Сергиев Посад

пн-пт: 9:00 - 18:00

+7 (495) 984-97-09

Процесс изготовления поковок

Подбор исходного
материала

Сырьем могут быть:
блюмы, слябы, слитки, сортовой
металлопрокат

Материал может быть:
- давальческим
- приобретенным
- собственного производства

Входной контроль

  • химсостав
  • способ выплавки

Виды стали по способам выплавки (ГОСТ 14959-2016):

1
мартеновская сталь;
2
кислородно-конвертерная сталь;
3
сталь открытой дуговой/индукционной выплавки (выплавленную в электропечах);
4
сталь вакуумно-индукционной выплавки - ВИ;
5
сталь электрошлакового переплава - Ш;
6
сталь вакуумно-дугового переплава - ВД;
7
сталь плазменно-дугового переплава - П;
8
сталь вакуумно-индукционной выплавки с электрошлаковым переплавом - ИШ;
9
сталь вакуумно-индукционной выплавки с вакуумно-дуговым переплавом - ИД.

Резка заготовки

для получения необходимых
габаритов и веса

Оборудование для резки металлических заготовок

Пила
Пресс-ножницы
Кривошипный
пресс
Газовый резак
Гильотивные ножницы для резки листового металла
1
Слитки для ковки из инструментальной
и высоколегированной стали обычно
режут с помощью пил.
2

Для разделки катаного металла
применяют способы:

  • резка на пресс-ножницах и в штампах на кривошипных прессах (основные способы разделки в кузнечных цехах с крупно- и среднесерийным характером производства),
  • резка пилами и абразивами,
  • ломка на хладноломах, газовая резка.

Нагрев заготовок

Время нагрева заготовок под
ковку для термообработки в
методических печах была
определена Ю. М. Чижиковым
формулой:

T нагр = K • D

Где Т нагр - время нахождения
заготовки при рекомендуемой
температуре, час;

D - диаметр или меньшая сторона
сечения нагреваемого тела, см;

К - коэффициент:

  • для углеродистых сталей К=0,1÷0,15;
  • для легированных
    конструкционных К=0,15÷0,2;
  • для высоколегированных и
    инструментальных К=0,3÷0,4.

Цель нагрева - повышение пластичности металла и снижения его сопротивления деформированию

Процесс нагрева металла должен обеспечивать:

  • достаточно равномерный прогрев по сечению заготовки до требуемой температуры
  • минимальное окисление и обезуглероживание поверхности
  • сохранение целостности нагреваемого металла т. е. отсутствие микро- и макротрещин

От способа и режима нагрева зависят:

  • качество и себестоимость поковок
  • расход металла и топлива
  • стойкость инструмента

Температурный интервал ковки - максимальная температура нагрева металла в печи и температура окончания ковки.

Выбор температурного интервала ковки зависит от:

  • химического состава материала,
  • структуры заготовки (литая или деформированная),
  • скорости деформирования (молот или пресс),
  • степени и вида деформации (дробная или единичная),
  • вида операции ковки, (осадка, протяжка и т. д.),
  • массы слитка.

Чем выше скорость нагрева (т. е. чем меньше его продолжительность), тем меньше окисление и обезуглероживание поверхности и тем экономичнее (рентабельнее) нагрев. Однако при чрезмерно быстром нагреве в металле могут возникать термические напряжения, которые могут привести к образованию микро- и макротрещин => к браку поковок.

Камерная печь с выдвижным подом
Шахтная колодцевая печь

Процесс ковки металла

Ковка

Ковка – процесс деформации заготовки путем воздействия ударной нагрузки бойков молота или пресса.

Преимущества:

  • Экономичность (по сравнению со штамповкой)
    На производстве ковку применяют только в мелкосерийном и единичном производстве (ручной или машинный метод).

Недостатки:

  • низкая производительность (ковку применяют только в мелкосерийном и единичном производстве (ручной или машинный метод)
  • больший расход металла: припуск под обработку поковки кованой практически в 2 раза больше, нежели у поковки полученной методом штамповки
Виды ковки
Оборудование для ковки
Вальцы ковочные
Горизонтально-ковочная машина
Штамповка

Штамповка – процесс деформации заготовки под давлением; осуществляется в матрице штампа, форма которой полностью идентична изготовляемой поковке. Ударным элементом нагрузки - пуансон.

Виды штамповки:

  • с предварительным нагревом исходной заготовки
  • без нагрева

Преимущества:

  • высокая производительность,
  • меньший расход металла: припуск под обработку поковки штамповкой практически в 2 раза меньше, чем ковкой,
  • на выходе поковка имеет более высокую точность размеров и малую шероховатость поверхностного слоя.

Недостатки:

  • дорогостоящий процесс (применение штампов целесообразно только в массовом и серийном производстве, чтобы оправдать затраты)

Виды штамповки

Объемная штамповка - процесс изготовления поковок в штампах, когда течение металла в стороны при деформации ограничено поверхностями отдельных частей штампа

Открытая объемная штамповка

а, б, в - начальная, промежуточная и конечная стадия штамповки 1,
2 - нижняя и верхняя части штампа
3 - заготовка
4 - облойная канавка; 5 - магазин для облоя
6 - поковка на промежуточной стадии процесса
7 - готовая поковка
8 - облой

Закрытая объемная штамповка
Листовая
штамповка

Оборудование для штамповки
1 - поковка
2 - выталкиватель
Горячештамповочный
молот
Горячештамповочный
гидравлический пресс

Предварительная
термообработка

проводится с целью снижения
/снятия остаточных напряжений,
возникающих в результате
динамического воздействия
молота или статического
воздействия пресса на металл

Нормализация

НОРМАЛИЗАЦИЯ (Нормализованный отжиг)
нагрев стали до аустенитного состояния, выдержка при
температуре нагрева и последующего ускоренного
охлаждения на воздухе.

Результат:

  • перекристаллизация и измельчение зерна
  • выравнивание хим.состава и свойств
  • снятие внутренних остаточных напряжений
  • повышение твердости и прочности
Температурный интервал нагрева
стали под нормализацию
Отжиг

ОТЖИГ
нагрев стали выше критических температур, выдержка
при температуре нагрева и последующего медленного
охлаждения (вместе с печью)

Результат:

  • получение равновесной мелкозернистой структуры
  • снятие внутренних напряжений в металле
  • ↑пластичность и вязкость (↓ тв-ть и износостойкость)
  • выведение флокенов (полости с газом) => достижение
    требуемой чистоты металла
  • улучшение обрабатываемости заготовок давлением и
    резанием
Температурный интервал нагрева
стали под отжиг
Выбор дальнейшего
технологического процесса
в зависимости от требуемой
группы конечной поковки
(согласно ГОСТ 8479-70)
Без группы,
I-II группа
Очистка поковок от окалины
в дробеметном барабане
III - V группа
II группа
Без группы или I группа
Невозможно или по
требованию заказчика
Возможно
Мех.обработка
по требованию заказчика
Без мех.обработки
Возможность
определения твердости
без мех.обработки
Механическая обработка
Механическая обработка
ОТК
- определение твердости
ОТК
- определение твердости
Поковка II группы
(с мех.обработкой)
Поковка II группы
(без мех.обработки)
Поковка без группы
или I группы

(с мех.обработкой по
требованию заказчика)
Поковка
без группы или I группы

(без мех.обработки)

Предварительная
механическая обработка

Обдирка, резка, правка,
зачистка…

Выбор способа
окончательной
термообработки
заготовки в зависимости от
назначения конечной детали

Закалка (не является окончательной операцией)

Закалка - является упрочняющей термообработкой, заключающейся в нагреве выше Т критич (доэвтектоидных сталей на 30-50С выше Ас3 (полная закалка), заэвтектоидных сталей на 30-50С выше Ас1 (неполная закалка), выдержке при этой Т и быстрое охлаждение со скоростью, превышающую критическую, в различных средах (вода, соляные водные растворы, техническое масло, инертные газы).

После закалки внутри стали возникают напряжения. Чтобы их снять закаленные изделия подвергают отпуску

Цель:
получение мартенситной структуры, обеспечивающей максимальную твердость, прочность и износоустойчивость

Результат:
↑ твердость и прочность (обеспечивается за счет получения структуры мартенсита)
↓ пластичность и предел на сжатие
↑ износостойкость
↑ хрупкость

Отпуск

Отпуск - заключительная термообработка, т.к. обеспечивает требуемые мех.св-ва стали.
Отпуск заключается в нагреве до Т ниже критической, выдержке при этой температуре и охлаждении на воздухе.

Цель:
- получение более равновесной структуры,
- снятие внутренних напряжений (температурных и структурных), возникающих при закалке.

Результат:
- ↑ ударная вязкость, предел упругости и пластичность
- ↓ тв-ти и внутренние напряжения

ЗАКАЛКА И НИЗКИЙ ОТПУСК

применяется для деталей машин, работающих в условиях изнашивания, высоких контактных нагрузок (детали подшипников качения, режущий, измерительный инструмент).

Микроструктура стали:

  • для доэвтектоидной стали - мартенсит отпуска (полная закалка)
  • для заэвтектоидной стали - мартенсит отпуска + цементит вторичный (неполная закалка).
    Твердость - 60 HRC

ЗАКАЛКА И СРЕДНИЙ ОТПУСК

применяется для упругих элементов машин из высокоуглеродистых сталей (пружины, рессоры, мембраны).

Микроструктура стали:

троостит отпуска (обеспечивает высокий предел упругости, выносливости и релаксационной стойкости).
Твердость - 40 HRC

ПОЛНАЯ ЗАКАЛКА И ВЫСОКИЙ ОТПУСК

(термическое улучшение)
применяется для деталей машин из среднеуглеродистых сталей, испытывающих статические и динамические/циклические нагрузки (валы, оси, шатуны, крепежные детали).

Данная комбинация ТО создает наилучшее сочетание прочности и пластичности стали при повышенной ударной вязкости.

Микроструктура стали:

зернистый сорбит отпуска.
Твердость - 30 HRC

Очистка поковок от окалины
в дробеметном барабане

Проведение испытаний в
зависимости от группы
поковки согласно
ГОСТ 8479-70

III группа
IV группа
V группа
Возможность
определения твердости
без мех.обработки
Возможность
определения твердости
без мех.обработки
Невозможно
или по требованию
заказчика
Возможно
Невозможно
или по требованию
заказчика
Возможно
Механическая обработка
Механическая обработка
Механическая обработка

ОТК

  • определение
    твердости
    (Поковки одной
    марки стали,
    прошедшие ТО по
    одинак режиму)

ОТК

  • определение
    твердости
    (Поковки одной
    марки стали,
    прошедшие ТО по
    одинак режиму)

ОТК

  • Испытание на
    растяжение
  • Определение ударной
    вязкости
  • Определение
    твердости (Поковки
    одной плавки стали,
    совместно
    прошедшие ТО)

ОТК

  • Определение
    твердости (Поковки
    одной плавки стали,
    совместно
    прошедшие ТО)

ОТК

  • Испытание на
    растяжение
  • Определение ударной
    вязкости
  • Определение
    твердости (Принимается
    индивидуально
    каждая поковка)
Поковка III группы
(с мех.обработкой)
Поковка III группы
(без мех.обработки)
Поковка IV группы
(с мех.обработкой)
Поковка IV группы
(без мех.обработки)
Поковка V группы
(с мех.обработкой)
Этап 1
Этап 2
Этап 3
Этап 4
Этап 5
Этап 6
Этап 7
Этап 8
Этап 9
Этап 10
Покупаем стружку