Виды промышленной ковки

Статья взята с сайта ковки и кованых изделий

Закрытая штамповка

Закрытая штамповка сплющивает или прессует металл между двумя деталями (называемых обработка), которые содержат вырезанный профиль желаемой части. С помощью этого пресса можно сделать изделия весом от нескольких граммов до 30.000 кг. Некоторые мелкие детали на самом деле конечно лучше производить с помощью холодной ковки.

В простейшем примере закрытой штамповки две части станка сводятся воедино и заготовка подвергается пластической деформации. Затем, небольшое количество материала, начинает вытекать из формы а в форме формируется необходимая заготовка. Заготовка быстро остывает и на выходе получается деталь с повышенной устойчивостью к деформации.
изображения изображения изображения
 
Высадка

По существу, закрытая штамповка реализуется на горизонтально-ковочных машинах (апсеттерах) аналогичных тем, которые производят детали молотами и прессами. Каждый из этих способов в результате загоняет металл в полости штампа, обрубая при этом ненужную часть.

Штамповка с помощью штемпеля-пресса - "голова инструмента" является эквивалентным молотку или топовому прессу. Голова воздействует на металл, который находится в "форме". Форма состоит из стационарной части, которая захватывает заготовку и держит ее положение нужном ковки и подвижной части. После каждого рабочего цикла машины, подвижная часть машины отодвигается освобождаясь от готовой детали и принимает новый порцию металла для следующей заготовки, чем и достигается автоматизация данного производства.

Возможности технологического процесса

Если говорить о закрытой объемной штамповке для ковки стали, алюминия, титана и других сплавов пределы производства практически безграничны. С помощью этого  способа можно получить различные 3-D формы, весом от нескольких граммов до более чем 25 тонн. Закрытая штамповка обычно производится на гидравлических прессах, механических прессах и с помощью молотов, с производительностью до 50000 тонн, 20000 тонн и 50000 кг соответственно.

Как следует из названия, при ковке две или более пресс-формы закрываются образуя необходимую полость для дальнейшей пластической деформации. В следствии того, что поток металла ограничивается контурами пресс-форм, этот процесс может дать более сложные и точные формы, нежели свободная ковка. Дополнительная гибкость в формировании как симметричных, так и несимметричных формы достигается за счет предварительной подготовки материала (иногда изгиба).

Геометрия получающихся изделий колеблется от самых простых кованых форм, как простая сферическая форма, прямоугольная форма и дископодобная форма до самых сложных компонентов с тонкими и длинными частями, которые включают тонкие стенки и относительно высокие вертикальные проекции, такие как ребра и рельефы. Хотя многие детали на выходе, как правило, симметричные, некоторые включают всевозможные элементы дизайна (фланцы, выступы, отверстия, полости, карманы и т.д.), которые объединяются, для производства несимметричным кованого изделия. Кроме того, детали могут быть согнуты или изогнутые в одной или нескольких плоскостях, они как правило продольные, равноразмерные или плоские.

С помощью обычной закрытой штамповки может быть выковано большинство производственных металлов и сплавов, среди них: углеродистые и легированные сорта сталей, инструментальная и нержавеющая сталь, алюминиевые и медные сплавы, а также некоторых сплавы титана. Быстродеформирующиеся и температурно-чувствительных материалы (магний, высоколегированные никелевые жаропрочные сплавы, тугоплавкие сплавы и некоторые титановые сплавы), могут потребовать более сложных технологий ковки и / или специальное оборудование.

Холодная штамповка

Большая часть продукции ковки производится при температурах до 2300 градусов по Фаренгейту, однако, существует еще один вариант штамповки - холодная ковка. Холодная ковка включает в себя множество процессов - изгиб, холодное волочение, холодная высадка, чеканка, профилирование и многое другое, для получения разнообразных форм выходной детали. Температура металла во время холодной ковки может находиться в диапазоне от комнатной температуры до нескольких сотен градусов.

Холодная штамповка охватывает многие процессы гибки, холодного волочения, холодной высадки, чеканки, экструзии, штамповки, накатки и многих других для получения разнообразных форм выходной продукции. К ней относятся различные валоподобные детали, детали чашеобразной геометрии, полые детали с лапами и валы, все виды высаженных и изогнутых конфигураций, а также их комбинации.

Не так давно детали с радиальным потоком, такие как круглые конфигурации с центральным фланцом, прямоугольные части, и неосесимметричных детали с 3 - и 6-кратной симметрией изготавливались с помощью горячего выдавливания. С приходом холодной ковки стальные стержни, проволоки, или полосы, валоподобные детали с 3-мя плоскостями изгибов уже не являются редкостью при производстве этим методом.

Типичные детали производимые с помощью этого процесса наиболее экономически эффективны от 5 граммов или менее; симметричные детали до 7 кг, потому как они легко поддаются автоматической обработке. Выбор материала варьируются в пределах низколигированных сплавов и углеродистых сталей до 300 и 400 серии, нержавеющей стали,  алюминиевых сплавов, латуни и бронзы.

Бывают моменты, когда горячей ковке на практике предпочитают холодную, особенно для высших углеродистых марок стали, или когда в процессе отжига должны быть устранены лишние части.

Часто холодную ковку выбирают для производства внутренних деталей, таких как встроенные фланцы и штифты, продукция холодной ковки часто используется в автомобильном рулевого управления и в подвеске, антиблокировочной-тормозной системе, компьютерном железе, оборонной промышленности и в других деталях. Там где требуется высокая прочность, точность изготовления и производительность экономический выбор падает в сторону холодной ковки.

В процессе холодной ковки заготовка вдавливается под высоким давлением в закрытый смазанный химической смазкой штамп. Холодный металл таким образом принимает нужную форму. Как показала практика, прямое выдавливание посылает стальной поток в направлении действия усилия плунжера. Благодаря этому диаметр заготовки уменьшается, а длина увеличилась. При обратном выдавливании поток металла противоположный силе плунжера производит полую деталь. Во время высадки, поток металла образует прямой угол к ​​силе плунжера, увеличивая диаметр и уменьшая длину.

Ковка в открытом штампе или свободная ковка

Ковка в открытом штампе производится между плоскими прессами, с отсечением ненужных частей. Движение заготовки это основа этого метода. С помощью этого способа можно вбить или запрессовать большие детали более 100 000 киллограммов и более 30 метров в длину.

Свободной ковкой могут производить поковки от нескольких граммов до более чем 150 тонн. Открытой называется, потому что металл не ограничивается по бокам ничем в процессе ковки, этот процесс постепенно придает детали нужную форму, чаще всего между плоскими штаммами. На практике открытая ковка включает в себя множество вариаций процесса, что позволяет достичь чрезвычайно широкого диапазона форм и размеров. Предельный конец диапазона размера изделия для открытой штамповки ограничен только размером начальной заготовки, а именно, размером изделия, который возможно произвести.

Практически любая ковка черных и цветных сплавов может быть реализована с помощью открытой штамповки, в том числе ковка экзотических материалов, таких как упрочненных суперсплавов и коррозионно-стойких жаропрочных сплавов.

Спектр форм, производимых с помощью открытой штамповки на самом деле очень широк. В дополнение к круглым, квадратным, прямоугольным, шестигранным изделиям и другим основным формам, открытая штамповка позволяет производить:

    Шпиндели или диски, диаметр которых увеличивается или уменьшается в нескольких местах вдоль продольной оси.
    Детали с полостью цилиндрической формы, как правило, с диаметром гораздо большим, чем основной диаметр детали. Длина, толщина стенки, внутренний и внешний диаметр может быть изменен по мере необходимости.
    Кольцо-подобные детали напоминающие шайбы или детали с полостью цилиндрической формы с разным соотношением высоты / толщины стенок.
    Контуросформированные металлические оболочки, такие как сосуды рассчитанные на высокое давление, которые могут включать экструдированные насадки и другие конструктивные особенности.

Последовательности операций в разных видах процессов свободной ковки мало чем отличаются друг от друга, однако некоторые операции могут быть скомбинированы для получения нужной формы. В то же время, этот метод ковки может быть адаптирован для достижения надлежащего количества общей деформации и оптимальной текстуры, тем самым максимально повышая производительность конкретного процесса. Ковка заготовок для зубчатого колеса, например, может повлечь за собой несколько операций других видов ковки, а затем высадки. По сути, заготовки для колец могут быть получены путем высадки материала, затем выбивки отверстия, и ковки в форму кольца.

Бесшовная ковка через прокатный каток

Бесшованя ковка через прокатный каток, как правило, выполняется штамповкой отверстия в толстом, круглом куске металла (создание формы пончика), а затем прокатки и сжатия (или в некоторых случаях, простукивания) пончика в тонкое кольцо. Диаметр кольца может варьироваться от нескольких сантиметров до 10 метров.

Возможности технологического процесса

Кольца выкованные процессом бесшовной прокатки могут весить от 500 грамм до 170 тысяч килограммов, в то время как диапазон внешнего диаметра колеблется от нескольких сантиметров до 10 метров. С точки зрения производительности данному способу нет равных при ковке колец, используемые в энергетике, горной промышленности, аэрокосмической промышленности, производства внедорожного оборудования и других важных деталей.

Бесшовные конфигурации кольца могут быть плоскими (как шайба) или с нисходящими вертикальными стенками (аппроксимирующей полой цилиндрической формы). Высота прокатного кольца может быть в диапазоне от менее сантиметра до более чем 3 метров в зависимости от оборудования, используемого при обработке. По факту данным методом производят бесшовные трубы до 24-см в диаметре и более 7 м длиной, их получают на прессах для ковки от 20 до 30 000 тонн.

Хотя основные формы с прямоугольным сечением являются нормой для этого процесса ковки, данным способом можно ковать кольца имеющие более сложные, функциональные сечения, удовлетворяющие практически любые решения дизайна. Если быть точными, то контуры прокатанных колец могут быть произведены в тысячах различных вариаций внутреннего и / или наружного диаметров. Ключевой особенностью производства контуров колец является значительное сокращение операций механической обработки. Не удивительно, что заказы произведенные с помощью данной технологии приводят к экономии средств заказчиков. По сравнению с другими видами ковки бесшовная прокатка колец позволяет производить кольца несколько меньшего диаметра, но все же очень впечатляющего по размерам.

Высокая тангенциальная прочность и пластичность делают кованые кольца хорошо подходящими для деталей устойчивых к крутящему моменту и давлению, таких как шестерни, подшипники двигателей самолетов, колесные подшипнике, муфты, роторные распорки, бесшовные диски и детали, фланцы, сосуды высокого давления и клапаны. Материалы для данного вида ковки включают не только углеродистые и легированные сорта сталей, а также цветные сплавы алюминия, меди и титана, а также сплавы на основе никеля.