Машинная ковка металла

Машинная ковка металла является важной операцией при производстве изделий массой 250 кг и более. Она выполняется путем нагревания изделия до т. н. «ковочной» температуры и последующей механической обработкой. За счет нагрева усилие обработки значительно снижается, в 20-30 раз по сравнению с аналогичным процессом, выполняемым в холодном состоянии.

Машинная ковка металлаМашинная ковка металла является важной операцией при производстве изделий массой 250 кг и более
 

Необходимость выполнения ковки

Заготовкой для ковки служит либо литое изделие, либо прокатное. Отливки характеризуются низким качеством металла. Он имеет неоднородную плотность и разное распределение легирующих веществ. Заготовка может содержать литейные раковины, полости и другие дефекты. При обычном литье верхняя и донная часть слитка отрезаются и не используются для ответственных деталей. В этих частях концентрация дефектов значительно превышает допустимые значения. Тем не менее, и центральную часть слитка нельзя напрямую использовать для изготовления деталей сразу при помощи токарной и фрезерной обработки, минуя ковку.

В процессе ковки устраняются многие дефекты, присущие литым заготовкам. Закрываются полости и литейные раковины. Заготовка становится сплошной и однородной, её твердость и прочность повышается. Важным параметром процесса является уков, который описывает изменение формы в процессе обработки. Чем выше уков, тем более высокие свойства получает изделие.

Прокатные заготовки характеризуются лучшим качеством за счет обработки на прокатном стане. Однако размер такой заготовки ограничен. Максимальный диаметр круглого прутка 270-300 мм, что совсем недостаточно для многих кованых изделий. Для прокатных заготовок не требуется выполнять обработку с таким большим уковом, как для литых.

Выполнение ковки

Заготовка предварительно нагревается до ковочной температуры. Нагрев ведется таким образом, чтобы заготовка была равномерно прогрета на всю толщину. Для этого используются ступенчатый нагрев, когда металл выдерживается в печи при одной температуре. Нагрев может включать в себя 2-3 выдержки. Если нагревать толстую заготовку сразу до ковочной температуры, то велика вероятность расслоения из-за того, что внешние слои металла быстро нагреваются и удлиняются.

Сталь можно ковать при температуре 800-1250°С. Наличие легирующих добавок сужает этот диапазон. Если заготовка в процессе работы остыла ниже предельного значения, то её помещают в печь для подогрева.

Различают ковку в штампах и свободную ковку. Первая используется для массового производства, поскольку такой штамп является сложным и дорогостоящим изделием. Размеры изделий, которые куются в штампах, ограничены. Большая часть штампов имеет размеры до 1 м, при этом в штампе размещается несколько ручьев для последовательных операций. При свободной ковке деформация заготовки ограничивается с одной стороны столом, на котором находится заготовка.

Во время ковки необходимо выполнять манипуляции с заготовкой. Небольшие заготовки перемещаются вручную, зажимая в клещах. Для изделий, вес которых не подходит для ручных перемещений, применяются манипуляторы с захватным органом. Эта машина позволяет перемещать заготовку вперед-назад и вращать вокруг горизонтальной оси. Также манипуляция заготовок выполняется ковочными кранами. Они удерживают заготовку цепями, пропущенными под ней. При перемещении цепи заготовка также вращается вдоль горизонтальной оси.

Устройства и инструменты для ковки

Ранее для машинной обработки металла на предприятиях использовались молоты, в которых воздействие на заготовку производилось путем подъема тяжелого бойка и его последующего падения. Боёк падает, перемещаясь по вертикальным направляющим. У молотов есть ряд недостатков, из-за которых они были вытеснены гидравлическими прессами. Точность ковочных процессов на молотах невысока. При падении возникают вибрации, которые негативно воздействуют на саму установку и здание цеха. Мощность молотов ограничена массой и габаритами бойка, который должен располагаться внутри станины.

Гидравлические пресса лучше подходят для промышленного производства. Они не создают такой сильной вибрации. В данных прессах воздействие на заготовку ведется за счет гидравлического усилия, масса опускающихся частей практически не важна. Гидравлические пресса производятся различного размера, от настольных устройств до огромных установок, высотой с многоэтажное здание. Пресса больших размеров имеют насосно-аккумуляторную станцию, которая сжимает гидравлическую жидкость.

Инструментами на прессах выступают бойки. Они крепятся к подвижной траверсе при помощи крепления «ласточкин хвост». Под боек могут подаваться дополнительные инструменты, такие, как ножи. На прессах большого размера часть устанавливаются инструментальные манипуляторы, которые подают инструмент под боек.

Статья носит ознакомительный характер.
Не забывайте консультироваться со специалистами.