Ковка из металла: Ковка металла: технология производства работ

alexxlab | 18.07.2023 | 0 | Разное

Ковка металла: технология производства работ

Из этого материала вы узнаете:

• Суть и назначение ковки 
• Горячая ковка металла
• Оборудование для горячей ковки металла
• Холодная ковка металла
• Станки для холодной ковки
• Основные приемы обработки металла (кузнечные операции)

Ковка металла с древних времен имела настолько важное значение, что люди верили в богов-кузнецов. Это и греческий бог Гефест, и славянский Сварог, и индуистское божество Тваштри. Но за тысячелетия это ремесло видоизменилось и перестало быть уделом избранных, приобрело промышленные масштабы.

Металл в умелых руках меняет форму, становясь или исключительно практичной вещью, такой как плуг, или произведением искусства как ворота Дворца Правосудия в Париже. Конечно, ручная ковка – это штучные изделия, часто уникальные, в то время как машинная ковка позволяет получить изделия весом до 200 т.

Подробнее о видах ковки металла и технологических особенностях процесса читайте в нашем материале.

Суть и назначение ковки

Все процессы обработки металлических заготовок и изменение их формы с помощью непрофилированных инструментов, в ходе которых металл имеет возможность, в отличие от прессования, свободно деформироваться, объединены единым термином – ковка. По мнению ряда специалистов, термин включает в себя и технологии холодной ковки металла, при которой работа с заготовками ведется без их нагрева. Способы ковки металла достаточно разнообразны.

Использование в качестве материала для ковки слитков и болванок чаще всего характерно для производственных процессов на крупных предприятиях. В небольших частных кузницах мастера обычно выбирают в качестве исходного материала металл в прутах.

Элементы процесса ковки металлов могут значительно различаться в зависимости от задач и масштаба производства, но существует ряд общих моментов.

На крупных предприятиях металл, с которого предварительно удалена остающаяся после проката окалина (или ржавчина, если металл хранился на складе), нарезают или рубят, получая заготовки нужного размера, затем доставляют на участок ковки.

 

Заготовкам с помощью специальных прессов или пневматического молота придается требуемая форма. Далее детали подвергают термообработке и очистке. Полученные заготовки передают на следующие участки для штамповки и слесарной обработки, завершающей процесс.

Обработка металла ковкой, как правило, не подразумевает получение полностью готовой продукции. Так называемой поковке требуется пройти еще целый ряд операций, чтобы стать готовым изделием.

Нарезку металла на заготовки (первый обязательный этап процесса ковки) осуществляют при помощи распила на специальных станках или рубки, для которой применяют молот и кузнечный топор. Так называемые холодноломы применяют для обработки заготовок особенно крупных размеров.

Металл в прутах разделяют на заготовки нужного размера с помощью пресс-ножниц. Такая технология позволяет неплохо экономить и увеличивать производительность, что делает ее одной из самых часто используемых. Пресс-ножницы также дают возможность получать заготовки с максимальной точностью. В небольших мастерских чаще всего стараются выбирать заготовки нужной длины, что позволяет обойтись без станков для нарезки металла.

Машинная ковка, помимо нарезки заготовок, включает в себя на этапе подготовки операции, в ходе которых для получения поковки с нужными параметрами заготовку осаживают, оттягивают, сгибают и скручивают, применяя для этого различные плоские бойки. Для дальнейшей обработки заготовок и их превращения в поковку требуемой формы в ход идет подкладной инструмент, с помощью которого производится протяжка и пережим. Результатом перечисленных операций становятся поковки необходимой для дальнейшей работы длины и сечения.

Горячая ковка металла

Наиболее распространенным методом является обработка металла горячей ковкой. Нагретый до нужной температуры металл приобретает пластичность, которая облегчает работу по приданию заготовке требуемой формы. Температура ковки зависит от химического состава заготовок. При обработке простой углеродистой стали нужно ориентироваться на диаграмму фазового равновесия железо – углерод.

Доэвтектоидные стали для ковки требуют более высокой температуры, чем заэвтектоидные. В целом, работает правило, говорящее, что понижение концентрации в сплаве углерода ведет к необходимости повышения ковочной температуры.

Процесс ковки металла требует в среднем температуры от +8 000 °С до 12 000 °С. В кузнечном деле не принято использовать термин «температура нагрева». Профессионалы привыкли оперировать значением температуры в начале и конце ковки. Поступивший в обработку металл после выгрузки из печи теряет температуру со скоростью, которая зависит от массы и сечения заготовки. Исходя из этого, болванку разогревают до температуры, примерно на 300 градусов превышающей необходимую для начала обработки.

Однако необходимо контролировать температуру нагрева заготовки, чтобы избежать перегрева и пережога металла. При перегреве в структуре материала появляется крупное зерно, приводящее к снижению его пластичности. Такая заготовка может растрескиваться в ходе деформации. Если имеет место перегрев, болванку следует медленно охладить до полного остывания и произвести повторный нагрев.

Если же перегрев металла произошел до более высокой температуры, могут произойти необратимые изменения в его структуре, которые называют пережогом. При пережоге расплавляются такие неметаллические включения, как, например, сера. При таких изменениях микроструктуру металла восстановить уже нет шансов.

Заканчивают ковку обычно, когда в микроструктуре остывающего металла начинает образовываться крупное зерно. При этом требуется значительно большее усилие для обработки и снижается ее качество.

Маленькие кузнечные мастерские и предприятия, специализирующиеся на художественной ковке, часто практикуют ручной процесс. Здесь все происходит по старинке: заготовки нагревают в горнах и обрабатывают, используя ручные молоты и наковальню. Разница в том, что воздух в открытые печи подают не кузнечными мехами, а электрическими нагнетателями.

Одной из наиболее специфичных и ответственных операций при ковке является кузнечная сварка. Соединение элементов изделия здесь происходит благодаря проковке разогретого металла. Преимущество такой методики в том, что в месте соединения деталей отсутствуют очаги внутреннего напряжения, которые при обычной сварке возникают из-за неравномерного разогрева. Соединяемые кузнечной сваркой изделия отличаются высокой прочностью и долговечностью.

Оборудование для горячей ковки металла

Немаловажную роль в обустройстве кузнечного цеха играет грамотный выбор помещения и правильная организация рабочего пространства. В мастерской необходимо иметь достаточно места для свободного размещения печей, наковален, рабочих столов и прочего оборудования. Важно предусмотреть достаточно пространства для инструмента, расходников и временного хранения готовой продукции.

Также в кузнечных мастерских особое внимание следует уделять пожарной безопасности. Помещение должно быть оборудовано местами для огнетушителей. Отдельно нужно позаботиться о вентиляции и монтаже вытяжки в рабочей зоне.

Кузнечный горн

Это печь открытого или закрытого типа, служащая для нагрева металла. Она состоит из:

• горнового гнезда;
• пространства для разогрева заготовок, выложенного огнеупорным кирпичом;
• системы нагнетания воздуха;
• кожуха и дымохода;

При разогреве металла в горне его состав дополнительно обогащается содержащимся в топливе углеродом, поэтому в кузнечном деле чаще всего используют каменный уголь.

Муфельная печь

В муфельных печах можно как разогревать металл для ковки, так и плавить его для литья. Отличие таких печей от горнов состоит в том, что заготовка отделена от горящего топлива стенками муфельной камеры. Чтобы оборудовать муфельную печь своими силами, следует соорудить камеру округлой или прямоугольной формы, выложенную шамотными кирпичами на металлическом каркасе.

Для отделения заготовки от продуктов горения все щели необходимо тщательно заделать при помощи огнеупорного герметика. Нагрев в муфельных печах производится газовой горелкой или электронагревателями с нихромовой или фехралевой нитью.

Наковальня

Это главный элемент оборудования в любой кузнечной мастерской вне зависимости от того, какая ковка применяется для обработки металла – горячая или холодная. Наковальня представляет собой опорный кузнечный инструмент для металлообработки методом пластической деформации. Конструкция наковальни включает в себя:

• рог, при помощи которого на изделии формируют изгибы;
• основание на специальных лапах;
• наличник, на котором производится большинство операций по формовке изделия;
• отверстия различной формы для установки подкладных инструментов и пробивания заготовки.

Наковальни изготавливают из специальных сортов стали с соответствующей термообработкой.

Холодная ковка металла

Холодной называют ковку, для которой металлическая заготовка разогревается до температуры, не превышающей четверти от температуры плавления. Важно уточнить, что холодная ковка и ковка металла при комнатной температуре – это две различных технологии.

Обработка методом пластического деформирования, например, таких мягких металлов, как свинец или олово, это чаще всего именно ковка при комнатной температуре, а обработка вольфрамовой заготовки при температуре от +650 до 7 000 °С подходит под определение холодной ковки.

Холодную ковку применяют на предприятиях, занятых производством декоративных решеток, кованых балясин, оград и художественных изделий. В качестве заготовок такие мастерские чаще всего используют металлические профили – металл в виде прута или полосы.

Основные операции при холодной ковке состоят из сгибания, скручивания и чеканки. Часто такой методике отдают предпочтение при обработке цветных металлов, так как температурный режим в холодной ковке почти не приводит к образованию окалины на поверхности изделия.

Станки для холодной ковки

Многие приспособления для холодной ковки, например, твистер, можно изготовить своими руками. Изготовление подобного станка для холодной ковки металла займет у опытного мастера не более половины рабочего дня. Помимо набора станков для обустройства мастерской, понадобятся отрезные и шлифовальные машинки, сварочный аппарат и набор инструмента для слесарной обработки изделий.

Рассмотрим основные виды оборудования для холодной ковки металла:

«Улитка»

С помощью такого ручного приспособления формируют завитки на заготовках из металлического прутка или полосы. «Улитка» обязательно присутствует во всех мастерских, занятых холодной ковкой. На основании приспособления крепятся элементы для формирования спирали. В продвинутых моделях заготовка крепится в специальном кондукторе, который формирует завиток. Станок снабжен воротом с рукоятью, который значительно облегчает работу.

Торсионный станок

С помощью этого приспособления, состоящего из неподвижного зажима для заготовки с одной стороны и ворота с другой, изготавливают свитые из нескольких прутков элементы и кованые «корзинки».

«Гнутик»

При помощи «Гнутика» опирающуюся на два фиксированных ролика заготовку изгибают на заданный угол, прилагая усилие к специальному, расположенному посередине подвижному зубу.

«Волна»

Данное приспособление предназначено для формирования элементов в виде волны или зигзага.

Основные приемы обработки металла (кузнечные операции)

Процесс ковки состоит из ряда операций, набор которых зависит от требуемого на выходе результата. Перечислим основные:

• Осадка. Суть операции состоит в пластическом деформировании заготовок по высоте и увеличении их диаметра. Как правило, ковку начинают со свободной осадки поковок, распределяя при этом ее массу по всей длине.
  
• Высадка. Нередко открытую осадку сочетают с закрытой, при этом одну часть изделия формируют подкладным инструментом, а вторая свободно деформируется. Высадка позволяет получить поковку, масса металла в которой распределена неравномерно. С помощью этой операции можно откалибровать детали или получить заготовки с утолщением в нужной части.
  

• Протяжка (вытяжка). В случаях, когда необходимо существенно увеличить длину заготовок, применяют протяжку. Поковку чаще всего удлиняют несколькими ударами бойка. Иногда также эту операцию производят нажатиями ползуна. Для протяжки больших заготовок может понадобиться несколько раз разогреть их, повторяя операцию до достижения требуемого результата.
• Раскатка и протяжка с обкаткой. Суть этих операций заключается в сочетании ударов бойка или нажатий ползуна с поворотом поковки вокруг своей оси. Для протяжки с обкаткой используют специальные оправки. В основном, такие операции выполняют при формировании полых цилиндрических деталей или колец.
• Прошивка. Отверстия в заготовке получают, производя операцию, называемую прошивкой. Речь идет как о сквозных отверстиях, так и о глухих. Для формирования отверстий используют специальные оправки – прошивни. Прошивание производится за счет ударов бойка или нажатий прессом с ползуном.
• Рубка. Одна из основных и часто применяемых операций при ковке металла. Рубку производят с целью разделения первичной заготовки на фрагменты нужного размера. Для рубки кузнецы используют кузнечные топоры и молот или пресс.
• Гибка. Эта операция чаще всего применяется в холодной ковке и необходима для изменения угла наклона одних частей изделия относительно других. Чаще всего гибка требуется при работе с листовым металлом.
• Закручивание. При изготовлении витых деталей или «корзинок» в холодной ковке часто закручивают одну или несколько заготовок одновременно при помощи твистеров. Эта операция по большей части применяется в работе с металлопрокатом в виде прутов или полос для изготовления декоративных элементов.

Для полноценной работы современного кузнечного производства необходимы тщательно проработанные технологии и оптимально спланированные производственные процессы. Традиционные методы разработки технологий основывались на методе проб и ошибок, когда в ходе разработки процессов производства новых наименований кованых изделий требовались многочисленные доработки.

Рекомендуем статьи

• Хранение электродов и восстановление покрытия
• Сила сварочного тока: разбираемся в нюансах настройки
• Фосфатирование: особенности технологии

Сегодня благодаря внедрению компьютерных технологий появилась возможность оптимизировать и существенно ускорить разработку технологий. Процессы пластического деформирования заготовок в наши дни моделируют с помощью специальных программ.

Компьютерное моделирование и расчет параметров технологического процесса позволяют, помимо прочего, получить важную информацию о возможных очагах напряжения в кованом изделии, структурных изменениях металла и еще о целом ряде необходимых для грамотной проработке технологии параметров.

Глубокие знания в области разработки технологий и металловедения позволяют специалистам детально прорабатывать и оптимизировать производственные процессы.

Художественная ковка в Москве — Ручная ковка металла

Ковка начинается с дизайна

Оцените качество и стиль вашего кованого изделия еще до начала работы. Никаких неожиданностей — мы изготовим именно то, что покажем на визуализации.

Примеры дизайна

Предлагаем изготовление любых кованых изделий на заказ на собственном производстве с установкой по Москве и Московской области.

Кованые перила

(304 изделия)

Перила для лестницы

(146 изделий)

Кованые козырьки

(141 изделие)

Кованые столы

(112 изделий)

Кованые ворота

(106 изделий)

Кованые заборы

(96 изделий)

Перила для крыльца

(85 изделий)

Скамейки и лавочки

(50 изделий)

Балконные ограждения

(50 изделий)

Входные группы

(37 изделий)

Кованые вешалки

(35 изделий)

Решетки на окна

(31 изделие)

Кованые дымники

(27 изделий)

Дровники и поленницы

(22 изделия)

Экраны для камина

(20 изделий)

Кованые лестницы

(15 изделий)

Куём металл

с 2013 года

Скачать каталог в PDF

 

Наши новые работы

С 2013 года мы изготовили и поставили кованые изделия по всей Москве, в том числе в пределах Садового кольца, а также в многочисленные коттеджные посёлки и загородные дома Московской области.

Ковка — это обработка металла при высокой температуре, когда ему придается нужная форма для оружия и предметов труда. Но кузнецы — народ творческий, поэтому из-под их молотов кроме инструментов выходили настоящие кованые шедевры декоративного искусства. Ими же и обставляли свои дома представители высших сословий общества.

Кованые изделия закупали во дворцы и замки. На решетках и воротах богатых домов можно было увидеть причудливых зверей и растительные орнаменты тонкой работы, выкованные из металла. Появилась художественная ковка, известная нам сейчас — это функциональные и необходимые части интерьера, имеющие эстетическую ценность. Мастера-кузнецы создают рукотворную сказку, вкладывая в неё свою душу и опыт поколений.

Наша кузнечная мастерская работает в традиционном стиле горячей художественной ковки. Кованые вещи больше не недоступная роскошь. Её размещают в доме, на улице — насколько хватит вашей фантазии и умения мастера-кузнеца.

Ковка в интерьере

Кованые изделия на удивление универсальны и помогают в оформлении домов и квартир.

В квартире из художественной ковки принято заказывать:

1. Внутри: крючки для одежды, мебель (кровати, кресла, стулья), люстры, бра, оформление декоративных каминов.
2. Снаружи: решетки для окон или балкона, кованые балконные перила, стойки для цветочных вазонов.

Разделение кованых элементов условно. Никто не запретит вам поставить вазоны в квартире, а кованую мебель на балконе.

Для загородного дома заказывают:

1. Внутрь: лестницы и лестничные перила, наборы и решетки для камина, люстры, бра и светильники, любая мебель и фурнитура, вешалки и крючки.
2. Снаружи: перила и ограждения возле входа или на крыльце, козырек над входом, оконные и балконные решетки.
3. Во двор: все виды ограждений, ворота, рамки для винограда или любых других вьющихся растений, декоративные садовые элементы, уличные, настенные и лестничные фонари, беседки, альтанки и мебель для них, мангалы.

В кованых изделиях соединены разные металлы и стили. Срок их службы просто поражает — при необязательном уходе такие вещи будут служить вашим внукам и правнукам. Другое дело, что металл нужно уметь сочетать с другими материалами в интерьере, что требует вкуса и чувства меры.

С чем хорошо сочетается художественная ковка

Помещение должно быть уютным, а само кованое изделие не выглядеть чуждым по отношению к остальному интерьеру. Кованый металл перекликается со стеклом, камнем, деревом разных пород и тканями. Эти материалы сочетаются с металлом как внутри помещений, так и на открытом воздухе.

Ткани принято вешать в комнате, но та же открытая летняя беседка с занавесками только выиграет от появления в ней кованых элементов. Другой пример оригинального совмещения металла и ткани — кованые абажуры.

Если с камнем и деревом все более-менее понятно, то стеклом оформляют кованые фонари и светильники. Стеклянные вставки уместны в перилах или художественной кованой вязи.

Единственный материал, с которым предметы художественной ковки не сочетаются — это пластик. Однако, если его структура имитирует дерево, то задача выполнима. В остальном же кованые вещи аккуратны в интерьере, главное только расставить акценты и совместить с другими материалами.

Роль древних молотобойцев выполняет гидравлический молот. В остальном же мастерам требуются все те же знания, что и средневековым коллегам, поэтому обучение кузнечному делу — дело долгое и трудное. К концу обучения у кузнеца выработан стиль и вкус, а также манера работы с металлом. И его изделия становятся авторскими.

Металл — достаточно капризный материал. Ковке нужна очень высокая температура, на которую сплавы металлов по-разному реагируют, и все это учитывает кузнец. Из-за этого у изделий, созданных по одному и тому же макету, есть различия. Ковка — не штамповка и не литье, а сложная, трудоемкая, но такая интересная ручная работа.

Процессы ковки металлов, типы и их характеристики

Формовка металлов

Ковка металлов — это процесс деформации, при котором металлическая заготовка сжимается между двумя штампами для образования детали.

Содержание данной статьи

Что такое ковка металлов?

Ковка металлов представляет собой группу процессов формообразования, при которых заготовка или заготовка пластически деформируются между двумя штампами или инструментами с применением силы сжатия. Хотя ковка может выполняться во всех диапазонах температур, таких как горячая, холодная, теплая и изотермическая, наиболее распространенный тип ковки выполняется с заготовкой при температуре выше ее температуры рекристаллизации. Ковка является одним из важнейших процессов обработки металлов давлением, особенно в производстве чугуна и стали.

Ковка в открытых штампах

Ковка, один из старейших и наиболее важных металлургических процессов, впервые был использован около 4000 г. до н.э. для изготовления драгоценностей, монет и многочисленной утвари путем дробления металла каменными орудиями. Современная ковка по-прежнему следует той же концепции, что и местная кузница, но мощные молоты и механические прессы заменили сильную руку и молот, а штампы из инструментальной стали заменили наковальню.

Роторы турбин, зубчатые колеса, болты и заклепки, столовые приборы, ручные инструменты, различные конструктивные элементы для машин, авиации, железных дорог и ряд другого транспортного оборудования в настоящее время успешно куются.

В процессе ковки создаются изолированные компоненты. Поскольку поток металла и структуру зерна материала можно контролировать, кованые изделия обладают исключительной прочностью и ударной вязкостью. Они особенно надежны для высоконагруженных и критических приложений.

Характеристики металлической поковки

• Кованые детали обладают хорошей прочностью и ударной вязкостью и используются в ответственных деталях из-за их надежности для высоконагруженных и критических применений.
• Кузнечное производство обычно дает мало брака или вообще не дает его, поэтому оно сравнительно дешевле для средних и крупных производственных партий.
• В процессе ковки можно быстро создать окончательную геометрию детали, обычно за один или несколько ударов молотка.

Преимущества и недостатки ковки металла

Преимущества ковки металла

• По сравнению с литьем, ковка дает более прочный продукт.
• Кузнечные изделия обладают повышенной усталостной прочностью и сопротивлением ползучести.
• Механические свойства кованых изделий выше.
• Операция недорогая.
• Эта процедура не требует участия квалифицированного оператора.
• Этот метод позволяет получить широкий спектр форм.

Недостатки ковки металлов

• Более высокие затраты на оборудование для больших ковочных прессов являются дорогостоящими по сравнению с другими производственными процессами.
• Может потребоваться дополнительная процедура финишной обработки.
• Не способен создавать сложные формы.
• Размер поковки ограничен размерами пресса.
• Хрупкий металл не поддается ковке.

Горячая и холодная ковка

Холодная ковка сжимает металл при температуре окружающей среды, тогда как горячая ковка требует высокого уровня нагрева. Холодная и горячая ковка отличаются интенсивным нагревом горячей ковки, что позволяет металлу принимать более сложные и сложные формы, чем при холодной ковке.

Горячая ковка

Температура горячей ковки зависит от типа металла. Процесс горячей ковки начинается с нагрева штампов, чтобы избежать потери температуры на протяжении всей операции и гарантировать, что кристаллизация не произойдет до завершения формовки. Металл становится более пластичным при нагревании. Когда горячий металл сжимается штампами, структура меняется на более мелкозернистую, что увеличивает предел текучести и пластичность.

Холодная ковка

Материалу придается необходимая форма методом смещения при холодной ковке. Сжимающая сила сжимает металл между пуансоном и матрицей при нормальной температуре до тех пор, пока он не примет форму формы. Прокатка, прессование, волочение, вращение, выдавливание и выдавливание — все это примеры методов холодной ковки.

Типы поковок по металлу

Типы поковок по металлу (Источник: Kalpakjian & Schmid)

• Ковка в открытых штампах
• Ковка в закрытых штампах или штамповка
• Беспламенная ковка

Ковка в открытых штампах

В самом простом кузнечном штампе два плоских штампа сжимают цилиндрическую заготовку поперечного сечения, аналогично испытанию на сжатие. Ковка в открытых штампах, также известная как ковка с осадкой или осадка, позволяет металлу течь и увеличиваться в диаметре без ограничений, в то время как высота заготовки уменьшается.

Важным промышленным методом является горячая ковка в открытых штампах. Валы, диски и кольца являются примерами основных форм, производимых процессами с открытой матрицей. Матрицы со слегка изогнутыми поверхностями помогают формировать работу в различных приложениях. Кроме того, работу необходимо часто корректировать (например, поэтапно поворачивать), чтобы добиться соответствующего изменения формы. Навыки человека-оператора являются важным аспектом успеха этих процедур. Формование огромного квадратного литого слитка в круглое поперечное сечение является примером свободной штамповки в сталелитейной промышленности. Ковка в открытых штампах дает грубые формы, которые должны быть усовершенствованы с помощью последовательных процессов, чтобы получить окончательную геометрию и размеры. Способность свободной горячей штамповки создавать благоприятный поток зерен и металлургическую структуру в металле является значительным преимуществом.

Как показано на диаграмме выше, долбление, окантовка и зазубривание являются примерами свободной ковки или подобных операций. Долбление — это процедура ковки, которая уменьшает поперечное сечение заготовки и перераспределяет металл при подготовке к ковке. Для этого используются штампы с выпуклыми поверхностями. Многогнездные штампы для оттиска обычно имеют полости для долбления, поэтому начальный стержень может быть грубо сформирован до окончательной формы. Кромка идентична фуллеровке, за исключением того, что штампы вогнутые. Зубчатая обработка – это метод уменьшения поперечного сечения и удлинения заготовки путем применения последовательности ковочных сжатий по ее длине. Он используется для изготовления блюмов и плит из литых слитков в сталелитейной промышленности. Это делается с помощью открытых штампов с плоскими или слегка изогнутыми поверхностями. Эту процедуру часто называют инкрементной ковкой.

Преимущества свободной штамповки

• Затраты на оснастку минимальны или отсутствуют.
• Сокращение времени выхода на рынок
• Некоторые размеры варьируются от нескольких миллиметров до примерно 100 футов.

Недостатки свободной штамповки

• Не идеально подходит для изготовления сложных, точных деталей или других применений, требующих жестких допусков.
• Для чистовой обработки поковок часто требуется механическая обработка.
• Процесс не всегда дает стабильные результаты или желаемые характеристики.

Ковка тиснением

Ковка в закрытых штампах прижимает штампы друг к другу, полностью или частично охватывая заготовку. Нижняя матрица содержит нагретое сырье, близкое по форме и размеру к готовому кованому изделию.

В этой процедуре форма поковки включается в виде негатива в верхний или нижний штамп. Когда процесс начинается, верхний штамп ударяет по металлическому материалу, придавая ему желаемую кованую форму.

Этот метод позволяет изготавливать детали весом от нескольких унций до 60 000 фунтов.

Преимущества штамповки

• Превосходные механические качества и лучшее качество поверхности
• Механическая обработка сведена к минимуму или не выполняется вовсе.
• Для больших производственных циклов это рентабельно.
• Можно получить размеры с более жесткими допусками и различные формы.
• Более точные и постоянные оттиски
• Возможность воспроизведения практически любой формы и размера

Недостатки ковки оттисков

• Из-за высокой стоимости изготовления штампов оно обычно нерентабельно при коротких или малых производственных циклах.
• Из-за высокой стоимости оборудования и печей стоимость установки выше.

Ковка без оплавления

В некоторых случаях штамповка осуществляется в полностью закрытых оттисках. С помощью этого метода создается почти чистая или сетчатая поковка. Поскольку этот метод не основан на создании заусенца для достижения полного заполнения, штампы не предусматривают этого. В зазоре между верхним пуансоном и матрицей может образоваться тонкое ребро или кольцо облоя, но это можно легко устранить с помощью дробеструйной обработки или галтовки, и для этого не требуется обрезка матрицы. В результате этот метод известен как «безпламенная ковка», а также как «ковка в закрытых штампах».

Преимущества ковки без оплавления

• Предотвращение отходов материала и экономия энергии.
• высокая скорость изготовления и высокая точность размеров
• Конечный продукт имеет четкую форму.
• Готовая часть имеет высокую прочность.
• Конечный продукт имеет более высокую пластичность.

Недостатки ковки без оплавления

• Из-за сложной формы штампа затраты на оснастку выше.
• Не допускает постепенного нарастания трудноковываемых элементов на нескольких стадиях течения металла.
• Для полного заполнения полости без создания избыточных давлений объем металла в заготовке должен регулироваться в очень узких пределах.
• Для достижения такого идеального контроля веса в конечной матрице требуются определенные хорошо контролируемые рабочие этапы.

Рекомендуемая литература

• Калпакджян С. и Шмид С. Р. (2009 г.)). Технологии производства и технологии  (Шестое издание). Лондон: Пирсон.

Объяснение методов ковки металла | Trenton Forging

Назад к новостям/блогам

---

 

Содержание

Ковка — это производственный процесс, на который опираются многие отрасли промышленности. Фактически, сотни кованых компонентов можно найти в самолетах, транспортных средствах, сельскохозяйственном оборудовании, поездах, горнодобывающей технике и многом другом. По сравнению с другими процессами, такими как литье и сварка, поковки прочнее и надежнее. Кроме того, поскольку процесс ковки металла может эффективно производить сложные геометрические формы, он может быть более рентабельным производственным процессом.

Одно из распространенных заблуждений состоит в том, что ковка является универсальным методом; на самом деле существует несколько методов, которые может использовать производитель поковок. В целом поковку можно классифицировать двумя способами: по оснастке и по температуре.

В этой статье мы рассмотрим каждый метод ковки, а также выделим основные виды оборудования, используемого при ковке.

Начнем с первой классификации: ковка с помощью оснастки

Ковка с помощью оснастки

Слова «штамп» и «инструмент» часто используются как синонимы в кузнечном производстве. Они относятся к устройству, которое используется для формирования (обычно предварительно нагретой) заготовки, слитка, преформы или прутка. При сравнении ковки с помощью используемой оснастки существует три основных метода: тиснение штампом, открытый штамп и прокатное кольцо.

Ковка штампов

При штамповке штампов металл сжимается/сжимается между двумя специальными штампами, каждый из которых имеет предварительно вырезанные профили/полости (или оттиски) окончательной формы детали.

Затем с помощью различного оборудования, например, механического пресса или отбойного молотка, заготовку или заготовку прессуют, подвергая пластической деформации. При каждом оттиске заготовка вдавливается в полость по мере того, как заусенец (избыток металла) вытекает в матрицу. По мере остывания вспышки в оттиске нарастает давление, что помогает обеспечить более однородный компонент. Затем вспышка удаляется либо вручную, либо с помощью обрезных штампов.

Штамповка методом штамповки в основном используется для изготовления сложных симметричных и асимметричных кованых компонентов. Этот метод также может обеспечить более узкие допуски по сравнению с ковкой в ​​открытых штампах.

Ковка в открытых штампах

В кузнечных штампах в открытых штампах заготовка (слиток, пруток, заготовка или заготовка) деформируется между верхним и нижним штампом с плоской поверхностью, и движение самой заготовки в значительной степени помогает формировать конечную форму часть.

В дополнение к штампам с плоским торцом и молоткам (или прессам) существуют другие инструменты, которые можно использовать для ковки в открытых штампах, включая седла, блоки, кольца, оправки и пуансоны.

Детали, изготовленные свободной ковкой, обычно имеют простую форму (длинные и прямоугольные, плоские и круглые и т. д.) и могут подвергаться дальнейшей механической обработке после процесса ковки.

Ковка в открытых штампах используется для изготовления компонентов всех размеров, но, когда дело доходит до сложности, ковка в штампах обычно предпочтительнее, чем ковка в открытых штампах.

Ковка вальцевых колец

Последним методом обработки является ковка вальцевых колец. В отличие от тиснения и открытого штампа, в методе ковки не используются штампы, и он используется для изготовления очень специфических форм: колец.

Этот процесс ковки можно использовать для изготовления бесшовных колец всех типов и размеров. Прокатная ковка предпочтительнее механической обработки, резки и литья, поскольку она позволяет производить компоненты с жесткими допусками. Кроме того, ковка устраняет внутреннюю пористость, в отличие от литья, что снижает ползучесть, усталость и другие проблемы.

При вальцевании заготовка обычно подвергается предварительному формованию. Техника изготовления заготовок, используемая в валковой ковке, называется штамповкой. Как следует из названия, в ложе пробито отверстие, придающее ему форму пончика. Затем преформа проходит через прокатный стан до тех пор, пока не будет получен окончательный компонент.

Все типы компонентов могут быть созданы методом ковки, включая подшипники двигателя, колесные подшипники, фланцы и шестерни.

Процессы ковки по температуре

Процессы ковки металлов также можно классифицировать по фактической температуре заготовки. Различные температуры влияют на пластичность металла, конечное качество детали и могут определять многие конечные механические свойства компонента, включая прочность, пластичность и устойчивость к ударам или усталости.

При классификации ковки по температуре различают три основных метода: горячую, теплую и холодную.

Горячая ковка

При горячей ковке штампы/инструмент обычно предварительно нагревают до определенной температуры, а затем нагревают до заданной температуры саму заготовку. Температура, используемая при горячей ковке, варьируется в зависимости от используемого сырья, производимого компонента и любых конкретных требований к применению.

При горячей ковке тепло делает металл более пластичным, а постоянное давление штампов, сжимающих горячий металл, приводит к более тонкой зернистой структуре и, следовательно, к более прочным и пластичным компонентам.

Горячая ковка

При теплой ковке заготовка нагревается в определенном диапазоне: выше температуры наклепа, но ниже температуры окалины.

Горячая ковка охватывает ряд кованых изделий, которые не требуют затрат и жестких допусков холодной ковки или более высокого предела прочности горячей ковки. Горячая ковка металла обычно используется для деталей, которые уже близки к своей окончательной форме, таких как валы и шестерни.

Холодная ковка

Как следует из названия, процесс холодной ковки выполняется при более низких температурах (от комнатной до нескольких сотен градусов).

Холодная ковка также использует другие процессы, включая гибку, чеканку, прокатку и выдавливание, в зависимости от типа производимого компонента. Металл, используемый в этом процессе, также обычно отжигается или размягчается в процессе ковки, и во время этого процесса требуется непрерывная смазка для предотвращения нагрева от трения.

Несмотря на то, что холодная ковка является чрезвычайно точной и часто практически не требует отделочных работ, горячая ковка по-прежнему является предпочтительным методом для сложных поковок по индивидуальному заказу. Кроме того, компоненты холодной штамповки с большей вероятностью будут содержать остаточные напряжения, которые в конечном итоге могут привести к растрескиванию, деформации и другим проблемам.

Оборудование, используемое при ковке

Если вы когда-либо видели или слышали такие термины, как ковка на прессе или ковка на молоте , то это относится к типу оборудования, используемого во время определенного процесса ковки.

Прессы

При свободной ковке или штамповке производители могут использовать пресс, который позволяет контролировать деформацию заготовки под высоким давлением. Прессы бывают нескольких типов: винтовые, гидравлические и механические.

Винтовой пресс приводит в движение силовой цилиндр вверх или вниз по винтовому валу для штамповки металла. Гидравлический пресс использует цилиндр под давлением гидравлического масла, а механический пресс приводится в действие шестерней, рычагом или другим механическим оператором, соединенным с двигателем и коленчатым валом.

Отбойные молотки

Далее, отбойный молоток, как следует из названия, использует силу тяжелого металлического молота, который при падении с высоты (под действием силы тяжести) или при помощи привода ударяет по заготовке. Мощный удар высвобождает кинетическую энергию для деформации металла, и обычно около трех ударов на каждом этапе достаточно для придания формы расплавленному металлу, хотя это количество может варьироваться.

Молотки с встречным ударом

Для очень крупных металлических деталей молоток с встречным ударом передает на матрицу энергию удара большого тоннажа. Молоток движется в противоположных направлениях с каждым ударом и обеспечивает более точное формование крупных поковок. Молоты с контрударом могут иметь гидравлический или пневматический привод.

Кольцевые ролики/прокатные станы

Кольцевой ролик, прокатный стан или редукционный стан в основном используются при ковке бесшовных раскатных колец, но также могут использоваться для предварительной формовки заготовки во время ковки в открытых штампах или штамповочных штампах. В прокатном стане преформа проходит через валки станка, который затем формирует конечный компонент (может потребоваться дополнительная обработка компонента после его прохождения через прокатный стан). Некоторые прокатные станы даже включают манипулятор, который используется для пробивки заготовки.

Один метод ковки лучше другого?

Не существует конкретного метода ковки, который по своей сути был бы «лучше», чем другой. Каждый будет иметь уникальные преимущества в зависимости от размера, формы и количества компонентов, сложности кованых деталей или любых требований к прочности или механическим свойствам.

Некоторые геометрические формы деталей лучше подходят для определенных процессов и оборудования. В одной из наших предыдущих статей мы выделили некоторые из многих преимуществ каждого процесса ковки. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о преимуществах каждого процесса.

Есть вопросы? Свяжитесь с Trenton Forging Today

Trenton Forging — американский производитель поковок, специализирующийся как на горячей штамповке, так и на штамповке штампами. Мы можем производить как симметричные, так и асимметричные компоненты на заказ из стали, нержавеющей стали и стальных сплавов. Некоторые из наших других возможностей включают прототипирование и обратный инжиниринг, индивидуальную оснастку и механическую обработку.

Если у вас есть общие вопросы о нашем процессе ковки металла или вы хотите запросить расценки, заполните нашу онлайн-форму сегодня.