Виды ковки металла: горячая, холодная ковка своими руками

Способы обработки металлов при помощи ковки

На чтение 8 мин. Просмотров 2.8k. Опубликовано 15.08.2018 Обновлено 27.07.2019

Начнем с дефиниций. Ковка – это способ обработки металла с целью его изменить. Это не , хотя металл обрабатывается в основном с помощью высокой температуры.

Ковка – это нагревание металла до его ковочной температуры, чтобы он стал пластичным для придания заготовкам новых форм. У каждого металла свои характеристики, которые включают в себя уровень ковочной температуры.

Алюминий и его сплавы поддаются ковке при температуре 400°С, медь – при 1000°С, а для ковки железа придется подогреть его до 1250°С.

Разновидности обработки

Виды ковки следующие:

• С помощью пневматического, гидравлического, парового типа;
• Ручная, при которой воздействие на металл прямое, молотом или кувалдой.
• , в которой деталь во время воздействия на него принимает форму штампа.

Поковка – это продукты, получаемые в результате ковки, в том числе полуфабрикаты.

Свободная ковка – это альтернатива штамповке: деталь деформируется свободно, без помещения ее в форму штампа. Дополнительно этот способ используется для повышения качества и структуры вещества, тогда это называется проковкой.

После проковки сплав значительно меняется в лучшую сторону, он становится прочнее и более мелкозернистым за счет разрушения крупных кристаллов.

Здесь не обойтись без мощных подъемных кранов и специальных манипуляторов разного калибра. Данный способ обработки – самый экономичный из всех существующих. Если говорить о массовом промышленном производстве, то первое место по популярности у штамповки.

Свободная ковка – удел единичного или мелкосерийного кузнечного производства.

Ковочные операции и инструменты

Таких операций много, это некоторые виды ковки металла, названия говорят сами за себя:

• осадка;
• прошивка;
• протяжка;
• обкатка;
• раскатка и пр.

Вот чем должен запастись уважающий себя мастер кузнечного дела перед работой:

• молот или кувалда;
• наковальня;
• горн или печь;
• ручные и механические молоты небольшого размера;
• клещи для захвата раскаленных кусков металла
• «державка» – стержень с лапами для захвата болванки.

Физика процесса

Рассмотрим подробнее обработку при помощи ковки.

Нагрев заготовки

Судьбоносный этап: как нагреете, так процесс ковки пойдет дальше. Берется металлическая заготовка, которую необходимо нагреть. Делается это в горнах или нагревательных печах – это зависит от размера заготовки.

Первым делом разогревают печь, критерий готовности – темно-красный цвет. Следующий этап – размещение заготовки в раскаленной печи. Заготовка обязательно должна быть горячей, в противном случае вы получите трещины во внутренних слоях сплава.

Температура предварительного подогрева будет вполне достаточна на уровне 300°С: проверить можно по появившемуся дыму и легкому зажиганию масла на поверхности детали.

Когда детали или несколько деталей внутри печи, нагрев постепенно нагнетают до необходимого уровня. Зависимость здесь прямая: чем выше температура, тем мягче и пластичнее деталь. Но и перегревать заготовки категорически нельзя.

Чем выше нагрев стали, чем выше риск образования отдельных кристаллов со слабыми связями, что делает сплав после ковки хрупким, с надрывами и трещинами. Такое нежелательное явление называется перегревом стали.

Важно понимать, что для эффективной и качественной ковки важны две вещи в равной степени: правильный уровень температуры и постепенность нагревания.

Обжим металлической заготовки

Это только кажется, что металл – вещество однородное и плотное. На самом деле внутри можно найти различные пустоты и так называемые раковины. Поэтому заготовку, вынутую из печи нужно немедленно уплотнить: от середины к концам бьют по ней молотком.

Действия, производимые молотом, делятся на два этапа: подготовку и окончательную отделку.

Подготовка

Главное в подготовке – «привести в порядок» сплав заготовки: уплотнить его и придать «в черновую» нужную форму и размеры. Этап подготовки тоже подразделяется на виды с точки зрения формы: цилиндры сплошные или пустотелые, плоские вещи, кольца, вытягивание и т.д.

Способ ковки на этом этапе также может различаться, названия у них такие же смешные.

В итоге должен образоваться восьмигранник. Его обжимают снова – удары молотком с поворотом на 1/8, после чего формируется уже форма с шестнадцатью гранями. Дальше все проходит по такому же сценарию, чтобы получить цилиндр со значительно уменьшенным диаметром.

Заготовка становится длиннее, металл перемещается по оси. Такая обработка называется вытягиванием.

Во время работы нужно следить за состоянием металла. Если, например, на поверхности обнаружатся трещины, ковку нужно остановить, а трещины вырубить с помощью кузнечного зубила.

Если металлическая деталь для ковки слишком больших размеров, обработку делают в два этапа: сначала обжимают и подготавливают нижнюю часть, затем греют и обрабатывают оставшуюся часть.

Финиш данного этапа –это «отрубка прибыли», которая заключается в удалении верхней «прибыльной» части заготовки из-за содержания в ней пустот.

Для формирования детали в виде кольца кусок заготовки нужно всего ничего: обжать, вытянуть, очистить от окалины, отрубить прибыль и… разрубить на куски. Эти куски хорошенько греем второй раз и занимаемся чудесным делом – формируем из них лепешки.

Отверстия в этих лепешках пробивают с двух сторон, чтобы получились уже реальные кольца. Дальше производится обработка под названием «разводка» в специальной наковальне стойчатого вида.

Одна из самых распространенных форм заготовок – это детали с прямоугольным поперечным сечением. Их ковка проводится по своим правилам. Во-первых, работать нужно на специальных плоских наковальнях. Сначала делают обжим, а затем их сплющивают «наплоско».

Следующий этап – поворот заготовки по оси на 90°С и сплющивание «на ребро». Под ударами и сплющиванием деталь становится длиннее по оси.

Для того, чтобы она не превратилась в тонкую ленту, одновременно производят «раскатку» для расширения размеров, а все образующиеся неровности выглаживаются с помощью молотка. Таким образом куются плиты из брони.

Вариантов заготовок по форме и природе металла огромное количество. Так же много и способов ковки. Нужно уметь выбирать самый оптимальный из них, планировать последовательность операций свободной ковки.

От правильности такого выбора будет зависеть качество ковки и расход ресурсов в виде энергии на неоднократные нагревы и другие расходные материалы.

Окончательная отделка

В результате этапа обработки у заготовки вид совсем нетоварный – это больше похоже на металлический черновик. Она неровная, с грубой поверхностью и не всегда совпадает с нужными размерами. Приведение ее в полный порядок – содержание данного этапа ковки.

Деталь чистят зубилом для удаления трещин и волосовин. Затем проходятся по всей поверхности молотком. Следующий шаг – проверка специальными линейками размеров и неровностей с выправлением любых несоответствий.

Существуют специальные гладилки и штампы для финишной «полировки» металлических поверхностей. Все эти действия по выглаживанию производятся только при остывании деталей, которые находятся на стадии буро-красного каления. Поэтому они называются наклепкой или .

Следующее состояние металла заготовки – снижение его тягучести и общее отвердевание. Это чрезвычайно ответственный момент, так как на этом этапе существует риск образования трещин из-за малой подвижности металла как такового и нарушения связей между частицами после ковки.

Чем больше размеры произведенной металлической заготовки, тем сложнее проходит процесс остывания с различными проявлениями внутренних натяжений, которые могут вызвать нежелательную деформацию металла. Чтобы избежать таких неприятностей, деталь после ковки зарывают в горячий мусор.

Главное – успеть, пока она еще красного цвета. Такой способ годится при условии, что деталь не бог весть какая большая и сложная. Если же заготовка сложной конструкции, производят дополнительный отжиг – подогрев до уровня температуры примерно в 700°С с последующим медленным остыванием в печи с замазанными щелями.

В последнее время появились и используются все чаще гидравлические прессы, которые выполняют роль классического кузнечного молота. Они называются жомами или пресс-молотами.

Одним словом, свободная ковка – это искусство компромисса, нужно знать основные операции ковки, чтобы определить способ, форму и вид применяемых инструментов. Для этого нужны опыт и мастерство. Дело того стоит.

Художественная ковка: технологии, приемы, оборудование

Согласно технической терминологии, художественная ковка — метод обработки металлов, при котором достижение необходимых форм и размеров производится с помощью деформации. Под этим определением скрывается одна из древнейших технологий, позволившая человеку сделать огромный шаг в истории и не потерявшая своего значения и сегодня. Ковка активно применяется в металлургии и машиностроения.

Что такое художественная ковка

Основным признаком художественной ковки металла считается присутствие творческой или художественной составляющей в произведенном мастером изделии. Это изделие может быть изготовлено с целью практического применения или иметь только эстетическую ценность. Художественная ковка уже давно оформилась как самостоятельный вид кузнечных работ, а к профессии кузнеца добавилась еще одна специализация — художник по металлу.

История художественной ковки

История практического применения и обработки металла насчитывает уже несколько тысячелетий. Столько же тысячелетий насчитывает и история художественной ковки, о чем свидетельствуют древнейшие археологические находки. Примитивные наконечники для копий и мотыг хранят признаки творческой обработки. Раньше ковка имела в основном практическую направленность, но среди кузнецов всегда находились мастера, умеющие совместить практичность с художественностью. Примером служат образцы оружия и доспехов, конской сбруи, домашней утвари.

Началом становления художественно ковки как самостоятельного ремесла можно считать эпоху Возрождения и связанный с ней расцвет искусств и науки. Средневековые дворцы и храмы в стиле ренессанс или барокко содержат в своем убранстве кованые элементы, отражающие духовные, геральдические или просто эстетические запросы владельцев.

Сегодня эти запросы определяются понятием «дизайн интерьера», в котором элементы художественной ковки продолжают занимать достойное место.

Инструменты для художественной ковки

Многие века стандартный набор оборудования и инструментов кузнеца не изменялся. Горн с углями, меха для их раздувания, молот и наковальня, клещи и бочка с водой являлись основными инструментами кузнеца. Развитие средневекового производства привнесло в этот набор элементы механизации, а промышленная революция превратила кузнечное дело в отрасль, направленную на массовое производство продукции.

Это направление получило в свое распоряжение целый ряд специального оборудования для художественной ковки, станков и приспособлений, облегчивших труд кузнеца и позволяющих выполнять сложные изделия.

Классический угольный горн по-прежнему остается в кузнечном арсенале, но на помощь ему пришли еще и муфельные печи, индукционные нагреватели. Многие кузнечные станки сохранили свои исторические названия, соответствующие их назначению — гнутики, улитки, волны, твистеры и торсионы — но получили мощный электрический привод или превратились в универсальные многофункциональные станки.

Виды кузнечных работ

Технология кузнечных работ включает в себя несколько видов операций, различающихся применяемым инструментом, режимами выполнения и целью. Эти операции в полной мере применяются и в технике художественной ковки, а изготовление какого-либо изделия может включать любой их набор и последовательность. Основным признаком для классификации является температура обработки — горячая и холодная ковка. Остальные критерии также могут относить операцию к различным видам и подвидам.

Горячая художественная ковка

При горячей ковке изделие подвергается предварительному и при необходимости сопутствующему нагреву для повышения мягкости и пластичности. Существуют два вида горячей ковки металла:

1. Свободная или ручная ковка, при которой обрабатываемое изделие свободно размещается на наковальне, а необходимые форма и размер обеспечиваются ударами ручного или механического молота. К этому виду относится и кузнечная сварка — соединение разогретых до температуры плавления деталей с использованием кузнечного инструмента.
2. Штамповка, при которой заготовка помещается в штамп с внутренней полостью, по форме и размерам соответствующими готовому изделию. В процессе ковки заготовка деформируется и заполняет пустую область штампа.

Холодная художественная ковка

При холодной ковке изделие подвергается обработке без предварительного нагрева. Чтобы деформировать холодный металл, нужно приложить много усилий, поэтому этот метод применяется для обработки заготовок небольшого сечения. Для холодной художественной ковки используются разнообразные станки, в том числе для холодной штамповки.

Основные приемы художественной ковки

Для каждого из видов ковки металлов и сплавов существуют свои технологии и приемы обработки. Художественная ковка с учетом специфики использует в своем арсенале практически все основные приемы кузнечного мастерства, с помощью которых в металле можно выразить любой творческий замысел.

Высадка

Целью операции является уменьшение длины заготовки с одновременным увеличением поперечного сечения. При горячей ручной ковке нагретую деталь ставят вертикально на наковальню и отбивают молотом по верхнему концу. Нагревая отдельные места и удерживая деталь щипцами, на ней можно выполнить утолщенные узлы, изгибы, объемные или плоские элементы задуманного украшения.

Протяжка

Протяжка представляет собой операцию, противоположную высадке, и применяется для удлинения заготовки. Направление удара при протяжке — поперек оси детали с ее проворотом или продвижением по длине.

В зависимости от формы заготовки (плоской, круглой, пустотелой, кольцевой) и применяемой оснастки техника протяжки включает в себя множество приемов. Отдельные приемы протяжки могут называться своими терминами — разгонка, расплющивание или раскатка.

Округление

Операция применяется при горячих методах ковки и заключается в закруглении граней профильных заготовок. Первоначально углы заготовки расковывают, доводя ее до восьмигранного сечения. Окончательное округление выполняют с помощью специальных обжимок или вырезных молотков.

Продевание

Продевание различных элементов друг через друга — распространенный прием, активно применяющийся в художественной ковке. Продевание проводится двумя способами — сборкой по принципу цепных звеньев или прошивкой отверстия в одном из элементов. В этом случае для операции используют зубила нужной формы и размера.

Оформление уступов

Уступы различной формы в технике художественной ковки выполняют как с декоративной, так и с технологической целью, чтобы закрепить детали между собой. Выполняют уступы, используя острые ребра наковальни или специальную подкладную оснастку.

Гибка

Гибка — распространенная технология, активно применяющаяся в художественной ковке. Для гибки разработаны специальные станки и приспособления, позволяющие мастерам работать по собственным шаблонам.

Кованые элементы и детали своими руками

Сегодня существуют цеха или мастерские, предлагающие изделия художественной ковки собственного производства. Спрос на эту продукцию стабилен, несмотря на завышенную стоимость кованых изделий.

При желании и определенном опыте работы с металлом многое из ассортимента профессионалов художественной ковки можно выполнить и своими руками. Вовсе не обязательно вооружаться горном и кувалдой или приобретать специальный станок. Даже для изготовления сложных элементов или изделий достаточно верстака, тисков, сварочного аппарата и молотка. Материалом для самодеятельного творчества послужит круглый пруток, профильная труба с небольшим сечением, неширокая полоса стали или листовой металл.

Мебель

В качестве мебели для самостоятельного изготовления можно рассмотреть садовые или дачные столики и стулья, декоративные полочки на стены. Кованые элементы могут украсить интерьер кухни, спальни, прихожей или садовую беседку, а намеченные для отправки в утиль старую табуретку или торшер можно укрепить коваными полосками и представить в качестве антиквариата.

Беседка

Беседка, заветная мечта дачников и владельцев собственного участка, необязательно должна быть деревянной или кирпичной. Можно сделать и металлическую конструкцию из профиля. Ее несложно превратить в легкую и изящную композицию с помощью собственноручно изготовленных кованых деталей — витой из стального круга ажурной арки на входе, завитушек по периметру беседки или замысловатой подвески для светильника.

Ворота

Кованые ворота и входная калитка, пожалуй, самые востребованные на сегодня изделия из ассортимента художественной ковки, в которых практичность сочетается с художественным вкусом. Между тем многие владельцы частных домов из экономических соображений обходятся приобретенной или самостоятельно изготовленной из стандартного металлопроката и металлопрофиля входной группой.

Любую металлоконструкцию можно перевести в разряд нестандартных или сделать такой изначально с помощью простейших самостоятельно изготовленных кованых элементов. В качестве заготовки используются уже упомянутые стальные прутки, профили или полосы. Из них можно выполнить различные витые узоры и вензеля, листья и бутоны, строгие или произвольные геометрические фигуры.

Ковка металла: виды, холодная, горячая

Обработка металлической детали с изменением формы и размера называют ковкой металла. В результате ковки металл деформируется и изменяет свои параметры. Различают горячую и холодную ковку. Может выполняться и своими руками.

При горячей ковке металл разогревают до так называемой ковочной температуры, у разных материалов она разная, для стали она равняется 800 — 1200 ºC, для медных сплавов — 650 – 1000 ºC, для титана и его сплавов -900-1600 ºC, алюминий деформируют при температуре — 400-480 ºC.

Широко используется и холодная ковка, то есть обработка металла без предварительного нагрева.

Следует отметить, что широкое применение прокатного и штамповочного оборудования и использование средств компьютерного оборудования вытеснило ковку из тяжелой индустрии. Но и, тем не менее, ковку применяют для создания ограждений, предметов украшений, замков, ножей, оружия.

Сейчас популярен холодный способ ковки. Его использование, позволяет получить экономию на содержании производственных площадей, при широком внедрении технологии холодной обработки металла отпадает необходимость в эксплуатации энерго затратного оборудования, например, горна.

Ранее горячая ковка была основной для изготовления кованых деталей и изделий.

Детали и изделия получаемые ковкой называют поковка

Горячая ковка

Металл нагревают в печи до температуры при которой он теряет свою прочность и становится пластичным. Далее металлическую заготовку можно обрабатывать, применяя удары и другие способы. 

Но нагрев металла имеет недостатками:

1. Мастерская должна быть оборудована кузнечным горном, или муфельной печью. Это требует расходы на монтаж, обслуживание оборудования и покупку топлива.
2. Необходимо принять меры по безопасности, ведь ковка металла предполагает наличие открытого огня.
3. Специалист должен иметь определенные знания и навыков в части горячей обработке металла.

Холодная ковка

Большую часть операций холодной ковки выполняют на специализированном оборудовании/

Существует перечень оборудования, применяемого для обработки металла без предварительного нагрева. Инструменты этого класса, показывает свою экономическую эффективность при выполнении больших объемов, например, при совершении архитектурного оформления здания.

Среди оборудования, которое применяется для холодной ковки, применяют следующее:

• Торсионное, предназначенное для кручения прутка вдоль продольной оси.
• Волновое, его используют для изготовления волнообразных деталей.

Всего, технологический парк инструментов для холодной ковки включает в себя несколько десятков единиц станков. Это такие инструменты, как: гнутик, фонарик, улитка, волна, твистер, станок для колец

Одни работают под действием мускульной силы оператора, или от установленного силового агрегата, например, электрического двигателя. Есть мастера, которые сами изготавливают оборудование для обработки металла.

Способы ковки

1. Ручная;
2. Штамповка;
3. Ковка на молотах.

Ковку осуществляют с использованием ручных или механизированных инструментов. Это может быть или кувалда, или пресс, работающий от разного вида приводов, например, пневматического.

Эта операция позволяет получать детали, имеющие различные габариты, вес и формы.

Применение ковки повышает механические параметры стали, улучшает его внутреннюю структуру. Именно поэтому, особо ответственные детали обрабатывают методом ковки. Например, шатуны, устанавливаемые на двигателях внутреннего сгорания.

Ковку разделяют на две большие группы – ручную и машинную. Для первой применяют ручной ударный инструмент или специально изготовленное кузнечно-прессовое оборудование. Для машинной обработки применяют прессы и молоты. Тяжелые и габаритные детали обрабатывают на прессах, более мелкие детали обрабатывают на механических молотах.

Ручная ковка должна осуществляться только в специально оборудованной мастерской. Кроме нагревательного горна, мастерская должна быть оснащена системой вентиляции и наковальней. Она представляет собой значительный кусок металла, на которой могут быть смонтированы технологические приспособления, например, рог или матрица, для получения калиброванных деталей. Для производства наковальни применяют сталь 45Л.

С помощью наковальни ковку заготовок выполняют своими руками и придают им нужные формы и размеры. Наличие плоской поверхности на наковальне позволяет обрабатывать плоские детали.

Обработку металла при помощи ударов разделяют на свободную ковку и обработку в штампах.

Суть свободной ковки заключается в заключение заготовки между молотом (прессом) и основанием. Получение требуемой формы и размеров осуществляет оператор станка, используя для этого вспомогательного инструмента.

Во время штамповки металл получает форму и размеры в пределах инструмента, применяемого для обработки. Для выпуска детали, требуется новый штамп. Штамповка – это промежуточная технологическая операция, после которой полученные полуфабрикаты отправлены на дополнительную обработку, например сварку или сверление.

Оборудование для ковки

В промышленности широко используют кузнечно-прессовые станки. Его разделяют по признакам:

1. По температуре обрабатываемой заготовки. Для такой технологической операции использую ковочные машины, которые могут обрабатывать как холодные, так и разогретые заготовки. Машины этого класса используют для обработки плоских и объемных деталей.
2. По операциям, которые можно выполнять на этом оборудовании, то есть для заготовительных, основных и финишных операций.
3. По способу подачи или удаления готовой продукции из рабочей зоны станка, в практической работе стараются использовать устройства для автоматической подачи и удаления заготовок и отходов.
4. По типу привода, работает от приводов разного тип – электричества, сжатого воздуха, гидравлики.
5. По главной характеристике – номинальному усилию, которое оказывает пресс в рабочий момент.

Инструменты для горячей ковки

Горн, наковальня, кувалда и ручник, клещи, фасонные молотки, шпераки.

Индукционные нагреватели

Перед тем как направить заготовку, на обработку с помощью горячей ковки необходимо обеспечить ее нагрев до определенной температуры. Эту задачу решают с использованием нагревательных устройств. Как уже упоминалось, для нагрева применяют горн, муфельную печь, но существует еще один тип – индукционные нагреватели. Через эти устройства проходят детали, которые будут направлены на штамповочно – ковочные операции.

Преимущества нагрева в индукционной печи:

• уменьшение затрат на электрическую энергию и это особенно важно во время постоянного рост тарифов.
• рост производительности работы, так, как нагревание заготовок таким способом позволяет сократить время необходимое для нагрева детали.
• позволяет не только точно позиционировать заготовку в печи, но и оптимально расположить ее для более эффективного нагрева.
• на поверхности заготовки не остается окалины и это положительно сказывается на использовании штамповочно-кузнечного инструмента. Это позволяет освободить производственные площади.

Художественная ковка

Применяют для производства малогабаритных и изящных предметов. Художественная отличается от традиционной тем, что это не только способ обработки металла, а своего рода искусство. Довольно часто детали, полученные с использованием художественной ковки, применяют при декорировании помещений.

Мастера, которые занимаются художественной ковкой, способны получать разнообразные изделия, которые могут быть вписаны в любой интерьер. Надо отметить, что спрос на такие вещи постоянно растет и это интересное место для развития бизнеса.

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Что такое штамповка металла? Руководство по процессам, этапам и типам прессов

Изображение предоставлено: DRN Studio / Shutterstock.com

Штамповка металла — это процесс холодной штамповки, в котором используются штампы и штамповочные прессы для преобразования листового металла в различные формы. Кусочки плоского листового металла, обычно называемые заготовками, загружаются в штамповочный пресс для листового металла, который использует инструмент и поверхность штампа для придания металлу новой формы.Производственные предприятия и изготовители металла, предлагающие услуги штамповки, помещают штампованный материал между секциями штампа, где использование давления будет формировать и сдвигать материал в желаемую окончательную форму для продукта или компонента.

В этой статье описывается процесс и этапы штамповки металла, представлены типы обычно используемых штамповочных прессов, рассматриваются преимущества штамповки по сравнению с другими производственными процессами, а также объясняются различные типы штамповочных операций и их применения.

Основные понятия штамповки металлов

Штамповка металла, также называемая прессованием, представляет собой недорогой высокоскоростной производственный процесс, позволяющий производить большое количество идентичных металлических компонентов. Операции штамповки подходят как для коротких, так и для длительных производственных циклов и могут проводиться с другими операциями обработки металлов давлением и могут состоять из одного или нескольких из серии более конкретных процессов или методов, таких как:

• Пробивка
• Заглушка
• Тиснение
• Чеканка
• Гибка
• Фланец

Пробивка и вырубка относятся к использованию штампа для резки материала в определенные формы.В операциях штамповки обрезок материала удаляется, когда пуансон входит в матрицу, оставляя отверстие в заготовке. С другой стороны, вырубка удаляет заготовку из основного материала, делая этот удаленный компонент желаемой заготовкой или заготовкой.

Тиснение — это процесс создания выпуклой или утопленной конструкции в листовом металле путем прижатия необработанной заготовки к штампу, имеющему желаемую форму, или путем пропускания заготовки материала через роликовый штамп.

Чеканка — это метод гибки, при котором заготовка штампуется, когда она помещается между штампом и пуансоном или прессом. Это действие заставляет наконечник пуансона проникать в металл и приводит к точным, повторяемым изгибам. Глубокое проплавление также снимает внутренние напряжения в металлической заготовке, в результате чего не возникает эффекта пружинения.

Гибка относится к общей технике формования металла в желаемые формы, такие как L, U или V-образные профили. Процесс гибки металла приводит к пластической деформации, которая вызывает напряжения выше предела текучести, но ниже предела прочности.Изгиб обычно происходит вокруг одной оси.

Отбортовка — это процесс установки развальцовки или фланца на металлическую заготовку с помощью штампов, прессов или специального оборудования для отбортовки кромок.

Станки для штамповки металла могут не только штамповать; они могут лить, пробивать, резать и формировать металлические листы. Машины могут быть запрограммированы или с числовым программным управлением (ЧПУ) для обеспечения высокой точности и повторяемости для каждой штампованной детали. Программы электроэрозионной обработки (EDM) и компьютерного проектирования (CAD) обеспечивают точность.Доступны различные станки для штампов, используемых при штамповке. Прогрессивные, формовочные, составные и твердосплавные инструменты выполняют определенные задачи штамповки. Прогрессивные штампы можно использовать для одновременного создания нескольких деталей на одной детали.

Изображение предоставлено: Romul014 / Shutterstock.com

Виды штамповочных операций

Прогрессивная штамповка

При прогрессивной штамповке используется последовательность станций штамповки.Рулон металла подается в поршневой штамповочный пресс с матрицами прогрессивной штамповки. Матрица перемещается вместе с прессом, и когда пресс перемещается вниз, матрица закрывается, штампуя металл и формируя деталь. Когда пресс поднимается, металл перемещается горизонтально к следующей станции. Эти движения должны быть точно выровнены, поскольку деталь все еще связана с металлической полосой. Последняя станция отделяет только что изготовленную деталь от остального металла. Прогрессивная штамповка идеальна для длительных тиражей, потому что штампы служат долго, не повреждаются, а процесс очень воспроизводим.На каждом этапе процесса выполняется различная операция резки, гибки или штамповки металла, таким образом постепенно достигая желаемой формы и дизайна конечного продукта. Кроме того, это более быстрый процесс с ограниченным количеством отходов.

Трансфер Штамповка

Передаточная штамповка в штампе похожа на прогрессивную штамповку, но деталь отделяется от металла на ранней стадии процесса и передается от одной штамповочной станции к другой другой механической транспортной системой, такой как конвейерная лента.Этот процесс обычно используется для больших деталей, которые, возможно, потребуется перенести на разные прессы.

Четырехпозиционная штамповка

Четырехходовая штамповка также называется многослайдной или четырехсторонней штамповкой. Этот метод лучше всего подходит для создания сложных компонентов, которые имеют множество изгибов или поворотов. В нем используются четыре скользящих инструмента вместо одного вертикального суппорта, чтобы формировать заготовку за счет нескольких деформаций. Два ползуна или плашки ударяют по заготовке горизонтально, придавая ей форму, и при этом не используются плашки.Штамповка с несколькими слайдами также может иметь более четырех движущихся слайдов.

Четырехпозиционная штамповка — это очень универсальный вид штамповки, поскольку к каждому слайду можно прикрепить разные инструменты. Он также имеет относительно низкую стоимость и быстрое производство.

Чистовая вырубка

Чистая вырубка, также известная как вырубка с мелкими краями, обеспечивает высокую точность и гладкость краев. Обычно выполняемые на гидравлическом или механическом прессе или в сочетании двух операций чистовой вырубки состоят из трех отдельных движений:

1. Зажим заготовки или обрабатываемого материала на месте
2. Выполнение операции вырубки
3. Выброс готовой детали

Прессы для чистовой вырубки работают при более высоких давлениях, чем те, которые используются при обычных операциях штамповки, поэтому инструменты и оборудование необходимо проектировать с учетом этих более высоких рабочих давлений.

Кромки, полученные при чистовой штамповке, избегают изломов, поскольку они получаются с помощью обычных инструментов, а плоскостность поверхности может превосходить таковую при других методах штамповки. Поскольку это метод холодной экструзии, чистовая вырубка представляет собой одностадийный процесс, снижающий общие затраты на изготовление.

Типы штамповочных прессов

Три распространенных типа штамповочных прессов включают механические, гидравлические и механические сервоприводы. Обычно прессы связаны с устройством автоматической подачи, которое отправляет листовой металл через пресс в рулонах или заготовках.

Механический

используется двигатель, соединенный с механическим маховиком для передачи и хранения энергии. Размер их пуансонов может варьироваться от 5 до 500 мм, в зависимости от конкретного пресса. Скорость механического прессования также варьируется, обычно в диапазоне от двадцати до 1500 ударов в минуту, но они, как правило, быстрее, чем гидравлические прессы. Эти прессы бывают самых разных размеров, от двадцати до 6000 тонн. Они хорошо подходят для создания более мелких и простых деталей из рулонов листового металла.Обычно они используются для прогрессивной и трансферной штамповки при больших объемах производства.

Гидравлический

для приложения усилия к материалу используется гидравлическая жидкость под давлением. Гидравлические поршни вытесняют жидкость с силой, пропорциональной диаметру головки поршня, что позволяет в большей степени контролировать величину давления и обеспечивать более постоянное давление, чем в механическом прессе. Кроме того, они имеют возможность регулировки хода и скорости и обычно могут выдавать полную мощность в любой момент хода.Эти прессы обычно различаются по размеру от двадцати до 10000 тонн и имеют ход от 10 до 800 мм.

Гидравлические прессы обычно используются для небольших производственных партий для создания более сложных и более глубоких штамповок, чем механические прессы. Они обеспечивают большую гибкость благодаря регулируемой длине хода и контролируемому давлению.

Механический сервопривод

вместо маховиков используются двигатели большой мощности. Они используются для создания более сложных штамповок с большей скоростью, чем гидравлические прессы.Ход, положение и движение скольжения, а также скорость регулируются и программируются. Они приводятся в действие либо системой привода с вспомогательной связью, либо системой прямого привода. Эти прессы являются самыми дорогими из трех рассмотренных типов.

Типы штамповочных штампов

Матрицы, которые используются в операциях штамповки металлов, можно охарактеризовать как однопозиционные или многопозиционные.

Однопозиционные матрицы включают как составные, так и комбинированные матрицы.Составные штампы выполняют более одной операции резки на одном прессе, например, в случае нескольких разрезов, необходимых для создания простой шайбы из стали.

Комбинированные матрицы — это матрицы, в которых за один ход пресса выполняются как операции резки, так и операции без резки. Примером может служить матрица, которая производит надрез, а также фланец для данной металлической заготовки.

Многопозиционные штампы включают в себя как прогрессивные штампы, так и штампы для переноса, где операции надрезания, штамповки и резки выполняются последовательно из одного и того же штампа.

Стальные линейчатые матрицы, также называемые ножевыми, изначально использовались с более мягкими материалами, такими как кожа, бумага или картон, но также нашли применение при резке и формовании металлов, включая алюминий, медь и латунь. Материал стальной полосы, используемый для режущей поверхности, спроектирован так, чтобы соответствовать желаемой форме, а в башмаке штампа прорезана прорезь для удержания материала стальной линейки. Характеристики разрезаемого материала, такие как его толщина и твердость, помогают установить толщину стальной линейки, которая будет использоваться в режущем диске.

Материальные аспекты

Выбор используемых материалов для штамповки металла зависит от желаемых свойств готовой детали. Штамповка не ограничивается как производственный процесс только металлами — существует множество материалов для штамповки металлов, которые можно обрабатывать с помощью методов штамповки, таких как бумага, кожа или резина, но металлы являются наиболее часто используемыми.

Как правило, металлы после штамповки сохраняют свою пластичность и пластичность.Те, которые используются при прецизионной штамповке, обычно имеют твердость от мягкой до средней и имеют низкий коэффициент текучести. Некоторые из обычных металлов и типов металлов, изготавливаемых методом штамповки, включают:

• Драгоценные металлы, такие как серебро, золото и платина
• Черные металлы, особенно сплавы на основе железа, такие как нержавеющая сталь
• Цветные металлы, такие как бронза, латунь и цинк
• Нестандартные сплавы, такие как бериллиевый никель и бериллиевая медь

Черные металлы обычно используются в штамповочных операциях, так как в них низкое содержание углерода означает, что они являются одними из наименее дорогих доступных вариантов, что приводит к низким производственным затратам.

При выполнении операций по штамповке металла необходимо учитывать несколько важных факторов и конструктивных соображений.

Отделочные работы

Производственные операции после штамповки могут включать в себя процессы удаления заусенцев, нарезания резьбы, развертывания и зенкования штампованного продукта. Они позволяют добавлять другие детали к штампованной детали или исправлять дефекты отделки или удалять острые кромки, которые могут повлиять на безопасность.

Удаление заусенцев включает удаление осколков обрезного материала, которые остаются на заготовке после завершения операции штамповки.Острые кромки могут потребовать шлифовки для удаления заусенцев, или может потребоваться отбортовка кромок для получения сглаженной кромки и направления кромки с заусенцами во внутреннюю складку, где это не вызовет травм или не будет замечено косметически.

Концепции дизайна

Обычно следует избегать слишком узких выступов в штампованных изделиях, поскольку они могут быть более легко искажены и повлиять на восприятие качества готового продукта.

По возможности, конструкции должны основываться на использовании существующих штампов для стандартных форм и изгибов.Необходимость создания нестандартного штампа для штамповки увеличит первоначальные затраты на инструмент.

Избегание острых внутренних и внешних углов в штампованных изделиях может помочь снизить вероятность образования больших заусенцев в этих областях и острых кромок, для удаления которых требуется вторичная обработка. Кроме того, существует большая вероятность концентрации напряжений в острых углах, что может вызвать растрескивание или последующий выход детали из строя из-за длительного использования.

Габаритные размеры готового продукта будут ограничены доступными размерами листов или заготовок листового металла, и эти ограничения необходимо учитывать для материала, израсходованного на складки на краях или фланцах, а также для любого дополнительного удаления или использования материала.Очень большие продукты, возможно, придется создавать в несколько этапов и механически соединять вместе в качестве второго этапа производственного процесса.

При операциях вырубки учитывайте как направление вырубки, так и размер перфорированного элемента. Как правило, пробивку лучше всего производить в одном направлении, чтобы все острые кромки, полученные при перфорации, находились на одной стороне заготовки. Затем эти края можно скрыть для внешнего вида и держать подальше от общего доступа рабочих или конечных пользователей продукта, где они могут представлять опасность.Перфорированные элементы должны отражать толщину исходного материала. Общее правило заключается в том, что размер перфорированных элементов должен быть как минимум в два раза больше толщины материала.

Для гибов минимальный радиус изгиба листового металла примерно равен толщине материала. Меньшие изгибы труднее достичь и могут привести к появлению точек концентрации напряжений в готовой детали, что впоследствии может вызвать проблемы с качеством продукции.

При сверлении или пробивке отверстий выполнение этих операций на одном этапе поможет обеспечить их позиционирование, допуски и повторяемость.Как правило, диаметры отверстий должны быть не меньше толщины материала, а минимальное расстояние между отверстиями должно быть не менее двух толщин материала друг от друга.

Операции по изгибу должны выполняться с учетом риска деформации материала, поскольку материал на внутренней и внешней поверхностях точки изгиба сжимается и растягивается соответственно. Минимальный радиус изгиба должен быть примерно равен толщине заготовки, чтобы избежать накопления концентрации напряжений.Длины фланцев должны быть примерно в три раза больше толщины заготовки, что является хорошей практикой.

Преимущества и недостатки штамповки

Некоторые из преимуществ штамповки включают более низкую стоимость штампа, более низкие вторичные затраты и высокий уровень автоматизации по сравнению с другими процессами. Штамповочные штампы для металла, как правило, относительно дешевле в производстве и обслуживании, чем штампы, используемые в других распространенных процессах. Вторичные затраты, такие как очистка и нанесение покрытия, также дешевле, чем аналогичная обработка для других процессов изготовления металла.Штамповочные машины относительно легко автоматизировать и могут использовать высокопроизводительные компьютерные программы управления, которые обеспечивают большую точность, более быстрое производство и меньшее время выполнения работ. Высокий уровень автоматизации также снижает стоимость рабочей силы.

Одним из недостатков штамповки является более высокая стоимость пресса. Матрицы также должны быть приобретены или созданы, а изготовление штампов для штамповки металла по индивидуальному заказу — более длительный предварительный процесс. Также может быть сложно заменить штампы, если необходимо изменить дизайн во время производства.

Изображение предоставлено: Mardek, LLC

Приложения

Штамповка используется во множестве приложений, особенно связанных с трехмерным рисунком, надписью или другими элементами гравировки на поверхности. Такие штамповочные изделия обычно производятся для производителей бытовой техники, автомобильных компаний, осветительной промышленности, телекоммуникационных услуг, военной и оборонной промышленности, аэрокосмической промышленности, производителей медицинского оборудования и компаний, занимающихся электроникой.Скорее всего, в вашем доме есть продукт, детали которого созданы путем штамповки металла, потому что этот процесс используется во всем, от вашей бытовой техники до ваших автомобилей.

Конкретные продукты и компоненты могут варьироваться от простых элементов штамповки, таких как металлические зажимы, пружины, грузы, шайбы и кронштейны, до более сложных конструкций, таких как основания двигателя или фрикционные диски. Этот процесс используется для производства как деталей для большого оборудования, так и невероятно детализированных мелких деталей.Микроточная штамповка позволяет создавать детали диаметром до 0,002 дюйма.

Электронные штамповки — это электронные компоненты, изготовленные методом штамповки металла. Они используются в различных отраслях, от бытовой электроники и бытовой техники до телекоммуникаций и авиакосмической промышленности. Электронные штамповки доступны из ряда металлов, включая медь, медные сплавы, алюминий и сталь, а также из более дорогих металлов, таких как платина и золото. К электронным компонентам, изготовленным методом штамповки металла, относятся клеммы, контакты, выводные рамки, пружины и штыри.Они могут быть изготовлены из черных или цветных металлов. Металлические штамповки находят широкое применение в компьютерах, электронном оборудовании и медицинских устройствах. Из-за специальных форм, которые могут быть получены с помощью различных процессов штамповки, многие электронные устройства изготавливаются с помощью этого процесса холодной штамповки.

Сводка

В этой статье представлено понимание операций по штамповке металла и машинных прессов. Для получения дополнительной информации о сопутствующих услугах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://metalproductsblog.com/2014/03/12/mechanical-vs-hydraulic-punch-presses/
2. https://www.thefabricator.com/article/stamping/stamping-101-anatomy-of-a-mechanical-press
3. https://www.metalformingmagazine.com
4. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/fine-blanking
5. https://mindtribe.com/2016/03/the-mindtribe-guide-to-sheet-metal-design/
6. http://marii.my/design-considerations-for-metal-stamping/
7. https: // www.keatsmfg.com/metal-stamping/
8. https://www.espemfg.com/blog/blanking-vs-punching/
9. https://www.manortool.com/blog/applications-tips-transferring-tooling/
10. https://www.ohiovalleymfg.com/blog/heavy-gauge-stamping/
11. https://www.arandatooling.com/what-is-metal-stamping/
12. https://www.associatedfastening.com/products-services/metal-stamping.html
13. https://www.hudson-technologies.com/blog/metal-stamping-custom-components/
14. https: // claironmetals.ru / a-short-guide-to-metal-stamping /

Прочие изделия из металла

Больше от Custom Manufacturing & Fabricating

Отделка металла — какие виды отделки бывают?

Изображение предоставлено: Вадим Ратников / Shutterstock.com

Обработка металла — это последний этап производственного процесса, обеспечивающий эстетичный вид и защиту окружающей среды. Он также используется для уменьшения шероховатости поверхности за пределами возможностей операций механической обработки деталей, которые должны сопрягаться или уплотняться.Он также включает методы очистки металла, удаления окалины, снятия заусенцев и т. Д. Короче говоря, для различных целей используются многочисленные типы процессов отделки металла. В этом руководстве рассматриваются некоторые основные методы отделки, а также способы их применения и рекомендации по выбору процесса отделки металла. Некоторые из общих преимуществ обработки металлов включают:

• Повышенная прочность
• Улучшенная декоративная привлекательность
• Повышенная электропроводность
• Более высокое электрическое сопротивление
• Повышенная химическая стойкость
• Повышенная стойкость к потускнению

Виды обработки металлов

Ниже приведены некоторые из доступных процессов отделки:

Покрытие

При нанесении металлического покрытия используются химические ванны для покрытия или изменения поверхности подложек тонкими слоями металла, такого как цинк, никель, кадмий или хром.При нанесении гальванического покрытия на подложку генерируется электрический ток, в то время как при нанесении химического покрытия используется автокаталитический процесс, при котором подложка катализирует реакцию. Гальваническое покрытие — это химически интенсивный и крупномасштабный процесс, поэтому его почти всегда выполняют поставщики услуг по гальванике, которые специализируются в этой области.

Металлическое покрытие может улучшить долговечность продукта, устойчивость к коррозии, поверхностное трение и внешний вид. В случае оцинкованного металла цинковое покрытие служит жертвенным анодом, который сам корродирует, защищая целостность нижележащей основы.Однако гальванические машины обычно не подходят для сглаживания дефектов поверхности.

Шерардизация — это процесс, используемый для покрытия небольших стальных деталей, таких как болты и шайбы, коррозионно-стойким сплавом цинка и железа. Детали помещаются в нагретый барабан, содержащий цинковую пыль, что обеспечивает высокую коррозионную стойкость. При крупносерийном производстве машина для отделки стволов является быстрым и эффективным решением для нанесения покрытий.

Более подробную информацию о гальванических покрытиях можно найти в этой статье, посвященной антикоррозийным покрытиям.

Чистка / Очистка

В отличие от металлизации, обработка металла щетками является эффективным методом устранения дефектов поверхности. Эти отделочные машины создают однородную текстуру поверхности с параллельными зернами, чтобы сгладить внешний вид продукта. Для достижения этого эффекта обычно используется абразивная лента или проволочная щетка. Кроме того, особое направление ленты или кисти может создать слегка закругленные края, перпендикулярные волокну.

Кроме того, чистка проволочной щеткой используется для удаления шлака, образующегося при некоторых сварочных операциях, и для удаления окалины и песка с металлических поверхностей перед очисткой.

Химические ванны и кислотные ванны используются для очистки остатков масла, оставшихся от механической обработки, формовки и других процессов перед нанесением гальванического покрытия или покрытия.

Полировка / полировка / хонингование / доводка

Эти абразивные методы используются для уменьшения шероховатости поверхности металлов после механической обработки. Шероховатость измеряется в микродюймах при самых сложных процессах обработки (развертывание, протяжка), обеспечивающих чистоту поверхности 16-125 мкм. Прецизионное или тонкое шлифование (см. Ниже) может снизить шероховатость поверхности до 8–16 мкм.с помощью абразивных кругов или насадок. Кроме того, абразивные порошки используются в сочетании с кожаными или войлочными кругами для полировки (1-32 мкм) и полировки (0,5-16 мкм) по мере необходимости. При хонинговании и притирке используются абразивные составы для улучшения шероховатости поверхности сопрягаемых деталей путем их трения друг о друга (например, притертых клапанов двигателя) или пропуска сопрягаемой формы через полость (например, отточенный цилиндр).

Процесс, который уменьшает шероховатость поверхности, также увеличивает блеск металла, поскольку отраженный свет меньше рассеивается от более гладких поверхностей.Таким образом, эти же методы часто используются просто для улучшения внешнего вида.

Шлифовальный

В шлифовальных станках используются абразивные круги для сглаживания поверхностей. Существует несколько типов шлифовальных станков, обеспечивающих конечную гладкость на разных уровнях. Как отмечалось выше, шлифование используется для уменьшения шероховатости поверхности, оставшейся после обработки, и в качестве последнего шага в процессе обработки, чтобы приблизиться к допуску. Плоскошлифовальный станок является наиболее распространенной формой шлифовального станка, но существует множество специализированных шлифовальных машин, таких как бесцентровые шлифовальные машины и шлифовальные машины Blanchard, которые также используются в повседневной жизни.

Многочисленные разновидности ручных шлифовальных машин используются для удаления металла, очистки шлака и т. Д. Шлифовальные машины для штампов используются для детальной обработки проходов впускных коллекторов, штампов и т. Д. Они обычно оснащены абразивными кругами специальной формы, известными как установочные наконечники.

Вибрационная чистовая

Вибрационные чистовые машины используются для снятия заусенцев с продуктов и удаления острых краев, литников и т. Д. Они размещают детали внутри барабана, заполненного абразивными гранулами, и применяют опрокидывающую вибрацию для создания однородной произвольной текстуры.Скорость цикла машины и величина вибрации, как правило, варьируются, что позволяет эффективно обрабатывать ряд деталей от мелких до крупных.

Взрывные

Пескоструйное оборудование, такое как пескоструйные машины, обычно используется в проектах, требующих однородной матовой текстуры. В процессе пескоструйной обработки (также известной как дробеструйная обработка) песок, стальные дроби, металлические гранулы или другие абразивные материалы наносятся на основу с высокой скоростью. В результате получается гладкая, чистая текстура продукта, особенно мягких металлов.

Дробеструйная обработка — это метод дробеструйной обработки, используемый для создания сжимающего напряжения на поверхности металлов с целью улучшения сопротивления усталости, сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением, сопротивления истиранию и т.д. стресс, вызванный во время производства. Полировка — это еще один метод модификации поверхности холодной обработки, используемый для создания сжимающего напряжения для сопротивления усталости.

Термическая обработка

Важным этапом во многих операциях по производству металла является термообработка, которая используется для достижения желаемых характеристик материала после того, как его окончательная форма будет достигнута.Например, после нарезания шестерен их обычно закаляют с помощью индукционного или пламенного нагрева для увеличения износостойкости поверхностей зубьев при одновременном улучшении прочности нижележащих зубьев. При закалке обычно применяется операция закалки, которая является важным этапом преобразования зернистой структуры металла. Упрочнение используется на скобах замков, например, для производства оболочки, стойкой к механическим воздействиям. Также применяется термообработка для снятия любых остаточных напряжений, оставшихся при производстве.Азотирование — это еще один процесс поверхностной закалки, который можно проводить при температуре ниже температуры превращения стали, что устраняет необходимость в закалке и любой деформации детали, которая может возникнуть.

Покрытие

Краски на водной и масляной основе используются для недорогой защиты металлов от коррозии. Доступны специальные краски для суровых условий окружающей среды, например, противообрастающие краски для морских применений.

Порошковое покрытие — это декоративная отделка, аналогичная краске, но с большей прочностью.Процесс включает УФ-отверждение или термоотверждение порошка сухого термопласта или термореактивного полимера на металле для получения текстурированного, матового или глянцевого покрытия. Это электростатический процесс, при котором заряд, помещенный на подложку, притягивает к ней частицы порошка. Текстурированное порошковое покрытие очень эффективно скрывает дефекты поверхности.

Алюминий часто анодируют, это химическая обработка поверхности для обеспечения коррозионной стойкости, эстетических эффектов или, в случае анодирования с твердым покрытием, большей устойчивости к износу.

Горячее чернение

Машины для горячего чернения наносят тонкий слой черной окиси на поверхность продукта, создавая матово-черный цвет с высокой стойкостью к истиранию. Это высокотемпературный процесс горячей чистовой обработки, при котором продукт помещается в серию резервуаров, содержащих очистители, щелочи и охлаждающие жидкости. Горячее чернение чаще всего используется при производстве автомобильных деталей, инструментов и огнестрельного оружия. Воронение — это разновидность черного оксидного покрытия, которое используется для защиты стали от коррозии.

Выбор процесса обработки металла

При выборе техники отделки металла необходимо учитывать несколько факторов. Следует иметь в виду следующее:

• Скорость производства : Как быстро технология позволяет нанести отделку на продукт?
• Экономическая эффективность : Некоторые отделочные машины (например, вибропогружатели) могут быть дорогими, но они могут компенсировать свою цену за счет более высокой частоты цикла
• Твердость металла : более твердые металлы обычно требуют более интенсивных методов отделки, таких как шлифование, или могут потребоваться более жесткие абразивные материалы, чем те, которые используются для более мягких материалов

Сводка

В этой статье представлено краткое обсуждение различных видов обработки металлов.Для получения дополнительной информации о других продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Прочие изделия из металла

Прочие «виды» изделий

Больше от Custom Manufacturing & Fabricating

типов процессов ковки | Ассоциация кузнечной промышленности

Существует три основных метода (или процесса) изготовления кованой детали.

1. штамповочная штамповка
2. Холодная штамповка
3. Открытая штамповка
4. Поковка с бесшовным прокатом

штамповка штампа

Поковка штампа для штамповки фунтов или прессование металла между двумя штампами (называемыми инструментами), которые содержат предварительно вырезанный профиль требуемой детали.Части от нескольких унций до 60 000 фунтов. можно сделать с помощью этого процесса. Некоторые из более мелких деталей на самом деле кованы в холодном состоянии.

ОПЕРАЦИИ ПРОЦЕССА
Графическое изображение этапов процесса.

Возможности процесса

Обычно называемая штамповкой в ​​закрытых штампах, штамповочная штамповка стали, алюминия, титана и других сплавов позволяет производить практически безграничное разнообразие трехмерных форм, вес которых варьируется от простых унций до более чем 25 тонн.Поковки для штамповки обычно производятся на гидравлических прессах, механических прессах и молотах с грузоподъемностью до 50 000 тонн, 20 000 тонн и 50 000 фунтов. соответственно.

Как следует из названия, две или более штампов, содержащих отпечатки формы детали, объединяются, когда поковка подвергается пластической деформации. Поскольку поток металла ограничен контурами штампа, этот процесс может давать более сложные формы и более жесткие допуски, чем процессы открытой штамповки. Дополнительная гибкость в формировании как симметричных, так и несимметричных форм достигается за счет различных операций предварительного формования (иногда гибки) перед штамповкой в ​​штампах чистовой машины.

варьируется от самых простых для ковки простых сферических форм, блоковых прямоугольных тел и дискообразных конфигураций до самых сложных компонентов с тонкими и длинными секциями, которые включают тонкие перемычки и относительно высокие вертикальные выступы, такие как ребра и выступы. Хотя многие детали, как правило, симметричны, другие включают в себя всевозможные конструктивные элементы (фланцы, выступы, отверстия, полости, карманы и т. Д.), Которые в совокупности делают поковку очень несимметричной.Кроме того, детали могут быть изогнутыми или изогнутыми в одной или нескольких плоскостях, независимо от того, являются ли они в основном продольными, равноразмерными или плоскими.

Большинство конструкционных металлов и сплавов можно выковывать с помощью обычных штамповочных процессов, в том числе углеродистых и легированных сталей, инструментальных сталей, а также нержавеющих, алюминиевых и медных сплавов, а также некоторых титановых сплавов. Для материалов, чувствительных к скорости деформации и температуры (магний, высоколегированные суперсплавы на основе никеля, тугоплавкие сплавы и некоторые титановые сплавы), могут потребоваться более сложные процессы ковки и / или специальное оборудование для штамповки штампов.

Вернуться к началу

Холодная штамповка

Большая часть ковки выполняется в горячем состоянии при температурах до 2300 градусов по Фаренгейту, однако разновидностью штамповки в штампе является холодная штамповка. Холодная штамповка включает в себя множество процессов — гибку, холодное волочение, холодную высадку, чеканку, экструзию и многое другое, чтобы получить детали различной формы. Температура металла, подвергаемого холодной ковке, может составлять от комнатной до нескольких сотен градусов.

Операции процесса
Графическое изображение шагов процесса.

Возможности процесса

Холодная штамповка включает в себя множество процессов гибки, холодного волочения, холодной высадки, чеканки, экструзии, штамповки, накатывания резьбы и многое другое для получения деталей различной формы. К ним относятся различные валообразные компоненты, чашеобразная геометрия, полые детали со штоками и валами, всевозможные конфигурации с высадкой (головкой) и изгибом, а также их комбинации.

Совсем недавно детали с радиальным потоком, такие как круглые конфигурации с центральными фланцами, прямоугольные детали и неосесимметричные детали с 3- и 6-кратной симметрией, производились методом горячей экструзии. При холодной штамповке стального прутка, проволоки или прутка нередки детали в виде валов с трехплоскостным изгибом и конструктивными особенностями головки.

Типичные детали наиболее рентабельны в диапазоне 10 фунтов. или менее; симметричные части до 7 фунтов. легко поддаются автоматизированной обработке.Диапазон материалов: от низколегированных и углеродистых сталей до нержавеющей стали 300 и 400, некоторых алюминиевых сплавов, латуни и бронзы.

Бывают случаи, когда методы теплой ковки предпочтительнее холодной ковки, особенно для стали с более высоким содержанием углерода или когда можно отказаться от отжига в процессе.

Часто выбираемые для интегральных конструктивных особенностей, таких как встроенные фланцы и выступы, холодная поковка часто используется в деталях рулевого управления и подвески автомобилей, антиблокировочных тормозных системах, оборудовании, компонентах защиты и других областях, где требуется высокая прочность, жесткие допуски и объемное производство сделайте их экономичным выбором.

При этом заготовка прутка с химической смазкой под действием экстремального давления вдавливается в закрытую матрицу. Таким образом, ненагретый металл принимает желаемую форму. Как показано, прямая экструзия включает поток стали в направлении силы толкателя. Он используется, когда диаметр стержня должен быть уменьшен, а длина увеличена. При обратной экструзии, при которой металл течет против силы удара, образуются полые детали. При осадке металл течет под прямым углом к ​​силе толкателя, увеличивая диаметр и уменьшая длину.

Вернуться к началу

Открытая штамповка

Ковка в открытых штампах выполняется между плоскими штампами без предварительно вырезанных профилей. Движение детали — ключ к этому методу. Более крупные детали весом более 200 000 фунтов. и 80 футов в длину могут быть забиты молотком или приданы формы таким образом.

ОПЕРАЦИИ ПРОЦЕССА
Графическое изображение этапов процесса.

Возможности процесса

Поковка в открытых штампах позволяет производить поковки от нескольких фунтов до более 150 тонн.Этот процесс, называемый открытой штамповкой, потому что металл не ограничивается латеральными штампами во время ковки, постепенно приводит исходную заготовку в желаемую форму, чаще всего между плоскими штампами. На практике ковка в открытых штампах включает множество вариантов процесса, что позволяет производить чрезвычайно широкий диапазон форм и размеров. Фактически, когда критерии проектирования диктуют оптимальную конструктивную целостность огромного металлического компонента, огромные размеры ковки в открытых штампах делают его очевидным выбором процесса по сравнению с альтернативами без ковки.В верхней части диапазона размеров поковки с открытой матрицей ограничены только размером исходной заготовки, а именно размером самого большого слитка, который может быть отлит.

Практически все кованые сплавы черных и цветных металлов могут быть подвергнуты открытой штамповке, в том числе некоторые экзотические материалы, такие как жаропрочные суперсплавы и коррозионно-стойкие тугоплавкие сплавы.

Открытая форма матрицы действительно широка. В дополнение к круглым, квадратным, прямоугольным, шестиугольным пруткам и другим основным формам, процессы с открытой матрицей могут производить:

• Ступенчатые валы сплошные валы (шпиндели или роторы), диаметр которых увеличивается или уменьшается (уменьшается) в нескольких точках вдоль продольной оси.
• Пустоты цилиндрической формы, как правило, их длина намного больше диаметра детали. Длина, толщина стенки, внутренний и внешний диаметр могут быть изменены по мере необходимости.
• Кольцевые детали могут напоминать шайбы или приближаться по форме к полым цилиндрам, в зависимости от соотношения высоты и толщины стенки.
• Металлические кожухи контурной формы, такие как сосуды под давлением, которые могут включать экструдированные сопла и другие конструктивные особенности.

В отличие от последовательных операций штамповки в последовательности штампов, несколько операций штамповки в открытых штампах можно комбинировать для получения требуемой формы.В то же время эти методы ковки могут быть адаптированы для достижения надлежащей степени общей деформации и оптимальной структуры потока зерна, тем самым максимизируя улучшение свойств и максимальную производительность для конкретного применения. Например, ковка цельной заготовки зубчатой ​​передачи и ступицы может повлечь за собой несколько операций волочения или сплошной ковки с последующей осадкой. Точно так же заготовки для колец могут быть приготовлены путем осадки слитка, затем прошивки центра перед ковкой кольца.

Вернуться к началу

Поковка бесшовных катанных колец

Поковка бесшовных катаных колец обычно выполняется путем пробивания отверстия в толстом круглом куске металла (создавая форму пончика), а затем скручивания и сжатия (или в некоторых случаях раздавливания) пончика в тонкое кольцо.Диаметр кольца может составлять от нескольких дюймов до 30 футов.

ОПЕРАЦИИ ПРОЦЕССА
Графическое изображение этапов процесса.

Возможности процесса

Кольца, выкованные методом бесшовной прокатки колец, могут весить от <1 фунта до 350 000 фунтов, а внешний диаметр варьируется от нескольких дюймов до 30 футов. в диаметре. С точки зрения производительности нет равных кованым кольцам круглого сечения, используемым в энергетике, горнодобывающей промышленности, авиакосмической промышленности, внедорожном оборудовании и других критически важных приложениях.

Бесшовные кольцевые конфигурации могут быть плоскими (например, шайба) или иметь более высокие вертикальные стенки (приблизительно как полое цилиндрическое сечение). Высота катаных колец колеблется от менее дюйма до более 9 футов. В зависимости от используемого оборудования отношение толщины стенки к высоте колец обычно составляет от 1:16 до 16: 1, хотя большие пропорции были достигнуты с помощью специальная обработка. Фактически, бесшовные трубы до 48 дюймов. диаметром и длиной более 20 футов экструдируются на ковочных прессах мощностью от 20 до 30 000 тонн.

Несмотря на то, что стандартные формы с прямоугольным поперечным сечением являются нормой, кольца со сложным функциональным поперечным сечением можно выковать, чтобы удовлетворить практически любые требования к конструкции. Правильно названные, эти профилированные катаные кольца могут быть изготовлены в тысячах различных форм с контурами на внутреннем и / или внешнем диаметре. Ключевым преимуществом контурных колец является значительное сокращение операций обработки. Неудивительно, что кольца нестандартной формы могут привести к экономичной консолидации деталей.По сравнению с бесшовными катаными кольцами с плоской поверхностью максимальные размеры (высота торца и внешний диаметр) фасонных катаных колец несколько меньше, но все же очень внушительные размеры.

Высокая тангенциальная прочность и пластичность делают кованые кольца подходящими для компонентов, устойчивых к крутящему моменту и давлению, таких как шестерни, подшипники двигателей самолетов, ступичные подшипники, муфты, проставки ротора, герметичные диски и корпуса, фланцы, сосуды под давлением и корпуса клапанов. . Материалы включают не только углеродистые и легированные стали, но и цветные сплавы алюминия, меди и титана, а также сплавы на основе никеля.

Вернуться к началу

Существует три основных метода (или процесса) изготовления кованой детали.

1. штамповочная штамповка
2. Холодная штамповка
3. Открытая штамповка
4. Поковка с бесшовным прокатом

штамповка штампа

Поковка штампа для штамповки фунтов или прессование металла между двумя штампами (называемыми инструментами), которые содержат предварительно вырезанный профиль требуемой детали.Части от нескольких унций до 60 000 фунтов. можно сделать с помощью этого процесса. Некоторые из более мелких деталей на самом деле кованы в холодном состоянии.

ОПЕРАЦИИ ПРОЦЕССА
Графическое изображение этапов процесса.

Возможности процесса

Обычно называемая штамповкой в ​​закрытых штампах, штамповочная штамповка стали, алюминия, титана и других сплавов позволяет производить практически безграничное разнообразие трехмерных форм, вес которых варьируется от простых унций до более чем 25 тонн.Поковки для штамповки обычно производятся на гидравлических прессах, механических прессах и молотах с грузоподъемностью до 50 000 тонн, 20 000 тонн и 50 000 фунтов. соответственно.

Как следует из названия, две или более штампов, содержащих отпечатки формы детали, объединяются, когда поковка подвергается пластической деформации. Поскольку поток металла ограничен контурами штампа, этот процесс может давать более сложные формы и более жесткие допуски, чем процессы открытой штамповки. Дополнительная гибкость в формировании как симметричных, так и несимметричных форм достигается за счет различных операций предварительного формования (иногда гибки) перед штамповкой в ​​штампах чистовой машины.

Геометрия деталей варьируется от самых простых для ковки простых сферических форм, блоковых прямоугольных тел и дисковых конфигураций до самых сложных компонентов с тонкими и длинными секциями, которые включают тонкие перемычки и относительно высокие вертикальные выступы, такие как ребра. и начальство. Хотя многие детали, как правило, симметричны, другие включают в себя всевозможные конструктивные элементы (фланцы, выступы, отверстия, полости, карманы и т. Д.), Которые в совокупности делают поковку очень несимметричной.Кроме того, детали могут быть изогнутыми или изогнутыми в одной или нескольких плоскостях, независимо от того, являются ли они в основном продольными, равноразмерными или плоскими.

Большинство конструкционных металлов и сплавов можно выковывать с помощью обычных штамповочных процессов, в том числе углеродистых и легированных сталей, инструментальных сталей, а также нержавеющих, алюминиевых и медных сплавов, а также некоторых титановых сплавов. Для материалов, чувствительных к скорости деформации и температуры (магний, высоколегированные суперсплавы на основе никеля, тугоплавкие сплавы и некоторые титановые сплавы), могут потребоваться более сложные процессы ковки и / или специальное оборудование для штамповки штампов.

Вернуться к началу

Холодная штамповка

Большая часть ковки выполняется в горячем состоянии при температурах до 2300 градусов по Фаренгейту, однако разновидностью штамповки в штампе является холодная штамповка. Холодная штамповка включает в себя множество процессов — гибку, холодное волочение, холодную высадку, чеканку, экструзию и многое другое, чтобы получить детали различной формы. Температура металла, подвергаемого холодной ковке, может составлять от комнатной до нескольких сотен градусов.

Операции процесса
Графическое изображение шагов процесса.

Возможности процесса

Холодная штамповка включает в себя множество процессов гибки, холодного волочения, холодной высадки, чеканки, экструзии, штамповки, накатывания резьбы и многое другое для получения деталей различной формы. К ним относятся различные валоподобные компоненты, чашеобразная геометрия, полые детали со штоками и валами, всевозможные конфигурации с высадкой (головкой) и изгибом, а также их комбинации.

Совсем недавно детали с радиальным потоком, такие как круглые конфигурации с центральными фланцами, прямоугольные детали и неосесимметричные детали с 3- и 6-кратной симметрией, производились методом горячей экструзии. При холодной штамповке стального прутка, проволоки или прутка нередки детали в виде валов с трехплоскостным изгибом и конструктивными особенностями головки.

Типичные детали наиболее рентабельны в диапазоне 10 фунтов. или менее; симметричные части до 7 фунтов. легко поддаются автоматизированной обработке.Диапазон материалов: от низколегированных и углеродистых сталей до нержавеющей стали 300 и 400, некоторых алюминиевых сплавов, латуни и бронзы.

Бывают случаи, когда методы теплой ковки предпочтительнее холодной ковки, особенно для стали с более высоким содержанием углерода или когда можно отказаться от отжига в процессе.

Часто выбираемые для интегральных конструктивных особенностей, таких как встроенные фланцы и выступы, холодная поковка часто используется в деталях рулевого управления и подвески автомобилей, антиблокировочных тормозных системах, оборудовании, компонентах защиты и других областях, где требуется высокая прочность, жесткие допуски и объемное производство сделайте их экономичным выбором.

При этом заготовка прутка с химической смазкой под действием экстремального давления вдавливается в закрытую матрицу. Таким образом, ненагретый металл принимает желаемую форму. Как показано, прямая экструзия включает поток стали в направлении силы толкателя. Он используется, когда диаметр стержня должен быть уменьшен, а длина увеличена. При обратной экструзии, при которой металл течет против силы удара, образуются полые детали. При осадке металл течет под прямым углом к ​​силе толкателя, увеличивая диаметр и уменьшая длину.

Вернуться к началу

Открытая штамповка

Ковка в открытых штампах выполняется между плоскими штампами без предварительно вырезанных профилей. Движение детали — ключ к этому методу. Более крупные детали весом более 200 000 фунтов. и 80 футов в длину могут быть забиты молотком или приданы формы таким образом.

ОПЕРАЦИИ ПРОЦЕССА
Графическое изображение этапов процесса.

Возможности процесса

Поковка в открытых штампах позволяет производить поковки от нескольких фунтов до более 150 тонн.Этот процесс, называемый открытой штамповкой, потому что металл не ограничивается латеральными штампами во время ковки, постепенно приводит исходную заготовку в желаемую форму, чаще всего между плоскими штампами. На практике ковка в открытых штампах включает множество вариантов процесса, что позволяет производить чрезвычайно широкий диапазон форм и размеров. Фактически, когда критерии проектирования диктуют оптимальную конструктивную целостность огромного металлического компонента, огромные размеры ковки в открытых штампах делают его очевидным выбором процесса по сравнению с альтернативами без ковки.В верхней части диапазона размеров поковки с открытой матрицей ограничены только размером исходной заготовки, а именно размером самого большого слитка, который может быть отлит.

Практически все кованые сплавы черных и цветных металлов могут быть подвергнуты открытой штамповке, в том числе некоторые экзотические материалы, такие как жаропрочные суперсплавы и коррозионно-стойкие тугоплавкие сплавы.

Открытая форма матрицы действительно широка. В дополнение к круглым, квадратным, прямоугольным, шестиугольным пруткам и другим основным формам, процессы с открытой матрицей могут производить:

• Ступенчатые валы сплошные валы (шпиндели или роторы), диаметр которых увеличивается или уменьшается (уменьшается) в нескольких точках вдоль продольной оси.
• Пустоты цилиндрической формы, как правило, их длина намного больше диаметра детали. Длина, толщина стенки, внутренний и внешний диаметр могут быть изменены по мере необходимости.
• Кольцевые детали могут напоминать шайбы или приближаться по форме к полым цилиндрам, в зависимости от соотношения высоты и толщины стенки.
• Металлические кожухи контурной формы, такие как сосуды под давлением, которые могут включать экструдированные сопла и другие конструктивные особенности.

В отличие от последовательных операций штамповки в последовательности штампов, несколько операций штамповки в открытых штампах можно комбинировать для получения требуемой формы.В то же время эти методы ковки могут быть адаптированы для достижения надлежащей степени общей деформации и оптимальной структуры потока зерна, тем самым максимизируя улучшение свойств и максимальную производительность для конкретного применения. Например, ковка цельной заготовки зубчатой ​​передачи и ступицы может повлечь за собой несколько операций волочения или сплошной ковки с последующей осадкой. Точно так же заготовки для колец могут быть приготовлены путем осадки слитка, затем прошивки центра перед ковкой кольца.

Вернуться к началу

Поковка бесшовных катанных колец

Поковка бесшовных катаных колец обычно выполняется путем пробивания отверстия в толстом круглом куске металла (создавая форму пончика), а затем скручивания и сжатия (или в некоторых случаях раздавливания) пончика в тонкое кольцо.Диаметр кольца может составлять от нескольких дюймов до 30 футов.

ОПЕРАЦИИ ПРОЦЕССА
Графическое изображение этапов процесса.

Возможности процесса

Кольца, выкованные методом бесшовной прокатки колец, могут весить от <1 фунта до 350 000 фунтов, а внешний диаметр варьируется от нескольких дюймов до 30 футов. в диаметре. С точки зрения производительности нет равных кованым кольцам круглого сечения, используемым в энергетике, горнодобывающей промышленности, авиакосмической промышленности, внедорожном оборудовании и других критически важных приложениях.

Бесшовные кольцевые конфигурации могут быть плоскими (например, шайба) или иметь более высокие вертикальные стенки (приблизительно как полое цилиндрическое сечение). Высота катаных колец колеблется от менее дюйма до более 9 футов. В зависимости от используемого оборудования отношение толщины стенки к высоте колец обычно составляет от 1:16 до 16: 1, хотя большие пропорции были достигнуты с помощью специальная обработка. Фактически, бесшовные трубы до 48 дюймов. диаметром и длиной более 20 футов экструдируются на ковочных прессах мощностью от 20 до 30 000 тонн.

Несмотря на то, что стандартные формы с прямоугольным поперечным сечением являются нормой, кольца со сложным функциональным поперечным сечением можно выковать, чтобы удовлетворить практически любые требования к конструкции. Правильно названные, эти профилированные катаные кольца могут быть изготовлены в тысячах различных форм с контурами на внутреннем и / или внешнем диаметре. Ключевым преимуществом контурных колец является значительное сокращение операций обработки. Неудивительно, что кольца нестандартной формы могут привести к экономичной консолидации деталей.По сравнению с бесшовными катаными кольцами с плоской поверхностью максимальные размеры (высота торца и внешний диаметр) фасонных катаных колец несколько меньше, но все же очень внушительные размеры.

Высокая тангенциальная прочность и пластичность делают кованые кольца подходящими для компонентов, устойчивых к крутящему моменту и давлению, таких как шестерни, подшипники двигателей самолетов, ступичные подшипники, муфты, проставки ротора, герметичные диски и корпуса, фланцы, сосуды под давлением и корпуса клапанов. . Материалы включают не только углеродистые и легированные стали, но и цветные сплавы алюминия, меди и титана, а также сплавы на основе никеля.

Вернуться к началу

Существует три основных способа (или процессов) изготовления кованой детали.

1. штамповочная штамповка
2. Холодная штамповка
3. Открытая штамповка
4. Поковка с бесшовным прокатом

штамповка штампа

Поковка штампа для штамповки фунтов или прессование металла между двумя штампами (называемыми инструментами), которые содержат предварительно вырезанный профиль требуемой детали.Части от нескольких унций до 60 000 фунтов. можно сделать с помощью этого процесса. Некоторые из более мелких деталей на самом деле кованы в холодном состоянии.

ОПЕРАЦИИ ПРОЦЕССА
Графическое изображение этапов процесса.

Возможности процесса

Обычно называемая штамповкой в ​​закрытых штампах, штамповочная штамповка стали, алюминия, титана и других сплавов позволяет производить практически безграничное разнообразие трехмерных форм, вес которых варьируется от простых унций до более чем 25 тонн.Поковки для штамповки обычно производятся на гидравлических прессах, механических прессах и молотах с грузоподъемностью до 50 000 тонн, 20 000 тонн и 50 000 фунтов. соответственно.

Как следует из названия, две или более штампов, содержащих отпечатки формы детали, объединяются, когда поковка подвергается пластической деформации. Поскольку поток металла ограничен контурами штампа, этот процесс может давать более сложные формы и более жесткие допуски, чем процессы открытой штамповки. Дополнительная гибкость в формировании как симметричных, так и несимметричных форм достигается за счет различных операций предварительного формования (иногда гибки) перед штамповкой в ​​штампах чистовой машины.

Геометрия деталей варьируется от самых простых для ковки простых сферических форм, блоковых прямоугольных тел и дисковых конфигураций до самых сложных компонентов с тонкими и длинными секциями, которые включают тонкие перемычки и относительно высокие вертикальные выступы, такие как ребра. и начальство. Хотя многие детали, как правило, симметричны, другие включают в себя всевозможные конструктивные элементы (фланцы, выступы, отверстия, полости, карманы и т. Д.), Которые в совокупности делают поковку очень несимметричной.Кроме того, детали могут быть изогнутыми или изогнутыми в одной или нескольких плоскостях, независимо от того, являются ли они в основном продольными, равноразмерными или плоскими.

Большинство конструкционных металлов и сплавов можно выковывать с помощью обычных штамповочных процессов, в том числе углеродистых и легированных сталей, инструментальных сталей, а также нержавеющих, алюминиевых и медных сплавов, а также некоторых титановых сплавов. Для материалов, чувствительных к скорости деформации и температуры (магний, высоколегированные суперсплавы на основе никеля, тугоплавкие сплавы и некоторые титановые сплавы), могут потребоваться более сложные процессы ковки и / или специальное оборудование для штамповки штампов.

Вернуться к началу

Холодная штамповка

Большая часть ковки выполняется в горячем состоянии при температурах до 2300 градусов по Фаренгейту, однако разновидностью штамповки в штампе является холодная штамповка. Холодная штамповка включает в себя множество процессов — гибку, холодное волочение, холодную высадку, чеканку, экструзию и многое другое, чтобы получить детали различной формы. Температура металла, подвергаемого холодной ковке, может составлять от комнатной до нескольких сотен градусов.

Операции процесса
Графическое изображение шагов процесса.

Возможности процесса

Холодная штамповка включает в себя множество процессов гибки, холодного волочения, холодной высадки, чеканки, экструзии, штамповки, накатывания резьбы и многое другое для получения деталей различной формы. К ним относятся различные валоподобные компоненты, чашеобразная геометрия, полые детали со штоками и валами, всевозможные конфигурации с высадкой (головкой) и изгибом, а также их комбинации.

Совсем недавно детали с радиальным потоком, такие как круглые конфигурации с центральными фланцами, прямоугольные детали и неосесимметричные детали с 3- и 6-кратной симметрией, производились методом горячей экструзии. При холодной штамповке стального прутка, проволоки или прутка нередки детали в виде валов с трехплоскостным изгибом и конструктивными особенностями головки.

Типичные детали наиболее рентабельны в диапазоне 10 фунтов. или менее; симметричные части до 7 фунтов. легко поддаются автоматизированной обработке.Диапазон материалов: от низколегированных и углеродистых сталей до нержавеющей стали 300 и 400, некоторых алюминиевых сплавов, латуни и бронзы.

Бывают случаи, когда методы теплой ковки предпочтительнее холодной ковки, особенно для стали с более высоким содержанием углерода или когда можно отказаться от отжига в процессе.

Часто выбираемые для интегральных конструктивных особенностей, таких как встроенные фланцы и выступы, холодная поковка часто используется в деталях рулевого управления и подвески автомобилей, антиблокировочных тормозных системах, оборудовании, компонентах защиты и других областях, где требуется высокая прочность, жесткие допуски и объемное производство сделайте их экономичным выбором.

При этом заготовка прутка с химической смазкой под действием экстремального давления вдавливается в закрытую матрицу. Таким образом, ненагретый металл принимает желаемую форму. Как показано, прямая экструзия включает поток стали в направлении силы толкателя. Он используется, когда диаметр стержня должен быть уменьшен, а длина увеличена. При обратной экструзии, при которой металл течет против силы удара, образуются полые детали. При осадке металл течет под прямым углом к ​​силе толкателя, увеличивая диаметр и уменьшая длину.

Вернуться к началу

Открытая штамповка

Ковка в открытых штампах выполняется между плоскими штампами без предварительно вырезанных профилей. Движение детали — ключ к этому методу. Более крупные детали весом более 200 000 фунтов. и 80 футов в длину могут быть забиты молотком или приданы формы таким образом.

ОПЕРАЦИИ ПРОЦЕССА
Графическое изображение этапов процесса.

Возможности процесса

Поковка в открытых штампах позволяет производить поковки от нескольких фунтов до более 150 тонн.Этот процесс, называемый открытой штамповкой, потому что металл не ограничивается латеральными штампами во время ковки, постепенно приводит исходную заготовку в желаемую форму, чаще всего между плоскими штампами. На практике ковка в открытых штампах включает множество вариантов процесса, что позволяет производить чрезвычайно широкий диапазон форм и размеров. Фактически, когда критерии проектирования диктуют оптимальную конструктивную целостность огромного металлического компонента, огромные размеры ковки в открытых штампах делают его очевидным выбором процесса по сравнению с альтернативами без ковки.В верхней части диапазона размеров поковки с открытой матрицей ограничены только размером исходной заготовки, а именно размером самого большого слитка, который может быть отлит.

Практически все кованые сплавы черных и цветных металлов могут быть подвергнуты открытой штамповке, в том числе некоторые экзотические материалы, такие как жаропрочные суперсплавы и коррозионно-стойкие тугоплавкие сплавы.

Открытая форма матрицы действительно широка. В дополнение к круглым, квадратным, прямоугольным, шестиугольным пруткам и другим основным формам, процессы с открытой матрицей могут производить:

• Ступенчатые валы сплошные валы (шпиндели или роторы), диаметр которых увеличивается или уменьшается (уменьшается) в нескольких точках вдоль продольной оси.
• Пустоты цилиндрической формы, как правило, их длина намного больше диаметра детали. Длина, толщина стенки, внутренний и внешний диаметр могут быть изменены по мере необходимости.
• Кольцевые детали могут напоминать шайбы или приближаться по форме к полым цилиндрам, в зависимости от соотношения высоты и толщины стенки.
• Металлические кожухи контурной формы, такие как сосуды под давлением, которые могут включать экструдированные сопла и другие конструктивные особенности.

В отличие от последовательных операций штамповки в последовательности штампов, несколько операций штамповки в открытых штампах можно комбинировать для получения требуемой формы.В то же время эти методы ковки могут быть адаптированы для достижения надлежащей степени общей деформации и оптимальной структуры потока зерна, тем самым максимизируя улучшение свойств и максимальную производительность для конкретного применения. Например, ковка цельной заготовки зубчатой ​​передачи и ступицы может повлечь за собой несколько операций волочения или сплошной ковки с последующей осадкой. Точно так же заготовки для колец могут быть приготовлены путем осадки слитка, затем прошивки центра перед ковкой кольца.

Вернуться к началу

Поковка бесшовных катанных колец

Поковка бесшовных катаных колец обычно выполняется путем пробивания отверстия в толстом круглом куске металла (создавая форму пончика), а затем скручивания и сжатия (или в некоторых случаях раздавливания) пончика в тонкое кольцо.Диаметр кольца может составлять от нескольких дюймов до 30 футов.

ОПЕРАЦИИ ПРОЦЕССА
Графическое изображение этапов процесса.

Возможности процесса

Кольца, выкованные методом бесшовной прокатки колец, могут весить от <1 фунта до 350 000 фунтов, а внешний диаметр варьируется от нескольких дюймов до 30 футов. в диаметре. С точки зрения производительности нет равных кованым кольцам круглого сечения, используемым в энергетике, горнодобывающей промышленности, авиакосмической промышленности, внедорожном оборудовании и других критически важных приложениях.

Бесшовные кольцевые конфигурации могут быть плоскими (например, шайба) или иметь более высокие вертикальные стенки (приблизительно как полое цилиндрическое сечение). Высота катаных колец колеблется от менее дюйма до более 9 футов. В зависимости от используемого оборудования отношение толщины стенки к высоте колец обычно составляет от 1:16 до 16: 1, хотя большие пропорции были достигнуты с помощью специальная обработка. Фактически, бесшовные трубы до 48 дюймов. диаметром и длиной более 20 футов экструдируются на ковочных прессах мощностью от 20 до 30 000 тонн.

Несмотря на то, что стандартные формы с прямоугольным поперечным сечением являются нормой, кольца со сложным функциональным поперечным сечением можно выковать, чтобы удовлетворить практически любые требования к конструкции. Правильно названные, эти профилированные катаные кольца могут быть изготовлены в тысячах различных форм с контурами на внутреннем и / или внешнем диаметре. Ключевым преимуществом контурных колец является значительное сокращение операций обработки. Неудивительно, что кольца нестандартной формы могут привести к экономичной консолидации деталей.По сравнению с бесшовными катаными кольцами с плоской поверхностью максимальные размеры (высота торца и внешний диаметр) фасонных катаных колец несколько меньше, но все же очень внушительные размеры.

Высокая тангенциальная прочность и пластичность делают кованые кольца подходящими для компонентов, устойчивых к крутящему моменту и давлению, таких как шестерни, подшипники двигателей самолетов, ступичные подшипники, муфты, проставки ротора, герметичные диски и корпуса, фланцы, сосуды под давлением и корпуса клапанов. . Материалы включают не только углеродистые и легированные стали, но и цветные сплавы алюминия, меди и титана, а также сплавы на основе никеля.

Вернуться к началу

Руководство по типам ковки — холодная штамповка и горячая штамповка

Горячая штамповка и холодная штамповка — это два разных процесса обработки металлов давлением, дающие схожие результаты. Ковка — это процесс деформирования металла до заданной формы с использованием определенных инструментов и оборудования — деформация выполняется с использованием процессов горячей, холодной или даже горячей ковки. В конечном итоге производитель будет рассматривать ряд критериев, прежде чем выбрать, какой тип ковки лучше всего подходит для конкретного применения.Ковка используется там, где расположение зернистой структуры придает детали направляющие свойства, выравнивая зерно так, чтобы оно выдерживало самое высокое напряжение, с которым может столкнуться деталь. Для сравнения, литье и механическая обработка обычно имеют меньший контроль над структурой зерен.

Процессы ковки

Ковка определяется как формовка или деформирование металла в твердом состоянии. Большая часть ковки выполняется в процессе осадки, когда молот или плунжер перемещаются горизонтально, чтобы прижаться к концу стержня или стержня, чтобы расшириться и изменить форму конца.Деталь обычно проходит через последовательные станции, прежде чем достигнет своей окончательной формы. Таким образом, высокопрочные болты имеют «холодную головку». Клапаны двигателя также сформированы высаженной поковкой.

При штамповке методом капельной ковки деталь выковывается в штампе в соответствии с формой готовых деталей, что очень похоже на кузнечную ковку с открытым штампом, когда металл забивается молотком по наковальне для придания желаемой формы. Различают ковку в открытых и закрытых штампах. При открытой штамповке металл никогда полностью не ограничивается штампом.В закрытой штампе или штамповке ковка металла ограничивается между половинами штампа. Повторяющиеся удары молотка по матрице заставляют металл принимать форму матрицы, и в конечном итоге половинки матрицы встречаются. Энергия для молота может подаваться паром или пневматически, механически или гидравлически. При истинной ковке с падением только сила тяжести толкает молот вниз, но многие системы используют усилитель мощности в сочетании с силой тяжести. Молоток наносит серию ударов с относительно высокой скоростью и небольшой силой, чтобы закрыть матрицу.

При ковке на прессе высокое давление заменяется высокой скоростью, и половины штампа закрываются за один ход, обычно обеспечиваемый силовым винтом или гидроцилиндрами. Молотковая ковка часто используется для производства небольших объемов деталей, в то время как ковка на прессе обычно предназначена для больших тиражей и автоматизации. Медленное применение ковки на прессе имеет тенденцию обрабатывать внутреннюю часть детали лучше, чем удар молотком, и часто применяется к большим высококачественным деталям (например, титановым переборкам самолетов).Другие специализированные методы ковки различаются по этим основным темам: обоймы подшипников и большие зубчатые колеса изготавливаются с помощью процесса, называемого, например, ковкой катаного кольца, в результате которого производятся бесшовные круглые детали.

Горячая штамповка

При горячей штамповке кусок металла должен быть значительно нагрет. Средняя температура ковки, необходимая для горячей штамповки различных металлов:

Во время горячей ковки заготовку или блюм нагревают либо индуктивно, либо в кузнечной печи или печи до температуры выше точки рекристаллизации металла.Такой вид экстремального нагрева необходим для предотвращения деформационного упрочнения металла во время деформации. Поскольку металл находится в пластичном состоянии, можно изготавливать довольно сложные формы. Металл остается пластичным и податливым.

Для ковки некоторых металлов, таких как суперсплавы, используется метод горячей ковки, называемый изотермической ковкой. Здесь штамп нагревается примерно до температуры заготовки, чтобы избежать охлаждения поверхности детали во время ковки. Ковка также иногда выполняется в контролируемой атмосфере, чтобы минимизировать образование накипи.

Традиционно производители выбирают горячую ковку для изготовления деталей, поскольку она допускает деформацию материала в его пластическом состоянии, при котором с металлом легче работать. Горячая ковка также рекомендуется для деформации металла с высоким коэффициентом деформируемости — мерой того, какой степени деформации металл может подвергнуться без развития дефектов. Другие рекомендации по горячей штамповке включают:

• Производство отдельных деталей
• От низкой до средней точности
• Низкие напряжения или низкое деформационное упрочнение
• Гомогенизированная зернистая структура
• Повышенная пластичность
• Устранение химических несоответствий и пористости

К числу возможных недостатков горячей штамповки можно отнести:

• Меньшие допуски
• Возможное коробление материала в процессе охлаждения
• Различная структура зерна металла
• Возможные реакции между окружающей атмосферой и металлом (образование накипи)

Холодная штамповка (или холодная штамповка)

Холодная штамповка деформирует металл, когда он находится ниже точки рекристаллизации.Холодная ковка несколько увеличивает предел прочности на разрыв и существенно снижает пластичность. Холодная ковка обычно происходит при комнатной температуре. Самыми распространенными металлами при холодной ковке обычно являются стандартные стали или углеродистые легированные стали. Холодная штамповка обычно представляет собой процесс с закрытой штамповкой.

Холодная ковка обычно предпочтительна, когда металл уже представляет собой мягкий металл, например алюминий. Этот процесс обычно менее затратен, чем горячая ковка, и конечный продукт требует небольших отделочных работ, если они вообще требуются.Иногда при холодной штамповке металла до желаемой формы его подвергают термообработке для снятия остаточных поверхностных напряжений. Из-за улучшений, которые холодная ковка вносит в прочность металла, иногда могут использоваться материалы меньших сортов для производства обслуживаемых деталей, которые нельзя изготовить из того же материала путем механической обработки или горячей штамповки.

Производители могут предпочесть холодную штамповку горячей штамповке по ряду причин — поскольку холодные штампованные детали требуют очень мало или совсем не требуют отделочной обработки, этот этап процесса изготовления часто является необязательным, что позволяет сэкономить деньги.Холодная ковка также менее подвержена проблемам загрязнения, а конечный компонент имеет лучшую общую поверхность. Другие преимущества холодной ковки:

• Легче придать свойства направленности
• Улучшенная воспроизводимость
• Повышенный контроль размеров
• Выдерживает высокие нагрузки и высокие нагрузки штампа
• Производит детали формы нетто или почти нетто формы

Возможные недостатки:

• Металлические поверхности должны быть чистыми и свободными от окалины до начала ковки
• Металл менее пластичный
• Может возникнуть остаточное напряжение
• Требуется более тяжелое и мощное оборудование
• Требуется более прочный инструмент

Теплая поковка

Теплая ковка происходит при температуре ниже температуры рекристаллизации, но выше комнатной температуры, чтобы преодолеть недостатки и получить преимущества как горячей, так и холодной ковки.Образование окалины представляет меньшую проблему, и допуски могут быть соблюдены ближе, чем при горячей штамповке. Затраты на инструмент меньше, и для производства требуются меньшие усилия по сравнению с холодной штамповкой. Уменьшается деформационное упрочнение и улучшается пластичность по сравнению с холодной обработкой.

Приложения

В автомобильной промышленности ковка используется для изготовления компонентов подвески, таких как натяжные рычаги и шпиндели колес, а также компонентов трансмиссии, таких как шатуны и шестерни трансмиссии.Поковки часто используются для штоков, корпусов и фланцев трубопроводных клапанов, иногда из медного сплава для повышения коррозионной стойкости. Ручные инструменты, такие как гаечные ключи, обычно кованые, как и многие детали для тросов, такие как розетки и талрепы. Поковки широко используются в судостроении, авиакосмических компонентах, сельскохозяйственной технике и внедорожной технике. В компонентах электропередачи, таких как зажимы подвески и крышки опор, используются поковки из медного сплава для повышения устойчивости к погодным условиям.

Ковочные стали, используемые для осей, шатунов, пальцев и т. Д., Обычно содержат 0,30–0,40% углерода для повышения формуемости. Термическая обработка после ковки позволяет деталям развить лучшие механические свойства, чем у низкоуглеродистой стали. В тяжелых коленчатых валах и высокопрочных зубчатых передачах иногда повышают содержание углерода до 0,50% с добавлением других легирующих элементов для улучшения прокаливаемости.

Сводка

В этой статье представлено краткое обсуждение горячей и холодной штамповки.Для получения дополнительной информации о других продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах. Дополнительную информацию о процессах ковки можно найти на сайте Ассоциации кузнечной промышленности.

Прочие изделия из металла

— Таблица металлических сплавов

All Metals & Forge Group — производитель поковок в открытых штампах, бесшовных катаных колец и контурных катаных колец с наружным диаметром до 200 ″ / 5080 мм.Формы поковки включают диски, ступицы, блоки, валы (включая ступенчатые валы или с фланцами), втулки, цилиндры, плоские поверхности, шестигранные, круглые, пластинчатые и некоторые нестандартные формы. Поковки могут быть изготовлены в виде готового размера, готового размера с грубой обработкой, кованого размера, кованого размера с грубой обработкой, в виде кованого размера или в виде кованого размера с припуском для обработки до вашего окончательного размера. Бесшовные катаные кольца и контурные кольца производятся для экономии материалов, затрат на обработку и транспортных расходов. Максимальный вес 80 000 фунтов.Чтобы увидеть наш недавний список кузнечного оборудования, щелкните здесь.

по форме

Пожалуйста, смотрите следующую таблицу возможностей ковки, чтобы узнать о возможностях размеров, а также таблицу металлических сплавов для наших различных металлических сплавов. Материалы, которые мы производим, включают углеродистую сталь, легированную сталь, инструментальную сталь, специальные сорта, нержавеющую сталь (включая марки PH), титан, алюминий, магний, медь, никель, кобальт, жаропрочные сплавы, суперсплавы и специальные сплавы.
Выберите свой сплав… Углерод, сплавы и инструменты Нержавеющая сталь Никель, кобальт и специальные сплавы Алюминий Медь Титан

Таблица возможностей ковки по материалам *

* Сплавы серого цвета в настоящее время исследуются и скоро будут доступны.

Кованые металлы | Группа «Все металлы и кузница»

All Metals & Forge Group производит широкий спектр черных и цветных сплавов 8 семейств металлов, включая легированную сталь, углеродистую сталь, нержавеющую сталь, инструментальную сталь, алюминий, медь, никель и титан.Сюда входят многие труднодоступные сплавы, специальные марки легированной стали, такие как HP9-4-20®, HP9-4-30®, D6AC, HY80, F-91, 17-22 A, 17-22 AS или 17- 22 AV, мартенситные, остаточные, pH и дуплексные марки нержавеющей стали, а также никель, кобальт и специальные сплавы, такие как Inconels, Incoloys, Nimonics и Nitronics. Полный список сплавов, которые могут быть подвергнуты открытой штамповке или изготавливаться в бесшовные катаные кольца, можно найти в нашей Таблице возможностей ковки.

Поковки могут изготавливаться в соответствии со спецификациями для металлических сплавов, включая AISI, ASTM, AMS, API, SAE, ASME, AWS, JIS и GB, во многих нестандартных кованых формах и в условиях термообработки для достижения критических физических свойств, таких как растяжение, текучесть, удлинение. и уменьшение площади для желаемого конечного использования, как указано покупателем.Производство поковок в соответствии с признанными стандартами материалов является эталоном качества для All Metals & Forge Group, производителя ISO9001-2008: AS 9100: 2009 Rev C.

Это ряд технических сплавов, которые могут подвергаться термообработке с получением очень широкого диапазона механических свойств.

доступна в марках от C1006 до C1095 с увеличением углерода от 0.От 06% до 0,95%.

Мы поддерживаем полный инвентарь инструментальной стали, включая бесшовные катаные кольца, диски и ступицы, блоки, валы, фланцы и другие кованые формы.

Любой из более чем 200 марок нержавеющей стали в их ассортименте может быть изготовлен по индивидуальному заказу в соответствии с конкретными потребностями каждого клиента.

Они в основном используются в чрезвычайно высоких температурах и агрессивных средах, таких как реактивные двигатели, приложения для выработки электроэнергии, химические заводы и нефтяные вышки.