2. По кузнечному цеху (участку):
Свободная ковка представляет собой процесс пластической деформации нагретого до определенной температуры металла, происходящей под действием последовательных ударов бойка молота или под давлением пресса. В результате металл неограниченно течет во все стороны в пространстве между бойками и принимает форму заданной поковки. В большинстве случаев поковка служит заготовкой для дальнейшей механической обработки. Ковка не только изменяет форму н размеры обрабатываемого металла, но и способствует улучшению его структуры н механических свойств. Она измельчает и уплотняет зерна, устраняет внутренние раковины и пузыри. Свободная ковка обычно применяется для получения единичных поковок различной формы и размеров, а также при изготовлении небольших партий поковок. Она подразделяется на ручную и машинную.
Ручная ковка выполняется путем нанесения последовательных ударов инструментом по металлу, лежащему на опорной площади наковальни. Она применяется редко, обычно в единичном производстве и при изготовлении мелких поковок для ремонтных работ. Исходным материалом для ручной ковки служит прокат круглого или прямоугольного сечения. При ручной ковке обрабатываемый исходный металл удерживают на наковальне клешами разнообразной формы и размеров. Молотобоец наносит сильные удары кувалдой по тем местам заготовки, на которые указывает кузнец легкими ударами ручника. При ручной ковке применяется различный подкладной инструмент: пробойники бородки, зубила, гладилки, обжимки и др.
Большее применение имеет машинная ковка, при которой заготовку укладывают на нижний боек ковочного молота или пресса, а деформация обрабатываемого металла осуществляется с помощью ударов верхнего подвижного бойка молота или под давлением пресса. Исходным материалом при машинной ковке служит прокат (для получения мелких и средних поковок), а также стальные слитки разного веса или специальные катаные кузнечные заготовки (для получения крупных поковок).
Резкой называют операцию, где происходит последовательное отделение части заготовки по прямой или кривой линии. Применяется резка для получения как готовых деталей, так и раскроя листа на полосы нужной ширины. При раскрое листа необходимо, чтобы выход деталей из листа был максимальным, а отходы были минимальными. Рациональность раскроя определяется на основании подсчета коэффициента использования материала. Под коэффициентом понимается отношение площади вырубленных деталей к площади листа. Операция резки производится с помощью вибрационных, дисковых, гильотинных и других ножниц.
Штамповка — процесс пластической деформации материала с изменением формы и размеров тела. Чаще всего штамповке подвергаются металлы или пластмассы. Существуют два основных вида штамповки — листовая и объёмная. Листовая штамповка подразумевает в исходном виде тело, одно из измерений которого пренебрежимо мало по сравнению с двумя другими (лист до 6 мм). Примером листовой штамповки является процесс пробивания листового металла в результате которого получают перфорированный металл (перфолист). В противном случае штамповка называется объёмной. Для процесса штамповки используются прессы — устройства, позволяющие деформировать материалы с помощью механического воздействия.
Холодная листовая штамповка - заключается в процессе, где в качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свёрнутую в рулон. Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секундная стрелка ручных часов), и детали массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолёта, ракеты).
Для деталей, получаемых листовой штамповкой, характерно то, что толщина их стенок незначительно отличается от толщины исходной заготовки. При изготовлении листовой штамповкой пространственных деталей заготовка обычно испытывает значительные пластические деформации. Это обстоятельство вынуждает предъявлять к материалу заготовки достаточно высокие требования по пластичности.
При листовой штамповке чаще всего используют низкоуглеродистую сталь, пластичные легированные стали, медь, латунь, содержащую более 60 % Cu, алюминий и его сплавы, магниевые сплавы, титан и др. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные детали из листовых неметаллических материалов, таких, как кожа, целлулоид, органическое стекло, фетр, текстолит, гетинакс и др.
Листовую штамповку широко применяют в различных отраслях промышленности, особенно в таких, как авто-, тракторо-, самолето-, ракето- и приборостроение, электротехническая промышленность и др.
Горячая объёмная штамповка — это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.
Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки.
Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.
Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процесс деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образование в нем облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя – выступ (на прессах), или верхняя – полость, а нижняя – выступ (на молотах). Закрытый штамп может иметь две взаимно перпендикулярные плоскости разъема. При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.
Прессование — процессы обработки материалов давлением, с целью уплотнения изменения формы, отделение жидкой фазы от твердой, изменение механических и других свойств материала, при которых деформация происходит под действием сжимающих сил.
Этот способ пластической обработки находит широкое применение при деформировании как в горячем, так и в холодном состоянии металлов, имеющих не только высокую податливость, но и обладающих значительной природной жесткостью, а также в одинаковой мере применим для обработки металлических порошков и неметаллических материалов.
Различают два метода прессования — прямой и обратный. При прессовании металлов с прямым истечением профиля сплошного сечения пресс-штемпель через пресс-шайбу передаёт давление на заготовку, находящуюся в контейнере. При этом металл заготовки выдавливается в отверстие матрицы, закрепленной в матрицедержателе, и образует профиль. Скорость истечения профиля во столько раз превышает скорость движения пресс-штемпеля (скорость прессования), во сколько раз площадь сечения полости контейнера больше площади отверстия в матрице. Отношение указанных площадей называется коэффициентом вытяжки. При прессовании трубы с прямым истечением металл заготовки выдавливается в кольцевой зазор между матрицей и иглой, образуя трубу заданной конфигурации. В этом случае заготовка перемещается не только относительно контейнера, но и относительно иглы.
При прессование металлов с обратным истечением силовое воздействие на заготовку осуществляется через контейнер, получающий движение в направлении, указанном стрелкой, через укороченный пресс-штемпель - пробку, запирающую контейнер. С другой стороны контейнер запирается удлинённым матрицедержателем, в котором закреплена матрица. При перемещении контейнера вместе с ним перемещается заготовка, и металл выдавливается в канал матрицы, образуя профиль.
К основным преимуществам прессования металла относятся: возможность успешной пластической обработки с высокими вытяжками, в том числе малопластичных металлов и сплавов; возможность получения практически любого поперечного сечения изделия, что при обработке металла другими способами не всегда удается; получение широкого сортамента изделий на одном и том же прессовом оборудовании с заменой только матрицы; производство изделий с высокими качеством поверхности и точностью размеров поперечного сечения, что во многих случаях превышает принятую точность при пластической обработке металла другими способами (например, при прокатке). К недостаткам получения изделий прессованием следует отнести: повышенный расход металла на единицу, изделия из-за существенных потерь в виде пресс-остатка; появление в некоторых случаях заметной неравномерности механических и других свойств по длине и поперечному сечению изделия; сравнительно высокую стоимость прессового инструмента.
Прессование металлов осуществляется как с предварительным нагревом заготовки и инструмента, так и без нагрева. Холодное прессование(без нагрева) используют при обработке легкодеформируемых металлов (олова, свинца, чистого алюминия). Холодное гидростатическое прессование вследствие весьма высоких давлений и отсутствия трения заготовки о поверхность контейнера позволяет обрабатывать и более труднодеформируемые металлы и сплавы (дуралюмины, медные сплавы, стали). Горячим прессованием получают изделия из различных металлов и сплавов: алюминиевых, титановых, медных, никелевых, а также тугоплавких металлов. Наиболее высокие температуры нагрева заготовок (до 1600-1800°С) используют при прессовании вольфрамаи молибдена.
Прессование металлов осуществляют на горизонтальных гидравлических прессах; реже, в основном при прессовании труб и гидроэкструзии, используют вертикальные гидравлические прессы. В некоторых случаях для холодного прессования труб из легкодеформируемых металлов используют прессы с механическим приводом.
Вмятины — отпечаток от окалины, получаются, если окалина не сбита в заготовительных ручьях или не удалена воздухом или паром из полости ручья.
Забоины — механические повреждения поковок при извлечении их из ручья, при сбрасывании горячей поковки из штампа и при обрезке заусенцев.
Лом-бой — удар по поковке, когда она не была правильно уложена в окончательный ручей или — при обрезке — в матрицу; незаполнение фигуры штампа — недостаточно металла в заготовке.
Недоштамповка размеров поковки в направлении, перпендикулярном плоскости разъема штампа, возникает: а) при недостаточном числе ударов молота (пресса); б) если завышен вес заготовки; в) из-за непрогрева заготовки или недостаточного усилия штамповочного оборудования.
Перекос — смещение одной половины поковки относительно другой (по плоскости разъема-штампа); причины перекоса: велик зазор между бабой и направляющими, неправильно установлены штампы, сработались замки штампа, неправильно изготовлен или сконструирован штамп.
Зажим — складка в результате встречного течения металла или закатки заусенцев, образовавшихся в заготовительных ручьях штампа, несоответствия предварительного ручья окончательному, неправильной установки обрезного штампа, плохой подгонки пуансона по матрице.
Кривизна — отклонение оси и плоскости поковки от заданных по чертежу.
Ослабление размеров — не выдержаны допуски на штамповку поковки. Этот вид брака получается из-за изношенности штампа в отдельных местах, от перекоса или из-за срезания с тела поковки при обрезке заусенца.
В производственных цехах может контролироваться: исходный материал, заготовки (их геометрические размеры; параметры), режимы нагрева, режимы технологических процессов ковки и штамповки, термообработка поковок, их правка и т.д.
Основой для технического контроля является технологическая документация и технические условия, предъявляемые к исходному материалу, заготовкам и поковкам.