Понятие уковки и ее значение для качества поковок

Под уковкой понимают отношение площадей поперечных сечений слитка (заготовки) и поковки после протяжки. Уковка всегда больше единицы. Протяжкой называют технологическую формоизменяющую операцию ковки, в процессе которой происходит удлинение всей заготовки или ее части в результате уменьшения площади поперечного сечения. Протяжку производят за несколько обжатий на плоских, вырезных или комбинированных (верхний - плоский, нижний - вырезной) бойках. Обжатие по всей длине заготовки называют проходом. После каждого прохода заготовку кантуют (поворачивают на 90° относительно ее оси).

На протяжке происходит формирование микро- и макроструктуры, характерной для кованого деформированного металла. Протяжка способствует устранению внутренних дефектов и улучшает механические характеристики металла в осевом направлении.

Для достижения высоких значений уковки при ковке необходимо чередовать протяжку с осадкой.

При наличии волокнистой структуры механические характеристики проч­ности, ударная вязкость и другие в образцах, вырезанных вдоль волокна, выше, нежели в вырезанных поперек.

При ковке труб специального назначения применяют уковку, равную 4, а в тех случаях, когда необходимы высокие механические характеристики и в первую очередь ударная вязкость, уковка должна достигать 7…9. При ковке поковок бандажей вагонных колес уковка должна быть не меньше 7, а для поковок затворов артиллерийских орудий (необходимо обеспечить высокие механические характеристики прочности и ударную вязкость) уковка составляет 6…8.

Установлено, что у прокованной стали механические характеристики: относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость в поперечном направлении волокон составляют не более 60% от таких же показателей в продольном направлении волокон. При этом, чем больше уковка, тем относительно ниже механические характеристики в поперечном направлении волокон.

Учитывая это обстоятельство, при ковке, например, валов, колонн гидравлических прессов и других ответственных деталей, у которых в процессе эксплуатации напряжения возникают вдоль волокон, уковка должна быть не менее 10.

Что касается прочности на разрыв, то ее значение вдоль и поперек волокна остается примерно одинаковым. Однако предел выносливости образцов углеродистой стали с поперечным расположением волокон на 20% ниже, чем с продольным.

Для хромоникелевой и хромоникельвольфрамовой сталей механические характеристики в направлении поперек волокон повышаются при увеличении уковки до 3…5. При уковках свыше 10 они снижаются. Так, ударная вязкость составляет только 60% по отношению к ударной вязкости в продольном направлении волокон, а относительное сужение площади поперечного сечения - 80%. При повышении уковки до 10 механические характеристики в продольном направлении заметно повышаются. Дальнейшее увеличение уковок их почти не изменяет.

На качество поковок по механическим характеристикам влияют размеры слитка. Так, например, механические характеристики поковок, откованных из стальных слитков массой 45 и 100т, с одной и той же уковкой, равной 5, будут различными (в первом случае выше).

Установлено, что с увеличением уковки сопротивление усталости углеродистых, хромованадиевых и хромоникельвольфрамовых сталей повышается. Однако различие сопротивления усталости в продольном и поперечном направлениях в некоторых случаях достигают почти 30%. При ковке коленчатых валов из мартеновской хромоникельвольфрамовой стали при уковке 5,0…6,5 различия в сопротивлении усталости вдоль волокна и под углом 45° в щеках коленчатого вала не установлено, а в поперечном направлении происходит уменьшение сопротивления усталости на 10%.

Для оценки качества поковок важно знать, каким значениям уковки соответствует та или иная волокнистость структуры. Следовательно, макроструктура прокованной стали может служить в производстве показателем качества. Если в макроструктуре шлифа, вырезанного из поковки в продольном направлении, наряду с ориентированным направлением волокон содержится первичное дендритное строение, то такие поковки относят ко второму сорту.