Ковка и штамповка

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.