Назначение ковки и штамповки

Пластическая обработка металлов прерывистым воздействием универсального инст­румента или соответствующей рабочей частью специального инструмента (штампа) для прида­ния телу заданной формы и размеров называется в первом случае ковкой, а во втором — штам­повкой.

Данными способами получают весьма разнообразные по форме и размерам изделия из металла, пластмасс и других материалов с различными степенью точности размеров, механи­ческими и другими характеристиками и качеством поверхности. Поэтому ковочно-штамповочное производство находит широкое применение в машиностроении и приборо­строении, в производстве предметов народного потребления и других отраслях народного хо­зяйства. Получение изделий ковкой и штамповкой позволяет максимально приблизить исход­ную форму заготовки к форме и размерам готовой детали и тем самым уменьшить или полно­стью исключить дорогостоящие операции с потерей металла в стружку. При изготовлении изделий из прокатных заготовок на машиностроительных заводах с использованием только металло­режущих станков теряется в виде стружки до 30...40% металла. Предварительная же обработка этих заготовок методами ковочно-штамповочного производства снижает отходы металла в 4..5 раз, уменьшает необходимые парк металлорежущих станков и в целом дает значительную эко­номию средств. Кроме того, ковка и штамповка улучшают свойства металла, вследствие чего наиболее ответственные детали многих машин и приборов часто изготовляют только из поко­вок.

Прогресс современного машиностроения в значительной мере определяется состоя­нием ковочно-штамповочного производства. Поэтому развитию этих видов обработки металла давлением уделяется серьезное внимание.

Характеристика исходных материалов и основные технологические операции

Дня процессов ковки исходными материалами являются слитки, масса которых может составлять от нескольких килограммов до 250...350 т, и прокатные заготовки. Для горячей штамповки используют кованую, прокатанную, прессованную заготовки и заготовки, получаемые волочением, а также жидкий металл. При листовой штамповке исходный материал — это горяче- и холоднокатаные листы и ленты из различных сталей, сплавов на основе алюминия, меди, никеля, титана, благородных металлов и другие материалы.

Подготовка исходного материала (слиток, прутковый или листовой металл) к ковке и штамповке включает такие операции, как сортировка, разрезка на мерные длины, удаление поверхностных дефектов, термическая обработка, если это необходимо, и др. Если деформиро­вание выполняется в горячем состоянии, возникает необходимость нагрева металла.

Разнообразие существующих технологических операций в ковочно-штамповочном производстве требует соблюдения при выборе технологического процесса следующих основных положений:

принятый технологический процесс должен обеспечить производство изделий с определенными; точностью их геометрической формы и размеров, механическими свойствами, структурой и отсутствием поверхностных и внутренних дефектов. При проектировании технологического процесса предусматривается периодический контроль качества изделий, который должен не только выявлять, но и предупреждать появление брака.

Отделочные операции включают такие виды обработки, как обрезка облоя (заусенца) или других отходов, калибровка для повышения точности размеров и формы изделия и улуч­шения качества поверхности, термическая обработка, правка, очистка и травление, гальва­нические и лакокрасочные покрытия, оксидирование, анодирование и пр.

Ковка

С развитием металлургии бронзы и железа ковка получила очень широкое распро­странение. В настоящее время область применения ковки сокращается, но в ряде случаев ковка по-прежнему остается наиболее экономичным способом получения деформированных загото­вок, т.е. поковок.

При ковке формоизменение происходит вследствие течения металла в стороны, пер­пендикулярные к движению деформирующего инструмента-бойка.

Применение ковки для получения заготовок объясняется рядом ее преимуществ по сравнению с другими видами обработки:

1) возможностью изготовления крупногабаритных поковок массой несколько сотен тонн, получение которых другими способами невозможно, причем при обработке таких поковок используется сравнительно маломощное оборудование, так как обработка ведется деформированием отдельных участков заготовки;

2) применение универсального оборудования и универсальной оснастки позволяют получать поковки широко­го ассортимента;

3) в процессе ковки значительно улучшается качество металла, повышаются его механические свойства, особенно пластичность и ударная вязкость.

Основные недостатки ковки следующие: низкая производительность, значительная трудоемкость изготовления поковок, особенно на прессах; большие напуски, припуски и допускаемые отклонения размеров поковки, что приводит к увеличению объема механической обра­ботки и расхода металла.

Ковка является рациональным и экономически выгодным процессом получения каче­ственных заготовок с высокими механическими свойствами в условиях мелкосерийного и еди­ничного производств. Ковкой изготавливают самые разнообразные поковки, масса которых находится в пределах от нескольких десятков граммов до сотен тонн. Наиболее ответственные детали, такие, как валы и диски турбин, роторы, коленчатые валы судовых двигателей, барабаны котлов высокого давления и т.п., к которым предъявляются высокие требования по качеству металла и механическим свойствам, изготавливают из поковок.

Ковка осуществляется при температурах горячей деформации, поэтому для такого вида обработки применяют все стали и сплавы, используемые при обработке металлов давле­нием. Шероховатость поверхности поковок, полученных ковкой, не превышает Rz=320-80мкм. При использовании подкладных штампов шероховатость поверхности поковок может быть доведена до Rz = 80 - 40 мкм.