Ковка стали: технология производства стальных поковок

Особенности процесса

Стальные поковки используют при изготовлении деталей, испытывающих значительные механические или температурные нагрузки. Технология подходит для получения как относительно небольших заготовок, так и массивных изделий. Поэтому актуальна она для самых разных сфер промышленности.

Качество готовой поковки зависит от соблюдения требований производственного цикла. Недостаточно подобрать подходящую марку стали, нужно правильно подготовить материал, выдержать температурный режим, обеспечить необходимую степень деформации, а после – выполнить термическую обработку.

Подготовка металла к ковке

Исходным материалом чаще всего служат слитки, прокат или другие стальные заготовки. Марку выбирают с учетом назначения будущей детали. Для производства используют углеродистые, низколегированные, легированные, нержавеющие и другие стали.

Перед началом ковки определяют требуемую массу исходной заготовки. При расчете учитывают следующие факторы:

• объем готовой детали;

• припуски на механическую обработку;

• технологические отходы;

• угар металла при нагреве.

Особое значение имеет химический состав стали. Содержание углерода и легирующих элементов влияет на пластичность металла, а также склонность к образованию дефектов.

Нагрев перед деформацией

Сталь подвергают нагреву до температуры, при которой она приобретает необходимую пластичность. Конкретный режим определяется химическим составом материала и технологией изготовления.

Задача нагрева – обеспечить возможность деформации без образования трещин или других повреждений. При этом металл нельзя перегревать: чрезмерное повышение температуры вызывает рост зерна, окисление поверхности, а также другие нежелательные изменения.

Важна равномерность прогрева по всему объему заготовки. Чем больше ее масса и размеры, тем больше времени требуется для выхода сердцевины на заданную температуру.

Основные операции

После нагрева заготовка поступает на оборудование для деформации. Конкретный набор операций зависит от формы будущего изделия. Чаще всего применяются следующие действия:

1. Осадка. Уменьшение высоты заготовки с одновременным увеличением поперечного размера.

2. Протяжка. Увеличение длины заготовки с уменьшением ее поперечного сечения.

3. Прошивка. Формирование отверстия в массивной заготовке.

4. Разгонка. Увеличение внутреннего диаметра кольцевой заготовки.

5. Формообразование. Изменение конфигурации изделия в соответствии с технологической задачей.

Операции могут выполняться последовательно. Для сложных или крупногабаритных поковок технологическая схема включает несколько нагревов и переходов.

Степень деформации металла

При ковке происходит изменение исходной структуры стали. Пластическая деформация способствует перераспределению металла, а также разрушению литой неоднородности исходной заготовки. Все это приводит к изменению формы зерна.

Степень деформации – важный технологический параметр. Она влияет на структуру, плотность и итоговые механические характеристики выпускаемой детали. Поэтому данный параметр требует особого контроля.

Для ответственных деталей необходимо обеспечить такой режим, при котором деформация охватывает только требуемую область заготовки. Особенно это важно при производстве массивных изделий. Недостаточная проработка центральной части приведет к сохранению неоднородности.

Термическая обработка

После ковки металл подвергается термической обработке. Ее режим выбирают в зависимости от требований к готовой продукции.

Основные задачи термообработки:

• получение требуемой структуры металла;

• снижение внутренних напряжений;

• обеспечение заданных механических характеристик;

• подготовка к дальнейшей обработке.

Применяются отжиг, нормализация, закалка и отпуск. Например, нормализация позволяет получить более равномерную структуру. Закалка с последующим отпуском используется для достижения определенных механических свойств.

Механическая обработка

Кованая заготовка обычно имеет припуски, которые удаляются на последующих операциях. В зависимости от конструкции детали применяют токарную, фрезерную, расточную, сверлильную обработку.

Размер припуска должен обеспечивать возможность удаления поверхностного слоя после ковки, термообработки и возможного образования окалины. Одновременно чрезмерный припуск существенно увеличивает расход металла.

Контроль качества поковки

Проверка начинается с контроля исходного материала, а продолжается на всех этапах производства. Контролируют химический состав, геометрические параметры, механические свойства, состояние поверхности, внутреннюю структуру.

В зависимости от требований применяют различные методы:

• визуально-измерительный контроль;

• ультразвуковую дефектоскопию;

• контроль механических свойств;

• металлографические исследования;

• проверку химического состава;

• контроль размеров после механической обработки.

Комплексная проверка позволяет обнаружить поверхностные, а также внутренние дефекты, чтобы подтвердить соответствие материала установленным требованиям.

Изготовление поковок на заказ

Если требуется изготовить стальную поковку по чертежу или техническому заданию, заполните форму на сайте ООО «ЗКЗ». Специалисты помогут определить требуемые параметры обработки, согласовать параметры заказа и подготовить необходимые документы.

Мы также готовы ответить на интересующие Вас вопросы или принять заказ по номеру телефона: +7 (3812) 33-01-03.