно обладают тангенциальной прочностью и пластичностью и часто дешевле в производстве, чем аналогичные поковки с закрытой штамповкой. В целом, процесс прокатки колец обеспечивает однородный круговой поток зерна, простоту изготовления и универсальность по материалу, размеру, массе и геометрии.

В процессе прокатки колец преформа нагревается до температуры ковки и помещается на промежуточный (внутренний) валок прокатного станка. При вращении кольца главный (внешний) валок оказывает давление на стену. Площадь поперечного сечения уменьшается по мере увеличения внутреннего и внешнего диаметров. Оборудование может быть полностью автоматизировано от нагрева заготовки до пост-кузнечной обработки. Усовершенствованное оборудование для прокатки колец может накатывать контуры как по внутреннему, так и по внешнему диаметру кольца, что обеспечивает отличное снижение веса, экономию материала и снижение затрат на обработку.

Существует бесконечное множество размеров, в которые могут быть намотаны кольца, от гильз подшипников качения до колец диаметром 25 футов с высотой поверхности более 80 дюймов. Различные профили могут быть прокатаны путем соответствующей формы приводных и холостых валков.

Экструзия При экструзии (рис. 6) заготовку помещают в контейнер и сжимают до тех пор, пока давление внутри металла не достигнет уровней напряжения потока. Заготовка полностью заполняет контейнер, и дополнительное давление заставляет ее проходить через отверстие и формировать экструдированный продукт.

Экструзия может быть прямой (прямой) или обратной (обратной), в зависимости от направления движения между ползуном и экструдированным продуктом. Экструдированный продукт может быть цельным или полым. Экструзия труб типична для прямой экструзии полых форм, а обратная экструзия используется для массового производства контейнеров.

Рис. 6. Экструзия а-Фоварда; б-обратная экструзия; экструзия c-образных труб; Экструзия d-контейнера.

Прокалывание тесно связано с обратной экструзией, но отличается большим движением пуансона по сравнению с движением материала заготовки.

Вторичные процессы Помимо первичных процессов ковки, часто используются вторичные процессы. Протягивание через матрицу — удобный способ устранить кованую тягу (рис. 7a). Режим деформации — тангенциальное сжатие. Диаметр волочильного кольца может быть немного меньше, чем внешний диаметр предварительно кованной оболочки, чтобы контролировать или уменьшать толщину стенки и увеличивать высоту оболочки в операции вытяжки или утюжки (рис.7б).

Гибка может производиться как по готовой поковке, так и на любом этапе ее изготовления.

Поскольку поковка может принимать сложные формы, редко требуется только один слепок штампа. Предварительное формование поковки — путем ее гибки или прокатки либо путем обработки в предварительной матрице — может быть более желательным. Повышение производительности, срока службы штампа и качества штамповки часто перевешивает тот факт, что предварительное формование увеличивает операционные и сопутствующие расходы.Поковка в одном окончательном слепке штампа может быть практичной для очень малых партий деталей.

Рис. 7.a-чертеж; утюг

Поскольку для гибки более крупных деталей требуется машина с большим ходом, часто необходимы специальные механические или гидравлические прессы. Простые формы можно согнуть за одну операцию, но более сложные контуры выполняются последовательно. Если сложные формы должны быть сформированы за одну операцию, инструмент должен содержать движущиеся элементы.

Специальные методы После деформации кованые детали могут подвергаться дальнейшей металлообработке. Заусенец удаляется, могут потребоваться перфорированные отверстия и может потребоваться улучшенная обработка поверхности или более высокая точность размеров.

Обрезка — Вспышка обрезается перед тем, как поковка готова к отправке. Иногда, особенно со сплавами, чувствительными к трещинам, это можно сделать шлифованием, фрезерованием, распиловкой или газовой резкой.

Чеканка — Чеканка и глажка — это, по сути, операции калибровки с давлением, прикладываемым к критическим поверхностям для улучшения допусков, сглаживания поверхностей или устранения тяги.

Чеканка обычно выполняется на поверхностях, параллельных линии разъема, в то время как глажка типична путем проталкивания чашеобразной детали через кольцо до размера по внешнему диаметру. В любой операции участвует небольшой поток металла, и вспышка не образуется.

Обжимка — Эта операция связана с процессом открытой штамповки, когда заготовка вытягивается между плоскими узкими штампами. Но вместо приклада молоток вращается для нанесения нескольких ударов, иногда до 2000 ударов в минуту.Это полезный метод первичной обработки, хотя в промышленном производстве его роль обычно сводится к отделке. Обжатие может быть остановлено в любой точке длины заготовки и часто используется для наведения концов труб и стержней, а также для изготовления ступенчатых колонн и валов с уменьшающимся диаметром.

Рис. 8. Горячая экструзия корпуса клапана.

Горячая экструзия — Экструзия наиболее подходит для формования деталей с резко изменяющимся поперечным сечением и, следовательно, является прямым конкурентом непрерывной высадки и горизонтальной ковочной машины.На рис. 8 участок стержня тщательно контролируемого объема нагревается, очищается от окалины и помещается в матрицу. Под давлением плотно прилегающего пуансона (рис. 8а) материал сначала заполняет полость, а затем часть ее выдавливается в длинный стержень. В конце хода (рис. 8б) получается корпус клапана, требующий только шлифовки посадочных поверхностей.

Существует несколько вариантов процесса экструзии, многие из которых запатентованы. Заготовка может быть полой (обработанной), пробитой в отдельной операции или в самом процессе экструзии.В любом случае качество нагрева, эффективность удаления или предотвращения накипи, а также эффективность смазки имеют первостепенное значение. Разнообразие производимых форм велико. Точность размеров, качество поверхности и производительность высоки, а за одну операцию можно достичь большей степени деформации, чем при любом другом методе ковки.

Холодная, теплая и горячая штамповка — в чем разница? Холодная штамповка Холодная штамповка включает в себя штамповку в штампах или штамповку в закрытых штампах со смазкой и круглыми штампами при комнатной температуре или близкой к ней.Углеродистые и стандартные легированные стали чаще всего подвергаются холодной ковке. Детали обычно симметричны и редко превышают 25 фунтов. Основным преимуществом является экономия материала, достигаемая за счет прецизионных форм, требующих небольшой отделки. Полностью закрытые оттиски и поток металла экструзионного типа обеспечивают отсутствие сквозняков и компоненты с жесткими допусками. Производительность очень высока с исключительным сроком службы штампа. Хотя холодная ковка обычно улучшает механические свойства, это улучшение не приносит пользы во многих распространенных применениях, и экономические преимущества остаются основным интересом.Дизайн и производство инструмента имеют решающее значение. Теплая Теплая поковка имеет ряд преимуществ экономии, которые подчеркивают ее все более широкое использование в качестве метода производства. Диапазон температур для горячей ковки стали составляет от температуры выше комнатной до температуры рекристаллизации, или примерно от 800 до 1800 ° F. Однако более узкий диапазон от 1000 до 1330 ° F становится диапазоном, возможно, с наибольшим коммерческим потенциалом для теплой ковки. По сравнению с холодной штамповкой, теплая штамповка имеет следующие потенциальные преимущества: снижение нагрузки на инструмент, уменьшение нагрузки при прессовании, повышение пластичности стали, устранение необходимости в отжиге перед ковкой и благоприятные свойства после ковки, которые могут исключить термическую обработку. Горячая Горячая ковка — это пластическая деформация металла при такой температуре и скорости деформации, при которой рекристаллизация происходит одновременно с деформацией, что позволяет избежать деформационного упрочнения. Для этого на протяжении всего процесса необходимо поддерживать высокую температуру детали (соответствующую температуре рекристаллизации металла). Форма горячей ковки — изотермическая ковка , при которой материалы и штампы нагреваются до одинаковой температуры. Почти во всех случаях изотермическая ковка суперсплавов проводится в вакууме или в строго контролируемой атмосфере, чтобы предотвратить окисление .

Вернуться к началу

‘, )

Секреты кузнечного дела: Введение в методы ковки

Как современные кузницы превращают металл в кованые детали?

Что такое ковка?

Ковка — это производственный процесс, включающий формование металла путем ковки, прессования или прокатки. Эти сжимающие силы передаются с помощью молотка или штампа. Ковку часто классифицируют в зависимости от температуры, при которой она выполняется: холодная, теплая или горячая ковка.

Подходит для ковки самых разных металлов. Типичные металлы, используемые при ковке, включают углеродистую сталь, легированную сталь и нержавеющую сталь. Также можно ковать очень мягкие металлы, такие как алюминий, латунь и медь. В процессе ковки можно производить детали с превосходными механическими свойствами с минимальными отходами. Основная идея заключается в том, что исходный металл пластически деформируется до желаемой геометрической формы, что придает ему более высокое сопротивление усталости и прочность. Этот процесс является экономически выгодным с возможностью массового производства деталей и достижения определенных механических свойств в готовом продукте.

Ковка включает формование металла с помощью сжимающих сил, таких как удар, прессование или прокатка.

История ковки

Ковка практикуется кузнецами на протяжении тысячелетий. Сначала бронза и медь были наиболее распространенными кованными металлами в бронзовом веке: позже, когда была обнаружена способность контролировать температуру и процесс плавки железа, железо стало основным кованным металлом. Традиционные товары включают кухонные принадлежности, скобяные изделия, ручные инструменты и холодное оружие.Промышленная революция позволила ковке стать более эффективным процессом массового производства. С тех пор ковка развивалась вместе с достижениями в области оборудования, робототехники, электронного управления и автоматизации. Ковка в настоящее время является всемирной отраслью с современными кузнечными предприятиями, производящими высококачественные металлические детали самых разных размеров, форм, материалов и отделки.

Металл нагревают перед тем, как ему придать желаемую форму с помощью кузнечного молотка. Раньше кузнецы делали это вручную.

Методы ковки

Существует несколько методов ковки с разными возможностями и преимуществами. К наиболее часто используемым методам ковки относятся методы ковки методом капельной ковки, а также прокатная ковка.

Поковка падающая

Капельная ковка получила свое название от процесса падения молотка на металл для придания ему формы штампа. Матрица относится к поверхностям, которые контактируют с металлом. Существует два типа ковки методом прямой штамповки — штамповка в открытых штампах и штамповка в закрытых штампах.Штампы обычно имеют плоскую форму, а некоторые из них имеют поверхность особой формы для специальных операций.

Штамповка (кузнечная ковка)

Ковка в открытых штампах также известна как кузнечная ковка. Молоток ударяет и деформирует металл на неподвижной наковальне. При этом типе ковки металл никогда полностью не удерживается в штампах, позволяя ему течь, за исключением областей, где он контактирует с штампами. Оператор несет ответственность за ориентацию и расположение металла для достижения желаемой окончательной формы.Используются плоские матрицы, некоторые из которых имеют поверхность особой формы для специализированных операций. Ковка в открытых штампах подходит для простых и крупных деталей, а также для изготовления металлических деталей по индивидуальному заказу.

Преимущества открытой штамповки:

• Лучшее сопротивление усталости и прочность
• Снижает вероятность ошибки и / или дырок
• Улучшает микроструктуру
• Непрерывный поток зерна
• Более мелкое зерно

Поковка в закрытом состоянии (штамп)

Поковка в закрытых штампах также известна как штамповка в штампах.Металл помещается в матрицу и прикрепляется к наковальне. Молоток падает на металл, заставляя его течь и заполнять полости матрицы. Молоток должен быстро войти в контакт с металлом с точностью до миллисекунд. Излишки металла выталкиваются из полостей матрицы, что приводит к вспышке. Вспышка остывает быстрее, чем остальной материал, что делает ее прочнее, чем металл в матрице. После ковки флеш снимается.

Чтобы металл достиг конечной стадии, его перемещают через ряд полостей в матрице:

1. Оттиск кромки (также известный как выпуклость или изгиб)
   Первый оттиск, используемый для придания металлу грубой формы.

2. Блокирующие полости
   Металлу придают форму, которая больше напоминает конечный продукт. Металл имеет большие изгибы и скругления.

3. Полость для окончательного слепка
   Заключительный этап чистовой обработки и придания металлу желаемой формы.

Преимущества штамповки в закрытых штампах:

• Производит детали до 25 тонн
• Позволяет создавать формы, близкие к чистым, требующие лишь небольшой отделки.
• Экономичный для тяжелого производства

https: // www.reliance-foundry.com/wp-content/uploads/Drop-forging.mov

Вал кованый

Валковая поковка состоит из двух цилиндрических или полуцилиндрических горизонтальных валков, которые деформируют пруток круглой или плоской формы. Это позволяет уменьшить его толщину и увеличить длину. Этот нагретый стержень вставляется и пропускается между двумя валками, каждый из которых содержит одну или несколько профильных канавок, и постепенно приобретает форму по мере прокатки через машину. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая форма и размер.

Преимущества автоматической ковки валков:

• Практически не производит отходов
• Создает благоприятную зернистую структуру металла
• Уменьшает площадь поперечного сечения металла
• Изготовление конических концов

Пресс ковочный

Ковка на прессе использует медленное, непрерывное давление или силу вместо удара, используемого при ковке с ударным молотком. Более медленный ход плунжера означает, что деформация достигает большей глубины, так что весь объем металла затрагивается равномерно.Напротив, при ковке с ударным молотком деформация часто происходит только на уровне поверхности, в то время как внутренняя часть металла остается несколько недеформированной. Контролируя степень сжатия при ковке на прессе, можно также контролировать внутреннюю деформацию.

Преимущества ковочного пресса:

• Экономичный для тяжелого производства
• Повышенная точность допусков в пределах 0,01–0,02 дюйма
• Плашки имеют меньшую тягу, что обеспечивает большую точность размеров
• Скорость, давление и ход матрицы регулируются автоматически
• Возможна автоматизация процессов
• Мощность прессов от 500 до 9000 тонн

В ковке на прессе используется медленное, непрерывное давление или сила для равномерного формования металла вместо удара, используемого при ковке с падением.

Высаженная поковка

Высаженная ковка — это производственный процесс, при котором диаметр металла увеличивается за счет сжатия его длины. Кривошипные прессы, специальный высокоскоростной станок, используются в процессах штамповки в осадке. Кривошипные прессы обычно устанавливаются в горизонтальной плоскости для повышения эффективности и быстрой замены металла с одной станции на другую. Также возможны вертикальные кривошипные прессы или гидравлический пресс.

Преимущества высаженной штамповки:

• Высокая производительность до 4500 деталей в час
• Возможна полная автоматизация
• Устранение тяги и заусенцев поковки
• Практически не производит отходов

Автомат горячей штамповки

При автоматической горячей штамповке стальные прутки прокатной длины вставляются в один конец кузнечно-прессового станка при комнатной температуре, а изделия горячей ковки выходят из другого конца.Пруток нагревается с помощью мощных индукционных катушек до температуры 2190–2370 ° F менее чем за 60 секунд. Пруток очищается от накипи с помощью роликов и делится на заготовки. На этом этапе металл проходит несколько этапов формования, которые можно сочетать с высокоскоростными операциями холодной штамповки. Обычно операцию холодной штамповки оставляют на этапе чистовой обработки. Таким образом можно воспользоваться преимуществами холодной обработки, сохраняя при этом высокую скорость автоматической горячей штамповки.

Преимущества автоматической горячей штамповки:

• Высокая производительность
• Приемка недорогих материалов
• Минимальные трудозатраты для работы с механизмами
• Практически отсутствуют отходы материала (экономия материала на 20–30% по сравнению с традиционной ковкой)

Прецизионная поковка (поковка сетчатой ​​или почти чистой формы)

Прецизионная ковка практически не требует окончательной обработки.Это метод ковки, разработанный для минимизации затрат и отходов, связанных с операциями после ковки. Снижение затрат достигается за счет уменьшения количества материалов и энергии, а также сокращения обработки.

Изотермическая поковка

Изотермическая ковка — это процесс ковки, при котором металл и штамп нагреваются до одинаковой температуры. Используется адиабатический нагрев — нет чистой передачи массы или теплообмена между системой и внешней средой. Все изменения вызваны внутренними изменениями, в результате которых скорость деформации строго контролируется.Из-за меньших тепловых потерь для этого процесса ковки можно использовать машины меньшего размера.

Информация о ковке | Clifford-Jacobs Forging

Ковка — это производственный процесс, при котором металл прессуется, толкается или сжимается под большим давлением в высокопрочные детали, известные как поковки. Процесс обычно (но не всегда) выполняется горячим путем предварительного нагрева металла до желаемой температуры перед его обработкой. Важно отметить, что процесс штамповки полностью отличается от процесса литья (или литья), поскольку металл, используемый для изготовления кованых деталей, никогда не плавится и не разливается (как в процессе литья).Ковка в штампе улучшает структуру зерен и улучшает физические свойства металла, так что поток зерен может быть ориентирован в направлении основных напряжений, возникающих при фактическом использовании. Такие физические свойства, как прочность, пластичность и ударная вязкость, у поковки намного лучше, чем у основного металла.

Поковки Clifford-Jacobs обычно изготавливаются из специальной стали сортового качества. При прокатке стальных стержней зернистая структура стали вынуждена перемещаться по средней линии стержня.Когда стандартная или нестандартная поковка изготавливается из прутка, этот естественный поток зерна изгибается, чтобы следовать контуру кованой формы, создавая таким образом деталь превосходного качества. Любая обработанная деталь, независимо от того, изготовлена ​​ли она из прутков или листов, по определению будет прорезать часть потока зерна. Подделать можно практически любой металл. Однако некоторые из наиболее распространенных включают: углеродистые, легированные и нержавеющие стали; очень твердые инструментальные стали; алюминий; титан; латунь и медь; и жаропрочные сплавы, содержащие кобальт, никель или молибден.Каждый металл имеет отличные прочностные или весовые характеристики, которые лучше всего подходят для конкретных деталей, определенных заказчиком.

Ковка под штампом превосходит литье или механическую обработку прутковой заготовки, поскольку естественный поток зерна металла приспосабливается к форме изделия. Отливки имеют изотропную зернистую структуру и для данной детали могут иметь такие же сильные сжимающие нагрузки, но стандартные и нестандартные поковки превосходят по растягивающим и сдвигающим нагрузкам из-за использования потока зерна.Конструкционная надежность штампованных поковок позволяет конструкторам доверять материалу с учетом факторов безопасности конструкции. Он также может обеспечить более равномерную реакцию на термическую обработку и операции механической обработки. В процессе ковки можно создавать детали, которые прочнее, чем детали, изготовленные с помощью любого другого процесса металлообработки. Вот почему поковки почти всегда используются, когда надежность и безопасность человека имеют решающее значение.

Сравнение поковок и отливок

Поковки прочнее.Литье не может получить усиливающий эффект горячей и холодной обработки. Ковка превосходит литье по предсказуемым прочностным характеристикам — обеспечивая превосходную прочность, которая гарантирована от части к детали. Ковка устраняет дефекты от литых слитков или непрерывнолитого проката. Отливка не имеет ни текучести зерна, ни направленной прочности, и процесс не может предотвратить образование определенных металлургических дефектов. Предварительно обработанная кузнечная заготовка создает поток зерна, ориентированный в направлениях, требующих максимальной прочности. Дендритные структуры, сегрегации сплава, пористость, пустоты, включения и подобные дефекты улучшаются при ковке.Таким образом, чистовые операции, такие как механическая обработка, не оставляют пустот, потому что их нет. Кроме того, операции по нанесению покрытия, такие как гальваника или окраска, просты из-за хорошей поверхности, которая требует очень небольшой подготовки.

Надежные стандартные и нестандартные поковки производятся без дополнительных затрат на более строгий контроль процесса и контроль, которые требуются для литья. Отливки требуют тщательного контроля процессов плавления и охлаждения, поскольку может произойти сегрегация сплава. Гибкое производство поковки адаптируется к спросу.Для некоторых отливок, таких как отливки со специальными характеристиками, требуются дорогие материалы и контроль процесса, а также более длительные сроки выполнения заказа. Раскатка в открытой матрице и кольцевая прокатка являются примерами процессов ковки, которые адаптируются к разной длине производственного цикла и позволяют сократить время выполнения заказа. Таким образом, поковки более рентабельны, чем отливки.

Сравнение поковок с обработанными прутками / пластинами
Поковки предлагают более широкий диапазон размеров требуемых марок материалов. Размеры и форма изделий из стального прутка и листа ограничены размерами, в которых эти материалы поставляются.Часто штамповка может быть единственным процессом металлообработки, доступным для определенных марок и желаемых размеров. Поковки можно экономично производить в широком диапазоне размеров от деталей, наибольший размер которых меньше одного дюйма, до деталей весом более 450 000 фунтов.

Поковки имеют зерно, ориентированное по форме для большей прочности. Обработанный пруток и лист могут быть более подвержены усталостной коррозии и коррозии под напряжением, поскольку механическая обработка прорезает структуру зерна материала. В большинстве случаев штамповка дает зернистую структуру, ориентированную на форму детали, что обеспечивает оптимальную прочность, пластичность и устойчивость к ударам и усталости.Поковки позволяют лучше и экономнее использовать материалы. Пластина для газовой резки — это расточительный процесс, один из нескольких этапов изготовления, на котором расходуется больше материала, чем необходимо для изготовления таких деталей, как кольца или ступицы. Еще больше теряется при последующей обработке. Поковки производят меньше брака и производят более крупную и экономичную продукцию.

Поковки, особенно формы, близкие к чистым, лучше используют материал и образуют мало брака. При крупносерийном производстве решающее преимущество в стоимости имеют поковки.Поковки требуют меньшего количества вторичных операций. При поставке некоторые сорта прутков и листов требуют дополнительных операций, таких как токарная обработка, шлифовка и полировка для удаления неровностей поверхности и достижения желаемой отделки, точности размеров, обрабатываемости и прочности. Часто поковки можно ввести в эксплуатацию без дорогостоящих вторичных операций.

Виды процессов ковки

Поковка штампа для штамповки фунтов или прессование металла между двумя штампами (называемыми инструментами), которые содержат предварительно вырезанный профиль требуемой детали.С помощью этого процесса можно изготавливать детали от нескольких унций до 60 000 фунтов.

Холодная штамповка более необычен, потому что большая часть штамповки выполняется в виде горячей обработки при температурах до 2300 градусов по Фаренгейту. Холодная штамповка включает в себя множество процессов — гибку, холодное волочение, холодную высадку, чеканку, экструзию и многое другое, чтобы получить широкий диапазон форм деталей. Температура металла, подвергаемого холодной ковке, может составлять от комнатной до нескольких сотен градусов.

Ковка в открытых штампах выполняется между плоскими штампами без предварительно вырезанных профилей.Движение заготовки — ключ к этому методу. Таким способом можно забивать или придавать форму более крупным деталям, длина которых превышает 200000 фунтов и восемьдесят футов.

Бесшовное катаное кольцо Поковка обычно выполняется путем пробивания отверстия в толстом круглом куске металла (создавая форму пончика), а затем скатывания и сжатия (или, в некоторых случаях, толчения) пончика в тонкое кольцо. Диаметр кольца может составлять от нескольких дюймов до тридцати футов.

Why Closed Die Forging — Canton Drop Forge

Когда возникает потребность в высокопроизводительных металлических деталях для ответственных применений, поковки обеспечат необходимую высокую прочность, надежность, надежность и душевное спокойствие.

Капельная ковка — это процесс, при котором металл прижимается или удаляется молотком для измельчения и обеспечения направленного потока на зернистую структуру металла для улучшения физических свойств. Поковки почти всегда используются там, где надежность и безопасность человека имеют решающее значение для деталей, используемых на таких рынках, как аэрокосмическая промышленность, ракеты, внедорожное строительство и горнодобывающая промышленность, производство электроэнергии, приложения на нефтяных месторождениях высокого давления и тому подобное.

По сравнению с отливками, поковки обеспечивают лучшую прочность, пластичность и ударную вязкость.Отливка не имеет ни потока зерна, ни направленности, обеспечиваемых поковкой. Дендритные структуры, сегрегация сплава и пористость, обнаруженные в отливке, улучшаются при ковке.

Существует несколько типов поковок и процессов, включая поковки в закрытых штампах, поковки в открытых штампах, прокатку колец и другие методы штамповки. Каждый из этих методов предлагает различные преимущества и нюансы, которые могут повлиять на финальную часть. Разные производители могут специализироваться на различных формах поковок, поэтому важно знать различия и преимущества различных процессов.

Что такое поковки с закрытым штампом?

В процессе ковки в закрытых штампах или штампах верхняя и нижняя штампы конфигурируются в соответствии с габаритными характеристиками детали, а затем металлическая заготовка забивается или прессуется между штампами после нагрева до заданных температур.

Другие преимущества поковок с закрытым штампом

Для больших объемов производства поковки с закрытой штамповкой имеют решающее преимущество по стоимости по сравнению с поковками с открытой штамповкой. После ковки требуется меньше обработки, так как металл ковается между двумя штампами, на которых остается отпечаток детали.В процессе ковки в закрытых штампах можно выковывать детали сложной формы, весящие от нескольких фунтов до многих тонн.

Canton Drop Forge — мировой лидер в области штамповки в штампе. У нас более 100 лет опыта в создании и поддержании прочной репутации на рынках аэрокосмической, внедорожной и горнодобывающей промышленности, энергетики, транспорта и нефтедобычи. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать, как мы можем производить рентабельные и прочные поковки закрытого типа для вашего проекта.

Precision Forging — обзор

Практический пример.Изотермическая ковка Ti

₆ Al ₄ V Рабочее колесо: путь к гибкому производству

В 1972 году, через год после работы в Корпоративном исследовательском центре Brown Boveri в Бадене, Швейцария, со мной связались два ключевых инженера по турбокомпрессору. подразделение, которое тогда отвечало за разработку турбокомпрессоров. Они объяснили функцию компонентов турбонагнетателя: компрессора и турбины. Поскольку общая тенденция заключалась в разработке более мощных машин при более низкой стоимости и более компактных размеров, они рассматривали возможность замены существующего алюминиевого сплава Al2618 на титановый сплав Ti ₆ Al ₄ V, который мог выдерживать более высокие температуры.Было известно, что титановые сплавы намного дороже и дороже в обработке и обработке, чем алюминиевые сплавы. Текущее состояние конструкции заключалось в том, чтобы разделить рабочее колесо на две части: часть большего диаметра, состоящая из лопаток, выровненных по оси, и меньшая часть колеса с лопастями трехмерной формы. Литые диски были изготовлены методом выковки. В зависимости от размера колеса и необходимого количества они могут быть как коваными, так и механически обработанными, а для больших объемов производства — коваными с высокой точностью.

Ко мне обратились из-за моего ноу-хау в порошковой металлургии. Они пришли ко мне, полагая, что это лучший метод производства будущих титановых колес. Исходя из требований рынка, требовалось до 8000 колес из титана в год диаметром от 180 мм до более 800 мм. Это был первоначальный вклад. Первой серьезной ошибкой было то, что никто не ставил под сомнение прогнозируемые продажи и не пытался проверить данные.

Первая задача: доступные методы производства

Проблема возникла в то время, когда новые открытия в высокоэффективной порошковой металлургии делались почти ежемесячно, такие как распыление порошка, процесс вращающегося электрода и несколько методов уплотнения и деформации горячего порошка [7] .Кроме того, для сплавов на основе никеля и титана компания Pratt & Whitney во Флориде в 1970 году разработала процесс под названием gatorizing [8], который позволил медленную деформацию жаропрочных сплавов в сверхпластическом состоянии. Некоторая информация была в открытом доступе в опубликованной литературе, но патентная литература, за которой систематически отслеживались, оказалась более важной.

Узнав о высокой цене предварительно легированных порошков Ti ₆ Al ₄ V по сравнению с ценой на заготовки из титанового сплава, возникла необходимость подумать об альтернативных способах производства.Одна из возможностей — взять предварительно кованную заготовку и обработать ее для придания формы, как в случае с алюминиевыми сплавами. Однако обработка титановых сплавов была очень дорогой операцией. Это привело к другой идее: почему бы не использовать вариант вентиляции для изготовления крыльчатки в чистой форме? Для этого требовался пресс, которого нам не хватало, и знание того, как деформировать при низкой скорости деформации и постоянной высокой температуре. На этом этапе у нас было несколько вариантов изготовления колес, но мы не знали, как это сделать. Также на данном этапе расчет стоимости не производился.У директора по исследованиям не было ответов, но он помог организовать трехдневный курс, на котором мы узнали о постоянных и переменных издержках и влиянии объема на стоимость.

Для сравнения были быстро выделены следующие методы:

▪

Горячее изостатическое прессование (ГИП) порошка предварительно легированного титанового сплава.

▪

Ковка с высаженной или горячей штамповкой с последующей прецизионной обработкой.

▪

Прецизионная ковка при низкой скорости деформации (сверхпластическая деформация).

При сверхпластической деформации напряжение течения мелкозернистого титанового сплава Ti6Al4V уменьшается на несколько порядков при низких скоростях деформации и более высоких температурах [9].

Учитывая необходимые данные о ежегодном ожидаемом объеме Ti-рабочих колес (5000–8000), мы быстро подсчитали, что высокоточные кованые Ti-рабочие колеса с использованием изотермической ковки будут иметь наименьшую стоимость. Необходимо было отказаться от HIP порошков и ковки, а также механической обработки.

Затем мы провели грубые расчеты, сделав предположения о стоимости станков, инструментов, времени обработки и т. Д., И пришли к выводу, что для партий размером более 50 колес изотермическая ковка был самым дешевым методом.

Вторая задача: разработка процесса

Информацию можно получить из опубликованной литературы, но, что более важно, из патентной литературы. Во-первых, нам нужно было узнать о сверхпластической деформации. Один из основных вкладов поступил от технического инженера, который разочаровался, почувствовал, что доктора философии неправильно его используют, и был готов уйти. Когда его спросили, что бы он делал, если бы ему была предоставлена ​​свобода, он придумал самодельный пресс, состоящий из трубы большого диаметра, а также нижней и верхней пластин для его герметизации.Натяжные стержни будут сжимать всю конструкцию (рис. 4.2). Внутри он разместит гидравлику для пресса, а у нас будет 300-тонный пресс, который можно откачивать или заполнять аргоном. Идея была одобрена, и вскоре появились части прессы, шокирующие босса: сработает ли это? Вся пресса стоила около 30 000 швейцарских франков, что было очень большой суммой для отдела в то время. Мы рискнули, и пресс сразу заработал, потому что конструкция была очень простой.

Рисунок 4.2. 300-тонный гидравлический пресс, использованный на этапе исследований изотермической ковки титановых рабочих колес.

Первые эксперименты включали настройку цилиндрических образцов при постоянной температуре и различных скоростях деформации. Это создало окно для сверхпластической деформации. Следующей задачей было научиться овладевать формованием геометрии в форме крыльчатки. Чтобы понять вариации деформации, мы использовали модельные материалы (свинец, а затем пластик, слоистый разного цвета) (Рисунок 4.3). Однако прогресс был довольно медленным.

Рисунок 4.3. Моделирование сверхпластической деформации двумя цветными слоями пластилина.

Затем мы наняли специалиста по металлообработке в качестве руководителя проекта, и дела пошли на поправку. С помощью двух превосходных техников мы вскоре смогли изготавливать титановые рабочие колеса диаметром 10 см с использованием молибденовых штампов TZM. После многих проб и ошибок мы решили самую важную задачу: найти смазку, которая позволила бы в последующем выбросить кованую заготовку.Новые знания были введены путем найма экспертов по конечно-элементному моделированию пластической деформации, что позволило нам предсказать скорость деформации в каждом элементе объема самой сложной формы. Это позволит нам предсказать общую силу, необходимую для изотермического процесса ковки. Причиной такого сложного процесса моделирования была высокая стоимость штампов TZM и необходимость предотвращения их поломки [10]. Теперь у нас были все доступные вычислительные инструменты, чтобы предсказать силу, необходимую для штамповки рабочего колеса любого диаметра, и быть уверенными в том, что штамп выдержит это напряжение.

Следующими шагами были масштабирование и передача технологий в подразделение турбокомпрессоров.

Третья задача: апскейлинг

1

Заготовки из титана . Мы знали диапазон диаметров крыльчатки. Это дало нам представление о размерах диаметра заготовки из титана. Это не было проблемой, существовало несколько поставщиков.

2

Материал штампа TZM . Это была серьезная проблема. Был только один крупный поставщик в Соединенных Штатах, и были некоторые опасения по поводу гарантированных поставок материала для штампа.Пришлось найти или создать второго поставщика. Это был Metallwerk Plansee в Ройтте, Австрия, который мы посетили, чтобы проинформировать компанию о наших намерениях. Директор по исследованиям ответил положительно и помог наладить дорогостоящее высокорисковое производство. Этому решению способствовало то, что они уже работали с американским рынком, поэтому мы не были бы единственным покупателем.

3

Пресс ковочный изотермический . Нам нужно было решить, какой тип и размер пресса лучше всего подходят для производства.Было заманчиво переоценить лабораторный пресс, потому что он был дешев — и это было наше изобретение. Я побывал в трех крупнейших кузнечных компаниях США, Ladish, Wyman-Gordon и одной компании во Флориде, у которой был самый большой молотковый пресс в мире. Мне показали настоящие печатные машины, и я был очень напуган размером, что было бы рискованно, если бы мы хотели организовать собственное производство. Но мы также связались с немецким производителем прессов, который хотел заняться производством изотермических ковочных прессов.Он поразил нас своим профессионализмом, и мы решили работать с ним, начав с уменьшенной версии (600 тонн), которую мы установили в лаборатории. Он был достаточно большим, чтобы сделать колесо наименьшего диаметра (диаметр 180 мм; рис. 4.4). Сложнее было договориться о размере закупаемого пресса. На встрече высокого уровня с руководителем бизнес-направления и менеджером по производству были представлены два варианта:

▪

3000-тонный пресс: это позволит изготавливать большую часть колес, за исключением нескольких колес большого диаметра, которые придется обработать.

▪

8000-тонный пресс: этого достаточно, чтобы покрыть колеса всех размеров.

Компания хотела получить пресс на 8000 тонн, но в конце концов согласилась на пресс на 3000 тонн с меньшим риском.

Рисунок 4.4. Титановое рабочее колесо диаметром 180 мм, кованое.

4

Аутсорсинг . Этот вопрос никогда серьезно не обсуждался. Бизнес-направление, являющееся явным лидером рынка, также хотело сохранить свои позиции за счет собственного производства.

Четвертая задача: передача технологии

Успешная передача технологии имела первостепенное значение. После передачи исследовательский центр не будет иметь ничего общего с повседневной работой прессы. Мы столкнулись с двумя вариантами. Либо мы попросим наиболее квалифицированного исследователя перейти с проектом в бизнес-подразделение, либо мы получим специалиста из этого подразделения. Выбираем второй вариант. Мы попросили бизнес-направление отправить одного из своих лучших сотрудников в исследовательский центр на один год.Во-первых, этого человека научат всему, что мы знаем, и он будет отчитываться перед руководителем группы в исследовательском центре. Ближе к концу деловой человек возьмет на себя командование и снова будет подчиняться бизнес-подразделению.

Человека нашли быстро, молодой и очень энергичный человек из производственного отдела. Ему помогал техник, который позже стал центральным в установке и эксплуатации 3000-тонного пресса.

После успешной настройки пресса произошло два события. Количество титановых крыльчаток, предоставленных нам бизнесом, было очень низким.Поскольку у нас был рабочий пресс, нас спросили, можем ли мы также изотермически выковать рабочие колеса из алюминиевого сплава. Мы успешно внедрили эту технологию в короткие сроки, хотя это не имело экономического смысла.

Вторая разработка оказалась действительно разрушительной: конструкторы разработали улучшенную версию крыльчатки на основе алюминия с лопастями трехмерной формы, геометрию которой можно было получить только путем механической обработки. Эта версия упоминалась среди дизайнеров еще до принятия решения о покупке пресса.Наша ошибка заключалась в том, что мы не участвовали во внутренней дискуссии конструкторов и остались довольны, когда было принято решение в пользу рабочих колес на основе Ti.

С этими двумя новыми разработками больше не было причин эксплуатировать пресс. К счастью, мы быстро нашли покупателя, Daniel Doncaster Ltd., и таким образом закончили эту авантюру в 1984 году. Решение о прекращении проекта не повлекло за собой серьезных личных последствий, хотя вскоре после этого основные игроки следовали другим карьерным планам.

Более 30 лет спустя

1

Произошло и другое: Количество типов турбокомпрессоров увеличилось, а время их изготовления сократилось на порядок. Осталась потребность в изготовлении алюминиевых рабочих колес сложной формы. Чтобы еще больше снизить стоимость и приблизиться к рынку, было инициировано совместное предприятие с китайской компанией-партнером. Это подтвердило задним числом правильность решения отказаться от изотермической ковки.

2

Metallwerk Plansee продолжил производство TZM для штампов и теперь предлагает детали весом до 5 тонн.

3

Руководитель проекта стал руководителем производства в этой области, но все еще помнил изотермическую ковку как свой самый захватывающий проект.

4

Изотермическая ковка по-прежнему является процессом, используемым известными компаниями. Ladish в США управляет крупнейшим в мире прессом на 10 000 тонн; другие компании тоже учредили.

Извлеченные уроки

1

Все было сделано правильно для разработки собственного процесса изотермической ковки, и у нас была самая лучшая команда экспертов для выполнения этой работы.

2

Слушайте новые идеи, исходящие от всех сотрудников, включая тех, от кого вы меньше всего их ожидаете.

3

Передача технологии прошла отлично, а также установка 3000-тонного пресса.

4

Чтобы проверить рыночные данные, следовало потратить больше усилий. В то время Brown Boveri был явно больше ориентирован на технологии, чем на рынок.

5

Два варианта конструкции — титановые рабочие колеса, которые можно было изготавливать путем ковки, и альтернативные алюминиевые рабочие колеса с трехмерными изогнутыми лопатками, требующими механической обработки, — поверхностно обсуждались на раннем этапе. Необходимо было провести критический обзор, включая анализ затрат, с участием людей, не входящих в группу, заинтересованных в разработке процесса изотермической ковки.

6

Задачи 3 и 4 неудобны для увлеченного исследователя, поскольку они подрывают и ставят под угрозу потенциально захватывающий научно-исследовательский проект с важным исследовательским содержанием.

7

Последний раз вопросы 3 и 4 задавали перед заказом производственного пресса.

8

Вопрос на будущее: какой будет самый дешевый и самый быстрый гибкий метод производства? Никто не предсказывал, что рынок потребует больше типов турбокомпрессоров и каждого типа по более низким ценам, что приведет к переходу производства на наиболее гибкое производство.Сфера бизнеса, быстро осваивая новые технологии, продемонстрировала достаточную гибкость, чтобы оставаться мировым лидером в этом бизнесе.

9

Бывший сотрудник, который вернулся в Англию и теперь работал в кузнечной компании, подошел к нам и купил 3000-тонный пресс, сэкономив его компании на долгие годы дорогостоящих исследований.

Хотя это тематическое исследование описывает эволюцию новой технологии на основе материаловедения, есть и другие возможные отправные точки.В следующем тематическом исследовании описывается эволюция инженерного бизнеса на основе математического моделирования.

Сравнение металлического литья и ковки: 5 моментов, на которые следует обратить внимание

Хотя литье металла может быть лучшим процессом для производства широкого спектра компонентов, в зависимости от ваших потребностей, процесс ковки может быть лучшим вариантом. Или наоборот. Вот 5 вещей, которые следует учитывать при принятии решения о том, подходит ли отливка или ковка для вашего компонента, приложения и общих потребностей.

1.

Размер готовой продукции

Одно из наиболее заметных различий между металлическими отливками и поковками — это максимальный размер готового изделия. В процессе ковки металл перемещается, пока он еще находится в твердом состоянии. Это требует огромного количества силы, чтобы изменить исходную форму металла, и необходимое усилие резко возрастает по мере увеличения размера секции. Поскольку отливки начинаются как жидкий расплавленный металл, он может принимать практически любую форму и размер, если есть подходящая форма.

Еще одно соображение относится к весу деталей. Если есть две одинаковые детали, одна из которых изготовлена ​​методом литья, а другая — ковкой, отливка обычно будет легче, чем поковка. В результате переход от поковки к отливке обычно приводит к снижению веса.

2.

Конструкция детали

Когда дело доходит до проектирования детали для литья или поковки, необходимо оценить следующие характеристики:

• Сложность детали
• Допуски
• Структура зерен
• Целостность структуры

При оценке сложности детали поковки могут быть ограничены.Мелким деталям и внутренним полостям иногда трудно, а то и невозможно придать форму в процессе ковки.

В качестве альтернативы, начальная жидкая природа отливки создает явное преимущество для сложных форм, поскольку она может легко перетекать в небольшие детализированные области. Частично это преимущество связано с уменьшением объема обработки, необходимой после литья, благодаря деталям, присутствующим в исходной отливке.

На этапе проектирования и создания прототипа программы отливки более экономичны и экономичны.Изменить мелкую деталь в схеме литья детали намного проще, чем штамповать штамп.

3.

Выбор сплава

Заметным отличием отливок от поковок является доступность сплавов. При ковке детали изготавливаются из заготовок, произведенных на сталелитейном заводе. Эти заводы обычно производят только определенное количество марок и сплавов.

Для сравнения: отливки плавятся и разливаются в литейном цехе, что позволяет снизить расходы на специальные сплавы.При выборе сплавов и производственного процесса важным фактором является желаемое содержание феррита. Феррит в контролируемых количествах имеет характеристики, которые делают его более устойчивым к коррозии, чем аналогичная поковка.

4. I

внутренняя прочность детали

Другая характеристика, которую следует учитывать, касается внутренней структуры и прочности компонента. Процесс ковки изменяет структуру зерна и может «нацелить» или «направить» ее в определенном направлении, создавая направленный прочный компонент.Кованые детали являются анизотропными (содержат разные значения измерения свойств в разных направлениях), а отливки изотропны (содержат одинаковые значения измерений свойств во всех направлениях).

Выбор между двумя процессами зависит от приложения, для которого он будет использоваться; поковки обычно прочнее в определенном направлении, но отливки прочнее во всем.

Когда приложение связано с частыми ударами, поковка будет дольше сохранять свою форму, если для приложения требуется однородно прочный компонент, отливка будет работать лучше.

5.

Стоимость отливок по сравнению с поковками

Цена отливок по сравнению с поковками зависит от нескольких переменных, каждый из процессов в одних случаях дешевле, в других — дороже. На цену детали влияют различные факторы:

• Объем производства
• Сплав
• Сложность формы
• Конкретный процесс литья или ковки
• Технические характеристики, включая необходимые испытания

Поковки наиболее экономичны для средних и крупных партий.Отливки можно эффективно покупать малыми, средними и большими партиями.

Затраты на сырье для отливок, как правило, ниже, чем для ковки, поскольку исключается первоначальный процесс отливки слитков и их переработки в заготовки.

Инструмент для большинства центробежных отливок и поковок в открытых штампах (ODF) не требуется. Для штамповок в закрытых штампах (CDF) инструмент может быть дорогостоящим. Для приложений большого объема покупка специального инструмента — хорошая идея для всех процессов, так как это снизит стоимость единицы продукции.

Покупать отливки, подвергнутые механической обработке, является хорошей идеей, поскольку литейный цех может эффективно переработать стружку путем переплавки. Поскольку этого преимущества не существует для поковок, лучше всего покупать их в состоянии после ковки. Скорость обработки отливок сравнима с ковкой для большинства сплавов. Однако из-за более мелкого зерна в поковках некоторые сплавы на основе никеля и нержавеющие стали обладают лучшей обрабатываемостью.

Поскольку сравнение стоимости металлических отливок и поковок зависит от многих переменных, вам следует обсудить с ведущими компаниями литейной и кузнечной промышленности, чтобы обсудить ваш конкретный проект и получить расценки на оба процесса.

Преимущества процесса литья металла

• Металлические отливки имеют чрезвычайно высокий верхний предел веса отливки (если таковой нет).
• Большой выбор сплавов.
• Затраты на инструмент часто ниже, чем на штамповочные штампы.
• Для поковок труднее производить специальные сплавы, тогда как при литье сплавы, включая никель, хром и молибден, могут быть добавлены на стадии плавления.
• Меньшие тиражи — не проблема.
• Чрезвычайно адаптируется к потребностям массового производства.
• Сложные детали и / или тонкостенные детали обычно не являются проблемой.
• Жидкому металлу можно придать различные формы, что обеспечивает большую гибкость при проектировании деталей.
• Модификации конструкции деталей и форм легче и быстрее внедряются.
• Результаты пост-литья близки к проектным, что сокращает время, затрачиваемое на вторичную обработку / операции.
• Литые детали обычно легче поковок.
• Время изготовления может быть меньше, особенно в случае центробежного литья.

Преимущества процесса ковки металла

• Обычно имеют более высокие механические свойства и лучшую пластичность (в зависимости от сплава).
• Обычно выдерживает удар лучше, чем отливки.
• Непрерывный поток зерна и более мелкое зерно.
• Поковки обычно исключают возникновение пористости, усадки, полостей и проблем холодной заливки.
• Повышенная износостойкость за счет текучести зерна.
• В некоторых случаях поковки могут быть дешевле отливок.

Резюме

В мире производства металлических компонентов не существует универсального решения. В зависимости от вашего конкретного металлического компонента, его применения и ваших общих потребностей лучше всего подойдут литье или ковка. У вас могут быть некоторые требования к металлу, для которых лучше всего подходит литье, а для других — ковка.В конечном счете, лучший способ определить, какой процесс лучше всего соответствует вашим конкретным требованиям, — это проконсультироваться с производителями.

Если вы считаете, что металлическое литье подойдет для вашего применения, позвоните нам или отправьте запрос на коммерческое предложение.