16. Ковочно-штамповочное производство

Пластическая деформация металлов преимущественно в горячем состоянии прерывном воздействии инструмента с целью придания металлу заданной формы и размеров называется ковкой или свободной ковкой (см. рис.1.6). Если при этом используют специальный инструмент (штамп) – процесс называется штамповкой (см. рис.1.7).

Эти способы в основном используют для производства заготовок, предназначенных для последующей чистовой обработки давлением или резанием. Сортамент и разнообразие получаемых изделий настолько широки, что они трудно поддаются учету. Практически каждый металлургический и машиностроительный заводы имеют в своем составе ковочно-штамповочное производство со своей номенклатурой изделий.

При использовании катанных заготовок для изготовления деталей путем механообработки потери металла в стружку составляют до 30…40%, а при использовании ковано-штампованных заготовок – в 4…5 раз меньше. При этом и качество деталей существенно выше.

В качестве исходного материала для ковки используют обжатые заготовки и слитки массой от нескольких килограмм до 450 т, а для горячей штамповки – катанные, прессованные, кованные или волоченные заготовки.

Процесс ковки-штамповки включает следующие технологические операции.

1. Подготовительные: порезка заготовок на мерные длины, правка, удаление дефектов, нагрев в индукционных или пламенных печах и пр.

2. Собственно ковочно-штамповочные операции, связанные с изменением формы и размеров поковки.

3. Отделочные: обрезка облоя, термическая обработка и пр.

В отличие от прокатки при ковке степень деформации определяют величиной укова, представляющей собой степень изменения площади поперечного сечения или высоты заготовки. Для получения удовлетворительных механических свойств изделия из литой заготовки уков должен быть не менее 2,0.

Основными технологическими операциями при свободной ковке являются осадка (уменьшение высоты заготовки), протяжка (увеличение длины заготовки), разгонка (увеличение ширины заготовки), прошивка (получение сквозного или глуходонного отверстия), кузнечная сварка (соединение нескольких поковок в одну) и др.

Свободную ковку выполняют на молотах и прессах. Молот состоит из шабота с нижним бойком, станины, подающих частей (бабы) с верхним бойком, привода и механизма управления.

Молоты характеризуют массой подающих частей. Различают молоты простого действия (деформация осуществляется только под действием массы свободно подающих частей) и молоты двойного действия (с применением принудительного ускорения падающих частей). В обоих случаях к моменту удара подающие части накапливают кинетическую энергию , где т – масса подающих частей, кг; V – линейная скорость падающих частей в момент удара, м/сек.

Полезно используемая энергия удара зависит от соотношения масс шабота и подающих частей. Для достижения КПД удара на уровне 0,8…0,9, масса шабота должна быть в 15 и более раз больше массы падающих частей.

Ковку слитков массой 2т и более обычно производят на гидравлических прессах с усилием прессования до 150 МН и выше.

Штамповку выполняют с использованием штампов, состоящих из двух и более частей. Полости штампа называются ручьями. Заготовку помещают в ручей нижнего штампа. При смыкании частей штампа заготовка деформируется, заполняя полости штампа и принимая соответствующую форму. Течение металла принудительно ограничивается поверхностями полости штампа.

Штампы работают в тяжелых условиях, поэтому для их изготовления используют высокоизносостойкие и теплостойкие стали. Изготовление штампов - дорогостоящая операция. Поэтому штамповку целесообразно применять при массовом производстве изделий ограниченной номенклатуры.

Штамповка в закрытых штампах обеспечивает высокую точность изделий и механические свойства. Обычно механообработке подвергают только места сопряжения с другими деталями. При этом изделия могут иметь весьма сложную форму. В качестве заготовки при штамповке можно применять периодический прокат, что способствует существенному расширению сортамента изделий сложной формы.

Процесс штамповки можно выполнять в одном или в нескольких штампах в зависимости от сложности изделия с окончательной обработкой в чистовом ручье.

Выполняют штамповку на молотах, прессах или горизонтально-ковочных машинах усилием до 750 МН.