4.2. Качество заготовок, получаемых ковкой

Крупные поковки из черных и цветных металлов и сплавов, а также из тугоплавких и радиоактивных металлов изготовляются ковкой. Так масса стальных поковок может быть до сотен тонн. Для наиболее ответственных деталей самых разнообразных отраслей машиностроения заготовками являются поковки. Это колонны мощных гидравлических прессов, котлы высокого давления, реакторы атомных установок, коленчатые валы судовых установок и др.

Качество поковок деталей, обеспечивающее требуемые эксплуатационные характеристики, определяется качеством исходных для ковки заготовок и выбором рационального технологического процесса в каждом частном случае [16]. Исходной заготовкой для ковки могут быть слитки, сортовой прокат и прессованные прутки. На качество поковок по механическим характеристикам влияют размеры слитка.

Формоизменение в процессе ковки осуществляется путем последовательного выполнения одной или нескольких операций. К числу ковочных операций относят осадку, протяжку, прошивку, раскатку, передачу, скручивание, гибку, разрубку и правку.

Осадка и протяжка заготовок применяются для ковки поковок, как самостоятельные операции и для переработки литой структуры в деформированную. Раскатка на оправке применяется для ковки относительно коротких тонкостенных колец, обечаек и других поковок. При выполнении технологической операции, называемой передачей, происходит смещение одной части заготовки относительно другой, без перерезания волокон, что весьма важно с точки зрения повышения качества при изготовлении поковок типа эксцентриковых валов. Скручивание применяется при ковке многоколенных валов, крупных сверл и других бурильных инструментов.

Ковка легких и цветных металлов применяется, в основном, для повышения равнозернистости и мелкозернистости структуры, что существенно улучшает механические и эксплуатационные характеристики.

4.3. Качество заготовок, получаемых объемной штамповкой

Отличительной особенностью объемной штамповки является деформирование всей или части заготовки в замкнутой полости штампа [17]. Штамповку применяют для изготовления поковок из прутковых, прокатанных или выдавленных заготовок. Штамповкой можно изготовлять поковки из менее пластичных металлов и сплавов. Удельные деформирующие силы при штамповке всегда больше, чем при ковке. Это обстоятельство ограничивает возможности изготовления поковок штамповкой. Объемная штамповка применяется для изготовления поковок, масса которых не более 1 т.

Сравнение объемной штамповки с ковкой позволяет выявить ряд преимуществ:

- более высокая производительность (до сотен поковок в час);

- возможность изготовления поковок более сложной формы с меньшими допусками и припусками на механическую обработку;

- возможность уменьшения отходов металла;

- возможность повышения качества детали (повышение ударной вязкости, износостойкости и др.).

Пластическую деформацию в зависимости от термомеханических режимов разделяют на горячую, неполную горячую и холодную.

В числе преимуществ горячей штамповки по сравнению с холодной отмечается следующее:

- меньшая опасность разрушения за счет повышения запаса пластичности;

- для горячей штамповки необходимо оборудование меньшей мощности (меньшим номинальным усилием);

- устраняется необходимость промежуточных отжигов, т.к. при горячей штамповке отжиг происходит в процессе деформации;

- возможность образования мелкозернистой структуры;

- направленность свойств может быть сведена к минимуму.

К числу недостатков горячей штамповки относится:

- трудность поддержания постоянной высокой температуры;

- низкое качество поверхности;

- затруднен точный контроль размеров поковки;

- неоднородность структуры и механических характеристик.

Неполная горячая деформация от горячей отличается:

- возможностью изготовления поковок повышенной точности (8-10 квалитет) с высоким качеством поверхности ( = 2,5 мкм) и с улучшенными механическими характеристиками;

- высокими технико-экономическими показателями (КИМ достигает 0,68-0,95, трудоемкость последующей обработки резанием снижается на 25-75 %);

- снижением уровня технологической себестоимости штампованной поковки, обусловленным меньшими затратами на нагрев и практическим отсутствием потерь металла в результате окалинообразности;

- повышением эксплуатационных характеристик деталей, вследствие создания макро- и микроструктуры поковки.

В условиях неполной горячей деформации пластичность металлов и сплавов выше, чем при холодной. Это позволяет сократить число переходов при штамповке.

Холодная штамповка выдавливанием обеспечивает возможность изготовления точных поковок (10-12 квалитет) с шероховатостью поверхности = 0,04-0,16 мкм. КИМ в среднем может быть доведен до 98 %. Механические характеристики прочности в результате упрочнения могут быть повышены в 2 раза при некотором уменьшении ударной вязкости.

Качественно штампованных поковок зависит от исходной заготовки, степени и скорости деформирования, формы и качества штампованной оснастки.