Глава V Кування металу

§ 1. Сутність процесу кування

Кування - процес деформування нагрітої заготівлі між верхнім і нижнім бойками молота або преса із застосуванням універсального інструмента.

Кування буває також ручним, із застосуванням кувалди, що застосовується в ремонтній справі для дрібних робіт.

Ковані заготівлі для наступної обробки називають куваннями. Маса їх від 0,1 кг до 300 т. Більші кування (масою більше 1,5 т) можна виготовляти зі злитків тільки куванням.

Менші кування можна виготовляти також штампуванням.

Куванням досягається не тільки необхідна форма кувань, але значно поліпшуються її первісні властивості й структура. Найбільше важко навантажені деталі сучасних машин виготовляються куванням або штампуванням. Наприклад, в автомобілі кількість деталей, виготовлених куванням або штампуванням, досягає 80%.

Вихідною заготівлею при куванні великих кувань, вага яких досягають 200 т (суднові прямі й колінчаті вали, ротори генераторів) є злитки. Кування масою 2 - 3 т іноді виготовляють із прокату у вигляді блюмів. Для виготовлення кувань вагою до 1 т вихідною заготівлею служить звичайний сортовий прокат.

За способом виготовлення кувань розрізняють вільне кування й гаряче об'ємне штампування.

§ 2. Операції вільного кування

Вільне кування ділиться на ручне й машинне. Ручне кування здійснюється на ковадлі за допомогою кувалди й різного ковальського інструмента. Ручне кування застосовують головним чином при ремонтних і складальних роботах, а також при виготовленні дрібних кувань у невеликій кількості. Її продуктивність украй низька.

Машинне кування здійснюється на ковальсько-пресовому встаткуванні, є основним методом, застосовуваному в машинобудуванні, а для одержання важких кувань (від 2 до 200 т) є поки єдиним.

Технологічні процеси одержання кувань дуже різноманітні, але всі вони представляють різні сполучення основних ковальських операцій: осідання, (висадження), витяжки, прошивання, гнучкі, закручування, рубання й ковальське зварювання.

Осіданням називається операція, за допомогою якої збільшують поперечний переріз вихідної заготівлі за рахунок зменшення її висоти.

Осіданням одержують заготівлі зубчастих коліс, фланців, трубних дисків з більшим поперечним перерізом при відносно малій висоті із заготівель меншого поперечного переріза.

Осідання, як попередню операцію перед прошиванням застосовують при виготовленні пустотілих кувань (кільця, барабани), а іноді як попередню для знищення дендритної структури злитка, підвищення його якості.

Місцеве осідання, застосовуване до частини заготівлі, наз. висадженням. Прикладом висадження служить операція одержання головки болта, коли заготівлею служить пруток діаметром, рівним діаметру болта.

Витяжкою називають операцію, за допомогою якої збільшують довжину заготівлі за рахунок зменшення її поперечного перерізу (вали прямі й з уступами). Для витяжки застосовують бойки (плоскі, вирізні), обтискачі. При витяжці круглих кувань застосовують патрони для втримання й кантування заготівлі й ін. інструмент.

Витяжку здійснюють послідовними ударами або натисканнями з подачею заготівлі уздовж осі й поворотом її навколо цієї осі. Два послідовних обтиски із проміжним кантуванням на 90º наз. переходом, за яким іде подача. Відношення площі поперечного переріза заготівлі до отриманої площі перетину кування наз. ступенем уковування.

Різновидом витяжки можуть бути: розгін, витяжка з оправленням, витяжка на оправленні.

Розгін застосовується тоді, коли необхідно метал роздати в сторони.

Витяжка з оправленням збільшує довжину пустотілої заготівлі за рахунок зменшення товщини стінок. Внутрішній діаметр визначається діаметром оправлення.

Витяжка на оправленні (роздача отвору) збільшує одночасно зовнішній і внутрішній діаметр пустотілої заготівлі за рахунок зменшення товщини її стінок.

Прошивання – операція, за допомогою якої в заготівлі одержують отвір (наскрізне прошивання) або поглиблення (глухе прошивання). Прошивання бувають циліндричної форми й фасонні. Отвори діаметром до 400 мм виконують суцільними прошиваннями, а понад 400 мм - пустотілі. При прошиванні отворів більших діаметрів в заготівлях у вигляді злитків прибуткову частину розташовують унизу.

Згинанням називають операцію, за допомогою якої міняють напрямок осі заготівлі з метою одержання продукції заданої форми.

Згинання супроводжується перекручуванням поперечного перерізу вихідної заготівлі й зменшенням її площі. При згинванні можливе утворення складок по внутрішньому діаметрі й тріщин по зовнішньому. Для одержання в заготівлі вигину перетину заданих розмірів заготівлі заздалегідь надають на цій ділянці збільшені поперечні розміри.

Закручування – операція, за допомогою якої одну частину заготівлі повертають стосовно іншої навколо загальної осі. Закручування застосовується при виготовленні колінчатих валів з розташуванням колін у різних площинах, спіральних свердлів. Інструментом для закручування служать качани, воротки й ін.

Рубанням – називають операцію, за допомогою якої заготівлі розділяють або тільки підрозділяють (підрубування) на частини.

Рубання іноді застосовують як заготівельну операцію при підготовці заготівель мірної довжини або при видаленні донної або прибуткової частини злитка.

До рубання прибігають при куванні кувань для видалення зайвого металу, а також при куванні фігурних кувань. Інструментом є сокири й підставки.

Ковальське зварювання – операція, за допомогою якої місцевим нагрівом й механічним впливом з'єднують в одне ціле частини або кінці поковки, що зварюється. Її застосовують тільки для одержання дрібних кувань. Ковальським зварюванням добре зварюється сталь, що містить до 0,3 % С. Домішки знижують зварюваність. Зварювання здійснюється в зоні високих температур (1275 - 1400 º).