Что такое поковка и штамповка
ПОКОВКИ И ШТАМПОВКИ. ЧТО ЭТО И КАК ИХ ПРОИЗВОДЯТ?
ПОКОВКИ И ШТАМПОВКИ. ЧТО ЭТО И КАК ИХ ПРОИЗВОДЯТ?
Поковки представляют из себя заготовки близкие по размерам и форме к продукции, которая будет из них изготовлена. Поковки и штампованные заготовки производятся, чтобы минимизировать издержки и трудозатраты в технологическом процессе обработки изделия. Таким образом, поковки используются во всех современных отраслях производства. Это понятно, ведь в таком случае происходит значительное снижение стружечных отходов, плюс ко всему уменьшается число операций обработки изделия, а времени на отделочные операции необходимо меньше.
Поковки разделяются на следующие виды:
— штампованные поковки (заготовки)
— кованые поковки
— круглые поковки
— поковки многогранные (многоугольные)
Штампованные заготовки (поковки) производятся в штампе путем деформации металла под необходимую форму. Есть два вида данного способа производства:
— Горячая штамповка. Это когда металл предварительно нагревают до необходимой температуры;
— Метод холодной штамповки – происходит без нагрева металла.
Нагревание, придает металлу необходимую пластичность, а, значит, необходимая форма штамповки достигается без лишних усилий.
Метод штамповки поковок привлекателен тем, что при нем происходит формирование несколько поверхностей детали. Благодаря этому методу, поковки получают довольно точные размеры и гладкую однородную поверхность. Используя метод штамповки, достигается значительное снижение расходов на материал, а, значит, уменьшается себестоимость готового изделия, что не может не сказаться на удовлетворенности покупателя и, чего уж тут лукавить, производителя. Плюс ко всему методом штамповки возможно изготовление поковки из металлопроката любого сечения, нарезав ее предварительно по размеру штампа.
На складе компании “Техногрупп” имеются штамповки, необходимые для изготовления крановых колес (заготовки крановых колес):
Характеристика поковок и штамповок.
Поковка – металлическая заготовка, формируемая с помощью механического воздействия ковкой или объемной штамповкой на первичные металлические заготовки.
С помощью ковки или штамповки заготовке придается требуемая форма и размеры, после чего поковка направляется на дальнейшую обработку для получения готового изделия.
Поковки представляют собой самые разнообразные детали достаточно сложной конфигурации. При больших объемах производства экономически выгодно изготавливать различные элементы и заготовки из поковок.
Поковки свободной ковки производятся различными способами. Выделяют свободную ковку, в процессе которой заготовка обрабатывается многочисленными ударами молота, при этом каждая грань поковки формируется отдельно.
В отличие от свободной ковки, горячая объемная штамповка позволяет одновременно формировать несколько поверхностей штампованные поковки в силу наличия у штампа требуемого количества поверхностей.
К тому же, штамп препятствует растеканию металла заготовки при его обработке давлением. Штамповка обеспечивает более высокую скорость получения поковок, а значит большую производительность, по сравнению с ковкой свободной.
Использование горячей объемной штамповки позволяет получить поковки с однородной структурой и чистой поверхностью. При этом штамповка обеспечивает высокую точность размеров поковки и позволяет получить достаточно сложные формы изделия, что невозможно при использовании свободной ковки.
Поковки производятся двумя методами: прессовым и молотовым.
Поковки классифицируют по виду металла и по назначению.
Виды поковок по назначению:
— поковки для автомобилестроения
(вилки карданных валов, шестерни, крестовины, фланцы, рычаги, валы, шатуны, коленвалы и др.);
— поковки для вагоностроения и крепления железнодорожных путей
(сектора, кольца, шайбы, болты, накладки, крепление и др.);
— поковки для тепловозостроения
(поршни, головки поршней, рычаги, клапана, гайки, противовесы и др.);
— поковки для других отраслей промышленности
(губки тисков, фланцы, анкера, болты, гайки, шайбы и др.).
Поковки стальные – это металлические заготовки, изготавливаемые из стали различных марок.
Большая часть стальных поковок получается путем штамповки на молотах, кривошипных горячештамповочных прессов, а также автоматических станков с закрытыми и открытыми штампами.
Поковки стальные выпускаются различных форм: в виде дисков, валов, колец, бандажей, и используются в дальнейшем для получения данных видов деталей.
Для изготовления поковок стальных могут использоваться различные марки стали: углеродистые, инструментальные и конструкционные легированные и другие в зависимости от требуемых свойств деталей, которые будут из данных заготовок производиться.
ГОСТ 8479-70 Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия
ГОСТ 7829-70 Поковки из углеродистой и легированной стали, изготовляемые ковкой на молотах. Припуски и допуски.
Штамповками называют поковки (заготовки), полученные путем обработки металла давлением в прессах способом горячей или холодной штамповки.
При горячем штамповании получение штамповки осуществляется при предварительном нагреве металла, что обеспечивает его большую пластичность и более легкое придание металлу любой требуемой формы. При обработке металла в прессе без его предварительного нагрева говорят о получении штамповки методом холодного штампования.
Также разделяют объемную и листовую штамповку: в процессе объемного штампования получаются штамповки практически любой объемной формы, требуемой заказчику, причем в процессе обработки осуществляется одновременно формирование сразу нескольких, что обеспечивает высокую производительность данного метода получения штампованных поковок.
Для производства объемных штамповок путем горячего штампования используется прокат круглого или квадратного профиля, предварительно нарезанный на заготовки определенного размера в соответствии с размерами штампа.
Для получения штампованных поковок плоской формы, небольшой толщины и практически любых размеров используют способ листовой штамповки.
При листовом штамповании можно изготовить штамповки плоской формы или пространственные детали практически любых размеров (от нескольких миллиметров до нескольких метров) с идеально гладкой поверхностью, не требующей последующей обработки.
Штамповки выпускаются различной площадью проекции и массой, а также обладают большим многообразием геометрических форм.
Среди наиболее востребованных штампованных заготовок присутствуют штампованные поковки следующих форм: круглые в разрезе штамповки ( заготовки колес, фланцев, шестерен); удлиненной формы (валы, рычаги и пр.) или произвольной пространственной формы.
Для улучшения эксплуатационных свойств, штамповки как заготовки будущих деталей подвергаются различного рода термической обработке (нормализации, отжигу, закалке и пр.). Полученные на выходе штамповки обязательно ультразвуковому контролю, контролю геометрических размеров, структуры металла, а также тестам свойств металла в различных температурных средах.
Наиболее часто штамповки изготавливаются из конструкционных углеродистых, легированных и низколегированных сталей, сталей инструментальных и сплавов с различными физическими свойствами.
При листовой штамповке заготовкой выступает металлический лист, полоса или лента, которые в процессе штамповки лишь незначительно изменяют свою толщину.
Листовая штамповка позволяет получать детали любого размера – от долей миллиметров до нескольких метров. Также с помощью нее можно получать и пространственные детали, что возможно при высокой пластичности металла. В связи с этим требованием для листовой штамповки применяются низкоуглеродистая стал, пластичные легированные стали, медь, алюминий, титан, и т.д. Также придать форму с помощью штампа можно и неметаллическим изделиям – коже, оргстеклу, текстолиту и иным материалам.
Листовая штамповка удобна тем, что позволяет получать детали любого даже самого маленького размера с гладкой поверхностью, не требующей дальнейшей обработки, при этом максимально точно соблюдаются требуемые размеры и формы изделия. Благодаря простому процессу автоматизации, штамповка может использоваться как в мелко-, так и в крупносерийном производстве. Изделия, получаемые в процессе листовой штамповки, используются практически во всех направлениях производства – автомобилестроении, авиации, электротехнической промышленности, приборостроении и других отраслях.
Для реализации процесса штамповки применяют специальные устройства — прессы (иначе, механическое воздействие на материал).
Как правило, штамповку различают по типу применяемой оснастки:
· штамповка в инструментальных штампах,
· штамповка эластичными средами,
Поковки и штамповки очень разнообразны по форме и по этому признаку нет классификации.
Их обычно подразделяют в зависимости
1 от марок стали, из которых из изготовления
Для поковок и штамповок каждого вида имеются ГОСТы, разработанные ТУ, которые прилагают к чертежу.
Пример: поковки из углеродистой и легированной стали, изготовлены свободной ковкой
поковки из конструкционной легированной стали
Согласно стандартам их классифицируют в зависимости от назначения на определенные группы.
Чем выше № группы, тем ответственнее поковка
Поковки классифицируются по прочности на категории. Величины прочности приводятся в соответствии со стандартами.
Необходима точность изготовления (припуски на механическую обработку) приводятся также в ГОСТах.
Поковки, штамповки заказывают по чертежу, в котором кроме формы, размеров точности изготовления должны быть указаны
1. марка стали и ГОСТ, которым она должна соответствовать
2. группа испытаний
3. категория прочности в соответствии с ГОСТ
В заказах размеры не указываются, а лишь допустимые отклонения от размеров по ГОСТ.
Изготовление поковок и штамповок: особенности технологии
Ковка и горячая штамповка – одно из трёх основных направлений обработки давлением штучных заготовок из металлов и сплавов. Ввиду того, что способность металла к деформированию существенно возрастает с повышением температуры, методами горячей обработки давлением можно изготавливать изделия сколь угодно сложных форм, причём даже из сталей со сравнительно низкой пластичностью (например, высоколегированных). Более того, некоторые сплавы обрабатываются давлением исключительно при горячем состоянии.
Область распространения операций горячей обработки давлением и её виды
Изготовление поковок и штамповок горячей деформацией определяется температурой, при которой деформируемый металл перестаёт упрочняться. Упрочнение проявляет себя как постоянно растущие значения предела пластичности. Как следствие, к металлу приходится прилагать всё большее усилие, что негативно сказывается на расходе энергии деформирующими машинами. При горячей обработке давлением возрастает подвижность зерен макроструктуры, а их перемещение становится более легким. Поэтому удельные усилия заметно снижаются, поэтому становится возможным формоизменять сталь с высокими степенями деформации, не опасаясь при этом разрушения заготовки.
Ковка и штамповка – основные виды горячей обработки давлением. Соответственно производственное оборудование в первом случае называют ковочным, а во втором – ковочно-штамповочным.
Неконтролируемость теплового расширения металла при горячей обработке давлением в большинстве случаев не даёт возможности изготавливать изделия без допусков и припусков. Поэтому поковки, штамповки – заготовки, которые далее подлежат механической доработке по контуру, сверлению отверстий, изготовлению пазов или галтельных канавок.
Таким образом, под ковкой и штамповкой понимают технологию горячей обработки металлов давлением, которую производят при температурах конца аустенитного превращения. Для низкоуглеродистых и нелегированных сталей – это диапазон температур 1050…12000С, а для высокоуглеродистых и легированных – 850…9500С.
Ковка металла
При ковке течение металла под действием деформирующего инструмента ничем не ограничивается, поскольку формоизменение происходит нажатием гладких бойков по поверхности заготовки. Усилие деформации при этом наименьшее, однако и возможности для точного деформирования металла минимальны: пластическое течение всегда происходит в направлении наименьшего сопротивления, т.е., в зазор между бойками. Поэтому ковка является чисто заготовительной операцией и выполняется в следующих случае:
Основные операции ковки:
Ковку проводят на паровоздушных ковочных молотах, а для деформирования особо крупных поковок (например, коленчатых валов) используют парогидравлические ковочные прессы. Заготовку, прошедшую переходы ковки, называют поковкой.
Горячая штамповка
Штамп представляет собой сложный инструмент, состоящий из двух половинок – подвижной и неподвижной. При этом подвижная часть штампа прикрепляется к ползуну пресса или к бабе паровоздушного штамповочного молота, а неподвижная размещается на столе горячештамповочного оборудования.
Наличие боковых стенок штампа повышает усилие деформирования из-за появления сил трения. Однако готовые штамповки отличаются значительно более высокой размерной точностью, поэтому допуски при этом намного меньше. Кроме того, наличие современного горячештамповочного оборудования – горячештамповочных автоматов, винтовых и кривошипных прессов – позволяет минимизировать также припуски на механическую обработку. Штампованная поковка в ряде случаев подлежит только очистке от окалины.
Таким образом, поковка, штамповка – отличия между ними заключаются в степени точности конечного изделия, и в его форме.
Последовательность проведения технологических процессов горячей штамповки:
Итак, поковка, штамповка – разница между ними состоит в том, что поковка после деформирования всегда подвергается последующей обработке, в то время как штамповка уже имеет форму, приближающуюся к форме конечной детали.
Что такое поковка? Этапы производственного процесса изготовления поковки
Сегодня обработка металлов давлением является наиболее распространенным и технически обоснованным методом получения заготовок, именуемых поковками, которые в дальнейшем подвергаются механической обработке для достижения требуемых размеров и конфигурации детали.
Поковка – это промежуточная заготовка, полученная методом пластической деформации металла, особенность которой является ее схожесть с будущей деталью или изделием по габаритным размерам и форме.
Процесс изготовления поковки проходит следующие этапы:
1. Резка проката различной конфигурации на необходимые размеры.
Используемый прокат может иметь круглое, квадратное, прямоугольное и многоугольное сечения. Иногда допускается применение заготовки в виде специального профиля (уголок, двутавр, швеллер)
2. Процесс деформации метала.
3. Термическая обработка поковки (нормализация и отпуск)
4. Прием готовой поковки отделом технического контроля.
Методы, используемые для изготовления поковки
Сегодня существует два основных метода получения поковки:
• Ковка – процесс деформации металлической заготовки, которая находится в пластическом состоянии и придания ей нужной формы путем воздействия ударной нагрузки бойков молота или пресса. К ковке также относят гибку, вытяжку, волочение. Отличительной особенностью ковки является то, что заготовка находится в свободном положении в процессе деформации, она не имеет четкой базировки.
Припуск под обработку кованой поковки практически в 2 раза больше, нежели у поковки полученной методом штамповки. На производстве ковку применяют только в мелкосерийном и единичном производстве двумя основными методами, это ручной или машинный.
• Штамповка – процесс деформации металлической исходной заготовки под давлением, протекающий с использованием дополнительной оснастки (специального штампа). Процесс пластической деформации осуществляется в матрице штампа, форма которой полностью идентична изготовляемой поковке. Ударным элементом, оказывающим нагрузку, выступает пуансон.
Штамповка может быть выполнена с предварительным нагревом исходной заготовки, так и без него.
Штамповка, в отличие от ковки, имеет достаточно высокую производительность, она не требует высокой квалификации рабочих, а на выходе поковка имеет более высокую точность размеров и малую шероховатость поверхностного слоя. Однако применение штампов целесообразно только в массовом и серийных производства, чтобы оправдать затраты на их дорогостоящее изготовление.
Сталь 5ХНМ и ее применение в кузнечно-штамповом производстве
Легированная сталь марки 5ХНМ (инструментальная штамповая) широко применяется в отраслях, где к изготавливаемой продукции предъявляются высокие требования по твердости, прочности, износоустойчивости, а также где необходима высокая точность изготовления. Зачастую это инструментальное производство и станкостроение.
Сталь 5ХНМ обладает следующими механическими свойствами:
Предел прочности в – 1570 МПа
Предел текучести T – 1420 МПа
Твердость после отжига – 241 МПа
Ударная вязкость KCU – 340 кДж / м2
Анализируя физические свойства и состав базовых легирующих элементов стали 5ХНМ можно отметить, что благодаря высокому содержанию хрома – до 0,8 % и никеля до 1,8 % сталь обладает высокой твердостью, прочностью и упругостью, что позволяет избежать трещин на поверхности поковки после ее термической обработки. Входящий в состав молибден до 0,3% способствует хорошей ударной вязкости, тем самым предотвращая появление хрупкости стали после отпуска.
Поковки из штамповой стали 5ХНМ подвергают отжигу, подготавливая ее их для последующей термической обработки и обеспечивая снятия внутренних напряжений в структуре.
Для того чтобы инструмент, изготовленный из штамповой легированной стали 5ХНМ обладал максимальной твердостью и имел длительный срок службы требуется финишная термообработка. Закалка осуществляется при температуре, которая достигает 850°C, а затем производится последующий отпуск при температуре 460-520°C.
Среда, в которой будет производиться закалка и отпуск, а также температурный режим выбирается технологом в зависимости от условий работы и испытываемой ударной нагрузки изготовляемого инструмента. Однако нужно помнить, что высокие температуры в процессе закалки могут стать причиной увеличения прокаливаемости стали и как следствие снижение ударной вязкости.
Существует также и зарубежные аналоги штамповой легированной стали 5ХНМ, которая также приобрела большую популярность в США и странах Евросоюза.
Здесь ее маркируют в соответствии своих стандартов, действующих на территории страны. Например, Т61206 или L6 на территории США и 55NiCrMoV7 в странах Евросоюза.
Чем отличается поковка от штамповки?
Современная металлургия располагает многими способами обработки металла. Поковка и штамповка являются одними из наиболее распространённых и эффективных. Поковки из стали широко используются в различных областях промышленности.
Однако обрабатывают не только сталь, но и другие сплавы, которые достаточно пластичных для того, чтобы использовать штамповочное оборудование. Первый этап обработки чёрных и цветных металлов идентичен – они разогреваются в печи до технологически указанных температур.
Фактическая разница между поковкой и штамповкой
При обработке чёрных металлов и сплавов, последние далеко не всегда являются пластичными. Другими словами, если заготовку положить под пресс, как бы разогрета она ни была, она может разрушиться вследствие деформации.
По этой причине поковка является наиболее предпочтительным методом обработки металлических заготовок. Она осуществляется в течение продолжительного времени. Молот оказывает прямое воздействие.
Оно может осуществляться, как в вертикальной плоскости, так и в горизонтальной. Положительные стороны поковки:
Поковка продолжает оставаться один из наиболее востребованных способов обработки металла.
Штамповка чёрных и цветных металлов
При штамповке разогретая заготовка размешается в матрице, а сверху на заготовку будет давить пресс высокого давления. Как правило, процесс так же автоматизирован. Бывают случаи, когда давление требуется неоднородное.
Сначала слабое, потом сильнее, и в конце опять слабое. Чтобы максимально исключить ошибки из-за человеческого фактора, станки управляются микроконтроллерами, а точнее программами, заложенными в них.
Отмечаем, что при штамповке присутствует гораздо больше брака. Чаще всего он возникает из-за некорректных действий работников цеха. К примеру, недостаточно разогрели заготовку. Или она успела остыть, пока доставлялась из печи к штамповочному прессу.
В любом случае означенные способы обработки металлов продолжают использоваться ещё с 60-х годов прошлого века. Единственное изменение оборудования – его автоматизация. Принципы остались теми же.
На видео будет продемонстрировано, как происходит процесс горячей штамповки металла: