Ковка

Ковка может улучшить механические свойства металлических деталей, а решения для формовки металла используются для критически важных деталей из-за их надежности для высоконагруженных и критических применений. В процессе ковки можно быстро получить конечную геометрию изделия, обычно за один или несколько ударов молотка. Она бывает двух типов: холодная ковка сжимает металл при комнатной температуре, в то время как горячая ковка требует очень высокого уровня температуры, а при горячей ковке можно получить более сложные формы, чем при холодной ковке.

 

Описание

 

Ковка может улучшить свойства металла, включая структуру, проводимость и долговечность, и ее часто классифицируют в зависимости от температуры, при которой она выполняется. Производственный процесс заключается в штамповке, прессовании или прокатке металла с помощью такого оборудования, как молот, пресс или матрица. Ковка может изменить текучесть металла и структуру зерна, поэтому кованые металлические детали обладают исключительной прочностью и ударной вязкостью для высоконагруженных и критических применений.

 

Типы ковки

 

Ковка металла — это важнейший производственный процесс, который включает в себя формирование металлической заготовки с помощью сжимающей силы. Он позволяет производить прочные, долговечные и надежные компоненты за счет улучшения зернистой структуры металла. Методы ковки в первую очередь классифицируются в зависимости от температуры, при которой обрабатывается металл, и конструкции используемых штампов.

 

 

• √Горячая ковка

Это традиционный метод, при котором металл нагревается выше температуры рекристаллизации, которая для стали может превышать 1200 градусов. Эта высокая температура делает металл более податливым и пластичным, что позволяет придавать ему сложную геометрию с меньшим усилием. Высокая температура предотвращает деформационное упрочнение и способствует образованию новых, очищенных зерен, что повышает прочность и пластичность материала. Он имеет следующие преимущества:

1. 1. Повышенная пластичность, повышенные температуры делают материал более податливым, упрощая формирование сложных деталей.
2. 2. Устранение наклепа, металлы часто затвердевают и становятся хрупкими при холодной ковке, тогда как горячая ковка полностью позволяет избежать этой проблемы, что делает ее идеальной для деталей, требующих высокой пластической деформации.
3. 3. Уточнение микроструктуры, зернистая структура уточняется, что приводит к улучшению механических свойств.
4. 4. Сложные формы. Этот процесс идеально подходит для создания крупных и сложных деталей благодаря высокой формуемости металла.

Благодаря вышеуказанным особенностям горячая ковка широко используется в автомобильной, аэрокосмической, нефтегазовой и тяжелой машиностроительной промышленности для производства критически важных компонентов, таких как коленчатые валы, шатуны, шестерни, лопатки турбин, крепежные детали и детали конструкций.

 

• √Теплая ковка

Теплая ковка выполняется при температуре между комнатной температурой и температурой рекристаллизации металла. Для стали этот диапазон обычно составляет от 400 до 950 градусов. Этот метод служит золотой серединой между горячей и холодной ковкой. Металлическую заготовку нагревают индукционными нагревателями, а затем куют в закрытых штампах. Этот процесс требует меньше усилий, чем холодная ковка, и обеспечивает большую точность, чем горячая ковка. Он имеет следующие преимущества:

1. 1. Сбалансированные свойства: он может обеспечить баланс между точностью размеров при холодной ковке и простотой обработки при горячей ковке. В отличие от горячей ковки, при которой слишком высокая температура может ухудшить свойства материала, теплая ковка уравновешивает формуемость и механическую целостность.
2. 2. Снижение нагрузки на инструмент: нагрузки на инструмент и пресс ниже по сравнению с холодной ковкой, и, следовательно, затраты на техническое обслуживание инструмента также снижаются. Это улучшает качество поверхности и продлевает срок службы ковочных штампов, снижая затраты на оснастку.
3. 3. Улучшенное качество поверхности. Это может привести к более гладкой поверхности по сравнению с горячей ковкой из-за уменьшения окалины и окисления.
4. 4. Энергоэффективность: нагрев материала до более низких температур требует значительно меньше энергии, а это означает снижение эксплуатационных расходов и уменьшение выбросов углекислого газа.

Теплая ковка часто используется для производства прецизионных деталей, таких как автомобильные трансмиссии, полуоси и другие компоненты промышленного оборудования, такие как подшипники, фланцы и конструктивные элементы.

 

• √Холодная ковка

Типы ковки также можно классифицировать по конструкции штампа, а конструкция штампа играет решающую роль в процессе ковки, определяя форму и сложность конечного продукта.

 

• √Открытая-Ковка в штампах, также известная как свободная ковка, предполагает формирование заготовки между двумя плоскими или простыми штампами, которые не полностью охватывают металл. Оператор манипулирует заготовкой для достижения желаемой формы путем многократного удара молотком или прессования. Свободная ковка не подходит для изготовления сложных деталей с жесткими допусками и часто требует последующей механической обработки для достижения окончательных размеров.

С помощью этого процесса можно производить различные типы металлических деталей, например поковки, детали молотков и отливки, а также высоко-прочные и-механические детали, такие как коленчатые валы, шатуны и подшипники.

 

• √Закрытая-штамповая штамповка

Это также называется штамповкой-штамповкой. В этом процессе используются две матрицы, содержащие предварительно-вырезанный оттиск конечной детали. Заготовка помещается между этими штампами и прикладывается давление, заставляющее металл заполнять полости матрицы. Это имеет следующие преимущества:

1. 1. Высокая точность и постоянство. Этот метод позволяет производить детали с жесткими допусками и сложной формой с высокой степенью повторяемости.
2. 2. Превосходные механические свойства: зернистая структура повторяет контур детали, что обеспечивает превосходную прочность, пластичность и устойчивость к усталости.
3. 3. Экономичность-Эффективность. Недостатком является высокая начальная стоимость оснастки, но это экономически-эффективный процесс для крупных производственных циклов.

Ковка в закрытых-штамповках широко используется в автомобильной промышленности для изготовления таких деталей, как поворотные кулаки, шатуны и полуоси, а также в аэрокосмической промышленности для изготовления важнейших конструктивных элементов.

 

 

• √Ковка рулонов

При валковой ковке используются два противоположных цилиндрических или полу-цилиндрических валка с рифлеными отпечатками для формирования нагретого прутка или заготовки. При прохождении заготовки между вращающимися валками ее толщина уменьшается, а длина увеличивается. Он имеет следующие преимущества:

1. 1. Это решение подходит для длинных деталей и очень эффективно для производства длинных и тонких деталей с различным поперечным-сечением.
2. 2. Отличная зернистая структура, позволяет получить благоприятную зернистую структуру, что приводит к превосходным механическим свойствам.

Этот процесс часто используется для производства компонентов для автомобильной промышленности, таких как оси, листовые рессоры и конические валы, а также ручных инструментов, таких как ножи.

 

• √Расстроенная ковка

Ковка с высадкой, также известная как высадка, увеличивает диаметр заготовки за счет сжатия ее длины, и этот процесс можно выполнять в несколько этапов для создания сложной геометрии. Он имеет следующие особенности:

1. 1. Высокая производительность. Это быстрый и эффективный процесс, подходящий для производства в больших-объемах.
2. 2. Повышенная прочность: этот процесс создает непрерывный поток зерен, что повышает прочность и усталостную устойчивость детали.

Ковка с высадкой обычно используется для производства крепежных изделий, таких как болты и винты, а также клапанов двигателей, муфт и поршневых штоков для автомобильной, аэрокосмической и строительной промышленности.

 

Дефекты при ковке и профилактические измерения

 

Процесс производства ковки и производственное оборудование оптимизированы, но при массовом производстве все еще встречаются некоторые распространенные дефекты. Поэтому выявление и устранение этих проблем имеет решающее значение для обеспечения качества и производительности деталей с жесткими допусками для наших клиентов.

 

• √Трещины, они часто встречаются на поверхности кованых деталей, что может быть связано с низкими температурами или чрезмерными нагрузками.
• √Напуски, они образуются при складывании, представляющем собой тонкий шов в детали. Это часто вызвано недостаточным потоком материала и плохой конструкцией штампа.
• √Холодное закрытие. Этот дефект может привести к образованию слабого шва, что часто связано с недостаточным нагревом. Это один из видов дефектов нахлеста, который означает слабое соединение или соединение, вызванное неправильным течением материала.
• √Пустоты, часто вызванные плохой конструкцией или неправильными методами нагрева, которые часто приводят к попаданию газа или воздуха в металл во время ковки, влияют на прочность и долговечность заготовки.
• √Избыток облоя, при ковке материал вытекает из полостей штампа.
• √Плохое качество поверхности, например полировка, из-за чрезмерного трения в процессе ковки, царапин или вмятин, остающихся на поверхности деталей.
• √Неадекватная структура зерен. Это может быть вызвано плохой конструкцией, недостаточным нагревом, плохим качеством материала, что приводит к неадекватному рисунку зерен, ослабляющему структурную целостность металла.

 

Чтобы проверить эти дефекты в ходе производственного процесса, ниже применяются некоторые популярные методы неразрушающего контроля (НК):

 

 

 

 

 

Не все поковки требуют вышеуказанного неразрушающего контроля, и компания Fabmann может предоставить эти испытательные решения для целей контроля качества. Наш инженер по качеству может помочь нашим клиентам выявить конструктивные ошибки или недостатки продукта до его массового производства. Наша команда стремится предлагать услуги высочайшего качества для поковок в различных отраслях промышленности, включая нефтегазовую, напримершерардированные крепежные детали PED, нефтехимия, инфраструктура и строительство.