Что такое ковка и какую роль она играет в производстве изделий из металла
Обработка металла, который находится в пластическом состоянии под действием бойков молота (это называется динамическое воздействие) или пресса (это статистическое воздействие, называется ковкой. С помощью ковки получают необходимые изделия из металла. При ковке может быть использован подкладной инструмент. Получаемое в результате изделие называется поковкой. Они могут иметь разную массу, форму. Могут весить от нескольких граммов до 350 тонн. Если большие поковки изготавливают из слитков, то маленькие или средние – из прокатных заготовок. Ковка в основном применяется в узкой специализации. Необходимые заготовки куют между неподвижным (нижним) и подвижным (верхним) бойками пресса и молота. Поверхности, которые входят в контакт с бойками и подкладными инструментами, назначают направление течения (деформации) металла этой заготовки. Подкладными инструментами могут выступать топор, обжимка, раскатка. Также делается осадка, гибка, прошивание отверстий, рубка, выглаживание.
При выполнении протяжки длина взятой заготовки увеличивается. Это происходит потому, что уменьшается ее поперечный. В начале ковки заготовку куют в виде квадрата – это предполагает самую большую скорость деформации. А потом, если это необходимо, округляют или формуют заготовку. Чтобы выполнить протяжку, данную заготовку устанавливают поперек бойков и, передвигая, кантуют на 90 градусов. Выполняют эту операцию после каждого обжатия. Для ускорения протяжки берут закругленные бойки, которые увеличивают удлинение всего лишь за одно обжатие. За счет высоты, поперечное сечение заготовки увеличивается при осадке. Осадку только определенной части заготовки называют высадкой.
Чтобы сделать гибку, заготовку зажимают между бойками молота. Для выполнения гибки заготовки необходимо сделать ее местный нагрев. А чтобы получить одинаковые сечения по всей длине заготовки, необходимо сделать высадку в месте изгиба. Если нужно прошить отверстия – прошивень вбивают в заготовку примерно до половины толщины, а потом переворачивают и выбивают сквозное отверстие. Затем это отверстие расширяют, выравнивают бочкообразной оправкой. Топором же выполняется обрубка под молотом. Для выпрямления больших поковок выполняют удары бойка молота. Маленькие же поковки выпрямляют (выглаживают) специальными гладилками. Самые популярные ковочные молоты – пневматические и паровоздушные.
Принцип работы пневматического молота таков: работает он от электродвигателя, составляет два сообщающихся цилиндра (рабочий и компрессорный), падающие части такого молота весят от 75 до 1000 кг, количество ударов в минуту составляет 95-200. Распределители устроены так, что устройство удерживает боек в одном положении (верхнем или нижнем). Такие молотки обычно используют при обработке небольших (средних) поковок.
Если же заготовка весит до 3 тонн, тогда используют паровоздушный молот. В нем применяется энергия сжатого воздуха, пара при давлении от 100 до 800 кПа. Падающие части паровоздушных молотов весят от 1 до 5 тонн, а количество ударов – 30-60 в минуту.
Если же заготовки крупные – здесь уместно применение гидравлических или парогидравлических прессов. Понять его работу можно легко, зная закон Паскаля. В рабочем цилиндре давление до 20 МПа через траверсу, боек или плунжер передается на заготовку. В отличие от гидравлических, в парогидравлических прессах вода попадает не от насоса, а от мультипликатора, который усиливает рабочее давление до 60-80 МПа.
На сегодняшний день существуют современные гидравлические и парогидравлические прессы развивают рабочее усилие в несколько сотен мегабютонов. Некоторые даже до 2000 МН и выполняют обработку больших слитков, весом до 500 тонн.