Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Свободная ковка — способ горячей обработки металла давлением, при котором заготовка деформируется между плоскими или фигурными бойками без ограничения течения металла в стороны. Метод позволяет получать поковки массой от нескольких килограммов до 300 тонн и более, недостижимых штамповкой. Понимание операций и их последовательности — основа технологически грамотного производства.
При свободной ковке металл течёт свободно в направлениях, не ограниченных инструментом. Форма поковки создаётся постепенно — за несколько переходов, каждый из которых изменяет геометрию заготовки. В отличие от штамповки, здесь не используется закрытый штамп, а точность размеров ниже: допуски по ГОСТ 7062-90 для поковок из конструкционной стали общего назначения составляют от ±4 до ±25 мм в зависимости от группы точности и наибольшего линейного размера поковки.
Метод незаменим при единичном и мелкосерийном производстве, изготовлении крупногабаритных заготовок для энергетики, судостроения, тяжёлого машиностроения. Свободная ковка улучшает структуру металла: измельчает литую дендритную структуру слитка, устраняет пористость и ликвацию, повышает механические свойства по сравнению с исходным литым состоянием.
Согласно ГОСТ 18970-84 «Обработка металлов давлением. Операции ковки и штамповки. Термины и определения», все операции свободной ковки подразделяются на разделительные (рубка) и формообразующие (осадка, протяжка, прошивка, раскатка, гибка, закручивание и др.). Каждая операция решает конкретную технологическую задачу.
Осадка — уменьшение высоты заготовки с одновременным увеличением поперечного сечения. Применяется для получения поковок типа дисков, фланцев, шестерён, а также для измельчения литой структуры слитка перед последующей протяжкой. Для предотвращения продольного изгиба при осадке отношение высоты исходной заготовки к её диаметру не должно превышать 2,5.
Высадка — местная осадка части заготовки для образования утолщений (головок, фланцев) на концах или в средней части заготовки. Во избежание продольного изгиба длина выступающей части, как правило, не превышает 3 диаметров заготовки.
Протяжка — увеличение длины заготовки за счёт уменьшения поперечного сечения. Выполняется последовательными обжатиями с поворотом на 90° после каждого прохода. Степень укова при протяжке — отношение начальной площади сечения к конечной. Для обеспечения проработки литой структуры и устранения внутренних дефектов слитка уков при протяжке ответственных поковок принимается не менее 3–4.
Разгонка (уширение) — увеличение ширины заготовки при уменьшении её толщины путём обжатий, направленных вдоль оси заготовки. Используется при ковке широких плоских изделий — пластин, лопастей, полос.
Прошивка — получение сквозных или глухих отверстий без образования стружки путём вдавливания прошивня в нагретый металл. При сквозной прошивке прошивень сначала погружают примерно на 60–70% высоты заготовки, затем её переворачивают и досылают прошивень навстречу. При прошивке отверстий диаметром свыше 300–400 мм применяют полые прошивни с удалением центрового пятака.
Раскатка — увеличение диаметра кольцевой поковки при уменьшении толщины её стенки. Заготовку надевают на цилиндрическую оправку и обжимают верхним бойком с поворотом после каждого обжатия. Операция применяется для получения колец, обечаек, зубчатых венцов. Внутренний диаметр задаётся оправкой; высота кольца контролируется по ходу раскатки.
Рубка — полное или частичное разделение заготовки с помощью кузнечных топоров или зубил. Используется для отрубки прибылей и донной части слитков, деления заготовок на мерные части, обрубки дефектных концов. Заготовку обычно надрубают на глубину около 3/4 толщины, затем переворачивают и дорубают — это снижает образование заусенцев и трещин у основания реза.
Гибка — придание заготовке изогнутой формы по заданному контуру с применением подкладных штампов, оправок и специального инструмента. В зоне изгиба наружные волокна растягиваются, внутренние — сжимаются. Для компенсации утяжки на участке, подлежащем изгибу, заранее выполняют местную высадку.
Закручивание (скручивание) — поворот одной части заготовки относительно другой вокруг продольной оси. Применяется при изготовлении коленчатых валов, буровых штанг, лопаток. Операцию проводят в нагретом состоянии — в верхней части ковочного температурного интервала, чтобы обеспечить достаточную пластичность при значительных деформациях сдвига.
Нагрев — обязательная подготовительная операция. Правильный температурный интервал ковки определяет пластичность металла и предотвращает трещинообразование, перегрев и пережог. Значения в таблице приведены по справочным данным технологии кузнечно-штамповочного производства для наиболее распространённых марок. Точные параметры для конкретной марки следует уточнять по действующей документации.
* Для жаропрочных никелевых сплавов температурный интервал строго индивидуален для каждой марки и определяется диаграммами пластичности. Рабочее окно для ряда сплавов может быть существенно уже указанного диапазона.
Ковку необходимо завершить до достижения нижней границы температурного интервала. Пережог — необратимый дефект: при превышении допустимой температуры нагрева происходит оплавление границ зёрен и полная потеря пластичности; поковка подлежит переплавке. Скорость нагрева крупных слитков массой свыше 1 тонны на стадии прогрева ограничивают до 30–80 °C/ч для исключения термических напряжений и трещин.
Инструмент делится на основной (бойки) и вспомогательный (обжимки, прошивни, оправки, топоры, подкладные штампы).
Обжимки — парные подкладные инструменты с вогнутым рабочим профилем для калибрования круглого или квадратного сечения с чистой поверхностью. Прошивни выполняются сплошными или полыми; полые применяют при прошивке отверстий большого диаметра с удалением центрового пятака. Оправки — цилиндрические или конические стержни — фиксируют внутреннюю поверхность кольцевой поковки при раскатке и гибке.
Порядок операций определяется чертежом поковки и технологическим процессом. Типовая последовательность для поковки типа «вал»:
Для поковок с отверстиями (кольца, втулки, диски) после осадки выполняют прошивку, затем раскатку на оправке. При изготовлении коленчатых валов добавляют операцию закручивания с применением специальных захватных приспособлений. Каждый подогрев фиксируется в маршрутной карте — допустимое число нагревов лимитировано маркой стали, поскольку каждый нагрев сопровождается угаром металла и обезуглероживанием поверхностного слоя.
Общий уков (суммарная степень деформации от слитка до готовой поковки) для ответственных изделий из конструкционных сталей должен составлять не менее 3–5 по площади сечения. Для коррозионностойких аустенитных и жаропрочных сталей рекомендуется уков не менее 4–6. Это обеспечивает полное устранение литой структуры и достижение нормативных механических свойств, установленных ГОСТ 8479-70 для соответствующих групп поковок.
Свободную ковку выполняют на ковочных молотах и гидравлических прессах. Ковочные молоты — паровоздушные или пневматические — развивают ударную нагрузку; масса падающих частей серийных молотов составляет от 0,5 до 8 тонн, что позволяет обрабатывать заготовки массой до 2–3 тонн.
Гидравлические ковочные прессы применяются для крупных поковок — роторов турбин, коленчатых валов судовых двигателей, корпусов реакторов. Усилие специализированных тяжёлых прессов достигает 100–150 МН и более. В отличие от молота пресс действует плавно и статично — деформация проникает в сечение заготовки равномернее. Рельсовые ковочные манипуляторы, применяемые совместно с прессами, выпускаются грузоподъёмностью от 0,5 до 150 тонн в серийных исполнениях; для тяжёлых кузнечных комплексов используют специализированные манипуляторы грузоподъёмностью до 200–400 тонн.
Свободная ковка остаётся ключевым способом получения крупных поковок с высокими механическими свойствами. Грамотный выбор операций — осадки, протяжки, прошивки, раскатки, рубки, гибки и закручивания — совместно с соблюдением температурного интервала и контролем степени укова определяют качество готовой поковки. Знание инструмента и технологической последовательности позволяет технологу разрабатывать рациональные маршруты и предупреждать типичные дефекты производства.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.