ТехИнфо

Технологическая   информация

Поковки


Следует отметить, что не все прокатные металлы имеют во всех направлениях одинаковые плотность и прочность. Это объясняется наличием, шлаковых включений, располагающихся нитями вдоль направления прокатки и снижающих механические характеристики. Особенно это часто наблюдается в листовой и сортовой низкоуглеродистой стали многих профилей и размеров. Кроме этого прокат имеет небольшие размеры. Поэтому во многих случаях оказывается выгодным делать детали из поковок.

Выбор того или иного вида заготовки диктуется размерами детали и серийностью. Так заготовки крупногабаритных деталей в единичном производстве получают свободной ковкой, а заготовки мелких деталей в серийном и массовом производствах - штамповкой.


Механические свойства материала заготовки, полученной обработкой давлением, по сравнению со свойствами катанных заготовок

Метод изготовления Механические свойства материала заготовки Рентабельная партия, число деталей
Ковка на плоских бойках Отклонение прочности ± 10%; пластичность ниже в пределах 5% 50-200
Горячая штамповка:
в подкладных штампах
50–200
на штамповочном молоте 75-500
на механическом прессе Прочность ниже в пределах 10%;
пластичность одинаковая
75-500
на горизонтально-ковочной машине Отклонение прочности на ±10%; пластичность ниже в пределах 5% 150-300
с плоскостной калибровкой, холодной или горячей 300-600
Примечание. Изменение механических свойств поперек волокон по сравнению с теми же свойствами вдоль волокон; предел прочности уменьшается на 10%; удлинение, сужение и ударная вязкость уменьшаются на 33%; сопротивление усталости увеличивается на 15-20%.

Характеристика и технология изготовления поковок методом ковки

Детали Примеры выполненных поковок Технология изготовления поковок Примечание
Детали круглого (L > 1.2D) и прямоугольного (L > 1,2В или h >0,1В) сечений; гладкие Колонны, валы, штоки, тяги, штанги, брусы, пластины Вытяжка –-
Детали круглого (D > d в L > 1,2 [d + D]) и, прямоугольного сечений с уступами, буртами и утолщениями Валы, шпиндели, крупные шатуны Вытяжка, надрезка, обжим и пережим Для отливок из жаропрочных сплавов применяют прессование
Валы круглого (D>d) сечения с шейками Прокатные и шестеренчатые валки, ротора генераторов и турбин Обжим и осадка Для поковок диаметром более 800 мм применяют межоперационный отжиг
Диски плоские со ступицами и ободами Турбинные диски, крупные гайки Вытяжка, осадка, разгонка поля, обкатка При соответствующей программе прогрессивным методом является штамповка с последующей раскаткой на универсальных приспособлениях или на колесопрокатном стане. Когда усилия пресса недостаточно, рациональной является секционная штамповка. Ковка дисков или покрышек в подкладных штампах дает экономию металла на 35-50%
Цилиндры полые, с дном, буртами Цилиндры, барабаны, соединительные муфты, трубы Осадка, прошивка, раскатка на оправке Оправки для крупных поковок выполняют с внутренним водяным охлаждением. Ковка из полого слитка исключает осадку и прошивку, что позволяет использовать прессы в 2 раза меньшей мощности
Кольца узкие, широкие, с уступами Кольца, бандажи Прошивка, раскатка на оправке Ковка колец диаметром до 1000-1500мм без последующей раскатки на машинах допустима в отдельных случаях. Раскатку кольцевых поковок можно выполнить открытым или полуоткрытым способами. Первый способ более прост при наладке и обслуживании, универсален, позволяет получать поковки с наружной и внутренней профилированной поверхностями; второй способ дополнительно позволяет получить более высокую точность по высоте Раскатка на машинах применима в мелкосерийном производстве; наиболее эффективна она при раскатке партии из 1000 колец и более
Кубики (а = b = h или b > а) Штамповые кубики, бабы мелких и средних молотов, бойки, корпуса водораспределителей и клапанных коро­бок гидроприводов Осадка, двусторонняя ковка Ковка крупных кубиков с применением поворотных плит
Кривошипы Кривошипные и коленчатые валы Вытяжка с набором, высадка колен, скручивание Крупные коленчатые валы целесообразно выполнять горячей секционной штамповкой, требующей усилия пресса в 5-6 раз меньше, чем обычная штамповка
Примечания:
 1. L — длина поковки; В и Ь - ширина поковки; h- высота поковки; D и d - наибольший и наименьший диаметр поковки. 2. Исходная заготовка — слиток рациональной формы (с укороченной прибыльной частью) или крупногабаритный сортовой прокат. 3. Применяемое оборудование — ковочные молоты (паровоздушные, пневматические, пружинно-рессорные) и гидравлические ковочные прессы.

Поковки, изготовляемые горячей штамповкой, технология и применяемое оборудование

Детали Примеры выполненных поковок Исходная заготовка Технология и применяемое оборудование Примечание
Диски плоские круглые, невысокие кольца с небольшими буртами или выемками Промежуточные втулки, кольца, кольца подшипников Пруток Штамповка на горизонтально-ковочной машине с последующей горячей раскаткой Возможно изготовление колец горячей раскаткой из заготовок, полученных центробежным литьем
Втулка с фланцами или буртами Фланцы, крышки, втулки с буртами Мерная заготовка из проката Штамповка в закрытых штампах на молотах, механических кривошипно-ковочных или фрикционных прессах Можно также получать на прессах методом безоблойной штамповки или на горизонтально-ковочных машинах, если заготовка имеет сквозное отверстие (труба)
Барабаны и фланцы Крышки, втулки, переходники, муфты, барабаны, фланцы Штамповка на молотах и механических прессах Значительная экономия металла при изготовлении некоторых деталей за счет применения совмещенной штамповки и использования внутренних отходов (выдры)
Корпуса подшипников и упорные крышки Полые крышки, упорные подпятники, корпуса подшипников Штамповка на молотах и механических прессах в 1, 2 и 3-х ручьевых штампах в зависимости от сложности конфигурации детали Для деталей средней и сложной конфигурации и крупносерийном производстве целесообразно расчленение, процесса штамповки
Детали цилиндрические с утолщением на конце или в средней части Валики, клапаны, ручки, толкатели, лопатки турбинные и компрессорные, червяк рулевого управления Штамповка по методу выдавливания на ГКМ, гидравлических прессах или механических с встроенным нагревом заготовок или высадка на электровысадочной установке Детали типа валов с головкой на одном конце получают также обычной объемной штамповкой. При изготовлении лопаток эффективно применение вибрационной штамповки. Процесс штамповки методом истечения имеет следующие преимущества: высокие производительность и коэффициент использования металла; возможность применять исходную заготовку из проката любой точности: высокая точность поковок и малые припуски на обработку: легко автоматизируется процесс штамповки
Детали, имеющие плоскую неровную форму, выступы, утолщения, проушины Петли дверок и откидных частей приспособлений, направляющие кулачки Штамповка на молотах и механических прессах –-
Детали фасонные, сложной конфигурации, имеющие выступы или утолщения Поворотные кулаки, корпуса, клапан, ведущая шестерня Наиболее часто путем комбинирования метода выдавливания и открытой штамповки. Детали с выступами небольшой длины штампуют в открытых штампах в одном или - нескольких ручьях на молотах и кривошипных прессах Методом выдавливания можно штамповать без образования торцового заусенца между пуансоном и матрицей, если коэффициент вытяжки не превышает 7,5-8. При получении заготовки ее форму следует рассчитывать так, чтобы последующая штамповка происходила в одном облойном ручье без промежуточного подогрева
Детали удлиненной формы Шатуны, турбинные лопатки, кронштейны, упоры Набор материала заготовки производится на специализированных трехвалковых ковочных вальцах Штамповка в облойных штампах из заготовок с большим местным набором металла на молотах и механических прессах в 1-м ручье Подготовку заготовки иногда делают высадкой на горизонтально-ковочной машине. Коэффициент использования металла можно повысить до 0,75-0,80, применив в качестве исходной заготовки периодический прокат
Детали фасонные с искривленной осью или с отростками Рычаги, кулаки Мерная заготовка из проката Штамповка в открытых штампах из вальцованных, высаженных и гнутых заготовок на молотах и механических прессах небольшой мощности Обычно штампуют одновременно несколько мелких деталей
Детали со значительной изогнутостью и разветвлениями с утолщением на концах Переводные рычаги, вилки, скобы, вильчатые наконечники тяг Вальцовка, гибка, объемная штамповка, электровысадка Некоторые детали изготовляют штамповкой: 1) одновременно нескольких штук; 2) с образованием проушин методом истечения; 3) при сближенных разветвлениях или концах с разведением их после обрезки в требуемое положение; 4) из предварительно изогнутых заготовок, набор материала на которых выполнен высадкой на горизонтально-ковочных машинах или вальцовкой
Детали удлиненные переменного сечения с уступами и выступами Полуоси и оси автомобилей, валики, веретена, звенья цепей транспортеров Вальцовка, радиальная ковка, электровысадка или комбинация вальцовки с радиальной ковкой Радиально-ковочные машины имеют программное управление, не требуют смены инструмента при переходе с ковки валов одного диаметра на другой, компактны. В крупносерийном и массовом производстве целесообразен поперечно-винтовой прокат
Фасонные детали с коленами и буртами Кривошипы, коленчатые валы, распределительные валики, ступенчатые шестеренные валики Квадратный прокат с последующим набором материала на ковочных вальцах консольного типа или прокатанная заготовка Объемная штамповка вальцованных заготовок на кривошипночеканных прессах. Высадка фланца на горизонтально-ковочных машинах, скручивание колен на специальной машине Повышение температуры окончания штамповки деталей из углеродистой стали позволяет повысить производительность труда на10-5%, сократить машинное время на 25-30%, повысить стойкость штампов и облегчить заполнение ручья
Детали формы тел вращения с ребрами Диски нагнетателей компрессоров, насосов, крыльчатки Мерная заготовка из слитка непрерывной отливки Объемная штамповка преимущественно из легких сплавов на гидравлических прессах --
Детали больших размеров сложной формы, переменного сечения с ребрами, гроушинами Подмоторные рамы, панели, лонжероны, шасси, рамы, кронштейны Мерная заготовка из слитка без или с предварительным прессованием слитка Объемная штамповка из легких сплавов на мощных прессах Прогрессивным направлением штамповки деталей крупных габаритных размеров следует считать секционный способ штамповки на оборудовании обычной мощности. Мощные ковочно-штамповочные прессы используют только для высокопроизводительной штамповки в чистовом ручье. Целесообразно комбинирование прокати в профилированных валках с последующей секционной штамповкой фасонных концов панелей

Объемная холодная штамповка

Операция Класс точности Класс шероховатости, ГОСТ2789-73 Особенности и область применения
Осадка ±(0,3-5¸0,5), мм 5—6 Получение объемных деталей уменьшением высоты заготовки за счет перераспределения объема металла; для выравнивания торца применяют калибровку
Объемная. штамповка: открытая 5-7 (зависит от допусков по толщине заготовки) 6—7 Преобразование формы заготовки за счет деформации всего объема или части путем заполнения фигурной полости штампа
закрытая 7—9 Формовка производится из штучных заготовок или полосового материала
Штамповка выдавливанием: прямым 2-4 До 9 Специальные и тонко­стенные полые детали из мягкой стали и цветных металлов и сплавов
обратным Большие по высоте заготовки (гильзы, трубки), небольшого диаметра
комбинированным Детали сложной формы
Рельефная чеканка Образование на поверхности детали выпукло-вогнутого рельефа (медалей, жетонов, знаков различия и т. п.)
Керновка Нанесение углублений на поверхности заготовки или детали для последующего сверления отверстий
Клеймение Нанесение вдавливанием на поверхности детали надписей, цифр и т.п.
Примечания: 1.Материал – углеродистые и легированные стали, цветные металлы и сплавы. 2. Оборудование — чеканочные прессы с усилием 70-8000 тс и более, с числом ходов20-70 в 1 мин.

Листовая штамповка

Листовая штамповка Особенности и область применения Примечание
Холодная Изготовление из листа деталей часов, велосипедов и мотоциклов, крупных облицовочных деталей автомобилей, тракторов, вагонов (кожухи, картеры, крышки, колпаки, щитки, диски, кольца и т. п.) Для штамповки применяют стальные ленты, тонколистовую сталь, жесть, листы и полосы из латуни, меди, никелевые сплавы и т.п., пластмассы
Горячая Изготовление крупных деталей из листа толщиной свыше 10 мм в горячем состоянии (днища паровых котлов, резервуары)? в отдельных случаях для деталей из специальной листовой стали толщиной 3-5мм во избежание трещин
Взрывом Изготовление крупногабаритных деталей из труднодеформируемых металлов. При мелкосерийном производстве матрицы изготовляют из эпоксидных композиций, цемента и гипса, а при крупносерийном – из нормализованной стали

Специальные методы обработки давлением

Метод обработки Оборудование Класс точности Класс шероховатости ГОСТ 2789-73 Особенности и область применения
Холодная высадка Холодно-высадочные прессы-автоматы 2—3 6–7 Изготовление крепежных деталей (болты, гайки, винты, шурупы и др.); при полугорячей высадке точность снижается до 4-го класса
Рельефное обжатие: холодное Ротационно-ковочные машины 2–8 8–9 Изготовление заготовок диаметром до 15-20 мм с высокой точностью и чистотой. Ковке поддаются углеродистые и легированные стали с относительным удлинением 8%, а также медные, алюминиевые и другие сплавы
горячее 4–5 7–8 Эффективно при обработке труб, тяг, валиков, так как нет отходов на заусенец и не требуется сложного инструмента
Калибровка штампованных поковок; горячая Кривошипные ковочно-штамповочные прессы, штамповочные молоты и фрикционные прессы 0,1 - 0,25 мм 6–7 Повышение точности и улучшение качества поверхности деталей после холодной и горячей штамповки. Для повышения точности калибровки, особенно холодной, рекомендуется предварительная сортировка поковок на партии с допуском в пределах 0,3мм или многократная (2 или 3-я) калибровка
холодная До 3 9–11
Раскатка Раскаточные станы и машины –- 1–3 Раскатке подвергают детали диаметром 70-1000 мм и высотой до 150мм, а гнутые заготовки, сваренные встык еще больших размеров. Можно получать детали с различными кольцевыми выступами и ребордами по наружной и внутренней поверхностям обода. Раскатывать можно детали, имеющие втулки, ступицы (различные фланцы, шестерни, ролики и т.д.). Заготовки под раскатку колец получают вырубкой из толстого листа или высадкой с прошивкой из круглого прутка. Применяют заготовки, полученные гибкой на вальцах с последующей сваркой встык специального прокатного профиля
Ротационная вытяжка: в холодном состоянии Гидравлические прессы и специальные установки 2—3 8–9 Изготовление корпусов снарядов, ракет, секций фюзеляжей и других деталей из алюминия, меди, титана и стали при выдавливании роликом. Изготовление матриц для прессформ, штампов и т. п. при вытяжке жестким пуансоном
в горячем состоянии 4–5 7–8
Фасонная ковка Радиально-ковочные машины 5–7 3–7 Изготовляют детали круглого сплошного сечения диаметром до 100мм и полые изделия (с помощью фасонной оправки) наружным диаметром до 125мм. За один цикл ковки заготовку можно деформировать на 6-7 диаметров на длине ковки 1000 - 1250мм при уменьшении диаметра заготовки за одно обжатие на 12–15 мм
Электровысадка; при свободном деформировании Электровысадочные машины -- -- Для набора металла на заготовках под штамповку (1 : d < 40) Изготовление поковок с местным утолщением! рычаги, шомпола и т. п.
с приданием высаживаемому объему металла заданной формы -- --
Вальцовка Ковочные вальцы одно- и двухопорные -- -- Изготовление заготовок для последующей штамповки; поковок гаечных и разводных ключей, плоскогубцев, барашков, скоб, лопаток турбин, сельскохозяйственных кос, вил, ножниц и т. д.
Гибка механическая Механические и гидравлические вертикальные прессы, бульдозеры, копировальногибочные, листогибочные, профилегибочные и гибочно-прокатные станки Холодная и горячая гибка крупногабаритных деталей, правка профилей
Дробеструйная и дробеметная гибка Специальные установки 3–6 Гибка панелей и листовых деталей. Формообразование обычно производится за несколько проходов детали через поток дроби в стационарной камере
Накатка Специальные накатные станки 3–4 8–9 Накатка резьб и рельефа на деталях типа тел вращения

Содержание раздела:


Отливки

Сварно-литые заготовки

Заготовки из проката

Поковки

Статьи по теме:


Термическая обработка поковок

Поковки изготовляют из углеродистых и легированных сталей. Для получения заданных свойств поковки подвергают различным видам термической обработки: отжигу, нормализации с высоким отпуском, закалке с отпуском, а также применяют регулируемое охлаждение после ковки или штамповки ...