Ковка - это метод обработки, при котором к металлической заготовке с помощью ковочной машины прикладывается давление, вызывающее пластическую деформацию для получения поковки с определенными механическими свойствами, определенной формы и размера. Ковка и штамповка - это оба вида пластической обработки, которые в совокупности называются ковкой. Ковка является широко используемым методом формообразования в машиностроении. Благодаря ковке можно устранить пористость и сварочные отверстия металла при литье, а механические свойства поковок обычно лучше, чем у отливок из того же материала. Для важных деталей в машинах с высокими нагрузками и тяжелыми условиями работы поковки чаще всего используются в дополнение к прокатным листам, профилям или сварным деталям простой формы.
Ковку можно разделить на холодную и горячую в зависимости от температуры заготовки во время обработки. Холодная ковка обычно выполняется при комнатной температуре, а горячая - при температуре рекристаллизации, превышающей температуру металла заготовки. Иногда ее проводят и в нагретом состоянии, но ковка, выполняемая при температуре, не превышающей температуру рекристаллизации, называется теплой ковкой. Однако в производстве это разделение не совсем единообразно. Температура рекристаллизации стали составляет около 460 °C, но 800 °C обычно используется в качестве разделительной линии, а горячая ковка - это температура выше 800 °C; в диапазоне от 300 до 800 °C она называется теплой или полугорячей ковкой.
По способу формовки ковку можно разделить на свободную ковку, штамповку, холодную штамповку, радиальную ковку, экструзию, формовочную прокатку, валковую ковку, прокатку и так далее. Деформация заготовки под давлением в основном свободна от внешних ограничений, что называется свободной ковкой, также называемой открытой ковкой; деформация заготовки при других методах ковки ограничена штампом, что называется закрытым способом ковки.
Между формообразующими инструментами, такими как формовочная прокатка, роликовая ковка, прокатка и расширение заготовки, происходит относительное вращательное движение, заготовка находится под давлением и формируется точечно и асимптотически, поэтому ее также называют ротационной ковкой. Материалами для ковки служат в основном углеродистая и легированная сталь различного состава, затем алюминий, магний, медь, титан и т.д., а также их сплавы. В исходном состоянии материал может быть в виде прутка, слитка, металлического порошка или жидкого металла. Как правило, для мелких и средних поковок в качестве заготовок используются круглые или квадратные прутки. Зернистая структура и механические свойства прутка однородны и хороши, форма и размер точны, а качество поверхности хорошее, что удобно для массового производства. При условии, что температура нагрева и условия деформации достаточно контролируются, поковки с отличными характеристиками могут быть выкованы без значительных деформаций. Слитки используются только для крупных поковок. Слиток представляет собой литую структуру с крупными столбчатыми кристаллами и рыхлым центром. Поэтому для получения отличной структуры и механических свойств металла необходимо разбить столбчатые кристаллы на мелкие зерна с помощью большой пластической деформации и уплотнить их в рыхлом состоянии. Преформы порошковой металлургии, прошедшие прессование и спекание, могут быть превращены в порошковые поковки путем ковки без вспышки в горячем состоянии. Ковочный порошок близок по плотности к поковкам общего назначения, обладает хорошими механическими свойствами и высокой точностью, что позволяет сократить последующие операции резки.
Порошковые поковки имеют однородную внутреннюю структуру и не расслаиваются, поэтому их можно использовать для изготовления небольших шестеренок и других заготовок. Однако цена порошка намного выше, чем у обычных прутков, и его применение в производстве ограничено. Под действием статического давления жидкий металл, залитый в полость штампа, застывает, кристаллизуется, течет, пластически деформируется и формируется под действием давления, после чего можно получить поковки с требуемой формой и свойствами. Ковка жидкого металла представляет собой метод формообразования между литьем под давлением и ковкой, и особенно подходит для сложных тонкостенных деталей, которые трудно сформировать при общей ковке. Различные методы ковки имеют разные процессы. Среди них горячая штамповка имеет самый длительный процесс. Общая последовательность такова: заготовка ковочной заготовки; нагрев ковочной заготовки; подготовка заготовки к ковке валками; формовка штамповки; обрезка; промежуточный контроль, проверка размеров поковки и дефектов поверхности; термообработка поковки для устранения ковочного напряжения и улучшения характеристик резки металла; очистка, в основном для удаления поверхностного оксидного налета; исправление; контроль, общие поковки подлежат проверке внешнего вида и твердости, а важные поковки также подлежат анализу химического состава, механических свойств, остаточного напряжения и других проверок и неразрушающего контроля. Ковка - это собирательный термин для ковки и штамповки. Это метод формообразования и обработки с помощью молота, наковальни, пуансона кузнечной машины или давления на заготовку через штамп для ее пластической деформации с целью получения требуемой формы и размера.
В процессе ковки заготовка имеет очевидную пластическую деформацию в целом и большое количество пластического потока; в процессе штамповки заготовка в основном формируется за счет изменения пространственного положения области каждой части, и в ней нет пластического потока с большим расстоянием внутри. Ковка в основном используется для обработки металлических деталей, а также может применяться для обработки некоторых неметаллических, таких как инженерные пластмассы, резина, керамические заготовки, кирпичные заготовки и формирование композитных материалов.
Прокатка, волочение и т.д. в кузнечной и металлургической промышленности относятся к пластической обработке или обработке давлением, но ковка в основном используется для производства металлических деталей, в то время как прокатка и волочение в основном используются для производства листов, полос, труб, металлических материалов общего назначения, таких как профили и проволока. В конце эпохи неолита люди начали изготавливать украшения и мелкие изделия, выбивая молотом натуральную красную медь. В Китае процесс холодной ковки используется для изготовления инструментов примерно с 2000 года до нашей эры. Например, на посуде из красной меди, найденной в культурном комплексе Цицзя в Хуанняньтае в Увэе (Ганьсу), есть явные следы обработки молотком. В середине правления династии Шан оружие изготавливалось из метеоритного железа, и был принят процесс нагрева и ковки. Блочное кованое железо, появившееся в конце периода Весны и Осени, было сформировано путем многократного нагревания и ковки для выдавливания оксидных включений. Сначала люди использовали молоты для ковки, а позже с помощью веревок и шкивов поднимали тяжелые молоты, а затем свободно опускали их для ковки заготовок. После XIV века появилась животная сила и гидравлические молоты для ковки. В 1842 году Несмит в Англии изготовил первый паровой молот, который ввел ковку в эру прикладной энергии. Позже один за другим появились кузнечные гидравлические прессы, фанерные молоты с приводом от двигателя, пневматические кузнечные молоты и механические прессы.
Шлицевой молот впервые был использован во время Гражданской войны в США (1861-1865) для штамповки частей оружия, затем в Европе появился паровой кузнечный молот, и процесс штамповки постепенно продвигался. К концу 19 века сформировались основные категории современного кузнечного оборудования. В начале 20 века, с массовым производством автомобилей, горячая штамповка быстро развивалась и стала основным процессом ковки. В середине 20-го века прессы для горячей штамповки, машины для плоской штамповки и бескованные ковочные молоты постепенно заменили обычные ковочные молоты, повысив производительность и снизив вибрацию и шум.
С развитием новых кузнечных процессов, таких как технология менее интенсивной ковки и неокислительного нагрева, высокоточные и долговечные штампы, горячая экструзия, формовка и прокатка, а также с развитием кузнечных манипуляторов, роботов и автоматических кузнечных производственных линий, эффективность и экономический эффект кузнечного производства продолжают повышаться. . Появление холодной ковки предшествовало появлению горячей ковки. Ранние чешуйки и монеты из красной меди, золота и серебра ковали холодным способом. Применение холодной ковки в машиностроении получило распространение в XX веке. Последовательно развивались холодная штамповка, холодное выдавливание, радиальная ковка и прокатка, постепенно формируя эффективный процесс ковки, позволяющий получать точные детали, не требующие резки. Ранняя штамповка использовала только простые инструменты, такие как лопаты, ножницы, пуансоны, ручные молотки и наковальни для формирования металлических пластин (в основном пластин из меди или медных сплавов и т.д.) для производства гонгов, тарелок, цимбал и других музыкальных инструментов и банок. С ростом производства средних и толстых листов и развитием штамповочных гидравлических и механических прессов в середине XIX века штамповочная обработка также начала механизироваться. В 1905 году в США начали выпускать рулонную горячекатаную непрерывную узкую полосу, в 1926 году начали выпускать широкую полосу, а позже появилась холоднокатаная полоса. Одновременно увеличивается выпуск листов и полос, улучшается их качество, снижается стоимость. В сочетании с развитием производства судов, железнодорожного транспорта, котлов, контейнеров, автомобилей, консервных банок и т.д., штамповка стала одним из наиболее широко используемых процессов формовки. Штамповка в основном классифицируется по методу формования и температуре деформации. По способу формообразования ковку можно разделить на штамповку и штамповку; по температуре деформации ковку можно разделить на горячую ковку, холодную ковку, теплую ковку и изотермическую ковку. Горячая ковка - это ковка, выполняемая при температуре выше температуры рекристаллизации металла. Повышение температуры позволяет улучшить пластичность металла, что способствует повышению внутреннего качества заготовки и делает ее менее склонной к растрескиванию. Высокая температура также может снизить сопротивление деформации металла и уменьшить тоннаж необходимого кузнечного оборудования. Однако во многих процессах горячей ковки точность заготовок низкая, поверхность не гладкая, а поковки подвержены окислению, обезуглероживанию и выгоранию.
Холодная ковка - это ковка при температуре ниже температуры рекристаллизации металла. Вообще говоря, под холодной ковкой подразумевается ковка при комнатной температуре, а ковка при температуре выше нормальной, но не превышающей температуру рекристаллизации, называется теплой. Ковка. Теплая ковка имеет более высокую точность, гладкую поверхность и меньшую устойчивость к деформации. Заготовка, полученная холодной ковкой при комнатной температуре, имеет высокую точность формы и размеров, гладкую поверхность и малое количество этапов обработки, что удобно для автоматического производства. Многие детали, изготовленные методом холодной ковки и холодной штамповки, могут быть непосредственно использованы в качестве деталей или изделий без резки. Однако при холодной ковке из-за низкой пластичности металла при деформации легко возникают трещины, а сопротивление деформации велико, что требует большого тоннажа кузнечного оборудования. При изотермической ковке температура заготовки поддерживается постоянной в течение всего процесса формовки. Изотермическая ковка - это полное использование высокой пластичности некоторых металлов при изотермических температурах или получение определенных структур и свойств. Изотермическая ковка требует поддержания формы и заготовки при постоянной температуре, и ее стоимость высока. Она используется только для специальных процессов ковки, таких как сверхпластичная штамповка.
Ковка может изменить структуру металла и улучшить его свойства. После горячей ковки слитка первоначальная литая рыхлость, поры, микротрещины и т.д. уплотняются или завариваются; первоначальные дендриты разбиваются, чтобы сделать зерна более мелкими; в то же время изменяется первоначальная сегрегация карбидов и неравномерность. Распределяются, чтобы сделать структуру однородной, чтобы получить поковки с внутренней компактностью, однородностью, тонкостью, хорошими комплексными характеристиками и надежным использованием. После деформации поковки при горячей ковке металл имеет волокнистую структуру, а после деформации при холодной ковке кристалл металла упорядочен. Ковка - это заготовка, которая пластически обтекает металл, придавая ему нужную форму. После того как металл подвергается пластическому течению под действием внешней силы, его объем остается неизменным, и металл всегда течет к детали с наименьшим сопротивлением. В производстве форма заготовки часто контролируется в соответствии с этими законами для достижения таких деформаций, как высадка и вытяжка, развертывание, гибка и глубокая вытяжка. Размеры кованой заготовки точны, что способствует организации массового производства.
Размеры штамповки, экструзии, штамповки и других применений точны и стабильны. Высокопроизводительные кузнечные машины и автоматические линии для производства поковок могут быть использованы для организации специализированного массового или серийного производства. Производственный процесс ковки включает в себя заготовку, нагрев и предварительную обработку заготовок перед формовкой; термообработку, очистку, калибровку и контроль заготовок после формовки. В качестве ковочного оборудования обычно используются ковочные молоты, гидравлические и механические прессы.
Ковочный молот имеет большую скорость удара, что способствует пластическому течению металла, но при этом возникает вибрация; статическая ковка на гидравлическом прессе способствует проковке металла и улучшению структуры, работа стабильна, но производительность низкая; ход механического пресса фиксирован, что легко реализуется при механизации и автоматизации. В будущем процесс ковки будет улучшать внутреннее качество кованых деталей, развивать технологию точной ковки и точной штамповки, разрабатывать кузнечное оборудование и кузнечные производственные линии с более высокой производительностью и автоматизацией, разрабатывать гибкие системы ковки и формовки, разрабатывать новые кузнечные материалы и методы обработки поковок. Повышение внутреннего качества поковок заключается в основном в улучшении их механических свойств (прочности, пластичности, вязкости, усталостной прочности) и надежности. Это требует лучшего применения теории пластической деформации металлов; применения материалов с лучшим внутренним качеством; правильного предварительного кузнечного нагрева и кузнечной термообработки; более тщательного и широкого неразрушающего контроля поковок. Меньшая обработка резанием и ее отсутствие - важнейшее мероприятие и направление машиностроительной промышленности, направленное на улучшение использования материалов, повышение производительности труда и снижение энергопотребления. Меньше заготовок для поковок, отсутствие окислительного нагрева, разработка высокотвердых, износостойких, долговечных формовочных материалов и методов обработки поверхности.
Нравится эта страница? Поделитесь этим с друзьями!
