Ковка стали: Ковка металла: особенности процесса, способы и виды обработки

alexxlab | 22.03.2023 | 0 | Разное

Ковка металла: особенности процесса, способы и виды обработки

Обработка металла при помощи ковки применялась людьми еще задолго до начала использования железа и появления стали. По данным археологических исследований люди механически обрабатывали металл, размягченный длительным нагреванием, придавая ему требуемую форму еще 5-6 тысяч лет назад. Технологически ковка в наши дни представляет тот же самый процесс. Только с развитием металлургии и техники в кузнечном ремесле появились новые приемы, способы и механизмы для обработки металла. Сегодня ковка металла применяется на многих промышленных предприятиях.

Технология

Как и тысячи лет назад, для того чтобы металл поддавался обработке при помощи ковки, его требуется нагреть до определенной температуры. Если постепенно нагревать заготовку, не доводя до температуры плавления, то в определенный момент металл становится мягким и пластичным. Для каждого металла эта температура разная. После придания необходимой формы и доведения ее до определенной структуры с особыми свойствами, полученное изделие подвергается закалке. Традиционно закалка заключается в резком охлаждении в различных жидкостях. Иногда закалка подразумевает цикл нагрева и охлаждения до определенной температуры.

Также существует технология холодной ковки. Характеристики изделий полученных прессованием и изгибанием холодной металлической заготовки, по ряду параметров не уступают изделиям, полученным традиционным способом.

Способы механической обработки

Основными видами механической обработки при ковке изделий являются:

• Свободная ковка;
• Машинная ковка;
• Штамповка.

При свободном способе заготовка располагается на наковальне без применения дополнительных удерживающих приспособлений. К этому способу относится традиционная ручная ковка.

Машинный способ используется на промышленных предприятиях. Процесс ковки производится механическими молотами, вес которых может достигать 5 тонн. Этим методом обрабатываются изделия весом в десятки тонн.

Применение штамповки позволило сделать данную технологию массовой. Изделие нужной формы получается путем размещения заготовки в специализированном штампе. После удара механического пресса заготовка приобретает форму отверстия в матрице штампа.

Инструменты и оборудование

По набору оборудования и инструментов современная кузница не сильно отличается от древних кузниц, использовавшихся всеми народами мира. Она оснащена горном, мехами и наковальней, для обработки деталей применяются различные молоты и клещи.

Кузнечный горн представляет собой очаг или печь для нагревания заготовок. Для увеличения температуры в печи в нее при помощи мехов подается воздух. Современные кузнечные горны могут быть топливными или электрическими с принудительной подачей воздуха через сопла, расположенные в разных его точках. Наковальня представляет собой массивный стол с ровной поверхностью.

Виды механической обработки

Для придания металлу требуемой формы и устранения всех наружных и скрытых дефектов заготовки применяются следующие виды обработки:

• Осадка – уменьшение высоты изделия за счет увеличения площади поперечного сечения;
• Высадка – создание утолщений на определенных участках детали;
• Протяжка – длину заготовки увеличивают, а ширину и высоту уменьшают;
• Раскатка – придание заготовке цилиндрической формы;
• Прошивка – пробивание сквозных отверстий в заготовке;
• Разгонка – деталь расплющивают по наковальне, уменьшая ее высоту.

Особенности процесса

Для качественной ковки стальных изделий необходимо соблюдение ряда условий:

1. Легированные стали нельзя нагревать свыше 1000 ºС, а мягкие – более 1300 ºС;
2. Нагрев заготовки проводится поэтапно, на первом этапе нагревание производится до 300 ºС, затем постепенно достигается температура ковки;
3. Стальная заготовка должна нагреваться равномерно со всех сторон.

Использование в промышленности

На сегодняшний день использование ковки применяется и в традиционном кузнечном деле, и в промышленных масштабах. Появление тяжелых механических молотов, технологии штамповки и современных инструментов сделало возможным массовое изготовление кованных изделий, но индивидуальная художественная ковка сохраняет свою популярность и в наши дни.

Влияние ковки на структуру и на механические свойства металла

При ковке изменяются макроструктура и механические свойства металла. Эти изменения в основном зависят от следующих причин: 1) температурных условий ковки; 2) степени уковки; 3) от способа ковки; 4) химического состава стали.

Под влиянием ковки структура металла изменяется в двух противоположных направлениях. При ковке слитка структура принимает волокнистое (полосчатое) строение. Образование волокнистой структуры характеризуется тем, что при ковке слитка ликвационные зоны, газовые пузыри, шлаковые включения и т. п., а при низкой температуре и зерна стали (дендриты), вытягиваются в направлении течения металла. Крупнозернистое строение слитка превращается в мелкозернистое вследствие раздробления кристаллов под ударами молота или под давлением пресса.

При ковке прокатанного металла происходят другие структурные изменения металла. Зерна изменяются меньше, так как они уже частично разрушены в процессе прокатки. В отличие от прокатки ковка дает более перепутанные волокна металла. Поэтому, как правило, механические свойства прокованного металла лучше, чем механические свойства прокатанного металла.

Одновременно с изменением кристаллов ковкой при высоких температурах зерна растут, так как создаются условия для объединения мелких зерен в крупные. Явление роста зерен, т. е. объединение мелких зерен в крупные, называется собирательной рекристаллизацией. Зерна растут тем больше, чем выше температура ковки.

Собирательная рекристаллизация понижает сопротивляемость металла деформации. Следовательно, ковать металл надо при температуре, которая способствует росту зерен (рекристаллизации), а кончать ковку следует при температуре, при которой не происходит рекристаллизации металла. Это обеспечит получение поковки, состоящей из мелких зерен с повышенными механическими свойствами.

Из сказанного можно сделать вывод о том, что структура металла, а вместе с нею и механические свойства поковки зависят от измельчения зерен вследствие их деформации и рекристаллизации.

Структура металла зависит также и от степени укова (во время вытяжки). Уковом называется отношение поперечного сечения заготовки к площади поперечного сечения поковки. Чем больше уков (т. е. величина вытяжки), тем мельче зерно и более резко выражена полосчатая структура поковки. Уков слитка принимают больше, чем уков прокатанной заготовки. Величина минимального укова для углеродистых сталей на гладких частях 3,0; на фланцах и выступах 1,75; для легированных сталей на гладких частях 2,0; на фланцах и выступах 1,5. При ковке поковок из слитка уков по гладкому участку берется 3—4, а по-фланцу и выступу 1,5—1,75.

При ковке слитка разрушаются крупные кристаллы, металл уплотняется за счет возмещения пустот, имеющихся в слитке, и заваривания пузырей, тогда как кристаллическая структура металла сортовой катаной заготовки уже разрушена во время прокатки. Чем выше температура нагрева металла перед ковкой, тем больше должен быть уков.

При укове сверх нормального имеет место улучшение механических свойств вдоль вытяжки ухудшение их в поперечном направлении.

На механические свойства поковок влияют также способы их изготовления. Одну и ту же деталь можно изготовить разными способами и получить при этом поковки, обладающие различными механическими свойствами. Необходимо стремиться изготовлять поковку так, чтобы не перерезать волокна металла.

Вал, изготовленный изгибанием, будет иметь одинаковые механические свойства во всех частях (шейке и щеках), так как волокна не перерезаны и тянутся вдоль всего вала. Волокна вала, изготовленного вырубкой, перерезаны. Поэтому механические свойства этого вала будут хуже, чем вала, изготовленного при помощи изгибания.

Процесс ковки стали | Стальная ковка

Поскольку все стальные поковки, производимые на нашем заводе, ограничены процессом ковки в закрытых штампах, поэтому ниже мы подробно представим процесс ковки стали с использованием технологии ковки в закрытых штампах. Обычно основными этапами процессов ковки стали в закрытых штампах являются изготовление штампа / инструмента, резка заготовок, нагрев заготовок, ковка, обрезка, термообработка, дробеструйная обработка, механическая обработка, обработка поверхности, проверка и упаковка.

 

Этап 1. Проектирование и изготовление штампа

Изготовление штампов является ненужным шагом для штампованных стальных деталей. Как только будет размещен новый заказ, наш инженер спроектирует штампы в соответствии с чертежом стальной ковки от клиентов. В отличие от литья, стальные ковочные штампы будут включать ковочные штампы, штампы для обрезки и сплющивания, поэтому ковочные штампы намного дороже, чем литейные формы.

 

 

Этап 2. Резка и нагрев заготовок

В нашей кузнечной компании мы будем хранить на складе некоторые общие спецификации стальных материалов для непрерывного производства. После того, как штампы будут готовы, стальные заготовки будут взяты с нашего склада материалов, затем нарезаны на необходимую длину и нагреты в среднечастотной печи перед ковкой.

 

 

Этап 3. Ковка в закрытых штампах

После нагрева заготовок нагретые стальные стержни будут помещены под верхние и нижние штампы, а затем спрессованы в желаемую форму, но вокруг изделия будет виден лишний материал, который назван вспышкой.

 

 

 

Шаг 4. Обрезка

Теперь получены поковочные заготовки с заусенцами, для удаления заусенцев кованые стальные заготовки помещаются под обрезные штампы и снова прессуются. На этом этапе закончена целая заготовка для ковки.

 

 

 

Этап 5. Термическая обработка

Для улучшения прочности и механических свойств термическая обработка проводится после ковки. , отпуск и закалка, обработка на твердый раствор и т. д. Конечно, термическая обработка применяется только тогда, когда это необходимо.

 

 

 

Шаг 6. Дробеструйная очистка

Для удаления окалины и улучшения качества поверхности стальные поковки подвергаются дробеструйной очистке. После дробеструйной обработки изделия будут выглядеть более четкими и гладкими.

 

 

 

 

Этап 7. Механическая обработка

Хотя допуски кузнечных заготовок более жесткие, чем у литых, иногда это все же не требуется, при механической обработке для применения, применения. В нашей компании основным обрабатывающим оборудованием являются токарный станок с ЧПУ и ЧПУ. Токарный станок с ЧПУ используется для простой обработки, а ЧПУ предназначен для точной обработки с высокой стоимостью обработки.

 

 

Шаг 8. Обработка поверхности

Если нет особых требований к обработке поверхности, перед упаковкой достаточно нанести антикоррозийную покраску водой/маслом. Иногда требуется специальная обработка поверхности в зависимости от применения стальных поковок, например, цветная окраска, цинкование, электроокраска и т. д. Мы можем разделить процесс проверки на внешний осмотр и внутренний осмотр. Внешний осмотр включает в себя: измерение размеров, визуальный осмотр дефектов. А внутренняя проверка относится к проверке внутренних свойств.

 

 

 

Шаг 10. Упаковка и доставка

Для защиты экспортируемых стальных поковок от повреждений мы упаковываем их в полиэтиленовый пакет, а затем помещаем в стандартный деревянный ящик. Кроме того, мы также можем настроить упаковку в соответствии с требованиями заказчика. Расположенный в порту Нинбо, нам очень удобно доставлять продукцию в порты назначения клиентов как по морю, так и по воздуху.

Стальная ковка – Кузница Королевского города

перейти к содержанию

Steel ForgingQCForge2020-07-22T13:46:14+00:00

Процесс ковки стали

В Queen City Forging мы используем применение тепла и давления в процессе ковки для придания формы и улучшения металлургических свойств, обеспечивая все стальной компонент соответствует проектным требованиям или превосходит их. Процесс ковки обеспечивает долговечность критических с точки зрения безопасности компонентов в самых тяжелых условиях эксплуатации. Тип процесса ковки, используемый для производства какой-либо конкретной детали, будет зависеть от оценки затрат и выгод, наиболее подходящих для этой детали, включая требуемую сталь и количество поковок, которые необходимо произвести 9. 0003

Резка сырья

Заказ стали в виде прутков или заготовок является типичным первым шагом в процессе. Затем прутки или заготовки распиливаются или разрезаются на ножницы по длине. При резке образуются отдельные детали, иногда называемые заготовками, которые затем обычно поступают в процессы нагрева с использованием печей, работающих на топливе, электрической индукции или оборудования для электрического нагрева сопротивления.

Горячая ковка

В процессе ковки вырезанные заготовки помещаются между штампами, и прикладывается усилие, когда штампы прижимаются друг к другу в различных типах кузнечного оборудования. Это заставляет стальную заготовку течь, оставаясь твердой, чтобы заполнить полости в штампах, создавая новую конфигурацию формы и улучшая свойства материала. При горячей ковке заготовки перед ковкой обычно нагревают до температуры в диапазоне 1750F (950C) до 2300F (1250C). Многие стали и стальные сплавы должны быть кованы при этих температурах, чтобы обеспечить наиболее рентабельное производство и гарантировать, что сплавы не будут повреждены в процессе деформации.

Горячая ковка

Некоторые сплавы и конфигурации могут быть кованы при более низких температурах в диапазоне от 1350F (750C) до 1750F (950C). Преимуществом может быть ковка стали при температуре, ниже которой оксиды, называемые окалиной, образуются на поверхности стали из-за воздействия атмосферы при температуре. Это, наряду с меньшим изменением размеров по мере охлаждения деталей от более высокой температуры, позволяет достичь более строгих допусков в процессе ковки. Как правило, потребуются значительно более высокие усилия ковки и более крупное кузнечное оборудование, которое может развивать большее усилие.

Холодная ковка

В этом случае холодная, как правило, означает комнатную температуру или температуру окружающей среды, 72F (22C). В этом случае часто требуются специальные смазки для заготовок и штампов, а марки и конфигурации стали гораздо более ограничены. Может потребоваться гораздо более крупное оборудование и специальные конструкции штампов. Силы, необходимые для деформации сырья, приводят к значительному нагреву в процессе деформации, и температура заготовки может достигать 350°F (175°C).

Свойства кованой стали

Процесс ковки дает преимущества, которых невозможно достичь с помощью других методов производства.

Плотность

Правильно выкованный компонент не будет иметь включений, пустот, усадок или плотности менее 100%, которые могут быть типичными для таких процессов, как литье или процессы порошковой добавки. Ничто не может быть захвачено, так как продукт остается в твердом состоянии на протяжении всего производственного процесса.

Долговечность

Прутки и заготовки, типичные исходные материалы для процесса ковки, как правило, имеют длинный продольный поток зерен в направлении длины из-за способа изготовления этих форм. Ковка переориентирует этот поток зерен через контуры деталей, что может обеспечить улучшенные направленные свойства, а также стимулирует рекристаллизацию сырья с образованием зерен меньшего размера, что является ключом к улучшению усталостных свойств.

Однородность и согласованность

Материал, который был обработан и переработан посредством процессов деформации в твердом состоянии, не только не содержит пустот, но и не имеет твердых участков или внутренних металлургических вариаций, которые могут вызывать различия в обрабатываемости от детали к детали. При постоянном вводе сырья в каждую поковку результаты термообработки будут более однородными как в металлургическом, так и в размерном отношении.

Преимущество ковки

Ковка производит продукцию с самыми высокими измеренными значениями ударной вязкости и усталостных свойств. Есть причина, по которой все другие процессы стремятся рекламировать «почти кованые свойства» или требовать сравнения с коваными свойствами в особых условиях. Кованые свойства означают ВЫКОВАННОЕ — высочайшее качество, на которое стремятся все остальные.

Типы процессов ковки

Ковка в открытых штампах

Кузнечно-штамповочная штамповка включает помещение заготовки в рабочую зону молота или пресса и формование с использованием простых инструментов или плоских штампов – без полостей для определенной формы.