Ковка, штамповка. Краткая характеристика. сущность метода.

При производстве металлических изделий широко применяют обработку металлов давлением как в горячем, так и в холодном состоянии. Основными способами обработки металлов давлением являются прокатка, волочение, прессование, ковка и штамповка.

Прокатка – один из важнейших способов обработки давлением, которым обрабатывается 75-80% выплавляемой стали.

Горячая объёмная штамповка поковок осуществляется в штампах. Штамп состоит из двух разъёмных частей, внутренние полости которых в собранном виде образуют ручьи. Течение металла при деформации ограничивается формой и размерами внутренней полости штампа. Получаемые поковки отличаются высокой точностью размеров, большей сложностью конфигурации, хорошим качеством поверхности и меньшими допусками. Следовательно, штамповка обеспечивает значительную экономию металла, снижает трудоёмкость обработки в кузнечном цехе и при последующей механической обработке, повышает коэффициент использования металла и увеличивает производительность оборудования.

Горячую объёмную штамповку широко применяют в автомобильной, тракторной, транспортной, авиационной и других отраслях промышленности

Сущность метода горячей объёмной штамповки.

Преимущества и недостатки.

Масса слитков составляет от 200 кг до 350т. Наибольшее распространение имеют слитки массой более 1 т. Для ковки применяются слитки многогранные (чаще всего шести восьмигранные) или цилиндрические.

По способу изготовления поковок различают свободную ковку и горячую объёмную штамповку.

Горячая объёмная штамповка – это вид обработки материалов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента – штампа. Течение металла ограничивается поверхностями плоскостей, изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую плоскость (ручей) по конфигурации поковки.

В качестве заготовок для горячей штамповки в подавляющем большинстве случаев применяют прокат круглого квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные заготовки, хотя иногда штампуют и от прутка с последующем отделением поковки непосредственно на штамповочной машине. Заготовки отрезают от прутка различными способами: на кривошипных пресс-ножницах, газовой резкой и т д.

По сравнению с ковкой штамповка имеет ряд преимуществ. Горячей объёмной штамповкой можно получать без напусков поковки сложной конфигурации, которые ковкой изготовить без напусков нельзя, при этом допуски на штамповочную поковку в 3 – 4 раза меньше, чем на кованную. В следствии этого значительно сокращается объём последующей механической обработки, штамповочные поковки обрабатывают только в местах сопряжения с другими деталями, и эта обработка может сводиться только к шлифованию.

Производительность штамповки значительно выше – составляет десятки и сотни штамповок в час.

Степень изменения (проработки) исходной структуры в поковке косвенно характеризуют коэффициентом, или степенью уковки K=F0/ F1, где F0 и F1 - большая и меньшая площади поперечных сечений в каком-либо направлении до и после деформации.

Коэффициент уковки показывает, во сколько раз изменилось исходное сечение, и используется для расчета исходной заготовки. С повышением уковки механические свойства металла в направлении течения металла повышаются, но до известного предела. Практически для слитков конструкционной стали рекомендуется у ковка не менее 2,5-3, а для проката 1,1-1,3. Для сталей карбидного класса с целью разрушения карбидов рекомендуется повышенная уковка - не менее 10-12.

Поковки, как правило, отличаются от деталей, для которых они служат заготовками, по форме и размерам. Эти отличия зависят от несовершенства технологии, оборудования кузнечно-штамповочного производства и смежных с ним процессов термической, механической обработки и др.

Слой металла, предусматриваемый на поверхности готовой детали для гарантии качества последней, называют припуском. Из-за необходимости припуска увеличивают размеры и массу поковки. В некоторых случаях ковкой и штамповкой невозможно или нецелесообразно выполнить точную форму детали. Слой металла сверх припуска, упрощающий конфигурацию поковки, называют напуском. Напуски дополнительно увеличивают массу поковки. На примере штампованной поковки для детали типа фасонной втулки (смотри рисунок) показано, что кроме кругового припуска 1 по всей поверхности детали 2 (заштрихована сеткой) на ее поверхности предусмотрены напуски, сглаживающие поднутрения 3 и 4, а также напуски 5 и б, создающие уклоны для облегчения удаления поковки из штампа. Напуском является и перемычка 7.

Поковки одной партии невозможно получить абсолютно одинаковых размеров согласно номинальным размерам чертежа. Поэтому на все размеры поковок назначают допустимые отклонения (допуски), характеризующие точность поковок. Для сопоставления различных технологических процессов и оборудования по их эффективности применяют обобщенный показатель точности, называемый коэффициентом использования металла поковки при механической обработке: Kвт=GД/ GП где GД и GП- масса готовой детали и поковки.

Этот показатель характеризует степень совершенства формы поковки. В идеальном случае, когда для поковки не требуется механическая обработки, Kвт = 1. Для поковок свободной ковки Kвт = 0,05-0,3; для горячей объемной штамповки 0,5-0,8; для холодной объемной и листовой штамповки 0,8-1

Другим важным показателем, характеризующим степень совершенства кузнечно-штамповочной технологии, является выход годного G=GП/ GЗ, где GЗ- масса исходной заготовки. При ковке из слитка G=0,3-0,7, при ковке из проката 0,7-0,9, при горячей штамповке 0,7-0,8, при холодной штамповке 0,7-0,9. Произведение Ким=КвтG является суммарным коэффициентом использования металла заготовки на всем технологическом цикле: при свободной ковке Ким=0,02-0,3; при горячей штамповке 0,3-0,7; при холодной штамповке 0,6-0,9. Так как основная часть стоимости готовой детали - расход металла, то наименее выгодна свободная ковка и наиболее выгодна холодная штамповка. Однако целесообразность того или иного способа производства определяется многими другими факторами, в том числе возможностями оборудования, стоимостью передела, серийностью изделий.