Ковка металла. Значение ковки в машиностроении. Операции ковки. Ковочное оборудовние.

Ковка – это технологический процесс обработки различных металлических заготовок, направленный на изменение их формы и размеров. Изделия и полуфабрикаты, получаемые в результате ковки, называют поковкой.

В зависимости от наличия или отсутствия воздействия высоких температур различают два вида ковки – горячую и холодную. Горячая ковка подразумевает обработку металлов, нагретых до ковочной температуры. Нагрев металлических заготовок осуществляется в горне.

Каждый металл имеет свою ковочную температуру, зависящую от его физических и химических свойств. Так, ковка железа осуществляется в температурном интервале 1250-800С, для меди данный температурный интервал составляет 100-650С, для титана – 1600-900С, а для алюминиевых сплавов – 480-400С.

При холодной ковке металлические заготовки обрабатываются на специальном оборудовании без нагревания.

Кованые детали, независимо от того, будут ли они подвергаться механической обработке или не будут, называются поковками.
Ковка в машиностроении имеет очень большое значение. Ни одна более или менее сложная машина не может быть изготовлена без применения поковок. Подсчитано, что около 15— 20% всего металла, получаемого в СССР, подвергается обработке ковкой; около 1/3 выплавленной стали проходит кузнечно-штамповочную обработку. Особенно большое распространение находит свободная ковка и штамповка в таких областях машиностроения, как производство тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных машин, в судостроении и паровозостроении.
Например, в вагоностроении кованые детали составляют до 70% от числа всех деталей, из которых изготовляется вагон. Ковкой изготовляются не только детали машин, но и многие инструменты.
Применение кованых деталей объясняется тем, что в процессе ковки повышается качество стали, которая становится более прочной. Поэтому ответственные детали машин изготовляются способом ковки. Кроме того, во многих случаях при ковке сокращается время, необходимое для изготовления детали или инструмента, и значительно меньше расходуется металла, следовательно, и себестоимость изделий снижается.

Основными ковочными операциями считаются осадка, протяжка, прошивка, раскатка, гибка, рубка и скручивание.
Прежде всего со слитком выполняется биллетировка - сбивание граней, получившихся вследствие заливки в литейную форму с многогранным поперечным сечением. Также её целью является повышение пластических свойств заготовки перед осадкой.

Осадка – процесс, при котором происходит уменьшение высоты поковки при увеличении ее поперечных размеров. Осадку выполняют для увеличения поперечного сечения заготовки и улучшения структуры и некоторых физико-механических свойств металла. Она является формообразующей операцией при ковке дисков и применяется перед прошивкой. Для ковке плит и валов осадка является промежуточной операцией. Осадку выполняют бойками или специальными осадочными плитами. К недостаткам осадки можно отнести высокую энергоёмкость, наличие растягивающих напряжений в осевой части слитка и образование бочкообразности на боковой части.

Протяжка – операция, обратная осадке. Её целью является увеличение общей длины заготовки при уменьшении поперечных размеров. Основным параметрами, которым можно управлять в протяжки является подача и обжатие. Регулированием величины подачи можно регулировать направление течения металла – соотношение удлинения и уширения. Регулировкой величины обжатия можно избежать такого дефекта, как зажим. Кроме обычной протяжке, возможна протяжка на оправке, при которой происходит уменьшение толщины стенки пустотелой заготовки и увеличение ее длины. Протяжку на оправке применяют для получения длинных пустотелых поковок (муфты, трубы, цилиндры), у которых длина больше диаметра.
Прошивка - получение отверстия в заготовке с помощью вытеснения металла. Для образования отверстия диаметром до 400-500 мм. используют сплошной прошивень, а диаметром более 500 мм. прошивают пустотелым прошивнем. В случае слишком большой высоты заготовки используют надставки и подкладные кольца.
Раскатка - последовательного увеличение внешнего и внутреннего диаметров предварительно прошитой заготовки за счет утонения стенки. Инструментами служат плоский боек и оправка на опоре. Заготовку, надетую на оправку, поворачивают вокруг продолной оси и нажимают бойком при каждом повороте. Сложностью процесса является контролирование высоты раскатываемой заготовки. В случае значительного превышения заготовку придется отправить на переплавку.
Гибка - операция по приданию заготовке заданной выгнутой формы. Этой операцией изготавливают всевозможные угольники, крючки, кронштейны, скобы и т.д. При гибке происходит перекручиванием первоначальной формы и структуры поперечного разреза поковки и уменьшениее её площади в зоне сгиба, называемой утяжкой. Чтобы компенсировать утяжку, у заготовки увеличивают поперечные размеры. При сгибе есть вероятность образования складок на внутреннем контуре и трещин на внешнем. Для избежания этого явления по тредуемому углу изгиба подбирают подходящий радиус закругления.
Рубка – операция, заключающаяся в отделении одной части заготовки от другой. Рубку осуществляют специальными топорами для удаления лишнего металла или деления длинной поковки на более короткие части. Часть поковки, попавшая в отход при рубке, называется обсечкой.
Скручивание - вращение части заготовки вокруг своей продольной оси. Его применяют при изготовлении валов с коленами, находящихся в различных плоскостях, разнообразных стенных болтов, опорных стоек, спиральных сверл и т.д. При скручивании, как правило, одну часть заготовки жестко зажимают в бойках, а другую поворачивают с помощью различных приспособлений - коловоротов, ключей, лебедок.
Упомянутыми операциями ковки на прессах тяжело изготовить поковки сложной формой. Поэтому при производстве небольшой партии таких изделий используют штамповку в прокладных штампах. При нерентабельности или невозможности получения сложного контура детали назначается напуск на элементы конструкции, который упрощает конфигурацию поковки.