1 - Процес кування пі; ці масивні введення в модуль ковки щогли; ріау
1 - Процес кування масивних шматків
Процеси отримання деталей дуже різноманітні залежно від природи матеріалів, їх функції та геометрії. Цей курс фокусується на принципах отримання деталей шляхом кування
На малюнку нижче узагальнено основні класи використовуваних процесів. Це показує, що існує три основних способи виготовлення металевих деталей залежно від початкового стану металевого матеріалу:
Процеси формування рідини:
Лиття з піску: використовує вогнетривкий матеріал у формі дрібних зерен
Ліплення оболонки: складається з отримання деталі з металевої форми
Лиття під тиском: метал розріджується в печі при надзвичайно високих температурах, а потім виливається в холодне приміщення за допомогою ковша для впорскування у форму
Втрачена воскова відливка: складається з виготовлення шару за шаром керамічної форми навколо воскової моделі, яка потім буде видалена
Відцентрове лиття: рідина піддається високошвидкісному обертанню навколо осі форми для виготовлення порожнистих циліндричних виробів
Процеси формування пластичної деформації:
Термоформування: формування пластикових деталей у вигляді пластини подвійним термічним (нагріванням) та механічним (нанесення форми) дією, що дозволяє отримати досить плоскі деталі.
Ламінування: зменшіть заготовку, провівши її між двома плавними або рифленими циліндрами, повертаючи в протилежну сторону.
Малювання: протягніть брусок круглої, квадратної або будь-якої форми в перерізі через плашку, щоб отримати брусок меншого перерізу і однакової форми. В основному це робиться холодним на лавці для розтяжки.
Штампування: поступово деформувати “заготовку” (вирізана пластина, яка відповідає формі інструментів, що використовуються для цієї мети).
Штампування: переміщення гучності шляхом друку на металі, миттєвого холодного або гарячого статичного набору тексту.
Молотком або безкоштовне кування: деформація металу інструментами холодного кування, що обертаються на металі.
Екструзія: примушування матеріалу проходити крізь матрицю для додання йому бажаної форми
Формування потоку: процес, заснований на повзучості, дозволяє трансформувати металеві деталі, змінюючи товщину між оправкою та однією або кількома накатками
Клінчінг: холодне складання двох аркушів дією пуансона та штампу
Обтиск: простота складання двох деталей одна на одну шляхом складання країв
Дугове зварювання: техніка зварювання з використанням MIG або TIG.
Клепання: незворотна збірка двох деталей шляхом вставки в певні отвори заклепки
Пайка: з’єднання двох металів без досягнення температури плавлення
Процеси формування матеріалу для видалення:
Механічна обробка: фрезерування, штампування, обточування бруса, різання, різьблення або свердління
Ножиці: різання між двома лезами або лазером
Зняття накипу: видалити товстий шар оксиду, помітний на поверхні нержавіючої сталі
Токарна обробка бруса: обробка деталей обертання за допомогою автоматичних токарних верстатів
Зняття задирок: видаліть небажані деталі (задирки) на деталі, яка щойно була сформована
Електроерозія: повільна та точна механічна обробка, що здійснюється електрошоком
Діаметр: механічна обробка круглої деталі, щоб розмістити її з боків
Процеси виробництва добавок:
FDM (Моделювання плавленого осадження): процес 3D-друку осадженням розплавленого дроту
SLA (Апарат стереолітографії): техніка тривимірного друку з використанням властивості деяких світлочутливих рідких смол полімеризуватися під впливом світла
SLM (Вибіркове лазерне плавлення): ущільнення металевих порошків нагріванням без досягнення температури плавлення
SLS (Вибіркове лазерне спікання): ущільнення полімерних порошків нагріванням без досягнення температури плавлення
Формування пластичної деформації буває двох типів:
Формування холодної пластичної деформації (штампування, штампування)
Формування гарячої пластичної деформації (кування, прокат, штампування)
Існує безліч процесів пластичного деформування, включаючи кування для виготовлення шатунів; екструзія, волочіння дроту та пултрузія для виробництва кабелів, лопатей та труб; глибокий креслення для виготовлення деталей кузова автомобіля; згинання для формування листових пружин; клепка, що забезпечує складання деталей; і стрижка, щоб розрізати простирадла.
Кувати - це трансформаційна галузь, розташована між металургійною промисловістю, яка виробляє металургійні вироби (сталь, алюмінієві сплави тощо), та механічною конструкцією, яка збирає вироблені деталі після надання їм бажаної форми. Кування матеріалів дозволяє виробляти масивні деталі металів або сплавів різної форми шляхом пластичної деформації при температурах, які можуть варіюватися від кімнатної до температури, де метал гарячий, залишаючись твердим. Із шорсткої форми він перетворюється на твердий під напругою, холодом (екструзією) або гарячим (шляхом вільного кування, штампування або кування). Процеси кування дозволяють отримувати складні деталі з дуже хорошими механічними характеристиками при цьому споживаючи менше матеріалу.
Безкоштовне кування без штампу: кування деталі за допомогою стандартних інструментів. Форма надається ноу-хау оператора.
Штампування: кування подрібненням між інструментами (плашками) конкретної форми.
Холодне формування або кування: формування при кімнатній температурі або з невеликим попереднім нагріванням.
Інші процеси деформації включають розлад, який включає стиснення кінців дротяних стрижнів у порожнини з утворенням, наприклад, болта, та екструзію для виготовлення циліндричних виробів та труб.
Особливості вільного кування:
Остаточну форму деталі отримують послідовністю прогресивних деформацій, що вимагають лише низьких витрат енергії на одиницю площі, за допомогою простих інструментів.
Випускаються два типи деталей:
Невеликі серії з 1 до 10 деталей, для яких вартість штампувальних інструментів призведе до високої ціни за одиницю.
Великі деталі (від 100 кг до 500 т), які можна виготовити лише за допомогою цієї техніки. Отримані форми менш складні, ніж при штампуванні
Переваги кування:
Невеликі втрати матеріалу
Деталі більш стійкі, ніж литі або механічно оброблені деталі
Скорочений час обробки в порівнянні з повністю обробленою деталлю
Переробка зерна
Виробництво моноблочних деталей
Покращення механічних характеристик (повага до волокнистості)
Деталі під великими навантаженнями
Недоліки кування:
Гаряча ковка запобігає деформаційному затвердінню і збільшує складність виконання механічних операцій.
Задіюється велика кількість енергії.
Низька продуктивність, час виготовлення форм, що може бути важливим залежно від складності.
Допуски та обробка поверхні поковок не кращі за обробку на додаток до значних витрат на процес.
Кування або штампування або кування твердих деталей: це техніка, що дозволяє деформуватись ударом або натисканням між двома інструментами масивна металева маса, холодний або гарячий, для того, щоб змусити його прийняти потрібну форму. Отримані деталі стійкі до механічних напружень, оскільки деформація металів породжує велику кількість металургійних явищ як на мікроскопічному, так і на макроскопічному рівні. Існує два типи формування штампуванням залежно від ковкості матеріалів:
Гаряче кування
Холодне кування
Температура кування: Температури формування сталей або сплавів такі:
Сталі від 1100 ° C до 1300 ° C
Алюмінієві сплави від 450 ° C до 550 ° C
Сплави міді від 750 ° C до 900 ° C
Титанові сплави від 940 ° C до 1050 ° C
Нікелеві сплави 1095 ° C
Цинкові сплави 420 ° C
Дефекти в процесі кування: Під час кування слід бути обережним, інакше мало дефектів може з’явитися. До дефектів кованого металевого виробу належать:
зовнішні та внутрішні тріщини: спричинені надмірним стресом або через неадекватний розподіл обмежень під час кування; погано спроектованою ковальською плашкою, надлишком матеріалу в кімнаті або за високих температурних градієнтів.
перекриття: спричинене вигином деталі або відсутність матеріалу у кімнаті.
холодне закриття: коли металеві потоки різної температури стикаються, вони не повністю зварюються і на їх перетині утворюється прикордонний шар, який називається холодним закриттям. Цей дефект обумовлений гострими кутамиs або високе тертя.
неадекватний потік зерна: несправність через неадекватну конструкцію штампа.
залишкові напруження: несправність виникає через неправильне охолодження кувальної деталі. Занадто швидке охолодження є основною причиною такого типу несправності. Це можна усунути повільним охолодженням кування.
викривлення деталі: виникає, коли тонкі зрізи швидше охолоджуються ніж решта кімнати
Метод боротьби з дефектами: Дефекти кування металу можна контролювати, беручи до уваги обсяг робочого матеріалу, хорошу конструкцію ковальської матриці та процес. Основний принцип - підтримувати правильний розподіл матеріалу та правильний матеріальний потік для здійснення цих розподілів. Геометрія порожнини штампа та радіус кута критично визначаються ковальськими компаніями для досягнення бездоганних виробів.
Застосування ковки в автомобільній галузі: Жорсткість, надійність та економічність - це характеристики, необхідні для застосування в автомобільній промисловості. Ковані деталі мають ці характеристики, що робить поковки придатними для застосування в автомобільній промисловості.
Ковані деталі мають хорошу здатність поглинання ударів, і тому їх можна виявити в місцях удару та напруги, таких як:
балки осі
колісні осі
торсіонні прутки
опорні кронштейни
зворотні та рульові важелі.
Ковані деталі також знаходять застосування в силовому агрегаті, де часто підробляють шатуни, приводні вали, приводні вали, диференціали, маточини зчеплення та хомути.
ОСНОВНІ КОВАНІ ЧАСТИНИ;
Аерокосмічні програми: Високе відношення міцності до ваги та надійність конструкції - найважливіші необхідні властивості. Продуктивність, дальність і вантажопідйомність літаків сильно залежать від цих властивостей.
Комерційні реактивні літаки, вертольоти, літаки з поршневими двигунами, військові літаки та космічні машини широко використовують кування.
Поковки бувають:
коріння крил і лонжерони
кріплення двигуна
деталі посадки та гальмування
колеса, гальмові кріплення та гачки зупинки.
турбомашини, суперсплави (залізо на основі нікелю та кобальту) куються в компоненти: відра, диски, лопаті, муфти, кільця, колектори, камери та вали.
Військові та оборонні програми: Спускові механізми гвинтівки ядерного приводного вала, включаючи поковки.
Ракети, важкі танки, броньована техніка, снаряди та інша важка зброя є загальним застосуванням кованих деталей оборони.
Автомобільні програми: Кування використовується для виготовлення більшості деталей двигуна: поршня, головки блоку циліндрів, турбокомпресора, компонентів підвіски та рульового управління, сталевого та алюмінієвого шасі, колінчастого валу, шатунів, шестерень, деталей приводу та осі, швидкостей валів редуктора
Застосування мотоциклів/велосипедів: Тут багато кувальних деталей: рама, маятник, гальма, двигун, колеса, потрійні дерева.
Що стосується велосипеда, кузня робить кривошипи та кривошипи з легких сплавів, щоб набирати швидкість і легкість.
Матеріали для кування
Різні метали та сплави, що використовуються, мають особливі властивості, які надають деталям здатності до механічного опору, різного ступеня легкості та провідності.
Сталі: залізо та вуглецеві сплави (
Всі метали та металеві сплави можуть бути підроблені. Для досягнення найбільш економічного виробничого процесу на вибір є понад 2500 типів сталі.
Температура кування
Напруга потоку зменшується із збільшенням температури. Залежно від матеріалу, що обробляється, при використанні гарячої ковки напруга потоку сягає лише половини до третини
відповідні значення для холодного кування. Залежно від використовуваного матеріалу, відповідно гаряче кування та напівгаряче кування в два чи шість разів більше, ніж у холодного кування.
Ковальські машини
Для вертикальної ковки використовуються три основні типи верстатів.
енергозалежні
залежно від сили натискання
залежно від ходу машини
Можна виділити два типи ковальських машин:
Ударні пристрої: працюють із ударною швидкістю більше 1 м/с, вони використовують падаючу масу або у вільному падінні (вівці), найчастіше рушійні (ударний молот).
преси: працюючі під тиском мають ударну швидкість менше 1 м/с. Можна виділити два основні типи пресів:
- Гідравлічні преси: мають великий корисний хід, постійну швидкість переміщення ковзання, які легко регулюються і мають велику потужність, але час циклу є відносно великим, що шкодить продуктивності. Крім того, контакт з матеріалом триває, і інструменти таким чином швидше зношуються, особливо під час гарячих робіт.
- Механічні преси: мають відносно короткий час циклу і, отже, високу продуктивність. Однак кінематика механізмів, що приводить в дію затвор, не полегшує регулювання.
Закриті штампувальні поковки виробляють наступні вертикально-кувальні машини: гідравлічні преси, силові преси, гвинтові преси та барабани або молоток.
Преси притискають метал між двома плашками, а маточки деформують його завдяки повторюваним ударам.
Найпотужніший ковальський верстат для великих серій є найшвидшим механічним пресом і може бути легко автоматизований.
Гвинтовий прес є більш продуктивним ніж механічний прес. Це не настільки швидко, але набагато краще підходить для виробництва титанових деталей завдяки своїй швидкості та міцності.
Гідравлічний прес є найповільнішим і найменш продуктивний і більш універсальний. Швидкість його кування регулюється, він дуже добре пристосовується до різних форм і застосовується до всіх матеріалів. Гідравлічні преси широко використовуються у виробництві деталей для аерокосмічної промисловості.
Товкач є найбільш підходящою машиною для невеликих серій, представляє найкраще співвідношення обсягу виробництва/інвестицій. Утрамбовувач набагато гнучкіший, ніж механічний або гвинтовий прес, оскільки він може виробляти деталі, більші за власні.