Технология ковки: Ковка. Ковка металла. Технология ковки. Операции ковки.

Ковка. Ковка металла. Технология ковки. Операции ковки.

Ковка металла

Ковка – способ обработки давлением, при котором деформирование нагретого (реже холодного) металла осуществляется или многократными ударами молота или однократным давлением пресса.

Формообразование при ковке происходит за счет пластического течения металла в направлениях, перпендикулярных к движению деформирующего инструмента. При свободной ковке течение металла ограничено частично, трением на контактной поверхности деформируемый металл – поверхность инструмента: бойков плоских или фигурных, подкладных штампов.

Ковкой получают разнообразные поковки массой до 300 т.

Первичной заготовкой для поковок являются:

Ковка может производиться в горячем и холодном состоянии.

Холодной ковке поддаются драгоценные металлы – золото, серебро, а также медь. Технологический процесс холодной ковки состоит из двух чередующихся операций: деформации металла и рекристаллизационного отжига.

В современных условиях холодная ковка встречается редко, в основном в ювелирном производстве.

Горячая ковка применяется для изготовления различных изделий, а также инструментов: чеканов, зубил, молотков и т.п.

Материалом для горячей ковки являются малоуглеродистые стали, углеродистые инструментальные и некоторые легированные стали. Каждая марка стали имеет определенный интервал температур начала и конца ковки, зависящий от состава и структуры обрабатываемого металла.

Операции ковки

Различают ковку предварительную и окончательную. Предварительная ковка (или черновая) представляет собой кузнечную операцию обработки слитка для подготовки его к дальнейшей деформации прокаткой, прессованием и т.п. Окончательная ковка (чистовая) охватывает все методы кузнечной обработки (осадку и высадку, протяжку и раскатку на оправке, прошивку, гибку и скручивание), с помощью которых изделию придают окончательную форму.

Ковка свободная 89, 103 — Технология

Влияние на качество детали 90 Ковка свободная 89, 103 — Технология 109  [c. 772]

Характеристика поковок, изготовляемых методом свободной ковки, и технология их изготовления  [c.284]

Ковка свободная S — 89, 103 — Технология 5—109  [c.429]

Технология ковки и штамповки до 1928 г. качественно не изменилась по сравнению с дореволюционным периодом. Свободная ковка углеродистой и легированной стали в гладких и вырезных бойках и в подкладных штампах, кроме своего обычного применения в изготовлении типовых деталей машиностроения, была внедрена в производстве прутков быстрорежущей стали для последующего изготовления из них режущего п другого рабочего инструмента.  [c.107]

Расширение производства авиационных и автомобильных двигателей не могло не оказывать влияния на совершенствование технологии свободной ковки. Если ранее коленчатые валы стационарных двигателей ковали из простой углеродистой стали, то в период первых пятилеток коленчатые валы авиационных двигателей в кузнечных цехах стали ковать из хромоникелевой стали, в которую входили С (0,25—0,35%), Сг (0,8—1,0%), Ni (3,00— 3,25%), Мп (0,40-0,60%), Si (0,20-0,30%), Р и S (не более 0,03%).  [c.107]

Свободная ковка применялась также для изготовления многих других деталей двигателей — клапанов, шестерен, шатунов н др. Использование при этом значительных припусков вызывало большой отход металла в стружку. Параллельно со свободной ковкой получила распространение технология горячей штамповки, сочетавшая свободную ковку заготовки вначале и последующую штамповку, известную под названием европейской, которая применялась еще в дореволюционное время.  

[c.107]

Однако в связи стем, что свободная ковка связана не только с большой затратой материалов, но и с большой трудоемкостью механической обработки заготовок, основная задача технологов в условиях мелкосерийного производства состояла в том, чтобы сделать экономически целесообразным применение штамповой оснастки и при мелких сериях. Это повлекло за собой необходимость предъявления к конструкции штамповой оснастки новых, дополнительных требований.  [c.268]

Хотя ПО мере развития различных способов горячей штамповки способ свободной ковки постепенно становится только вспомогательным, служащим для выполнения заготовительных операций, необходимо все же отметить, что замена свободной ковки штамповкой все еще является одной из важнейших задач прогрессивной технологии кузнечно-прессовой обработки.

 [c.390]

Глава II. Технология кузнечно-штамповочного производства охватывает как общие теоретические основы ковки-штамповки, так и практику свободной ковки и штамповки на различных машинах-орудиях.  [c.558]

Определяющее влияние на структуру и свойства ковкого чугуна оказывает отношение содержания марганца и серы в нем. Установлено, что при отношении Мп S меньшем 1,7 отливки из белого чугуна даже в весьма массивных сечениях свободны от выделений первичного графита. Скорость распада эвтектических карбидов на первой стадии отжига от отношения марганца к сере зависит незначительно. При отношении Мп S = 0,8—1,2 перлитная структура сохраняется независимо от длительности второй стадии графитизации, а форма углерода отжига получается шаровидной. С повышением отношения Мп S наблюдается переход к перлито-ферритной и ферритной структуре металлической основы и уменьшение компактности выделений углерода отжига. Изменение отношения Мп S от 1,0 до 3,0 позволяет получить всю гамму структур (от перлитной до ферритной) и механических свойств ковкого чугуна по ГОСТу 1215—59, без изменения содержания других химических элементов и технологии производства.

 [c.117]

К 1928 г. МВТУ уже готовило специалистов нового профиля литейщиков, кузнецов, прокатчиков, термистов, специалистов по обработке резанием, столь необходимых для строящихся заводов и фабрик. Вскоре такого рода специалистов стала выпускать Московская горная академия. В те годы кузнечное производство представляло в основном свободную ковку. Горячая штамповка в многоручьевых штампах, которая в настоящее время широко распространена на заводах, тогда применялась мало. Правда, имела место штамповка в подкладных штампах, по опыта по технологии горячей и холодной штамповки не было. Кузнечное оборудование, за исключением при-   [c.29]

Технологические основы конструирования деталей, изготовляемых свободной ковкой. Конструкция детали, получаемой из поковки, изготовленной свободной ковкой, должна быть согласована с технологом в целях обеспечения максимальных механических качеств, минимальных отходов и трудоемкости как в процессе ковки, так и в процессе последующей механической обработки.

 [c.92]

Ковка с применением подкладного штампа — Технология — Примеры 64 —свободная — Операции — Технология 61  [c.442]

Форма заготовки, полученной свободной ковкой, обычно значительно отличается от формы и размеров детали. Технология ковки требует использования простых, плавных, по возможности симметричных форм. Поверхности поковок несут на себе следы ковочных ударов и местных вмятин и покрыты значительным слоем окалины. Толщина дефектного слоя у крупных поковок при нескольких нагревах достигает величины 5—7 мм, а в некоторых случаях и больше.  [c.101]

Коэффициент использования материала представляет собой отношение массы готового изделия к массе заготовки. Для профильного проката он составляет 0,8 прутков — 0,5 горячей штамповки — 0,75 и свободной ковки — 0,6. Более высокий коэффициент использования материала характерен для литейного производства для литья в песчаные формы он составляет 0,75 литья в кокиль — 0,8 в оболочковые формы — 0,8 литья по выплавляемым моделям — 0,9 и литья под давлением — 0,95. Очень высок коэффициент использования материала при изготовлении изделий из металлических порошков. Благодаря хорошей технологичности пластмасс коэффициент использования материала для них выше, чем для металлов и сплавов при прессовании он равен 0,9 при литье и выдавливании — 0,95. Из приведенных данных ясно, что основной путь экономии материала в процессе производства изделий — использование современных малоотходных и безотходных технологий-, непрерывной разливки стали, малоотходных методов штамповки, специальных способов литья, методов порошковой металлургии.  

[c.401]

Особое внимание обращается на точность поковок. Поковка по форме и размерам должна быть близкой к форме и размерам готовой обработанной детали, чтобы меньше снимать стружки в механических цехах, а это значит, что потребуется меньше станков, инструментов и рабочих и меньше будет отходов металла. Современная технология свободной ковки позволяет получать очень крупные поковки с малыми припусками на последующую механическую обработку и допусками на неточность размеров, что достигается применением подкладных штампов.

 [c.19]

Технологию горячей штамповки разрабатывают в технологическом бюро кузнечно-штамповочного цеха примерно так же, как и для свободной ковки (см. стр. 279—282), т. е. составляют  [c.336]

В задачах технологии обработки металлов давлением, решаемых различными инженерными методами (см., например [74, 75, 76, 771), а также методам сопротивления материалов пластическому деформированию, приходится встречаться с вопросом о выборе числа переходов, т. е. числа отдельных операций любого данного технологического процесса. При этом естественно, что в различных случаях необходимо подходить к решению этого вопроса с совершенно различных точек зрения. Действительно, прежде чем решать подобную задачу, необходимо выяснить, зачем может понадобиться производить данную технологическую операцию не за один, а за несколько переходов. Ответы на этот вопрос могут быть различны. В ряде случаев при производстве изделий сложной конфигурации оказывается кинематически невозможным придать деформируемому металлу заданную форму за один переход, т. е. за один ход подвижной детали рабочего инструмента. На практике в этих случаях применяется свободная ковка или многоручьевая горячая штамповка.  [c.196]

Рис. 1У-21. Инструмент, приемы и технология свободной ковки

При изготовлении поковок любой формы и размеров способом свободной ковки пользуются предварительно разработанной технологией. Технологические процессы весьма разнообразны, но все они представляют различные сочетания основных кузнечных операций — осадки (высадки), вытяжки, прошивки, гибки, закручивания, рубки и кузнечной сварки.  [c.235]

Книга составлена применительно к программе Теория пластической деформации и обработка металлов давлением , утвержденной для машиностроительных техникумов по специальности Металлургическое машиностроение и Производство прокатного оборудования . В ней изложена теория пластической де- рмации металлов, описаны теоретические основы прокатки и элементы теории других видов обработки металлов давлением. Приводится технология прокатки и калибровки валков, дано краткое описание процессов прессования, волочения, свободной ковки, горячей и холодной штамповки.  [c.2]

Таким образом, разработка технологического процесса свободной ковки включает составление чертежа поковки с назначением припусков, допусков и напусков определение веса и размеров заготовки выбор кузнечных операций и необходимого инструмента выбор машинного оборудования. Кроме этого, технологией предусматривается определение режима нагрева заготовки, типа и размеров нагревательных устройств, а также состава рабочей силы и норм выработки. Результаты разработки технологического процесса ковки фиксируются в технологической карте.  [c.569]

Что касается изготовления других деталей, то здесь сказываются особенности мелкосерийной технологии. В качестве заготовок максимально используется сортовой прокат. Штамповки,- как правило, заменяются заготовками, получаемыми свободной ковкой. Отсюда повышенные припуски на обработку. Для деталей, изготовляемых в единичном порядке, используются универсальные приспособления. Специфичным для изготовления деталей является применение разметки. Центрирование заготовок выполняется на токарных или расточных станках. Применяются универсальные заглушки и заглушки разового применения.,  [c.66]

ТЕХНОЛОГИЯ СВОБОДНОЙ КОВКИ  [c.180]

Производительность при свободной ковке, расход металла и качество поковок в значительной мере зависят от применяемой универсальной технологической оснастки. Конструкции и формы этой оснастки, применяемые на разных заводах для одинаковых работ, различны и далеко не везде являются рациональными. Поэтому ее нормализация, безусловно, необходима, и на это должно быть обращено внимание. Однако при использовании только универсальной оснастки нельзя достичь заметного прогресса в технологии свободной ковки.  [c.111]

Дальнейшее развитие свободной ковки требует непрерывного комплекса изучения и обобщения передового опыта на каждом заводе применительно к конкретным условиям производства поковок на каждом рабочем месте. Необходима типизация технологических процессов ковки одинаковых деталей и разработка межзаводской прогрессивной технологии эти работы успешно начаты на ленинградских заводах [161. Все это дает также надежную основу для конструирования технологических процессов на кузнечных заводах и цехах свободной ковки новых специализированных предприятий.  [c.114]

Переходя к технологии штамповки на гидравлических прессах, следует отметить значительное расширение области ее применения. Наряду с массовым производством на гидравлических прессах закрытой прошивкой и протяжкой пустотелых поковок типа стаканов в настоящее время на гидравлических прессах штампуют в открытых и закрытых штампах крупные поковки, применяя также комбинированные процессы свободной ковки и штамповки, в частности, секционной штамповки [22].  [c.123]

В развитии и совершенствовании кузнечно-штамповочного производства все большее значение приобретает техническая литература. В настоящем справочнике, подготовленном коллективом авторов — работников Уралмашзавода, приводятся основные сведения по технологии свободной ковки и горячей объемной штамповки черных и цветных металлов, а также общие технические данные, необходимые рабочему для самостоятельных расчетов.  [c.10]

ГЛАВА 10 ТЕХНОЛОГИЯ СВОБОДНОЙ КОВКИ  [c.304]

Увеличилась толпшна листового материала, применяемого для ковки и горячей штамповки крупных пустотелых деталей — барабанов, котлов. Рост объема изготовления тонкого листа холодной прокатки повлиял на технологию холодной листовой штамповки крупных автомобильных и других деталей маишностр сения. Выпуск тонкой стальной ленты, однако, далеко не соответствовал запросам штамповочного производства и тормозил качестБенкое совершенствование технологии листовой штамповки. К этому надо добавить, что дефицитность некоторых материалов, в частности молибдена, значительно затрудняла решение задачи повышения стойкости штампов для горячей штамповки на молотах и прессах. За время первых пятилеток возросло применение для штампов твердых сплавов в виде наплавок и отдельных вставок с целью повышения их стойкости. Нагрев металла для ковки, несмотря на некоторое улучшение, не достиг того состояния, которое можно было бы признать соответствующим уровню техники. В кузнечных цехах свободной ковки продолжали применяться два основных  [c.108]

Технология ковки и штамповки до 1945 г. в связи с расширением номенклатуры изготавливаемых поковок, повышением точности штамповки, приближением формы поковок к готовым деталям, экономией металла и другими требованиями производства претерпела значительные сдвиги. Ранее применяемая свободная ковка вагонных осей под ковочными паровыми молотами заменялась на одном из заводов штамповкой в трехручьевых штампах на гидравлических прессах с поминальным усилием 600 т. Изменилась свободная молотовая ковка паровозных осей. На одном из заводов ковка осей стала производиться на гидравлических прессах с номинальными усилиями 800 и 1000 т с применением манипулятора подъемной силой 3—5 т.  [c.109]

Технология ковки наиболее трудоемких в изготовлении многоколенчатых валов также получила значительное развитие. Кроме применения старых способов свободной ковки, в некоторых кузнечно-прессовых цехах, оборудованных мощными ковочными гидравлическими прессами, шестиколенчатые валы ста.ли изготовлять штамповкой.  [c.109]

Указания к нормативам для расчета припусков на обработку заготовок, полученных свободной ковкой и горячей штамповкой. Нормативы для расчета припусков на обработку заготовок, полученных свободной ковкой и горячей штамповкой, не распространяются иа припуски, связанные со спецификой технологии ковки и штамповки (напускн, упрош ающие конфигурацию черных заготовок и сглаживающие местные углубления, переходы и уступы увеличенные припуски на сопряжениях обрабатываемых поверхностей штампованных заготовок, получающиеся в связи с необходимыми радиусами закруглениГ) черной заготовки, и т. п.).  [c.457]

Общим направлением совершенствования технологии производства заготовок является приближение их форм к формам готовых деталей-штамповок взамен свободной ковки, точного литья и др. Проводятся работы по механизации и автоматизации кузнечно-нрессового производства. На НЗЛ с помощью Московского станко-инструментального института были установлены автоматические устройства, работающие на основе использования радиоактивных изотопов. Эти устройства позволяют регулировать режим работы прессов по заданной программе. Такая автоматизация прессов позволяет повысить производительность труда, снизить как допуски, так и припуски на изготовление крупных поковок.  [c.73]

Во втором разделе, посвященном вопросам аехнологии машиностроения, приведены краткие справочные сведения и данные, относящиеся к новым технологическим процессам — режимам, оборудованию, приспособлениям и инструментам. В частности, в главе, посвященной технологии литейного производства, приводятся специальные методы литья в постоянные формы, под давлением, по выплавляемым моделям, центробежного литья. Подробные справочные материалы даны по вопросам горячей и холодной обработки металлов давлением (свободная ковка и штамповка, высадка, холодное калибрование и т. п.). Глава, посвященная обработке металлов резанием, содержит справочные данные по выбору режимов резания и по разным видам технологии механической обработки металлов, пластмасс и дерева, включая методы отделочной обработки (шевингование, притирочное шл1.фование и др.).  [c.1087]

Широко известно, что горячая обработка металлов давлением к которой относятся многочисленные операции свободной ковки, ковки в подкладных штампах, облойкая и безоблойная штамповка и пр., играет огромную роль в современной технологии машиностроения.  [c.206]

Технология изготовления средних поковок свободной ковки из круглого проката следующая рубка проката на заготовки при диаметре примерно до 80 мм (для мягкой стали) на мощных пресснож-ницах в холодном состоянии, а при большем диаметре — с подогревом на прессножницах или в горячем состоянии на молотах нагрев заготовок до температуры ковки в камерной печи или в ином нагревательном устройстве (см. гл. 3) ковка в нескольких переходах и, если необходимо, термическая обработка для получения заданной структуры и свойств металла. Переходы ковки, например при ковке кольца из круглого проката, могут быть следующими (рис. 1У-21) осадка заготовки 1, обкатка по диаметру 2, прошивка отверстия 3, раскатка на оправке 4.  [c.192]

На стойкость штампов значительное влияние оказывает технология получения заготовки и ее термическая обработка. Наибольшее применение имеет изготовление штампов из кубиков, полученных свободной ковкой на молотах или прессах. Штамповые кубики должны тщательно проковываться с осадкой с торца не менее чем на 50% первоначальной высоты с последующей вытяжкой в перпендикулярном направлении. Уковка у штамповых кубиков должна быть не менее 3 (отношение площади поперечного сечения слитка после осадки к площади поперечного сечения готовой заготовки для штампов) для особо напряженно работающих вставок — до 6. Штамповые кубики не должны иметь усадочной рыхлости, флокенов, расслоений, трещин и иеметалли-8 231  [c. 231]

Свободная ковка заготовок колец подшипников. Свободную ковку применяют для получения заготовок колец крупногабаритных подшипников, которые не могут быть изготовлены штамповкой на ГКМ, а также заготовок для мелкосерийного или индивидуального производства подщ ипников, когда изготовление иными методами неэкономично. При серийном производстве крупногабаритных подщипников свободная ковка, как правило, является промежуточной операцией в технологии изготовления заготовок колец, завершающейся горячей раскаткой кольцевых поковок. Методы свободной ковки кольцевых поковок, применяемые в отечественной промышленности, предусматривают выполнение этих технологических операций на пневматических и паровоздушных молотах с использованием универсального кузнечного инструмента, что обеспечивает получение поковок простейшей цилиндрической формы [122].  [c.314]

---

Технология художественной ковки и слесарного искусства. Часть 1.

Кузнечный инструмент и оборудование

Оборудование мастерских художественной ковки и слесарного искусства в основном не отличается от оборудования обычной кузницы или слесарной мастерской. Основными устройствами здесь являются горн и наковальня.

Рис.1. Кузнечный горн.	Рис.2. Схема установки наковальни.

К горну (рис.1) должен быть доступ с трех сторон, что необходимо особенно при изготовлении крупных изделий, при их укладке и выносе после нагрева. Это основное кузнечное устройство должно быть оборудовано хорошей вытяжкой. Очень удобен для этой цели вспомогательный дымосос для отсоса продуктов горения. При разведении огня, особенно в летние месяцы, следует достаточно долго, дольше чем в обычной дымовой трубе, поддерживать так называемую тягу для того, чтобы мастерская не была задымлена. Для этих случаен необходим вспомогательный вентилятор.

Наковальня — второе основное устройство мастерской художественной ковки — должна быть хорошо закреплена либо на жестком чурбане либо на деревянной подушке, установленной в железной бочке, заполненной песком или глиной (рис. 2). Основание в обоих случаях должно быть заглублено в землю, чтобы накональня при ударах не шаталась. Для укрепления наковальни на подушке достаточен снизу центральный шип, так как наковальня может лишь за счет силы тяжести прочно сидеть на подушке. Для глушения шума можно между наковальней и подушкой уложить прокладку из твердой резины толщиной приблизительно 1 см. Если же наковальня под молотом «прыгает», то это значит, что поверхность подушки неровная и ее следует выровнять.

Третьей основной составляющей кузнечной оснастки является ручник массой 1—2,5 кг в зависимости от физических данных кузнеца. Рукоятка ручника должна иметь длину более 35 см. Для более крупных работ предназначена кувалда подручного (молотобой массой 3—10 кг с рукоятью длиной 60—80 см в зависимости от массы кувалды. Во время работы кувалду держат двумя руками. Траектория, которую описывает при ковке ручка или кувалда, должна быть не прямой, а скругленной. Для держания нагретого материала служат клещи. Основной набор клещей для полосового и круглого материала (рис. 3—6) выпускается серийно, клещи для специальных работ кузнец делает себе сам. Кроме ручников, кувалд и клещей художественной ковки требуются также зубила, скругленные молотки для протягивания(рис. 7), бородки (рис. 8), подбойки для высадки и гладилки (рис. 9, 10).

Рис.3. Кузнечные клещи для нагретого металла круглыми губками Рис.4. Кузнечные клещи для нагретого металла с прямоугольными губками. Рис.5. Кузнечные клещи «волчья пасть» Рис.6. Кузнечные клещи для нагретого металла плоские

Зубила делают двух типов: с тонким лезвием для горячей рубки, с более толстым для рубки холодного металла. Лезвия зубил для большей сохранности следует перед рубкой протирать тряпкой, смоченной в масле. В этом случае лезвие при ударе кувалдой не схватится с металлом, в то время как сухое лезвие обычно схватывается с металлом настолько крепко, что может выкрошиться. Все перечисленные виды инструмента делают двусторонними: верхняя часть более длинная и незакаленная, нижняя — короче и закалена. В крупных мастерских может быть установлен механический молот, так как он облегчает работу. Рессорно-пружинный молот, показанный на рис. 11, вполне достаточен для нужд художественной ковки. В больших кузницах иногда устанавливают пневматические молоты, а в случае необходимости больших усилий — молоты фрикционные. Впрочем для художественной ковки это оборудование обычно не используют.

 

Этот основной набор инструмента дополняют различные оправки (рис. 12–14) бойные плиты (кузнечные пробойницы, рис. 15), подсечки (рис.16), наконечники (рис.17) и обжимки (рис. 18–20). Этот инструмент кузнец-художник делает сам в зависимости от потребности. Не следует допускать отсутствия также шпераков, которых имеется несколько видов (рис. 22–24), все смогут пригодиться. Очень полезной может оказаться правильная плита, поверхность которой, а также как минимум две соседних грани не должны быть простроганы и образовывать между собой прямой угол. В мастерской должны быть также формовальная плита (форма) и гвоздильная (рис. 25, 26). Эти плиты укладывают в башмак, изготовленный из фасонного стального проката, или в деревянную подставку. Плиты в башмаке или подставке должны плотно сидеть, так как они обычно литые и под ударами кувалды могут треснуть. Рукоятки ручников, кувалд и другого инструмента для художественной ковки должны быть высокого качества во избежание возможных травм. Рукоятки должны быть изготовлены из доброкачественного дерева, лучше всего из граба или американского орехового дерева. Иногда рекомендуют для рукояток белую акацию, но после сушки она становится очень твердой и поэтому хрупкой.

Для холодной обработки кузнец-художник должен иметь еще многие дополнительные инструменты. К ним относятся, например, инструменты для рифления (накатники), зернения, разгонки, а также различные инструменты для чеканки, в том числе чеканы (рис. 27—49). Их назначение описано в соответствующих разделах. Для тонких отделочных работ необходимо иметь комплекты различных напильников, шаберов, резцов и чеканочных штампов. В мастерской художественной ковки желательно иметь также все современные станки, облегчающие работу. Так как иногда отверстие в изделии быстрее просверлить, чем прошить, мастерская должна быть оборудована вертикально-сверлильным станком. Рычажные ножницы, которыми можно резать даже материал большой толщины, нужны в работе. Классическую горячую сварку используют в настоящее время очень редко. Поэтому в мастерской необходима установка для газовой сварки. Не помешает и электросварочный аппарат. Изделие художественной ковки должно быть искусно обработано, в нем должен всегда проявляться высокий уровень мастерства. Однако это не значит, что кузнец-художник должен придерживаться лишь приемов работы, перенятых у старых мастеров художественной ковки, и опиливать, например, сварной шов вручную напильником, а не использовать для этой цели высокооборотную бормашину, применение которой ускоряет работу в 20 раз. Мастерская художественной ковки должна быть оборудована не только полным набором традиционных инструментов, но и полным набором современных инструментов и станков, которые облегчают эту трудоемкую работу.

Основные способы деформирования ковкого железа.

Основным способом деформирования ковкого железа является ковка. Удары кувалды или молота сообщают материалу необходимую форму, при этом ковать можно лишь пластичные металлы и сплавы и, как правило, в нагретом состоянии. Различают свободную ковку, при которой форму изделию сообщают различно осуществляемыми ударами, и ковку в штампах, где нужную форму получают вдавливанием материалов в металлическую форму, называемую штампом. В зависимости от способа работы ковка может быть ручной или машинной. Мелкие изделия кузнец изготовляет вручную на наковальне, а для обработки более крупных заготовок применяет молот. Раньше эту работу выполняли два или более кузнецов вместе. Старший кузнец держал заготовку и ручником показывал направление ковки. В настоящее время крупные заготовки, как было указано, обрабатывают на молоте. Молот состоит из станины, бабы, шабота, подушки и бойков. Шабот установлен на собственном фундаменте, отдельном от фундамента станины для того, чтобы от шабота не передавались сотрясения. Масса шабота, изготовленного из серого чугуна, в 25 раз превосходит массу бабы, это соотношение приблизительно равно отношению массы падающих частей молота к массе заготовки. Назначение шабота — амортизировать удары молота. В верхней части шабота находится подушка. В бабе и подушке имеются пазы, в которых крепятся стальные бойки. В зависимости от типа привода молоты бывают пружинные, паровые и пневматические. Наибольшее распространение в практике художественной ковки получили пружинные молоты фирмы «Аякс». Некоторые кузнецы умеют удерживать в процессе работы расстояние между бойками с невероятной точностью *.

* Между кузнецами бытует история об одном мастере ковки на заводе Рингхофера, который, если ему на нижний боек клали часы, показывал, что может остановить верхний боек так, что он только коснется стекла и не повредит часы. Рассказывают также, что тогдашний император Франц Иосиф при посещении Праги и этого завода был так удивлен этим умением, что положил на боек собственную голову и велел кузнецу пустить молот и коснуться головы бойком. В наше время трудно сказать, сколько в этой истории было правды, а сколько выдумки, одно ясно, что мастерство чешских кузнецов было и остается высоким, а слава о нем идет по всему миру.

Большая часть работы в художественной ковке и слесарном деле выполняется вручную; металлу сообщают нужную форму последовательными ударами ручника или кувалды, наносимыми по деформируемому материалу. Ручная ковка — работа очень тяжелая, кропотливая, требующая сноровки. Прежде чем перейти к рассмотрению собственно художественной ковки, следует сообщить некоторые сведения об основах ковки вообще, т. е. о кузнечной азбуке.

Нагрев

Материал для ковки нагревают в горне, который в настоящее время оборудуют электрическим вентилятором, нагнетающим в горн необходимое количество воздуха. Горн отапливают кузнечным углем или мелким коксом. Огонь следует постоянно поддерживать чистым, пламя не должно быть длинным, чтобы самый большой жар был внутри его. С этой целью время от времени пламя сверху поливают водой из жестяной лейки. Золу, которая образуется на дне горна, не раскалывая, выгребают из горна ломиком или кочергой. Чтобы при чистке горна огонь не погас, в горн подкладывают дополнительно побольше топлива и дают ему возможность разгореться. Уголь в горн подкладывают по краям, а не сверху. Нагреваемый материал укладывают в горн под небольшой слой углей, где жар наибольший. Материал, уложенный слишком глубоко, охлаждается поступающим в горн воздухом, и нагрев здесь минимальный. Нагревать материал следует медленно, особенно крупные заготовки, с тем чтобы он достаточно прогревался. Нельзя допускать перегрева стали, особенно инструментальной во избежание образования трещин и разрушения при ковке. Если по недосмотру заготовка все-таки окажется перегретой, то перегретую часть следует отрубить. Наиболее благоприятный температурный интервал ковки 800—900° (см. таблицу цветов нагретого металла). Прочность стали при этих температурах уменьшается примерно в 20 раз, а пластичность существенно увеличивается. Ковать при меньших температурах не следует. Например, при температуре так называемого синего каления, т. е. примерно 400°С, сталь становится очень хрупкой и легко разрушается.

Рис. 50. Протяжка: а — на ребре; б — скругленным молотком

Рис. 51. Скругление заготовки

Рис. 52. Ковка уступов

Рис. 53. Получение уступа в обжимках

Протяжка

Если кузнец работает в одиночку, то в большинстве случаев он протягивает заготовку на кромке наковальни. Нагретую заготовку он укладывает на острую кромку наковальни под углом приблизительно 45° (рис. 50, а) и ударами ручника по противоположной грани заготовки протягивает ее. Если у кузнеца есть подручный, то кузнец укладывает заготовку на плоскость наковальни (рис. 50, б), а другой рукой устанавливает на заготовку молоток для протяжки. После протяжки заготовку выравнивают с учетом требуемых размеров и формы; если же поверхность заготовки должна быть исключительно ровной, то охлаждающуюся заготовку выравнивают гладилкой (см. рис. 40).

Скругление граней

Пусть заготовку квадратного или прямоугольного сечения требуется с одного конца скруглить. Для этого квадратную заготовку поворачивают таким образом, чтобы ее ребро лежало на плоскости наковальни в продольном направлении и, ударами кувалды квадратное сечение перековывают на восьмигрешное (рис. 51). Удары должны быть равномерными, чтобы не искривить заготовку. Только после того, как получится почти правильный восьмигранник, необходимо частыми ударами с контовкой завершить округление. Для окончательного оформления поверхности можно использовать вырезную обжимку и вырезной молоток. Если на конце скругленного участка необходимо сделать уступ (см. следующий параграф), то этот уступ надо оформить перед скруглением. Если обрабатывают полосовую заготовку сечением, например, 2×1 см, то ее сначала проковывают на квадрат, а последующие переходы аналогичны описанным.

Оформление уступов

Этот термин используют в кузнечном деле для операций, в результате которых на конце поковки оформляют участок иного сечения, допустим, меньшего по сравнению с исходным, например цапфу или подобный ей элемент.

Обычно ковку уступов выполняют на остром ребре наковальни. Заготовку укладывают поперек наковальни, ребро которой ограничивает длину оттягиваемого участка. Ударами кувалды по противоположной грани заготовки оформляют уступ (рис. 52). Если кузнец работает с подручным, то он отковывает уступы при помощи соответствующего подкладного молотка, по которому подручный наносит удары кувалдой. В одиночку кузнец может делать только односторонние уступы. При ковке двусторонних уступов без помощи подручного обойтись невозможно. В этом случае заготовку также кладут поперек наковальни (ребро которой точно отделяет протягиваемый участок), напротив ребра наковальни кузнец устанавливает подкладной молоток, и подручный сильными ударами кувалды по молотку выполняет собственно оформление уступа (рис. 53).

Высадка

В некоторых случаях из более тонкой заготовки отковывают изделие, у которого на конце или на некотором ином участке должно быть утолщение, в частности, на конце должно быть утолщение сферической или иной подобной формы. Здесь необходима-операция,. которая называется высадкой. Если заготовка короткая, то нагревают участок необходимой для высадки длины, после чего осуществляют высадку сильными ударами кувалды (рис. 54). Если высаживаемая часть должна получаться более широкой, а ее длина сравнительно небольшой, то в этом случае заготовку надо устанавливать холодным концом на наковальню, а удары наносить непосредственно по нагретому участку. Если, наоборот, высаженную часть необходимо получить подлиннее, заготовку устанавливают на наковальню горячим концом, а удары наносят по холодному концу. Более длинные участки высаживают, укладывая заготовку поперек наковальни, чтобы за пределами наковальни находился участок, предназначенный для высадки (рис. 244), подручный прижимает заготовку кувалдой, помещая ее напротив кромки наковальни, а кузнец ручником осуществляет высадку.

Иногда приходится высаживать заготовки настолько большой длины, что на рабочей поверхности наковальни осуществить высадку практически невозможно. В этом случае высадку заготовок производят на пяте наковальни (рис. 245). Клещи с заготовкой опирают при этом на рабочую поверхность наковальни. Наиболее сложно выполнять высадку средней части заготовки. Заготовка, должна быть нагрета только в том месте, которое необходимо высадить. Как правило, в горне такой точный нагрев провести невозможно, поэтому перед высадкой поливают водой те места, которые не должны быть высажены. И только потом высаживают заготовку сильными ударами.

Разновидностью высадки является изготовление металлических костылей. Из цилиндрической заготовки отковывают сначала стержень костыля квадратного профиля. Неоткованной оставляют лишь ту часть заготовки, которая необходима для получения головки костыля, лишнюю часть отрубают. Стержень вставляют в соответствующее отверстие гвоз-дильни и ударами ручника отковывают головку костыля.

Рис. 54. Высадка	Рис. 55. Высадка длинной заготовки	Рис. 56. Высадка заготовки на пяте наковальни	Рис. 57. Гибка заготовки

Гибка

Имеются два вида гибки заготовок: гибка на угол и гибка по радиусу. Гибку на угол выполняют на острой кромке наковальни последовательными ударами ручника по заготовке сверху и сбоку до тех пор, пока не получится нужный угол (рис. 57, слева).

Рис. 58. Гибка на роге наковальни

Рис. 59. Пробивка и раздача отверстия в заготовке

Если заготовка большой толщины, подручный в начале гибки прижимает ее кувалдой сверху, а кузнец ударами ручника в это время производит гибку. Завершают гибку одним ручником. Гибку по радиусу выполняют на круглом роге наковальни. Радиус гибки регулируют изменением расстояния от вершины рога (рис. 57, справа; 58).

Пробивка

Для клепки, продевания стержней и других подобных целей в обрабатываемой заготовке предварительно пробивают различные отверстия. Например, если требуется круглое отверстие, то для этого используют бородок. Заготовку укладывают на пробойную плиту, совместив ее отверстие с местом заготовки, в котором нужно пробить отверстие (рис. 59). После того как заготовка пробита приблизительно на половину толщины, из нее извлекают бородок, поворачивают ее обратной стороной и завершают пробивку. При художественной ковке отверстие пробивают обычно без потери материала. Вначале пробивают отверстие бородком наименьшего диаметра. Затем отверстие разгоняют цилиндрической оправкой, если же отверстие должно быть еще больше, то его расширяют бочкообразной оправкой. Если необходимо получить квадратное отверстие, то используют бородок, имеющий форму четырехгранной усеченной пирамиды. Для продевания стержней иногда требуются продольные отверстия различной длины. В этом случае используют вместо бородка зубило, которым просекают отверстие нужной длины. Последовательность операций при этом аналогична пробивке бородком. Нужную форму отверстия получают с помощью специально изготовленных оправок.

Рубка

При ковке заготовку обычно не режут, а рубят. Эта операция проста и зависит от толщины заготовки. Тонкую заготовку рубят на подсечке, которую помещают в отверстие наковальни . Если заготовка большой толщины, то дополнительно используют зубило. Заготовку укладывают на подсечку, а с другой стороны устанавливают зубило; подручный сильными ударами кувалды отрубает соответствующую часть.

Продевание

Каждый, кто занимается художественной ковкой и слесарным делом, должен безусловно и в совершенстве владеть основами кузнечного дела, описанными во вводной части раздела. Без этих знаний нельзя приступить к работе, требующей как определенной квалификации, так и таланта художника. Для решеток и ворот характерна конструкция, представляющая собой продетые друг в друга стержни. В стержне, через который продевают, нельзя сразу просекать отверстие, необходимое для продевания другого стержня. Так как при этом заготовка утоняется, то важно, чтобы готовое изделие со стороны выглядело удовлетворительным в конструкционном и эстетическом смысле. В месте, где должно быть отверстие, стержень слегка пережимают, а затем с двух сторон просекают (рис. 60). Для этой цели кузнец изготовляет длинное острое зубило круглого сечения (рис. 61) с широким скругленным острием. Отверстия всегда просекают только в горячем прутке. В этом случае нагревается и острие зубила. Как только после просечки отверстия зубило извлекают из прутка, его немедленно надо замачивать, а в случае необходимости— затачивать острие. При просечке образуется удлиненная узкая прорезь, которую в дальнейшем протягивают с помощью круглой оправки подходящего диаметра. Таков порядок операции при продевании круглых стержней, которые чаще всего встречаются в решетках периода Возрождения, однако находят широкое применение и в современных кованых изделиях.

	Рис. 61. Зубила для рубки заготовки накосо Рис. 62. Приспособление для просечки заготовки накосо
Рис. 60. Последовательность просечки для продевания		Рис. 66. Торсированные прутья

Стержни квадратного сечения просекают в основном тем же способом, однако отверстия протягивают не круглой, а специальной оправкой квадратного сечения. Эту оправку желательно изготовлять с направляющей рукояткой, за которую ее можно держать. С помощью таких оправок в случае необходимости можно обеспечить более точное направление просекаемых отверстий. При работе с оправками без направляющей рукоятки даже при небольших отклонениях от нужного направления просечки эстетический вид готовых изделий может оказаться неудовлетворительным.

Значительно сложнее продевание прутков квадратного сечения через ребро. Для этого необходимо приспособление (рис. 62—65), посредине которого имеется желобок для укладки просекаемого стержня. Просечку осуществляют также с двух сторон до тех пор, пока наметки не встретятся. Просечка для стержня квадратного сечения должна быть на ‘/з длиннее, чем для круглого, что обусловливается разницей периметров этих сечений. Длина окружности круглого сечения равна 3,140 (где D — диаметр стержня), квадратного 45 (где 5 — длина или ширина грани). После просечки используют другое приспособление, подобное первому, однако имеющее в центре отверстие, размеры и форма которого соответствуют размерам и форме сечения вдеваемого прутка. В это приспособление укладывают просеченный стержень и в нем протягивают отверстие с помощью оправки квадратного сечения. В современной кузнечной практике используют все описанные способы. Чаще всего круглые стержни продевают стержнями прямоугольного сечения и т. п. Только от кузнеца зависит выбор элементов для изготовления этим способом конструкций, создаваемых художественной ковкой.

Рис. 63. Просечка накосо Рис. 64. Раздача просеченного отверстия дорном Рис. 65. Раздача просеченного отверстия дорном

Скручивание-торсирование

В былые годы очень популярным элементом украшения при композиции решеток был четырехгранный стальной стержень, скрученный в спираль. В настоящее время тоже не обходятся без этого элемента. Четырехгранные стержни ‘толщиной до 20 мм скручивают, как правило, в холодном состоянии. Если же скручивать требуется стержни большой толщины, которые в холодном состоянии скрутить невозможно, то приходится применять нагрев, что не так просто. Неравномерно нагретый стержень приводит к неравномерному скручиванию, т. е. получается брак. Это обстоятельство является главной причиной того, что стержни небольшой толщины скручивают в холодном -состоянии. Стержни большой толщины нагревают в печи, где можно гарантировать равномерность нагрева. В горне такой нагрев почти невозможен; этого могут добиться только мастера своего дела с многолетним опытом.

Скручивание стержней толщиной до 20 мм производится, как уже говорилось, в холодном состоянии. Кузнец точно отмечает участок, который должен быть скручен, и зажимает стержень по нижней риске в тисках. Потом берет трубку, которую легко надеть на четырехгранный стержень, и обрезает ее на длину участка скручивания. Трубку надевают на стержень, а сверху надевают ворот. Ворот не должен быть с одним плечом, так как стержень одновременно со скручиванием может погнуться, и если закрученная поверхность должна быть чистой, то после скручивания выровнять стержень будет непросто. Скручивание удобно выполнять двухплечим воротом, а если стержень большой толщины— то и четырехплечим. Ворот крутят до тех пор, пока не получат требуемую закрутку. На рубеже XIX и XX столетий был разработан так называемый торсировочный станок, на котором можно было скручивать без особых усилий и помощи трубки стержни толщиной до 50 мм. В наши дни этих станков уже почти нигде нет, ими иногда пользуются только в некоторых старых деревенских кузницах. Очень красиво выглядят торсированные стержни, у которых перед скручиванием вдоль всех четырех граней выдавлены глубокие бороздки (рис. 66). Скручивать можно и плоские стержни, когда украшение должно выглядеть более богатым. Если такой стержень закручен правильно, то он выглядит очень эффектно.

Шишки

В художественной ковке с незапамятных времен распространенным элементом украшения являются различной формы шишки. Их делают свертыванием проволоки в спираль из одной нитки либо из трех—шести ниток, связанных в пучок. Шишки первого типа используют в качестве концевых элементов выступов у решеток, тогда как второй — в качестве украшения срединных участков стержней решеток или для рукоятки..

Шишки из одной нитки делают просто. Берут проволоку диаметром 5—8 мм и в зависимости от размеров шишки отрезают кусок нужной длины. Конец проволоки (приблизительно 3 см) отгибают под прямым углом, а оставшуюся ее часть нагревают. Отогнутый конец проволоки зажимают в тисках так, чтобы над губками тисков выступал участок длиной не более толщины проволоки. После этого проволоку туго закручивают вокруг образовавшегося таким образом центра на половину ее длины. То же самое делают с другой половиной проволоки (рис. 67). Теперь, когда шишка скручена в одной плоскости, кузнец малым ручником формует из нее на наконечнике нужную форму и, наконец, после подогрева свертывает обе половинки до их смыкания (рис.68).

Многогранные шишки делают из нескольких кусков проволоки круглого или квадратного сечения. Их длину кузнец размечает большей на 1/4 -1/3 в зависимости от угла скручивания по сравнению с размером шишки. Непростой является шишка из четырех прутков проволоки. Если же шишку делают из пяти или шести прутков, то одну из них отрезают примерно на 4 см длинней и оба конца ее’загибают на 180° (рис. 69). Затем куски проволоки складывают плотно друг с другом, а концы их сваривают. Подготовленную таким способом связку нагревают, затем один конец связки зажимают в тисках, а на другой надевают вороток и в таком положении связку скручивают. В зависимости от того, насколько сложную хотят получить шишку, связку скручивают на 1,5—3 оборота. После охлаждения связку начинают раскручивать в обратном направлении, в результате скрученная связка начинает распускаться до тех пор, пока не получится требуемая форма шишки. Если шишку надо сделать шире, то в процессе раскручивания связку осаживают ручником в продольном направлении.

Шишки такого типа кузнецы в далеком прошлом делали не из связки прутков, а из целого прутка квадратного сечения, рассекая его в продольном направлении на несколько ветвей также четырехгранного сечения, а затем его скручивали. В настоящее время кузнецы возвращаются к этому способу, так как полученная таким способом шишка выглядит привлекательнее. Способом рассекания делают обычно шишки из двух или четырех ветвей. Пруток квадратного сечения сначала нагревают, а затем в соответствующем месте рассекают вдоль всех четырех граней (рис. 70) до тех пор, пока ветви не разойдутся. Затем рассеченные ветви растягивают на оправке и правят на роге наковальни, заваливая острые ребра, возникшие при рассечении. После этого пруток нагревают и скручивают так же, как и связки. После охлаждения— раскручивают в обратном направлении до образования шишки нужной формы. Если пруток рассекают на две ветви (рис. 71, 72), то шишки формуют небольшим скручиванием. Шишка получается очень эффектной, если после рассечения прутка ветви разводят по контуру круга, правят, а затем закручивают на один оборот. Впрочем все это зависит от проекта изделия и вкуса кузнеца. Возможностей получить шишки различной формы — большое множество.

Волюты-спирали

Наиболее распространенными декоративными элементами в художественной ковке, по-видимому, являются волюты. В своей основе они восходят к ионическому стилю, представляя собой наиболее характерный элемент капителей ионических колонн. Ковка волюты осуществляется свободным способом, при этом получение правильной спиральной формы целиком зависит от мастерства кузнеца-художника.

Рис. 73. Ковка спирали	Рис. 74. Декоративная волюта	Рис. 75. Спираль

В слесарном деле при изготовлении однотипных мелких спиралей, требующихся в решетках и других изделиях в больших количествах, пользуются шаблонами, которые облегчают работу, делают ее независимой от мастерства исполнителя, ускоряют процесс изготовления и повышают точность размеров спиралей. Кузнец-художник, наоборот, как уже было сказано, волюты кует. В зависимости от размеров волюты следует прежде всего определить необходимую длину заготовки. Проще всего определить длину с помощью тонкой проволоки, которую скручивают по форме волюты. Распрямив проволоку, определяют требуемую длину заготовки. Далее отрубают заготовку этой длины и нагревают ее с одного конца. На наковальне производят законцовку волюты и потом на ребре или роге наковальни оформляют ее основной наиболее крутой завиток. После этого снова нагревают заготовку на возможно большую длину и с помощью спиральной оправки (рис. 73) куют спираль. Концы волют можно украсить желобками или другим орнаментом.

При необходимости изготовления большого числа одинаковых спиралей кузнец обычно делает шаблон. Чтобы шаблон имел правильную форму, необходимо прежде всего отковать эталонную спираль. По этой спирали делают шаблон таким образом, чтобы в его контуры вписывался каждый оборот спирали и толщина заготовки, предназначенной для изготовления спирали. В центре шаблона помещают захват, в который вставляют Предварительно откованную законцовку спирали. Собственно процесс закрутки по шаблону выполняют с помощью специально изготовленного для этой цели хомута. Огибание по шаблону должно быть плавным, нигде нельзя допускать переломов. Только после завершения закрутки свернутый шаблон выравнивают на плоской поверхности.

По форме волюты могут быть односторонними, двусторонними, с обратной закруткой и с разветвлением от одного прутка (рис. 74, 75). Заготовки, предназначенные для изготовления волют, можно украсить продольными желобками или орнаментами, выполненными с помощью чеканов или рельефных пуансонов. В период наибольшего упадка художественной ковки, когда изделия стали производить серийно, поверхность заготовки стали декорировать различными молоточками с насечкой, чтобы изделие выглядело как старинное. Такое декорирование не отличается ни вкусом, ни изяществом, поэтому настоящий мастер художественной ковки никогда не позволит себе использовать подобный способ обработки.

Свертка колец

При изготовлении различных предметов быта, например люстр и подобных им изделий, часто требуется свернуть заготовку в кольцо того или иного диаметра. В хорошо оборудованных кузницах непременно должно быть в наличии одно из наиболее старых кузнечных приспособлений — устройство для свертки ободов, которое старые мастера называли «раф-машйной». На этом устройстве путем различной установки вальцев можно свертывать кольца различных диаметров, в том числе из заготоврк достаточно большой толщины; для этой цели устройства оборудованы несколькими передачами. Однако, если в мастерской нет такого устройства, то кольца свертывают по предварительно изготовленному шаблону или просто ручной ковкой. Если заготовка не очень большой толщины, то эту операцию выполняют в холодном состоянии с помощью кузнечных тисков.

Заготовку зажимают перпендикулярно губкам тисков, внутренней стороной будущего кольца наружу, и ручником последовательно участок за участком сгибают заготовку в кольцо. Но прежде требуемый контур кольца вычерчивают на бумаге и, постоянно прикладывая чертеж к согнутой части заготовки, проверяют соответствие радиуса гибки кольца заданному. Этот процесс продолжается до получения всего кольца, концы которого сваривают, после чего окончательно выправляют контур круга. Аналогичным способом получают и другие формы контура колец — овалы, восьмерки и им подобные. Результаты этой работы зависят не столько от мастерства кузнеца, сколько от аккуратности ее выполнения.

Пересечение внахлест

При оковывании тяжелых дубовых дверей пересекающиеся внахлест кованые пояса должны быть уложены таким образом, чтобы оба плотно прилегали к поверхности двери, т. е. лежали в плоскости двери. Для этой цели необходимо изготовить подкладной штамп, точно воспроизводящий контур огибания пояса. Заготовку нагревают и укладывают горизонтально на поверхность штампа. Ручником, по которому ударяют кувалдой, оформляют необходимый прогиб. При этом поднимаются концы деформируемой полосы, которые необходимо после этого выровнять. Пересечения внахлест встречаются и в решетках из круглых прутков. В этом случае используют штамп-оправку с полукруглыми вырезами в верхней и нижней частях. Нагревают оба пересекающихся прутка, нижний пруток укладывают перпендикулярно нижнему вырезу оправки, а верхний — перпендикулярно нижнему прутку над нижним вырезом. На верхний пруток накладывают верхнюю половину оправки вырезом перпендикулярно прутку и сильными ударами кувалды оформляют пересечения внахлест.

Рассекание

Одной из наиболее часто используемых в художественной ковке операций как в прошлом, так и в настоящее время является рассекание материала. В эскизах современных изделий художественной ковки часто встречаются элементы, представляющие собой узоры, выходящие из одного куска материала. Толщину заготовки выбирают в этом случае в зависимости от требуемого количества материала, затем приблизительно намечают форму и длину рассечения. Потом поступают приблизительно так же, как при рубке, с той лишь разницей, что рассекают с одной, а не с двух сторон. Для этого под рассекаемую заготовку подкладывают лист большой толщины, защищающий поверхность наковальни и острые зубила от повреждения. Нагретую заготовку кузнец укладывает на наковальню, устанавливает в обозначенном месте зубило, а подручный ударяет кувалдой для рассекания (рис. 76).

Рис. 76. Рассечение	Рис. 77. Отгибание рассеченной заготовки	Рис. 78. Оформление рассеченного конца	Рис. 79. Оформление рассеченных концов заготовки

Рассеченные ветви заготовки отгибают одну от другой так, чтобы каждую из них можно было ковать в отдельности (рис. 77). Далее оформляют изделие согласно эскизу (рис. 78, 79) и выравнивают его ветви в основной или любых заданных плоскостях. Иногда по эскизу требуется скруг-ление рассеченных ветвей. В этом случае заготовку рассекают до начала радиуса закругления, рассеченные ветви разводят, укладывают на круглую поверхность рога наковальни и сильными ударами кувалды продолжают отгибать ветвь, а ударами по концу ветви стараются получить заданный размер закругления.

Рис. 80. Просеченный пруток с ответвленными волютами	Рис. 81. Просеченный пруток с ответвленными волютами	Рис. 82. Разветвленный орнамент

Иногда необходимо от стержня квадратного сечения или от полосы отсечь ветвь значительно меньшей толщины, чем остающаяся часть стержня. Это отсекание производят, как правило, вертикально в тисках. Нагретую заготовку зажимают в тисках и зубилом под соответствующим углом отсекают нужную ветвь (рис. 80—82). В этом случае заготовку как бы обтесывают. Эта операция требует значительного опыта для того, чтобы рассекание было ровным и отсекаемая ветвь была бы одной и той же толщины.

Скобы

Рис. 83. Скоба

Одним из особенно красивых элементов кованых конструкций являются скобы (рис. 83), которыми соединяют две самостоятельные детали без использования, например, клепки, сварки и пр. Хотя этот способ соединения используют редко, однако в современном кузнечном деле он перспективен. Очень удобно использовать скобы для крепления разных поручней, нескольких прутков к более крупной плоской детали и т. д.

Деталь, которую нужно вставить в скобу, измеряют, определяя суммарную длину трех граней ее сечения (для прямоугольного сечения — длину двух коротких и одной длинной сторон). Эта длина, увеличенная на 1/4, и есть длина просечки. Затем заготовку нагревают и в нужном месте делают две параллельные просечки на расстоянии, соответствующем толщине обрабатываемой заготовки. Просечку делают с одной стороны, используя, как и ранее, плоскую подкладку под заготовку. После этого заготовку поворачивают и высеченную внутри заготовки полоску выдавливают раскаткой на формовальной плите до нужной глубины. Таким образом, получается в некотором роде очко, которое правят бородком несколько меньших размеров, чем вставляемая деталь. Конец вставляемой детали слегка оттягивают, после чего очко скобы снова нагревают и в скобу в нагретом состоянии вставляют подготовленные стержни. В результате естественного сжатия материала при охлаждении получается очень крепкое соединение.

Далее (часть 2)
К оглавлению

Кованая заготовка: Основы ковки металла

Ковка металла, как и литье, является одним из древнейших методов обработки материалов. С помощью этого способа люди научились изготавливать металл еще до открытия стали и железа. Первые в истории кузнецы начали работать еще 6 тысячелетий назад. Постепенно технология модернизировалась и обогащалась новейшими методиками. Сейчас ни на одном производстве не обойтись без метода обработки металла с помощью метода ковки.

Ковка металла: Что это?

Если говорить простыми словами, то под ковкой подразумевается обработка материала, который нагревается до необходимой температуры. Принципы процесса основаны на физических характеристиках обрабатываемого металла, обладающего температурой плавления. До того, как материал достигнет этого порога, он станет мягким, то есть готовым к обработке.

У всех металлов есть собственная температура, при которой материал становится мягким. От этого зависит податливость того или иного металла для ковки.

Существует и метод металлообработки, при котором материал не нагревается. Его куют холодным. Данная методика помогает получить достаточно прочные кованые заготовки. В таком случае заготовка изгибается и прессуется. Ниже вы можете посмотреть на пределы температур ковки для различных металлов.

Типы обработки металла

На данный момент есть три наиболее распространенных типа ковки:

1. машинная;
2. свободная;
3. штамповка.

Под машинной ковкой подразумевается современный метод обработки, использующийся в тяжелой и массовой промышленности. При использовании метода применяются механизированные котлы, прессы или ковочные машины. Кроме того, вес конечных поковок и кованых заготовок в некоторых случаях может доходить до десятков тонн.

Если говорить о свободной ковке, то в данном случае заготовке не ограничиваются формами. Кованая заготовка закрепляется к наковальне с одной стороны. Ручная ковка в такой ситуации относится к этому же методу. Изделиям придается форма с помощью кувалды или молотка. Методика используется для изготовления отдельной продукции или для улучшения ее качества.

Штамповочный метод используется для массового производства. При изготовлении продукции металл ограничивается штампами и получает необходимую форму за счет деформации.

Технология ковки заготовок и материалы

Изначально кузнецы ковали металл из меди. На это есть вполне обычные причины. Медь была наиболее распространенным материалом. Его можно было найти почти в чистом виде. Также у нее достаточно низкая температура, при которой начинается ковка.

Через некоторое время кузнецы освоили такие материалы, как железо и бронза. С их появлением начали создаваться новые методы ковки.

Кузнечная обработка стали

В производстве кованых изделий более всего распространено использование стали, так как она является прочнейшим материалом, который всегда поддается обработке с помощью данного метода. При обработке требуется соблюдать следующие условия:

Заготовку (поковку) необходимо нагревать равномерно и со всех сторон.

Нельзя выходить за рамки определенной температуры, от которой зависит твердость материала. К примеру, легированные инструментальные марки запрещено нагревать до 1000 градусов, а мягкие до 1300 градусов и выше. Если нагреть недостаточно, то нормально обработать материал не выйдет. Кроме того, в таком случае могут появиться трещины.

Перед тем, как нагреть материал до температуры ковки, его следует разогреть примерно до 300 градусов.

До того, как изобрели специальное сварочное оборудование, с помощью кузнечных методов соединяли и разные металлические части. Действия производились благодаря разогреву и сдавливанию концов заготовки. Подобные соединения использовались почти для всех доступных металлов, включая железо, медь и. д.

Сегодня технологии ушли далеко вперед, однако ковка остается одной из главных методик получения разных изделий. Усовершенствование методов и появление соответствующего оборудования позволило перейти к массовому производству и обработке крупногабаритных изделий.

Завод ООО «Уральские ферросплавы» (Челябинская область, Миасс) — уже много лет занимается производством кузнечных слитков и поковок из жаропрочных сплавов и низколегированных сталей. По требованию заказчика, изделия могут быть различных раскроев, в том числе с резкой.

Полезные статьи — Технология ковки

8 (916) 934-09-47 WhatsApp: +7(916) 934-09-47 Viber: +7(916) 934-09-47 E-mail:

Технологическая обработка металла ковкой включает в себя разнообразие приемов, методов, ко-торые продиктованы характером материала и теми задачами, стоящими перед художником-кузнецом… Технологическая обработка металла ковкой включает в себя разнообразие приемов, методов, ко-торые продиктованы характером материала и теми задачами, стоящими перед художником-кузнецом. В процессе ковки мастер применяет разнообразные приемы, используя разные инструменты, чередуя их в различных комбинациях и последовательности. В основном все приемы можно свести к следующим основным операциям: осадка, вытяжка, рубка, разрубка, пробивка отверстий, гибка, закручивание, насекание рисунка, набивка рельефа.   Последовательные операции изготовления клещей Осадка Это операция, которая применяется для увеличения поперечного сечения какой-то части заготовки за счет ее длины (высоты). Осадка может быть полной и местной. При полной осадке деформируется весь металл. При мест-ной осадке деформируется только часть металла. оответственно этому и делается нагрев-полный или местный. Осадка применяется в следующих случаях. Для получения отдельных утолщений на поковке (осадкой концов или середины) при ковке де-коративных элементов, имеющих переменное сечение. Например, растительные орнамен-тальные мотивы (утолщенные узлы на стебле, плоды, ягоды и т.п.)После осадки поковка дополнительно обрабатывается обжимками, подбойками. Как предварительная операция перед загибанием под углом для восполнения недостающего металла для образования угла. При осадке поковку нагревают, ставят вертикально на наковальню и бьют ручником или кувалдой по верхнему концу. Длина поковки не должна превосходить диаметр больше чем в 2 — 2,5 раза, иначе произойдёт изгибание. Приемы осадки: а — осадка в тисках; б -осадка на наковальне; в — осадка конца для образования головок; г — образование запаса металла для гибки под углом При осадке важно соблю-дать следующие условия: концы заготовки должны быть срублены под углом 90°, заготовка долж-на быть прямой. Если требуется осадить заготовку на малом участке с большой разницей в сечении, нагретую за-готовку опускают в холодную воду, исключая участок, подлежащий осадке. Эта операция должна производиться быстро, заготовку нельзя передерживать в воде, необходимо следить за нагретым концом. Такой прием применяется при изготовлении головок болтов или больших строительных гвоздей. Некоторые кузнецы осадку концов заготовки производят так: нагретый конец загибают под углом 90° и, перевернув, ударяют по загнутому торцу металла. Трудность этого приёма заключается в том, чтобы при осадке не сделать складку загнутого конца. Хорошо этот приём использовать при горной сварке. Осадку концов заготовок можно производить в тисках: нагретую заготовку закреп-ляют в тиски, так чтобы над губками возвышалась та часть металла, которую требуется осадить. Высота осаживаемой части должна быть в 2,5 раза больше сечения заготовки. Эту операцию не-обходимо производить быстро, потому что при зажатии в тиски нагретый металл быстро остывает от соприкосновения с губками. Быстро закрепив заготовку, ручником осаживают. При осаживании концов заготовок большого сечения обычно бывает, что сила губок тисков недос-таточна и при ударе заготовка скользит в тисках. В этом случае, если позволяет заготовка, в ней делаются плечики. При работе с поковками большой длины бывают случаи, когда надо производить осадку в середи-не заготовки. Все перечисленные приемы в этом случае неприемлемы (в частности, нельзя произ-водить осадку ударами самого предмета о наковальню). В этом случае в зоне осадки заготовку выгибают в форме буквы Z и сверху по изгибу ударяют ручником; после осадки заготовку выправляют. Кроме перечисленных приемов существуют и другие с использованием приспособлений. Вытяжка Эта операция применяется для увеличения длины заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Нагретую заготовку кладут на наковальню и ударам молота вытягивают. Боек молотка имеет поверхность и гладкую, а выпуклую, и, когда происходит удар, метал, как бы выдавливается во все стороны и по длине, и по ширине заготовки. Повернув заготовку на 90°, ударяют по выпуклости, которая получилась в результате первого удара. Так, периодически поворачивая и передвигая заготовку, ее вытягивают. Таким образом, главное состоит в том, чтобы в процессе вытяжки в сечении всегда должен быть квадрат. Для ускорения вытяжки ковку можно вести на роге наковальни; в этом случае металл будет тя-нуться (течь) между двух выпуклостей, что способствует более быстрому увеличению длины заготовки. Другой вариант вытяжки — с раскаткой, или разгонкой. Форма раскатки чаще всего полукруглая. От расположения раскатки на поковке (вдоль или поперек) зависит направление вытяжки. Вытяжка на конце применяется при изготовлении гвоздей, светцов, пробоев, жиковин и других изделий. Нагретую заготовку начинают вытягивать, немного отступая от конца, и в процессе вытяжки пода-ют на себя. Во время работы нужно следить, чтобы квадрат, который получился в процессе ковки, сходил на конец поковки. Это достигается силой и характером ударов. Заканчивать вытяжку нужно легкими ударами. На рис. 2, а — г показаны приемы вытяжки. Рис. 2 Вытяжка: а — последовательность вытяжки; б — вытяжка с кантовкой на 90°; в — вытяжка на роге наковальни; г’- вытяжка с раскаткой Рубка — операция, посредством которой поковку разделяют на части. Для этого заготовку нагре-вают до темно-красного каления, кладут на наковальню и, наставив кузнечное зубило, прорубают на три четверти ее толщины; перевернув заготовку, вновь наставляют зубило и отрубают сильны-ми ударами. При работе кузнечными зубилами по горячему необходимо при рубке толстых загото-вок периодически охлаждать зубило, так как при долгом соприкосновении с нагретым металлом лезвие зубила отпускается. Перед тем как вновь наставить зубило на заготовку, необходимо лег-ким постукиванием о стул наковальни сбить капли воды с зубила. При работе на лице наковальни зубилами и другими режущими инструментами без подкладки нужно быть особенно внимательным и осторожным и следить, чтобы заготовка не прорубалась. Это может испортить лицо наковальни. Разрубка (прорубка) — операция, в результате которой заготовка только надрубается. Этот прием широко применяется в художественной ковке. Надрубленные участки отгибаются, вытягиваются, они претерпевают различные виды ковки, после чего превращаются в цветы, завитки или листья. Особенно широко этот прием применяется при изготовлении жиковин, светцов и т. п. При разрубке заготовку разрубают с одной стороны (лицевой). Первые удары делают легкими; ими только надрубают канавку. Нагрев должен быть слабым — это позволяет не торопиться и спо-койно раскроить металл. После раскроя материал нагревают и сильными ударами разрубают. Зу-било в процессе рубки только в момент удара ставят в направляющий желоб. Удары молотом должны быть редкие, но сильные. Молотобоец должен производить удар в тот момент, когда убедится в правильности установки зубила. Обрубка (обсечка) — отделение части металла по наружному контуру. Применяется при ковке декоративных изделий сложной формы: накладок, жиковин и т.д., т.е. там, где необходимо обрубить деталь по контуру. Вырубка — операция, аналогичная обрубке. Применяется для вырубки металла по внут-реннему контуру. Операции обрубки и вырубки аналогичны просечке, с той только разницей, что просечка выполняется по более тонкому листу ручными зубилами и в холодном состоянии. Зубила применяются разного профиля: полукруглые, прямые, угольные и др. Если обрубка и вырубка производятся на наковальне железной подкладкой, то просечка — на торце дерева. Отверстия в поковках получают с помощью пробивки. Эти операции производятся при высоких температурах. На место, подлежащее пробивке, устанавливают про-бойник (бородок) и наносят удары достаточно сильные, чтобы бородок бородок погрузился на три четверти толщины металла. Место будущего отверстия должно находится над круглым отверстием наковальни, если оно по величине мало, то используют квадратное отверстие. В результате первых ударов в нижние части поковки под бородком происходит выпучивание. Не вынимая бородка, сдвигают заготов-ку на лицо наковальни и делают легкий удар по бородку — на выпуклости появится точное очерта-ние места, куда следует поставить бородок второй раз. После извлечения бородка заготовку пере-ворачивают и бородок, остуженный в воде, ставят на выпуклость над отверстием, сделанным при первых ударах. Очень важно при этом, чтобы рабочая часть бородка была конусообразной и за-канчивалась небольшой площадкой. Бородок должен по диаметру быть немного меньше требуе-мого отверстия.- Затем в полученное отверстие вставляют оправку с диаметром, равным требуе-мому размеру отверстия. В результате такой пробивки вырубленный участок металла называется выдрой. Если необходимо соединить взаимно пересекающиеся заготовки одинакового сечения, то отверстие разрубают и с помощью бородка разгоняют. Этим приемом пользовались старые мастера при изготовлении оконных решеток. При получении отверстий квадратного сечения или другого в круглое отверстие, предварительно нагретое, вставляют оправку нужного профиля. Для того чтобы получить отверстие в заготовке квадратного сечения, идущие через грань, пользу-ются нижником подкладки, которая удерживает квадрат при ударе на ребро (грани). Если необходимо сделать отверстие в заготовке круглого сечения, стенки которой’ должны быть равны половине толщины, необходимо легким ударом ручника в нагретом состоянии сделать плоскость, на которую ставится зубило. Это позволяет заготовку разрубить точно посредине. Этот же способ применяется и для пробивания отверстий через грань. При пробивании отверстий, больших по диаметру, чем все имеющиеся оправки, пользуются рогом наковальни. Для этого заготовку разрубают, разводят наибольшей оправкой, надевают в нагретом состоянии на рог и ручником проковывают. Как видно из описанного, при изготовлении отверстий также используют и зубило (секач), которое должно иметь лезвие не прямое, а выгнутое, на гранях идущих от отверстия к лезвию, фаски. На рис. 74, а, б показаны приемы пробивки отверстия. Гибка — кузнечная операция, при которой поковке придается изогнутая форма по задан-ному контуру. При гибке толстых заготовок происходит искажение первоначальной формы и раз-меров поперечного сечения в зоне изгиба (при гибке тонких заготовок этим явлением можно пренебречь). Чтобы устранить искажение формы и утяжку, необходимо до гибки произвести осадку того участка, где предполагается согнуть заготовку. Явление утяжки проявляется тем сильнее, чем больше угол загиба и чем меньше радиус скругления. Утяжку нельзя устранить правкой, но иска-жение формы поперечного сечения (овальность) легко исправить правкой и проглаживанием. Гибка под углом — производится на ребре наковальни с предварительным нагревом только участ-ка гибки. Нагретую заготовку устанавливают так, чтобы будущее ребро сгиба на заготовке совпа-дало с передним ребром наковальни, и прижимают сверху кувалдой. Ручником ударяют не по кон-цу заготовки, а ближе к ребру наковальни. Если необходимо заготовку согнуть без радиуса сгиба (под углом 90°), используют вилку. С помо-щью вилки заготовку подготавливают под гибку (см. рис. 75. г), после этого на ребре наковальни с помощью ручника и гладилки выправляют угол. Гибка под углом 90° без радиуса скругления (в тисках). Нагретую заготовку сгибают на ребре нако-вальни, зажимают в тиски и ударяют в торец металла. В зоне загиба происходит осадка металла (утолщение), запас которого необходим для выправления угла. Если длинную полосу или пруток необходимо согнуть несколько раз (причем места сгибов распо-ложены близко друг к другу), гибку производят на шпераках с рогом подходящей формы. Если необходимо гнуть заготовки под любым углом, то применяют нижник, который изготовляют в процессе работы. Нагретую заготовку кладут на нижник, сверху перпендикулярно ей — пластину, равную по ширине детали которую нужно обогнуть и сильным ударом кувалды продавливают (изгибают) в нижник. За неимением нижника можно воспользоваться вилкой, которую также можно согнуть во время работы над изделием. Иногда после изгибания в вилке тюковку выправляют с помощью гладилки или на квадратном ро-ге наковальни. Гибка по дуге — операция, которая производится на роге наковальни или соответствующих по ду-ге шпераках. Сложные профили гнут на оправках, шаблонах и гибочной плите. Гибку по шаблону делают тогда, когда в изделии один и тот же элемент повторяется много раз. Из достаточно толстого полосового металла выгибают шаблон будущего элемента. Его закрепляют одним концом в тиски или он может быть смонтирован на подкладку и нагретой заготовкой огиба-ют. Особенность заключается в том, что при изготовлении шаблона нужно быть внимательным и изготовлять его с большой тщательностью, потому что будущие элементы изделия будут копиро-вать шаблон. Гибка на конусе. При изготовлении декоративного элемента — конусной спирали — применяется ин-струмент — конус, который представляет собой коническую оправку, сечение которой и обусловли-вает внутреннее сечение будущей спирали. Нагретый прут металла закрепляют вместе с. оправкой в тиски и огибают до вершины оправки. Витки нужно класть один к одному. Окончание прутка, которое служит вершиной спирали, претер-певает различные изменения. Если сечение прутка достаточно тонкое, то работу проводят в хо-лодном состоянии. В этом случае железо отпускают. Гибку без конуса применяют при изготовлении спирали, которую можно гнуть без оправки? как бы саму на себя. Конец прутка загибают на угол 90°. В нагретом состоянии закрепляют в тисках и огибают на себя. При достаточном количестве витков спираль нагревают и за конец, который является вершиной будущей конусной спирали, вытягивают. При изготовлении различного рода декоративных элементов нужно быть особенно внимательным при их завершении: от качества исполнения их зависит не только данный элемент, но и все изде-лие в целом. На рис. 75, а — б показаны приемы гибки и некоторые элементы завершений. Сущность этой операции заключается в том, что одну часть поковки пово-рачивают по отношению к другой вокруг общей оси. Различаются два варианта. Часть заготовки поворачивается на угол до 180°. Например, отдельные элементы декоративных изделии (листья, цветы) изгибают (поворачивают) для — большей пластической выразительности. Закручивание на 180° производится на шпераке на роге наковальни с помощью ручника; более мелкие элементы? круглогубцами. Скручивание осуществляется многократно на угол 360°. Этот прием использован при изготов-лении кованых решеток оконных проемов. Скручивание тонких заготовок производят два кузнеца. Захватив заготовку клещами, они вращают ее в двух противоположных направлениях одновременно. Скручивание более тол-стых поковок производят посредством воротка, при этом другой конец заготовки зажимают в тиски. Широкие полосы удобно захватывать с помощью вилки. Наиболее красивые декоративные эле-менты, богатые светотенью, получают из двух круглых прутков, туго свитых между собой. При скручивании и свивании заготовка должна быть нагрета до ярко-красного каления; при более низ-кой температуре скручивание требует больших усилий, а в металле могут возникнуть трещины. К этой операции приступают после того, как основная форма изделия уже откована. Цель операции: придать законченный вид поковке. После молотка всегда остаются следы? волнистость. Кроме того, изделие из-под молотка (особенно со следами кувалды) имеет неряшливый и незаконченный вид. Выглаживание и окончательная отделка заключаются в выравнивании поверхности с помощью гладилок различ-ных форм. Выглаживание ведут при темно-красном нагреве заготовки, перемещая гладилку по по-верхности изделия и ударяя по ней кувалдой. Иногда выглаживают только отдельные участки рельефа. Например, только его наиболее высту-пающие части, а углубление составляют «из-под молотка». Это придает своеобразную живопис-ность изделию. Операция выглаживания играет большую роль в художественной ковке, она придает изделию законченный вид. Насекание рисунка. Эта операция, как и предыдущие, относится к отделочным, заклю-чительным видам ковки. С помощью зубила в холодном или горячем состоянии можно воспроизвести на поверхности изде-лия различные штрихи, насечки или более сложные узоры, включая изобразительные элементы и шрифтовые надписи. Насекание производят на поверхностях, более или менее плоских и хорошо видных на готовом изделии. Эта операция также относится к отделке готового изделия и выполняется с целью обогащения его фактуры путем создания дополнительных рельефных вы-ступов или канавок и углублений, например жилок на листьях и лепестках, канелюр на колоннах и т. п. Работу выполняют специальными подбойками или пуансонами.   Кузнечные работы относятся к работам повышенной опасности, поэтому большое внимание должно уделяться качеству ручного и подкладного инструмента, одежде и индивидуальным средствам защиты… Подробнее в статье «Техника безопасности при кузнечных работах» Навроцкий А.Г. «Художественная ковка»

Технология ковки

Санкт-Петербургский 
государственный политехнический университет

 

 

 

Кафедра

Технология конструкционных  
материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отчет

по лабораторной работе №  4

Технология  ковки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент гр. № 1037/1

Приняла:

Крупкина Е.Н.

 

2011 г.

 

Цель работы: знание основных операций ковки и области их применения; умение выполнять технологические расчеты и правильно выбирать последовательность основных операций; навыки выполнения операций и приемов ковки.

Ковка — это процесс горячего пластического деформирования путем многократного воздействия на отдельные части исходной заготовки универсальным инструментом простой формы при свободном течении металла в стороны.

Применяют ковку в индивидуальном и мелкосерийном производстве. Кованые  изделия (поковки) могут иметь массу от нескольких килограммов до 500 т.

Кузнечные цехи для осуществления  ковки имеют нагревательное оборудование (газовые или электрические печи), деформирующее оборудование (паровоздушные молоты, гидравлические прессы) и вспомогательное оборудование (манипуляторы, мостовые краны, транспортные тележки, кантователи).

Типовые поковки: валы гладкие и ступенчатые, коленчатые валы, кольца, пластины, параллелепипеды, диски, пустотелые трубчатые изделия и т. п.

Основными операциями ковки  на прессах и молотах являются осадка, протяжка, протяжка на оправке, раскатка на оправке и прошивка отверстий.

Осадка служит для получения круглых или близких к ним по форме поковок типа дисков, шестерен, фланцев путем уменьшения высоты заготовки и увеличения ее поперечных размеров (рис. 1, а). Для получения ступенчатых поковок или предварительной осадки слитка применяют подкладное кольцо (рис. 1, б).

Протяжка (рис. 2, а) заключается в увеличении длины заготовки путем ряда последовательных обжатий бойками с перемещением заготовки вдоль оси. При этом уменьшается толщина заготовки, увеличивается длина при некотором уширении.

Протяжку на оправке (рис. 2, б) применяют для длинных пустотелых поковок типа пустотелых колонн, крупных орудийных стволов. Деформирование исходной заготовки с отверстием, одетой на оправку с небольшой конусностью, сопровождается уменьшением толщины стенки и увеличением длины поковки.

Раскатку на оправке применяют для кольцевых поковок; она заключается в последовательном деформировании заготовки с отверстием, надетой на круглую оправку (рис. 3)

Прошивку отверстий в поковках (рис. 4) используют для получения отверстий в тонких дисковых поковках или промежуточных заготовках перед протяжкой или раскаткой на оправ-ке. Инструмент-прошивень имеет конусность 2-5°; при его вдавли-вании в заготовку образуется полость глубиной. Оставшуюся снизу часть металла (выдру) удаляют прошивнем после переворота заготовки.

Отрубка служит для отделения части заготовки или отходов от поковки путем вдавливания клинового кузнечного топора бойком с одной, а затем с другой стороны.

Вспомогательными операциями являются биллетировка, наметка, пережим и передача.

Биллетировка вторая операция при ковке слитка под прессом. Биллетировкой называется обкатка граней слитка. Биллетировку производят, во-первых, для уничтожения конусности слитка, т. е. придания ему цилиндрической формы, а во-вторых, для достижения большей плотности металла в углах слитка.

Наметка и пережим применяются при вытяжке с образованием уступов и выемок. Наметкой на поверхность заготовки наносят наметочные углубления для разделения ее на отдельные отрезки по всей длине. Наметку производят  раскатками небольших диаметров.

Пережим служит для увеличения разметочных углублений на определенную глубину. Пережим осуществляют в  зависимости от требуемого профиля  соответствующими раскатками. Наметку и пережим выполняют с одной или нескольких сторон заготовки.

Передача служит для смещения одно части слитка относительно другой.

Себестоимость кованых поковок  сравнительно высока, но при этом гарантируются  высокие механические свойства и надежность изделий.

Технологический процесс ковки  кольцевой поковки

Поковка				Заготовка
№  п/п	Наименование операции	Операционный эскиз	Оборудование		Инструмент	Схема   деформирования
1	Осадка		Пресс гидравлический		Бойки   плоские
2	Прошивка  отверстия, правка				Прошивень. Бойки   плоские
3	Раскатка на оправке				Оправки. Опора  подкладная
4	Раскатка на оправке

 

Расчет размеров заготовки:

 

 

 

 

 

 

D₁ – диаметр отверстия в детали, мм

D₂ – диаметр детали, мм

h – высота детали, мм

d^’ – диаметр выдры, мм

h^’ – высота выдры, мм

D – диаметр заготовки, мм

H – высота заготовки, мм

Расчет размеров заготовки после  осадки:

 

 

V – объем заготовки на данном этапе ковки, мм³

D – диаметр заготовки, мм

h – высота заготовки, мм

Расчет  размеров заготовки после  прошивки отверстия:

 

 

V – объем заготовки на данном этапе ковки, мм³

V_з – объем заготовки без учета углубления от прошивки с одной стороны, мм³

D – диаметр заготовки на данном этапе ковки, мм

h – высота заготовки на данном этапе ковки, мм

V_угл – объем углубления от прошивки с одной стороны, мм³

D₁ – диаметр углубления, мм

h₁ – высота углубления, мм

Расчет  размеров заготовки после  раскатки на оправке:

 

 

V – объем заготовки на данном этапе ковки, мм³

D₂ – диаметр заготовки на данном этапе ковки, мм

h – высота заготовки на данном этапе ковки, мм

D₁ – диаметр отверстия, мм

Вывод:

После завершения всего технологического процесса мы из свинца цилиндрической формы получили необходимую нам заготовку похожую на необходимую нам деталь. Так как в нашем случае ковка является довольно грубым процессом, то получившаяся заготовка обладаем рядом несерьезных недостатков таких как: конусность, огранка (вместо гладких цилиндрических сторон мы получили некую многогранную гайку), неравенство диаметров окружностей, отсутствие их концентричности, разнородность по высоте. Но все эти недостатки могут быть легко убраны при помощи дальнейшей обработки заготовки как на прессе, так и на различных станках.

 

 

 

 

 

 

 

Технология ручной ковки

Содержание.

Глава I. Краткие сведения о кузнечном производстве

§ 1. Возникновение и развитие кузнечного производства
§ 2. Основные понятия об обработке металлов давлением
§ 3. Сущность и область применения ковки
§ 4. Производственные процессы кузнечного цеха

Глава II. Общие сведения о нагреве металлов

§ 5. Общие сведения о горении и передаче тепла металлу
§ 6. Виды топлива, применяемые в кузнечном производстве
§ 7. Влияние нагрева на свойства металла
§ 8. Понятие о режиме нагрева
§ 9. Влияние характера пламени на качество нагрева металла и виды дефектов
§ 10. Температурные интервалы ковки
§ 11. Приборы, применяемые для замера температур

Глава III. Нагревательные устройства

§ 12. Кузнечные горны
§ 13. Пламенные нагревательные кузнечные печи
§ 14. Устройства для сжигания жидкого топлива
§ 15. Устройства для сжигания газообразного топлива
§ 16. Вспомогательные устройства к пламенным печам
§ 17. Электрические нагревательные кузнечные печи и устройства
§ 48. Многократный нагрев и его влияние на расход топлива
§ 19. Способы безокислительного нагрева
§ 20. Охлаждение поковок
§ 21. Производительность нагревательных печей
§ 22. Краткие сведения об огнеупорных и теплоизоляционных материалах
§ 23. Обслуживание камерных печей
§ 24. Техника безопасности и противопожарные мероприятия при работе у нагревательных печей

Глава IV. Инструменты и приспособления для ручной ковки

§ 25. Классификация кузнечного инструмента
§ 26. Основной инструмент для ручной ковки
§ 27. Вспомогательный инструмент для ручной ковки
§ 28. Контрольно-измерительный инструмент
§ 29. Приборы для определения твердости металлов

Глава V. Кузнечные операции

§ 30. Отрубка
§ 31. Осадка
§ 32. Протяжка и пережим металла
§ 33. Гибка, раскатка и скручивание
§ 34. Пробивка и прошивка отверстий
§ 35. Кузнечная сварка
§ 36. Фасонная ковка
§ 37. Правка

Глава VI. Сведения из теории обработки металлов давлением

§ 38. Строение металлов и виды деформации
§ 39. Физическая сущность пластической деформации
§ 40. Основные законы пластической деформации
§ 41. Влияние состояния поверхности бойков на течение.металла при ковке

Глава VII. Составление чертежа поковки и сведения о допусках, припусках и напусках в кузнечном производстве

§ 42. Составление чертежа поковки
§ 43. Примеры по Определению размеров, припусков и допусков на поковку по рабочему чертежу детали
§ 44. Определение размеров и массы заготовки
§ 45. Понятие о коэффициенте использования металлов

Глава VIII. Техника безопасности, электробезопасность и противопожарные мероприятия

§ 46. Электробезопасность
§ 47. Производственный инструктаж по технике безопасности и правила поведения в цехах
§ 48. Первая помощь при несчастных случаях
§ 49. Противопожарные мероприятия в цехе

Глава IX. Подготовка исходных материалов

§ 50. Материалы, обрабатываемые в кузнечном производстве
§ 51. Марки сталей
§ 52. Сплавы цветных металлов
§ 53. Приемка и хранение металла
§ 54. Подготовка исходного металла для ковки

Глава X. Сведения о структурных превращениях в сплавах при нагреве и ковке

§ 55. Строение сплавов
§ 56. Структурные составляющие в сталях
§ 57. Структурные превращения в сталях при нагревании
§ 58. Изменения структуры сплавов при ковке и методы их использования
§ 59. Основные сведения о термической обработке

Глава XI. Технологический процесс ручной ковки

§ 60. Общие сведения
§ 61. Разделение процесса ковки на операции и переходы, определение последовательности их выполнения
§ 62. Технологическая дисциплина и документация
§ 63. Основные типы поковок из углеродистых и легированных сталей
§ 64. Основные типы слесарных и кузнечных инструментов, изготовляемых ковкой
§ 65. Технологические процессы ковки слесарных и кузнечных инструментов
§ 66. Изготовление ковкой кузнечного инструмента из высокоуглеродистой стали
§ 67. Пример определения массы и размера заготовки при ковке плоской кузнечной гладилки

Глава XII. Завершающие операции производства поковок

§ 68. Термическая обработка поковок
§ 69. Способы очистки поковок
§ 70. Виды дефектов и причины их появления
§ 71. Основные способы контроля поковок
§ 72. Современные виды контроля поковок

Глава XIII. Операции машинной ковки

§ 73. Отрубка под молотами и прессами
§ 74. Осадка при ковке на молотах и прессах
§ 75. Высадка под молотом или прессом
§ 16. Операция протяжки при ковке на молотах и прессах
§ 77. Гибка и скручивание
§ 78. Пробивка и прошивка
§ 79. Изготовление поковок фасонной ковкой и кузнечная сварка под молотом

Глава XIV. Исходные материалы

§ 80. Виды заготовок
§ 81. Обжатые, катаные и прессованные заготовки
§ 82. Подготовка металла для ковки и штамповки

Глава XV. Инструмент для машинной ковки

§ 83. Основной инструмент
§ 84. Вспомогательный инструмент для машинной ковки
§ 85. Контрольно-измерительный инструмент, применяемый при машинной ковке

Глава XVI. Ковочное оборудование, его выбор и правила эксплуатации

§ 86. Ковочные молоты и прессы
§ 87. Пневматические молоты
§ 88. Паровоздушные молоты
§ 89. Управление молотом
§ 90. Молоты с автматическим и смешанным управлением
§ 91. Эффективная энергия удара н паспорт молота
§ 92. Техника безопасности при ковке на молотах
§ 93. Типы прессов
§ 94. Техника безопасности при ковке на прессах
§ 95. Преимущества и недостатки работы прессов по сравнению с молотами
§ 96. Ковка коленчатого вала на прессе
§ 97. Поковки из углеродистых и легированных сталей, изготовляемые машинной ковкой
§ 98. Пример величины припуска на ковку деталей из углеродистой и легированной стали и определения размеров и массы заготовки
§ 99. Режим ковки на молотах и прессах
§ 100. Рациональное применение инструмента, приспособлений при машинной ковке и примеры изготовления ковано-сварных поковок

Глава XVII. Сведения о производстве поковок методом горячей штамповки.

§ 101. Машины для горячей объемной штамповки
§ 102. Горячая штамповка и ее преимущества перед ковкой
§ 103. Повышение точности поковок после штамповки
§ 104. Классификация штампов
§ 105. Заусенцы, их форма и расположение на поковке
§ 106 Стали применяемые для изготовления штампов
§ 107.Правила эксплуатации и ухода за штампами
§ 108.Основные сведения о выборе штамповочного молота и определении расчетной заготовки
§ 109.Технологические операции горячей штамповки
§ 110.Получение простых и сложных поковок в нескольких последовательно применяемых штампах
§ 111.Горячая штамповка с предварительной ковкой заготовки под молотами или на вальцах

Глава XVIII. Ковка цветных сплавов сплавов

§ 112. Сплавы цветных металлов, обрабатываемые ковкой и штамповкой
§ 113. Пластичность цветных сплавов
§ 114. Особенности нагрева цветных сплавов цветных сплавов
§ 115. Особенности ковки и объемной штамповки цветных сплавов
Техническая литература.

Что такое ковка? Различные виды поковок в подержанном производстве

Ковка, метод формования металла с использованием сжимающих, локализованных сил, был основным методом изготовления металла со времен древних месопотамцев. С момента своего возникновения в плодородном полумесяце ковка претерпела значительные изменения, в результате чего процесс стал более эффективным, быстрым и долговечным. Это связано с тем, что сегодня ковка чаще всего выполняется с использованием кузнечных прессов или ударных инструментов, которые работают от электричества, гидравлики или сжатого воздуха.Некоторые из распространенных материалов, используемых для ковки, — это углеродистая сталь, легированная сталь, микролегированная сталь, нержавеющая сталь, алюминий и титан.

Для ковки используются традиционный молоток и наковальня.

Изображение предоставлено: Shutterstock.com/Drpixel

Для чего нужна ковка?

Целью ковки является изготовление металлических деталей. По сравнению с другими методами производства, ковка металла позволяет производить одни из самых прочных доступных деталей. По мере нагрева и прессования металла мелкие трещины заделываются, а любые пустоты в металле закрываются.

Процесс горячей штамповки также разрушает примеси в металле и перераспределяет их по металлоконструкциям. Это значительно уменьшает количество включений в кованой детали. Включения представляют собой составные материалы, имплантированные внутрь стали на протяжении всего производства, которые вызывают точки напряжения в готовых кованых деталях.

В то время как примеси необходимо контролировать во время начального процесса литья, ковка дополнительно очищает металл.

Другой способ, которым ковка укрепляет металл, — это чередование его зеренной структуры, которая представляет собой поток зерен металлического материала при его деформации.Поковкой можно создать благоприятную зернистую структуру, что сделает кованый металл более прочным.

Процесс ковки очень универсален и может использоваться как для небольших деталей размером всего несколько дюймов, так и для крупных компонентов, которые весят до 700 000 фунтов. Он используется для производства ответственных деталей самолетов и транспортного оборудования. Ковка также используется для укрепления ручных инструментов, таких как долота, заклепки, винты и болты.

Какие бывают виды ковки?

Удар поковки деформирует и формирует металл, что приводит к непрерывному потоку зерна.Это заставляет металл сохранять свою прочность. Дополнительные эффекты этого уникального потока зерна включают устранение дефектов, включений и пористости в продукте. Еще одним преимуществом ковки является относительно низкая стоимость, связанная с умеренными и длительными производственными циклами. После создания инструментов для ковки изделия можно производить на относительно высоких скоростях с минимальным временем простоя. Существует два основных типа ковки: горячая и холодная.

Горячая штамповка

Для горячей штамповки металл должен быть нагрет выше температуры рекристаллизации.Это может означать нагрев металлов до 2300 градусов по Фаренгейту. Основное преимущество горячей ковки — снижение энергии, необходимой для правильного формования металла. Это связано с тем, что чрезмерное нагревание снижает предел текучести и улучшает пластичность. Горячие кованые изделия также выигрывают от устранения химических несоответствий.

Нужна компания по горячей штамповке? Компания Thomas ‘Supplier Discovery имеет проверенный список компаний по горячей штамповке в США и Канаде.

Холодная штамповка

Холодная ковка обычно относится к ковке металла при комнатной температуре, хотя возможна любая температура ниже рекристаллизации.Многие металлы, такие как сталь с высоким содержанием углерода, просто слишком прочны для холодной ковки. Несмотря на это препятствие, холодная ковка превосходит своего более теплого эквивалента, когда речь идет о стандартах контроля размеров, однородности продукта, обработки поверхности и загрязнения. Холодная ковка включает в себя множество методов ковки, включая гибку, экструзию, холодное волочение, чеканку и холодную высадку. Однако такая повышенная универсальность обходится дорого, поскольку холодная штамповка требует более мощного оборудования и может потребовать использования промежуточных отжигов.

Нужна компания по холодной ковке? Компания Thomas ‘Supplier Discovery имеет проверенный список компаний по холодной штамповке в США и Канаде.

Для получения более подробной информации по любому из этих процессов, пожалуйста, прочтите наше полное руководство по горячей и холодной штамповке.

Горячая ковка используется для изготовления автомобильных деталей.

Изображение предоставлено: Shutterstock.com/Aumm graphixphoto

Какие существуют процессы ковки?

Помимо основной горячей и холодной штамповки, существует множество специфических процессов.Этот широкий спектр процессов можно сгруппировать в три основные зонтичные группы:

Формирование вытяжки уменьшает ширину

изделия и увеличивает длину. Высаженная ковка увеличивает ширину изделий и уменьшает длину. Формовка сжатием обеспечивает поток штамповки в нескольких или настраиваемых направлениях.

Эти три категории включают в себя множество различных методов ковки металла.

Процесс прямой штамповки

Капельная ковка получила свое название от процесса падения молотка на металл для придания ему формы штампа.Матрица — это поверхность, которая контактирует с металлом. Существует два типа ковки методом прямой штамповки: штамповка в открытых штампах и штамповка в закрытых штампах. Штампы обычно имеют плоскую форму, а некоторые из них имеют поверхность особой формы для специальных операций.

Процесс открытой штамповки

Когда плоские штампы без предварительно вырезанных профилей участвуют в ковке, процесс штамповки называется открытой штамповкой (или кузнечной ковкой). Открытая конструкция позволяет металлу течь повсюду, кроме того места, где он касается матрицы.Для достижения максимальных результатов правильное перемещение заготовки, которая должна составлять более 200 000 фунтов. по весу и длине 80 футов, имеет важное значение. Это полезно для мелкосерийной художественной ковки или для формования слитков перед мерами вторичной обработки. Поковка в открытых штампах позволяет создавать изделия с лучшим сопротивлением усталости и прочностью, а также снижает вероятность ошибки или образования отверстий. Его также можно использовать для более мелкого размера зерна, чем в других процессах.

Процесс штамповки в закрытом состоянии

Поковка в закрытых штампах, иногда называемая штамповкой в ​​штампах, предполагает использование пресс-форм.Эти формы прикреплены к опоре, в то время как молот заставляет расплавленный металл течь в полости матрицы. При ковке сложной геометрии часто используются множественные удары и / или полости штампа. Высокие начальные затраты на инструмент делают ковку в закрытых штампах дорогостоящей для краткосрочных операций, но процесс ковки становится рентабельным по мере увеличения количества производимых деталей. Ковка в закрытых штампах также обеспечивает исключительную прочность по сравнению с альтернативными методами. Распространенные области применения штамповки в закрытых штампах включают производство автомобильных компонентов и аппаратных инструментов.

Процесс ковки на прессе

При ковке на прессе основным фактором формования является сжатие. Металл находится на неподвижном штампе, в то время как прессующий штамп оказывает постоянное давление, достигая желаемой формы. Время контакта металла с матрицами значительно больше, чем у других типов ковки, но процесс ковки выигрывает от возможности одновременной деформации всего изделия, в отличие от локализованного участка. Еще одним преимуществом ковочного пресса является возможность производителя контролировать и контролировать удельную степень сжатия.Применения ковочного пресса многочисленны, так как нет ограничений на размер продукта, который может быть создан. Ковка на прессе может быть горячей или холодной.

Процесс ковки валков

Валковая ковка — это процесс увеличения длины прутков или проволоки. Производитель помещает нагретые металлические стержни между двумя цилиндрическими валками с канавками, которые вращаются и прикладывают прогрессивное давление для придания металлу формы. Благодаря точной геометрии этих канавок металлическая деталь приобретает желаемую форму.Преимущества этого метода ковки включают устранение заусенцев и благоприятную структуру зерна. Хотя при ковке валков используются валки для производства деталей и компонентов, она по-прежнему считается процессом ковки металла, а не прокаткой. Валковая ковка часто используется для изготовления деталей для автомобильной промышленности. Он также используется для изготовления ножей и ручных инструментов.

Процесс штамповки с осаждением

Ковка с высадкой — это процесс ковки, при котором диаметр металла увеличивается за счет сжатия.Кривошипные прессы, особый высокоскоростной станок, используются в процессах штамповки с осаждением. Кривошипные прессы обычно устанавливаются в горизонтальной плоскости для повышения эффективности и быстрой замены металла от одной станции к другой. Также используются вертикальные кривошипные прессы или гидравлические прессы. Преимущества этого процесса заключаются в том, что он обеспечивает высокую производительность до 4500 деталей в час и возможна полная автоматизация. Кроме того, он практически не производит отходов.

Процесс изотермической ковки

Изотермическая ковка — это процесс ковки, при котором материалы и матрица нагреваются до одинаковой температуры.Название происходит от «iso», что означает «равный». Этот метод ковки обычно используется для ковки алюминия, который имеет более низкую температуру ковки, чем другие металлы, такие как сталь. Температура ковки алюминия составляет около 430 ° C, а для сталей и суперсплавов — от 930 до 1260 ° C. Преимущество заключается в том, что форма, близкая к конечной, снижает требования к механической обработке и, следовательно, снижает процент брака, а металлическая деталь легко воспроизводится. Еще одно преимущество состоит в том, что для ковки можно использовать машины меньшего размера из-за меньших тепловых потерь.Некоторыми недостатками являются более высокая стоимость материала фильеры для выдерживания температуры и давления, а также требуемые системы равномерного нагрева. Также он имеет низкую производительность.

Какое оборудование используется для ковки?

Самый популярный вид кузнечного оборудования — молот и наковальня. Идея молотка и наковальни до сих пор используется в ковочном оборудовании с ударным молотком. Молот поднимается, а затем опускается или забивается в заготовку, которая лежит на опоре. Основные различия между ударными молотками заключаются в приводе молота в действие, наиболее распространенными из которых являются пневматические и паровые молоты.Отбойные молотки обычно работают в вертикальном положении. Это связано с тем, что избыточная энергия, которая не выделяется в виде тепла или звука, то есть энергия, которая не используется для придания формы заготовке, должна передаваться в фундамент. Также требуется большая основа машины для поглощения ударов.

Для устранения некоторых недостатков отбойного молотка используется установка встречного удара или ударный механизм. И молот, и наковальня перемещаются в машине для встречного удара, при этом обрабатываемая деталь удерживается между ними. Здесь избыточная энергия становится отдачей, позволяя машине работать горизонтально и иметь меньшую базу.Это создает меньше шума, тепла и вибрации. Это также создает совершенно другую картину потока. Эти машины используются для штамповки в открытых или закрытых штампах.

Для ковки пресса используется пресс. Два основных типа — это механические и гидравлические прессы. Механические прессы работают с использованием кулачков, кривошипов и переключателей для выполнения заданных и воспроизводимых ударов молотком. Из-за характеристик этого типа системы в разных положениях хода доступны разные силы. В результате эти прессы быстрее своих гидравлических аналогов на 50 ходов в минуту.Их мощности колеблются от трех до 160 МН. Гидравлические прессы используют давление жидкости и поршень для создания силы. Преимущества гидравлики перед механической — это ее гибкость и превосходная производительность. Недостатки заключаются в том, что это более медленная, большая и более дорогая машина в эксплуатации.

Для ковки валков, автоматической горячей штамповки и высадки используется специализированное оборудование.

Сводка

Это руководство дает общее представление о том, что такое ковка, и о различных процессах ковки.Чтобы узнать больше о других методах изготовления металла, прочтите наше руководство здесь. Для получения дополнительной информации о сопутствующих услугах обратитесь к нашим руководствам по другим продуктам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники

Прочие изделия из металла

Больше от Custom Manufacturing & Fabricating

достижений в технологии ковки для тяжелой подвижной конструкции Stru

Металлообработка и инфраструктура в U.С.

В 2015 году североамериканские производители поковок поставили поковки с открытым штампом и катаным кольцом на сумму 6,2 миллиона долларов для мостов и других работ Министерства транспорта. ¹ По данным Американского общества инженеров-строителей, мосты в США находятся в плохом состоянии, им присвоена оценка «C +». ² В результате, по оценкам Федерального управления шоссейных дорог, почти 25% мостов в стране требуют ремонта и замены, поскольку существующие сооружения подходят к концу своего срока службы и изо всех сил пытаются справиться с увеличивающимся трафиком. ³

Мосты считаются конструктивно несовершенными, если обнаруживается, что значительные несущие элементы находятся в плохом или худшем состоянии из-за износа и / или повреждения. «Неисправный» мост, когда он остается открытым для движения, обычно требует значительного технического обслуживания и ремонта, чтобы оставаться в эксплуатации, и возможного восстановления или замены для устранения недостатков. Высокий процент неисправных мостов и большое существующее отставание отчасти объясняется возрастом сети.Половина всех мостов в Соединенных Штатах была построена до 1964 года, а средний возраст 607 380 мостов в стране в настоящее время составляет 42 года. ⁴

Когда владельцы мостов должны выбрать процесс и поставщика для производства критически важного металлического компонента, они сталкиваются с огромным количеством возможных альтернатив. Доступно множество процессов металлообработки, каждый из которых предлагает уникальный набор возможностей, затрат и преимуществ. Процесс ковки идеально подходит для многих областей применения.Фактически, ковка часто является оптимальным процессом как с точки зрения качества деталей, так и с точки зрения стоимости, особенно для приложений, требующих максимальной прочности детали, нестандартных размеров или критических характеристик производительности. Так почему же на пике строительства мостов (ок. 1960 г.) так много инженеров предпочли отливку поковке?

К сожалению, большинство федеральных стандартов безопасности мостов не было разработано до конца 1960-х годов в ответ на обрушение моста через реку Огайо. Авария была вызвана коррозией и разрушением моста, который ослабил его до точки обрушения, в результате чего погибло 46 человек.После анализа было обнаружено, что во время процесса литья в стальной проушине, использованной в конструкции моста, образовалась микроскопическая трещина, со временем напряжение и коррозионная усталость привели к росту трещины, пока компонент не вышел из строя. Сегодня хорошо известно, что отливкам не хватает непрерывного потока зерна, мелкой структуры зерна и направленной прочности, необходимых для критических операций, несущих нагрузку. Отсутствие правильно ориентированного потока зерна, а также измельчения зерна может привести к потенциальным проблемам с целостностью деталей, вызывающим поломки в полевых условиях.

В 60-х годах в США были сотни литейных заводов, которые могли поставлять сложные или крупные металлические компоненты, необходимые для мостовых работ. Отливки были дешевыми и многочисленными по сравнению со стальными поковками того времени. Однако, поскольку спрос на стальные отливки превысил предложение, компании начали искать решения за пределами США и Канады, что в конечном итоге повлияло на цепочку поставок двумя способами:

1. Это дало начало офшорному варианту стального литья, которое достигло своего апогея и нанесло значительный ущерб отечественной промышленности в последующие десятилетия.
В то время OEM-производители
2. не были довольны тем, чтобы дождаться полного развития офшорного варианта, пользователи литья агрессивно начали инвестировать в альтернативный процесс — производство стали. Фактически, наличие фабрик практически на каждом производственном предприятии — что мы считаем само собой разумеющимся сегодня — не существовало до конца 1970-х годов и является прямым результатом вышеупомянутого.

В настоящее время сталелитейное производство в Северной Америке является тенью самого себя.В 2015 году осталось менее 200 сталеплавильных заводов, что в пять раз больше, чем в 1970-х годах.

Сегодняшние более требовательные пользователи материалов в силу повседневных экономических и конкурентных реалий все чаще вынуждены искать лучшее решение для цепочки поставок и более прочный, надежный и технически совершенный продукт. Однако когда дело доходит до принятия решения о строительстве и ремонте моста, все равно возникает вопрос… «литье, изготовление или ковка?» Реальность того, что процесс ковки прошел долгий путь с 1960-х годов, постепенно осознается.Инженеры и металлурги повысили уровень своего образования в области процессов обработки металлов и начали оценивать долгосрочные преимущества поковок по сравнению с отливками или фабрикациями. Кроме того, технический прогресс сделал поковки столь же конкурентоспособными по цене, как и альтернативные методы, но при этом предоставил средства для решения структурно несовершенных или функционально устаревших проблем, с которыми сталкивается инфраструктурная отрасль США.

Что такое ковка?

Доступно несколько процессов ковки, в том числе штамповка для слепков (также известная как закрытая штампа), холодная штамповка и экструзия.Однако здесь мы подробно обсудим методы, применение и сравнительные преимущества процессов открытой штамповки. Мы приглашаем вас принять во внимание эту информацию при выборе оптимального процесса для ваших критически важных приложений.

На самом базовом уровне ковка — это процесс формования и придания формы металлам с использованием молотка, прессования или прокатки. Процесс начинается с исходной заготовки, обычно литого слитка (или «зубчатой» заготовки, которая уже была выкована из литого слитка), которую нагревают до температуры пластической деформации, затем высаживают или «замешивают» между штампами до желаемой формы. и размер.

В процессе горячей штамповки литая крупнозернистая структура разрушается и заменяется более мелкими зернами. Усадка и газовая пористость, присущие литому металлу, консолидируются за счет уменьшения размера слитка, достижения прочных центров и структурной целостности. Таким образом, механические свойства улучшаются за счет уменьшения литой структуры, пустот и расслоения.

В то время как штамповка или закрытая штамповка ограничивают металл в штампах, открытая штамповка отличается тем, что металл никогда полностью не ограничивается или удерживается в штампах.Большинство поковок в открытых штампах производятся на плоских штампах. Однако также используются круглые обжимные матрицы, V-образные матрицы, оправки, штифты и незакрепленные инструменты в зависимости от желаемой конфигурации детали и ее размера.

Сравнение открытых штампов и отливок

Forging обеспечивает значительные экономические, производственные и качественные преимущества по сравнению с альтернативными процессами металлообработки, такими как направленная прочность, структурная прочность и ударная вязкость. Узнайте больше о сравнении целостности деталей и потока зерна, посетив нашу страницу «Ковка 101: преимущества ковки».

Ковка также обеспечивает средства для выравнивания потока зерна для наилучшего достижения желаемой направленности. Хорошо известно, что мосты склонны к растрескиванию и усталостным проблемам. Поэтому полезно понимать, как правильная ориентация потока зерна может обеспечить максимальное сопротивление усталости. При открытой штамповке металл (подвергшийся воздействию сжимающего напряжения) будет течь в любом неограниченном направлении. Расширяющийся металл будет растягивать существующие зерна и, если температура находится в пределах диапазона температур ковки, рекристаллизовывается и образует новые зерна без деформации.Это обеспечивает даже лучшую устойчивость к усталости и коррозии под напряжением, чем поковка, которая не формирует контур детали.

Эта предсказуемая структурная целостность, присущая процессу ковки, снижает требования к контролю деталей, упрощает термообработку и механическую обработку и обеспечивает оптимальную работу детали в условиях полевых нагрузок. Высокопрочные свойства процесса ковки могут быть использованы для уменьшения толщины сечения и общего веса без нарушения целостности конечной детали.

Кроме того, ковка может заметно снизить материальные затраты, поскольку для производства деталей многих форм требуется меньше исходного материала. Следовательно, для чистовой обработки детали требуется меньше обработки, а дополнительные преимущества заключаются в сокращении времени выполнения заказа и уменьшении износа оборудования. Практически все поковки в открытых штампах изготавливаются по индивидуальному заказу, что дает возможность приобрести одну, дюжину или сотни деталей по мере необходимости. Кроме того, исключаются высокие затраты и длительное время выполнения заказа, связанные с литейными формами или оснасткой с закрытой матрицей и настройками.

Кроме того, обеспечивая изготовление деталей без сварных швов из более чистого материала высокого качества для поковки и улучшенной структурной целостности, ковка может практически исключить брак (в отличие от изготовления). Используя процесс ковки, одну и ту же деталь можно изготавливать из исходных слитков или заготовок разных размеров, что позволяет получить более широкий спектр инвентарных сортов. Такая гибкость означает, что кованые детали практически любой марки и геометрии можно изготавливать относительно быстро и экономично.

Достижения в области открытой штамповки

Поставщики поковок уже давно используют инструменты для получения почти чистых или чистовых размеров и формы. В каждом процессе ковки используется кузнечный инструмент по-разному, чтобы максимально сократить исходный материал и время процесса обработки. Например, инструментальная оснастка является краеугольным камнем для штамповки поковок. Это приложение идеально подходит для повторяющихся продуктов большого объема. Достигнутые допуски предполагают меньшую обработку, необходимую для получения готовых форм или размеров.

Однако за последние годы инструментальная оснастка позволила процессу открытой штамповки стать конкурентоспособным по стоимости по сравнению с другими альтернативами металлообработки. Хотя процесс открытой штамповки часто ассоциируется с более крупными деталями простой формы, такими как стержни, заготовки, кольца, выемки или шпиндели, его можно считать оптимальным вариантом для металлических компонентов, изготовленных по индивидуальному заказу. Сегодня высокопрочные и долговечные детали, оптимизированные с точки зрения как механических свойств, так и структурной целостности, производятся в размерах от нескольких фунтов до сотен тонн.

Многие производители открытых штампов имеют в наличии широкий спектр незакрепленных инструментов, которые можно использовать для получения различных форм ближе к чистовой обработке, чем это было бы возможно с помощью чисто открытого процесса штамповки. Современные кузнечные цеха теперь предлагают формы, которые раньше никогда не считались пригодными для изготовления методом открытой штамповки. Это предложение идеально подходит для прототипов или мелкосерийного производства, когда стоимость блока штампа для штампа для слепка не обеспечивает экономического обоснования. Непосредственная доступность этого инструмента также позволяет сократить время производственного цикла, предлагая гибкие объемы заказа и сокращенное время выполнения заказа в тех случаях, когда это необходимо.

Кованые БДМ | GKN Sinter Metals

В процессе FPM используются сжимающие силы, способствующие высокой деформации и боковому потоку материала для получения желаемой геометрии и свойств материала.

В процессе ковки материалы упрочняются за счет улучшения зернистой структуры, а высокий уровень деформации обеспечивает значительный сдвиг для получения прочной микроструктуры.В результате получается мелкий размер зерна, однородное химическое распределение без сегрегации деформируемого сплава и однородная реакция на термообработку.

Компоненты

FPM производятся из ряда сплавов, включая эквиваленты простой углеродистой стали, низколегированной стали и сплавов, которые можно подвергать термообработке до твердости C 60 по Роквеллу.

FPM отличается от традиционных процессов тем, что можно изготавливать изделия сложной и нестандартной геометрической формы.

Тщательно спроектированные преформы, сочетание точного распределения материала и высокой формуемости материала, позволяют ковку изделий сложной и нестандартной формы.

Эти интеллектуальные преформы позволяют изготавливать компоненты за один ход ковочного пресса, а не за три хода штамповки — с минимальным количеством заусенцев и отходов.

Коэффициент использования материала на 20-50% выше, чем при традиционной поковке прутков, наряду с лучшим заполнением штампа и большей сложностью деталей после поковки.

Продукты

FPM позволяют использовать уникальные конструкции и сплавы, превосходящие по характеристикам самые легированные стали.

Материалы

FPM превосходят обычные деформируемые стали 16/20MnCr5 по долговечности на 30%.Возможности даже высоколегированного деформируемого 18CrNiMo7-6 значительно ниже возможностей материала FPM.

Эта долговечность способствует уменьшению массы и увеличению требований к крутящему моменту благодаря проверенной истории использования проверенных продуктов и растущему числу серийных применений.

Впервые в автомобилестроении и производстве PM: комплект дифференциальной шестерни FPM, используемый в заднем дифференциале с электронной блокировкой.

FPM показал более высокие характеристики по сравнению с конкурирующими технологиями по усталостным характеристикам зубчатой ​​передачи, ударопрочности, долговечности системы блокировки и коэффициенту безопасности.

Требования к производительности были превышены из-за оптимизации геометрии, металлургии и процесса для пяти компонентов на дифференциал:

• Боковая передача
• Шестерни (2)
• Блокировка боковой шестерни
• Запорная планка

Дифференциальная зубчатая передача FPM компании GKN устанавливает эталонные характеристики дифференциальной зубчатой ​​передачи: увеличенный допустимый крутящий момент, способствующий достижению топливной экономичности в будущем и возможность уменьшения габаритов будущих систем.

GKN производит кованые шатуны из порошкового металла наивысшей мощности для машиностроительной и автомобильной промышленности.

Приложение высокопроизводительное, наддувное 6.Двигатель 2L V-8, сертифицированный SAE, мощностью 650 лошадиных сил при 6400 оборотах в минуту и ​​650 фунт-фут. крутящего момента при 3600 об / мин.

FPM предлагает высочайшую прочность и легкую конструкцию для уменьшения возвратно-поступательной массы, а также более быструю возможность REV. В конструкции использованы преимущества легкости за счет механически обработанных прорезей для освещения и дополнительных функций освещения при сохранении высокой грузоподъемности.

FPM заменил титановый материал, который был дорогим, имел мало поставок и предлагал длительные сроки выполнения заказа.

Эта технология устанавливает стандарт производительности при производстве шатунов FPM.

Новые тенденции в кузнечных технологиях: Материалы конференции AIP: Том 1353, № 1

Ограниченные природные ресурсы увеличивают спрос на высокоэффективное оборудование и транспортные средства. Новые энергосберегающие концепции мобильности требуют оптимизации конструкции за счет уменьшения размеров компонентов и выбора коррозионно-стойких материалов, обладающих высоким отношением прочности к плотности.Уменьшение размера компонентов может быть выполнено либо путем конструктивной оптимизации конструкции, либо путем замены тяжелых материалов на более легкие и высокопрочные. В этом контексте ковка играет важную роль в производстве конструктивных элементов с оптимальной нагрузкой. В Институте обработки металлов давлением и металлообрабатывающих станков (IFUM) были разработаны различные инновационные технологии ковки. Что касается структурной оптимизации, были исследованы различные стратегии локального усиления компонентов.Может быть реализовано локально индуцированное деформационное упрочнение посредством холодной ковки под наложенным гидростатическим давлением. Кроме того, контролируемые мартенситные зоны могут быть созданы путем формирования индуцированного фазового превращения в метастабильных аустенитных сталях. Другие исследования были сосредоточены на замене тяжелых стальных деталей высокопрочными сплавами цветных металлов или гибридными соединениями материалов. Было разработано несколько процессов ковки магниевых, алюминиевых и титановых сплавов для различных авиационных и автомобильных применений.Была рассмотрена вся технологическая цепочка от определения характеристик материала через моделирование процесса до производства деталей. Подтверждена возможность ковки изделий сложной формы из этих сплавов. Несмотря на трудности, связанные с машинным шумом и высокой температурой, метод акустической эмиссии (АЭ) успешно применяется для онлайн-мониторинга дефектов поковки. Был разработан новый алгоритм анализа АЭ, чтобы можно было обнаруживать и классифицировать различные образцы сигналов из-за различных событий, таких как растрескивание продукта / штампа или износ штампа.Кроме того, осуществимость упомянутых технологий ковки была доказана с помощью анализа методом конечных элементов (FEA). Например, целостность штамповок по отношению к возникновению трещин из-за термомеханической усталости, а также пластическое повреждение поковок было исследовано с помощью моделей совокупного повреждения. В этой статье описаны некоторые из упомянутых подходов.

Горячая штамповка — обзор

13.1 Введение

В легковых автомобилях, грузовиках и тракторах (для сельского хозяйства) кованые компоненты обычно используются везде, где встречаются точки, подверженные нагрузкам и ударопрочности.Легковые и грузовые автомобили могут содержать более 250 поковок, большинство из которых изготовлено из углеродистой или легированной стали. Кованые компоненты двигателя и трансмиссии включают в себя шатуны, коленчатые валы, трансмиссионные валы и шестерни, дифференциалы, приводные валы, ступицы сцепления, а также вилки и крестовины карданных шарниров. Кованые компоненты, такие как распределительные валы, шестерни, шестерни и коромысла, могут приобретать ряд свойств, основанных на различных микроструктурах, полученных в результате термической обработки. Колесные шпиндели, шкворни, балки и валы осей, торсионы, шариковые шпильки, промежуточные рычаги, рычаги шатуна, рулевые рычаги и рычаги для легковых автомобилей, автобусов и грузовиков служат примерами приложений, требующих экстремальных условий прочности и прочности.

В сельскохозяйственном навесном оборудовании, помимо компонентов двигателя и трансмиссии, используются ключевые поковки, начиная от шестерен, валов, рычагов и шпинделей, и заканчивая концами рулевых тяг, зубьями бороны и стойками культиватора. Тяжелые танки содержат более 550 отдельных поковок; В бронетранспортерах занято более 250 человек.

Стальные поковки регулярно уточняются, когда прочность, устойчивость к ударам и усталости, надежность и экономичность являются жизненно важными факторами. Кованые материалы также обладают желаемыми характеристиками при высоких или низких температурах, пластичностью, твердостью и обрабатываемостью.Достижения в технологии ковки расширили диапазон форм, размеров и свойств, доступных в кованых изделиях, чтобы удовлетворить растущее разнообразие требований к конструкции и характеристикам.

В общем, стальные поковки проходят: (а) горячую ковку, (б) горячую ковку или (в) холодную ковку. Их краткое описание выглядит следующим образом:

a.

Горячая ковка стали : Температура ковки выше температуры рекристаллизации и обычно составляет 950–1250 ° C.Обычно наблюдается хорошая формуемость (то есть заполнение полости матрицы в контексте ковки), низкие усилия формования и почти однородная прочность на растяжение обрабатываемой детали.

б.

Горячая ковка стали : Температура ковки все еще выше температуры рекристаллизации: от 750 ° C до 950 ° C. Потеря окалины на поверхности детали меньше, а допуск меньше по сравнению с горячей штамповкой. Испытывают ограниченную формуемость и более высокие усилия формования, чем при горячей штамповке, но более низкие усилия формования, чем при холодной штамповке.

г.

Холодная ковка стали : Температура ковки близка к комнатным условиям, адиабатический самонагрев может привести к температуре до 150 ° C. Испытывают максимально узкие допустимые отклонения и отсутствие накипи на поверхности детали. Кроме того, может иметь место увеличение прочности и падение пластичности из-за деформационного упрочнения. Формируемость довольно низкая, и необходимы высокие усилия формования.

Что касается объема промышленных поковок, горячая штамповка является предпочтительным процессом, поскольку для этого способа подходит широкий спектр сталей и компонентов.Поэтому в этой главе основное внимание будет уделено горячей штамповке сталей. Опять же, что касается широкой области горячей штамповки, в настоящей главе основное внимание будет уделено штамповке в закрытых штампах (а не штамповке), которая используется для производства готовых изделий с жесткими допусками по размерам.

При рассмотрении горячей штамповки важно обратить внимание на то, что пруток повторно нагревается, обычно в индукционной печи, до температуры ~ 1200 ° C, а затем пропускается через ковочный пресс.На прессе он может пройти многоступенчатую ковку перед обрезкой. После этого сформированный компонент может охлаждаться на воздухе или подвергаться термообработке в зависимости от целевых свойств.

Большинство поковок из горячекатаной стали изготавливают с использованием простых углеродистых или низколегированных сталей с содержанием углерода, выбранным для получения приемлемого сочетания прочности, ударной вязкости и ковкости. Высокопрочные поковки обычно содержат примерно 0,2–0,5 мас.% Углерода, что позволяет подвергать поковки термообработке до требуемой прочности после операции ковки.Термическая обработка, в первую очередь закалка и отпуск ( Q + T ), требует значительных затрат энергии (и, следовательно, является дорогостоящей) и отрицательно сказывается на производительности. Кроме того, закалка также вызывает риск высоких остаточных напряжений при растяжении, деформации, а иногда и трещин в компонентах. Поэтому для минимизации остаточных напряжений при растяжении требуется операция правки с последующим отжигом для снятия напряжения. Очевидно, что эти операции увеличивают общую стоимость обработки.На многих предприятиях за операцией правки не следует отжиг для снятия напряжений, что может привести к снижению усталостной долговечности из-за наличия остаточных напряжений при растяжении. Следовательно, были попытки разработать марки стали (в первую очередь микролегированные, МА), которые не страдали бы некоторыми из этих заболеваний. Схема поковок серии MA Q + T , обработанных и охлаждаемых воздухом, показана на рис. 13.1.

Рисунок 13.1. Сравнение процессов, происходящих в обычных закаленных сталях с отпуском и в MA-сталях с прямым воздушным охлаждением [1].

В начале 1970-х годов использование среднеуглеродистых микролегированных сталей для горячей штамповки с воздушным охлаждением началось в Европе, а также в США, чтобы избежать закалки и термической обработки с отпуском, а также сопутствующих проблем. Требование прочности удовлетворялось в первую очередь за счет выделения в ферритно-перлитной матрице. Однако такая микроструктура приводит к снижению ударной вязкости, и эти стали страдают плохой свариваемостью; поэтому использование таких поковок было ограничено менее важными компонентами.Хороший отчет об этих разработках был дан Hulka et al. [2].

Было обнаружено, что микролегированные бейнитные структуры с низким содержанием углерода в условиях воздушного охлаждения обеспечивают оптимальное сочетание прочности и вязкости; новые разработки в этой области произошли за последние 15–20 лет [например, 3]. В Японии, например, дисперсионное твердение через медь в бейнитной матрице привело к новым горячим поковкам с воздушным охлаждением, высокой прочности и приемлемой ударной вязкости [4]. В США есть патенты, демонстрирующие разработку микролегированных среднеуглеродистых сталей, которые могут использоваться в поковках без термической обработки [5].

Еще одна проблема заключалась в обеспечении разумной однородности прочностных свойств на разной глубине большой поковки, которая могла бы охлаждаться с разной скоростью. Было использовано несколько подходов; Одна из привлекательных стратегий состоит в использовании химического состава, который делает полученные прочностные характеристики независимыми от скорости охлаждения. В принципе это возможно только с очень низкоуглеродистыми сталями [4].

Кроме того, важным требованием является сопротивление усталости автомобильных компонентов. Как правило, предел выносливости (общепринятая мера сопротивления усталости) составляет ~ 0.4–0,5 ОТС в большинстве сталей [например, 1,6].

Как видно из данных рис. 13.2, контрольные прокатанные микролегированные (МА) стали при одинаковом уровне прочности на разрыв демонстрируют более высокую усталостную прочность.

Рисунок 13.2. Взаимосвязь между пределом выносливости ( σw ) и пределом прочности (TS) для микролегированных сталей и углеродистых сталей [1].

Также доступны более сложные подходы к разработке нового поколения усталостных сталей для автомобилей [7].

Еще одно свойство, которое ранее не считалось критическим в кузнечной промышленности, но которое все чаще принимается во внимание в современных конструкциях, — это свариваемость. В общем, простой мерой свариваемости является содержание углерода в сочетании с углеродным эквивалентом [C.E. = C + Mn / 6 + (Ni + Cu) / 15 + (Cr + Mo + V) / 5]. Вместе они показывают тенденцию к растрескиванию под бортом (холодному) после сварки, как это обычно представлено на диаграмме Гравилля [8]. Установлено, что содержание углерода ниже 0,1 мас.% Безопасно и легко сваривается.С другой стороны, комбинация C> 0,15% с C.E.> 0,6 считается трудной для сварки, уязвимой для растрескивания и требует предварительной и / или послесварочной обработки.

Известно, что прутки из обычных марок стали для ковки (например, 37 C 15; 40 Cr 3 B и т. Д.) При нагревании до ~ 1200 ° C будут иметь большой размер зерна аустенита и что продукты превращения из таких аустенит показал бы низкую пластичность. Поэтому одна из проблем ковки состоит в том, чтобы ограничить размер зерна аустенита во время ковки.Это было сделано с помощью микролегирования, а также с помощью термомеханической обработки.

Из вышесказанного очевидно, что стали для автомобильной ковки должны обладать способностью сочетать в себе прочность, ударную вязкость, сопротивление усталости и, во многих случаях, высокую свариваемость. С улучшением дорожных условий потребность в более высокой скорости автомобилей постоянно растет, а с повышением скорости крутящий момент для трансмиссии также увеличивается, что предъявляет повышенные требования ко многим из вышеперечисленных свойств.Кроме того, чтобы уменьшить углеродный след, необходимо уменьшить вес без ущерба для каких-либо из упомянутых свойств. В целом, выбор сталей, процесс их ковки и последующая обработка автомобильных компонентов — все это играет важную роль в решении постоянно растущих проблем. В этой главе в основном рассматриваются микролегированные стали для автомобильной ковки.

Будущее кузнечной обработки — Заменит ли ковка новыми процессами?

Хотя нет никаких сведений о том, когда и как процесс ковки был «открыт» людьми, мы можем представить себе истоки этого процесса.Жидкие металлы, выплавленные из сырой руды, нужно было превратить в более полезные предметы. Забивание кусков металла было средством придать им более полезные формы.

Есть некоторые, кто все еще думает, что ковка — это не что иное, как «нагреть и разбить» для получения сырых конечных продуктов. Возможно, это была первоначальная концепция, но превращение металла в высококачественную продукцию было отличительной чертой цивилизации на протяжении тысячелетий.

Металлургия

Металлургия, также называемая кузнечным делом, была важным занятием.Те, кто умел кузнечным делом, умело занимались ремеслом, имея статус в своих общинах. Количество людей с фамилией «Смит» и ее эквивалентом на других языках отражает количество людей, когда-то занимавшихся обработкой металлов, и важность тех, кто обладал специальными знаниями и навыками.

Когда большинство людей просят представить себе ковку, появляется изображение крепкого кузнеца в темной и огненной кузнице, держащего молоток, чтобы стучать по раскаленному металлу по старомодной наковальне — летят искры.В то время как кузнецы и мастера по металлу все еще занимаются ремеслом, ковка с молотками вышла далеко за рамки этих оригинальных процессов. Наши передовые технологии и методы — это такие, которые ни один кузнец даже 100 лет назад не мог себе представить.

От паровых кузниц эпохи промышленной революции промышленность перешла к высокоавтоматизированному оборудованию. В отрасли постоянно развиваются сплавы и кованые композиты, а также ведется компьютерное моделирование и симуляция, чтобы ускорить и облегчить проектирование и проектирование.Большинство кузниц сегодня больше не похожи на темные пещеры с изрыгающими пламенем печами.

«Фабрики будущего»

Сегодня ковка выполняется на фабриках, которые могут напоминать любые передовые производственные мощности, часто называемые «фабриками будущего». Ковка продвинулась вперед с технологиями, поскольку потребность в истинно кованых изделиях по-прежнему востребована как лучшие кованые детали на земле.

Почему другие процессы продолжают заявлять о «свойствах ковки», рекламируя качество своей конечной продукции? Процесс деформации формования и формования материалов, особенно металлических сплавов в твердом состоянии, вызывает трансформацию микроструктуры способами, с которыми не может сравниться ни один другой процесс.Обычная аналогия — замешивание теста для перемешивания и преобразования составляющих материалов.

Рабочее тесто, как и обработка металла, предназначено не только для придания ему определенной формы, но и для улучшения материала для использования по назначению. Твердотельная деформация поковки улучшает свойства металлических сплавов. Прочность и долговечность, выраженные как ударная вязкость и усталостные свойства, являются ключевыми преимуществами, необходимыми для любого элемента, который будет использоваться в критически важных для безопасности областях. Обеспечение максимальных металлургических свойств — задача, которую ковка будет выполнять и в будущем.

Рынок материалов и распространение новых способов обработки материалов и производства продукции значительно расширились за последние несколько сотен лет. Каждый процесс и тип материала заняли свою нишу продукта или процесса. Стоимость обеспечения конкретного преимущества использования оказалась успешной на рынке. Многие из этих процессов вытеснили кованые изделия, заставляя многих полагать, что ковка устаревает.

Развитие технологий

Более полезно признать это как продолжающуюся эволюцию технологий.Это касается не только изделий, которые традиционно выковывали, но и изделий, когда-то вырезанных из кости, дерева или камня, изделий, отлитых из металла или стекла, или спроса на бумагу для книг или газетную бумагу. Новые производственные технологии берут верх там, где функция может выполняться более эффективно и результативно. Более широко известные кованые изделия, возможно, были вытеснены с годами, но ковка все еще используется для изготовления критически важных компонентов, лежащих в основе машин, на которых опирается цивилизация.

Ковка по-прежнему считается первоклассным термомеханическим процессом.Не только для придания формы металлам, металлической матрице и металлическим композиционным материалам, но также для улучшения и преобразования металлургической структуры. Ковка обеспечивает как долговечные, надежные формы компонентов, так и необходимость в инженерной металлургии для удовлетворения конкретных требований к продукции.

Разнообразие материалов и процессов, доступных инженерам-конструкторам для создания компонентов и конструкций, используемых в продукции, никогда не было таким большим. Это включает в себя ковку, а также все другие доступные сейчас процессы.

Ковка прошла путь от способа изготовления или ремонта «чего-нибудь хорошего» до одного из десятков способов изготовления желаемого объекта. По мере расширения рынка материалов ковка остается одним из важнейших методов превращения сырья в самые надежные, долговечные, металлургически безупречные детали, детали и компоненты. Современная ковка позволяет нам уверенно создавать и изготавливать изделия.

Что такое процесс ковки, операция, типы, применение, преимущества и недостатки?

Сегодня мы узнаем, что такое ковка и виды ковки.Далее мы поговорим о работе, применении, преимуществах и недостатках этого процесса. Ковка — это процесс формовки металла , в котором металл нагревают и прикладывают силу таким образом, чтобы можно было получить требуемую форму. По сути, это процесс горячей обработки , в котором заготовка нагревается до пластической стадии и усилие прикладывается вручную или с помощью пресса в зависимости от требований. Эта сила является сжимающей по своей природе, что является основным требованием ковки.Иногда ковка выполняется без применения тепла, что называется холодной ковкой. В наши дни ковка используется во всех отраслях обрабатывающей промышленности.

Что такое процесс ковки?

Операция:

В основном ковка состоит из двух операций в зависимости от приложенной силы.

1.) Вытяжка:

Вытяжка — это процесс увеличения длины и уменьшения площади поперечного сечения заготовки. Просто в этой операции длина заготовки увеличивается, а площадь поперечного сечения уменьшается.В этом процессе сжимающая сила прикладывается перпендикулярно его продольной оси. Если растягивающее усилие применяется для изменения его длины параллельно его оси длины, этот процесс известен как волочение проволоки.

2.) Осадка:

Осадка — это операция, прямо противоположная опусканию. При этой операции длина заготовки уменьшается, а площадь ее поперечного сечения увеличивается. В этом процессе сжимающая сила прилагается в направлении, параллельном его продольной оси.

Типы ковки:

Ковки можно разделить на следующие виды.

1.) В соответствии с температурой:

a.) Горячая штамповка:

Если заготовка нагревается выше температуры рекристаллизации, а затем прикладывается сила, процесс называется горячей штамповкой. Температура рекристаллизации большинства металлов составляет половину их температуры плавления.

б.) Теплая ковка:

Теплая ковка выполняется при температуре примерно 40 процентов от температуры плавления.

c.) Холодная штамповка:

Холодная штамповка выполняется при комнатной температуре. Этот процесс обеспечивает самые высокие механические свойства среди всех процессов ковки.

2.) В соответствии с расположением штампа:

a.) Открытая штамповка:

В этом процессе ковки используются плоские штампы или без штампа. В основном это процесс горячей штамповки, при котором заготовка нагревается и обтачивается для получения желаемой формы. Этот процесс производит грубый продукт.

б.) Ковка в закрытых штампах:

Ковка в закрытых штампах — это процесс, в котором набор штамповочных штампов используется для получения заготовки желаемой формы. В большинстве случаев эти изделия не нуждаются в отделке. Этот процесс требовал большей силы.

3.) В соответствии с оборудованием для ковки:

a.) Ковка Смита:

Ковка Смита — традиционный метод штамповки металла. Это метод открытой штамповки, при котором заготовку помещают на неподвижную опору, и молот ударяет и деформирует заготовку.Усилие прикладывается либо вручную, либо отбойным молотком .

b.) Прямая штамповка:

Прямая штамповка выполняется в закрытых штампах. Автоматический молот
применял силу последовательно ударами путем падения. В этом типе используется внезапно приложенная сила.

c.) Ковка на прессе:

Ковка на прессе похожа на прямую ковку, за исключением того, что в ней используется сила непрерывного сжатия, прикладываемая гидравлическим прессом. Этот процесс увеличивает длину и уменьшает поперечное сечение заготовки.

d.) Машинная ковка:

Механическая ковка — это процесс высадки, при котором поперечное сечение заготовки увеличивается, а длина уменьшается.

Преимущества и недостатки:

Преимущества:

• Поковка дает сравнительно более прочный продукт по сравнению с литьем .
• У кузнечного изделия повышенная усталостная прочность и сопротивление ползучести.
• Кузнечный продукт имеет более высокие механические свойства.
• Низкая стоимость эксплуатации.
• Этот процесс не требует специальных навыков оператора.
• С помощью этого процесса можно формировать самые разные формы.

Недостатки:

• Более высокая начальная стоимость для больших ковочных прессов.
• При горячей штамповке требуется вторичный процесс чистовой обработки.
• Он не может производить сложные формы.
• Размер ограничен размером пресса.
• Хрупкий металл нельзя подделать.

Применение ковки:

• В каждой механической отрасли в основном используются кованые изделия.
• Ротор турбины , ротор генератора и т. Д. Являются коваными изделиями.
• Он обеспечивает более высокую усталостную прочность, поэтому большинство движущихся частей, таких как коленчатый вал, распределительный вал , шестерни и т. Д., Изготавливаются методом ковки.
• Холодная штамповка используется для производства стамески, болтов и т. Д.
• Они в основном используются в производстве ручных инструментов и метизов.

  No related posts.