Кування – це збірна назва для кування та штампування. Це метод формування, в якому використовуються молоток, ковадло та пуансон кувальної машини або форми для тиску на заготовку, що призводить до пластичної деформації та отримання деталей необхідної форми та розміру.
Що таке кування
Під час процесу кування вся заготовка зазнає значної пластичної деформації та відносно великої пластичної течії. У процесі штампування заготовка формується переважно шляхом зміни просторового положення кожної ділянки деталі, і всередині неї немає пластичної течії на великій відстані. Кування в основному використовується для обробки металевих деталей. Його також можна використовувати для обробки деяких неметалів, таких як інженерні пластмаси, гума, керамічні заготовки, цегла, а також для формування композитних матеріалів.
Прокатка, волочіння тощо в ковальській та металургійній промисловості – це все обробка пластмас або тиском. Однак кування в основному використовується для виробництва металевих деталей, тоді як прокатка та волочіння – для виробництва металевих матеріалів загального призначення, таких як плити, смуги, труби, профілі та дроти.
Класифікація кування
Кування в основному класифікується за методом формування та температурою деформації. За методом формування кування можна розділити на дві категорії: кування та штампування. За температурою деформації кування можна розділити на гаряче кування, холодне кування, тепле кування та ізотермічне кування тощо.
1. Гаряче кування
Гаряче кування – це кування, яке виконується за температури, що перевищує температуру рекристалізації металу. Підвищення температури може покращити пластичність металу, що сприяє покращенню внутрішньої якості заготовки та зменшує її ймовірність розтріскування. Високі температури також можуть знизити стійкість металу до деформації та зменшити необхідний тоннаж.ковальські машиниОднак, існує багато процесів гарячого кування, при яких точність заготовки низька, а поверхня не гладка. Крім того, поковки схильні до окислення, зневуглецювання та пошкодження від горіння. Коли заготовка велика та товста, матеріал має високу міцність та низьку пластичність (наприклад, гнуття вальцями надтовстих пластин, волочіння прутків з високовуглецевої сталі тощо), тому використовується гаряче кування.
Зазвичай використовуються такі температури гарячого кування: вуглецева сталь 800~1250℃; легована конструкційна сталь 850~1150℃; швидкорізальна сталь 900~1100℃; зазвичай використовується алюмінієвий сплав 380~500℃; легований сплав 850~1000℃; латунь 700~900℃.
2. Холодне кування
Холодне кування — це кування, яке виконується за температури нижче температури рекристалізації металу. Загалом, холодне кування — це кування за кімнатної температури.
Заготовки, виготовлені методом холодного кування за кімнатної температури, мають високу точність форми та розмірів, гладкі поверхні, невелику кількість етапів обробки та зручні для автоматизованого виробництва. Багато холоднокованих та холодноштампованих деталей можна безпосередньо використовувати як деталі або вироби без необхідності механічної обробки. Однак під час холодного кування через низьку пластичність металу легко утворюються тріщини під час деформації, а опір деформації великий, що вимагає великотоннажного ковальського обладнання.
3. Тепле кування
Кування за температури, вищої за нормальну, але не перевищує температури рекристалізації, називається теплим куванням. Метал попередньо нагрівають, а температура нагрівання значно нижча, ніж при гарячому куванні. Тепле кування має вищу точність, гладшу поверхню та низький опір деформації.
4. Ізотермічне кування
Ізотермічне кування підтримує постійну температуру заготовки протягом усього процесу формування. Ізотермічне кування призначене для повного використання високої пластичності певних металів за тієї ж температури або для отримання певних структур і властивостей. Ізотермічне кування вимагає підтримки постійної температури форми та заготовки, що вимагає високих витрат і використовується лише для спеціальних процесів кування, таких як надпластичне формування.
Характеристики кування
Кування може змінити структуру металу та покращити його властивості. Після гарячого кування злиток ущільнюється або зварюється, утворюючи початкові нещільності, пори, мікротріщини тощо, що були в литому стані. Початкові дендрити руйнуються, що робить зерна дрібнішими. Одночасно змінюється початкова сегрегація та нерівномірний розподіл карбіду. Завдяки однорідній структурі отримують щільні, однорідні, дрібні поковки з хорошими загальними характеристиками та надійністю у використанні. Після гарячого кування метал має волокнисту структуру. Після холодного кування кристалічна структура металу стає впорядкованою.
Кування полягає в тому, щоб зробити метал пластичним, формуючи заготовку потрібної форми. Об'єм металу не змінюється після виникнення пластичного потоку під дією зовнішньої сили, і метал завжди тече до деталі з найменшим опором. У виробництві форма заготовки часто контролюється відповідно до цих законів для досягнення таких деформацій, як потовщення, видовження, розширення, вигин та глибока витяжка.
Розмір кованої заготовки є точним і сприяє організації масового виробництва. Розміри прес-форм у таких сферах застосування, як кування, екструзія та штампування, є точними та стабільними. Високоефективні ковальські верстати та автоматичні ковальські виробничі лінії можуть бути використані для організації спеціалізованого масового або масового виробництва.
До поширених ковальських машин належать ковальські молоти,гідравлічні преси, та механічні преси. Кувальний молот має велику швидкість удару, що сприяє пластичному плину металу, але він створює вібрацію. Гідравлічний прес використовує статичне кування, що сприяє проковуванню металу та покращенню структури. Робота стабільна, але продуктивність низька. Механічний прес має фіксований хід і його легко механізувати та автоматизувати.
Тенденція розвитку технології кування
1) Покращити внутрішню якість кованих деталей, головним чином покращити їхні механічні властивості (міцність, пластичність, ударна в'язкість, втомна міцність) та надійність.
Це вимагає кращого застосування теорії пластичної деформації металів. Застосування матеріалів з кращою якістю, таких як сталь, оброблена вакуумом, та сталь, виплавлена у вакуумі. Правильне проведення попереднього нагрівання перед куванням та термічної обробки під час кування. Більш ретельні та масштабні неруйнівні випробування кованих деталей.
2) Подальший розвиток технології прецизійного кування та прецизійного штампування. Безрізальна обробка є найважливішим заходом та напрямком для машинобудування для покращення використання матеріалів, підвищення продуктивності праці та зниження споживання енергії. Розробка безокислювального нагрівання заготовок для кування, а також високотвердих, зносостійких, довговічних матеріалів для форм та методів обробки поверхні сприятиме розширенню застосування прецизійного кування та прецизійного штампування.
3) Розробка ковальського обладнання та ковальських виробничих ліній з вищою продуктивністю та автоматизацією. За спеціалізованого виробництва продуктивність праці значно підвищується, а витрати на кування знижуються.
4) Розробка гнучких систем формування поковок (застосування групової технології, швидка зміна штампів тощо). Це дозволяє використовувати високоефективне та високоавтоматизоване ковальське обладнання або виробничі лінії для багатосортного, дрібносерійного виробництва поковок. Наблизити продуктивність та економічність до рівня масового виробництва.
5) Розробка нових матеріалів, таких як методи кування, що використовуються в порошковій металургії (особливо двошарових металевих порошків), рідкого металу, волокнистої пластмаси та інших композитних матеріалів. Розробка таких технологій, як надпластичне формування, високоенергетичне формування та внутрішнє формування під високим тиском.
Час публікації: 04 лютого 2024 р.
