Wykuwanie podstawowych punktów wiedzy i zrozumienie tego jest podstawą ciężkiej broni wielkiego kraju!

Kucie to metoda przetwarzania, w której wykorzystuje się maszyny kuźnicze do wywierania nacisku na kęsy metalu w celu spowodowania ich odkształcenia plastycznego w celu uzyskania odkuwek o określonych właściwościach mechanicznych, kształtach i rozmiarach. Jest to jeden z dwóch głównych elementów kucia (kucia i tłoczenia). Kucie może wyeliminować wady, takie jak luźne odlewy powstałe w procesie wytapiania, zoptymalizować mikrostrukturę, a jednocześnie dzięki zachowaniu kompletnych linii przepływu metalu właściwości mechaniczne odkuwek są na ogół lepsze niż odlewów z tego samego materiału . Ważne części poddawane dużym obciążeniom i trudnym warunkom pracy w powiązanych maszynach, z wyjątkiem prostszych kształtów, które można walcować na płytach, profilach lub częściach spawanych, w większości wykorzystują odkuwki.

1. Temperatura odkształcenia

Początkowa temperatura rekrystalizacji stali wynosi około 727 ℃, ale zwykle przyjmuje się 800 ℃ jako linię podziału. Kucie powyżej 800 ℃ jest kuciem na gorąco; kucie w temperaturze od 300 do 800 ℃ nazywa się kuciem na ciepło lub kuciem półgorącym, a kucie w temperaturze pokojowej nazywa się kuciem na zimno. Odkuwki stosowane w większości gałęzi przemysłu to odkuwki na gorąco, a kucie na ciepło i kucie na zimno stosuje się głównie do kucia części samochodów, maszyn ogólnych itp. Kucie na ciepło i kucie na zimno mogą skutecznie oszczędzać materiały.

2. Kategorie kucia

Jak wspomniano powyżej, w zależności od temperatury kucia, można je podzielić na kucie na gorąco, kucie na ciepło i kucie na zimno. Ze względu na mechanizm formowania kucie można podzielić na kucie swobodne, kucie matrycowe, walcowanie pierścieniowe i kucie specjalne.

1) Kucie swobodne

Odnosi się do metody obróbki odkuwek, w której wykorzystuje się proste narzędzia ogólne lub bezpośrednio przykłada się siłę zewnętrzną do półfabrykatu pomiędzy górnym i dolnym kowadłem urządzenia kuźniczego, aby odkształcić półfabrykat w celu uzyskania wymaganego kształtu geometrycznego i jakości wewnętrznej. Odkuwki powstałe metodą kucia swobodnego nazywane są odkuwkami swobodnymi. Kucie swobodne stosowane jest głównie do produkcji odkuwek w małych partiach. Do formowania półfabrykatów w celu uzyskania odpowiednich odkuwek stosuje się urządzenia kuźnicze, takie jak młoty kuźnicze i prasy hydrauliczne. Do podstawowych procesów kucia swobodnego zalicza się spęczanie, ciągnienie, wykrawanie, cięcie, gięcie, skręcanie, przemieszczanie i kucie. Kucie swobodne przyjmuje kucie na gorąco.

2) Kucie matrycowe

Kucie matrycowe dzieli się na kucie matrycowe otwarte i kucie matrycowe zamknięte. Kęs metalowy jest ściskany i odkształcany w matrycy kuźniczej o określonym kształcie w celu uzyskania odkuwki. Kucie matrycowe jest powszechnie stosowane do produkcji części o małej masie i dużych partiach. Kucie matrycowe można podzielić na kucie matrycowe na gorąco, kucie na ciepło i kucie na zimno. Kucie na ciepło i kucie na zimno stanowią przyszły kierunek rozwoju kucia matrycowego, a także reprezentują poziom technologii kucia.

W zależności od materiału kucie matrycowe można również podzielić na kucie matrycowe metali żelaznych, kucie matrycowe metali nieżelaznych i formowanie produktów proszkowych. Jak sama nazwa wskazuje, materiałami są metale żelazne, takie jak stal węglowa, metale nieżelazne, takie jak miedź i aluminium, oraz materiały metalurgii proszków.

Wytłaczanie należy klasyfikować jako kucie matrycowe, które można podzielić na wytłaczanie metali ciężkich i wytłaczanie metali lekkich.

Kucie matrycowe w stanie zamkniętym i kucie spęczane w stanie zamkniętym to dwa zaawansowane procesy kucia matrycowego. Ponieważ nie ma błysku, stopień wykorzystania materiału jest wysoki. Wykańczanie skomplikowanych odkuwek może odbywać się w jednym lub kilku procesach. Ponieważ nie ma wypływki, zmniejsza się obszar siły odkuwki, a także zmniejsza się wymagane obciążenie. Należy jednak zauważyć, że półfabrykatu nie można całkowicie ograniczyć. W tym celu należy ściśle kontrolować objętość półwyrobu, kontrolować względne położenie matrycy kuźniczej oraz dokonywać pomiarów odkuwki, starając się zmniejszyć zużycie matrycy kuźniczej.

3) Toczenie pierścienia

Walcowanie pierścieni odnosi się do produkcji części pierścieni o różnych średnicach za pomocą specjalnej maszyny do walcowania pierścieni. Służy również do produkcji części w kształcie kół, takich jak koła samochodowe i koła pociągów.

4) Specjalne kucie

Kucie specjalne obejmuje kucie walcowe, walcowanie krzyżowe na klinie, kucie promieniowe, kucie matrycowe w płynie i inne metody kucia, które są bardziej odpowiednie do wytwarzania części o określonych specjalnych kształtach. Na przykład kucie na walcach można zastosować jako skuteczny proces wstępnego formowania, aby znacznie zmniejszyć późniejsze ciśnienie formowania; walcowanie krzyżowe klinowe może wytwarzać części takie jak kulki stalowe i wały napędowe; kucie promieniowe może wytwarzać duże beczki, wały stopniowe i inne odkuwki.

5) Matryca do kucia

W zależności od sposobu ruchu matrycy kuźniczej, kucie można podzielić na walcowanie wahadłowe, kucie obrotowe, kucie walcowe, walcowanie krzyżowe klinowe, walcowanie pierścieniowe i walcowanie ukośne. Walcowanie obrotowe, kucie obrotowe i walcowanie pierścieniowe można również poddać obróbce poprzez kucie precyzyjne. Aby poprawić stopień wykorzystania materiałów, jako proces czołowy smukłych materiałów można zastosować kucie walcowe i walcowanie poprzeczne. Kucie obrotowe, podobnie jak kucie swobodne, również jest częściowo uformowane. Jego zaletą jest to, że można go formować nawet przy mniejszej sile kucia niż wielkość odkuwki. W tej metodzie kucia, w tym kucia swobodnego, w trakcie obróbki materiał rozszerza się z sąsiedztwa powierzchni matrycy do powierzchni swobodnej. Dlatego trudno jest zapewnić dokładność. Dlatego kontrolując za pomocą komputera kierunek ruchu matrycy kuźniczej oraz proces kucia obrotowego, można uzyskać wyroby o skomplikowanych kształtach i dużej precyzji przy niższych siłach kucia, jak np. odkuwki takie jak łopatki turbin przy szerokiej gamie wyrobów i dużych rozmiary.

Ruch matrycy i stopień swobody sprzętu kuźniczego są niespójne. Zgodnie z charakterystyką ograniczenia odkształcenia w dolnym martwym punkcie, sprzęt do kucia można podzielić na następujące cztery formy:

Forma ograniczonej siły kucia: prasa hydrauliczna z bezpośrednim napędem hydraulicznym suwaka.

Metoda ograniczania quasi-skoku: prasa hydrauliczna z hydraulicznym napędem mechanizmu korbowo-korbowodowego.

Metoda ograniczenia skoku: prasa mechaniczna z korbą, korbowodem i mechanizmem klinowym napędzającym suwak.

Metoda ograniczenia energii: prasa spiralna i cierna z wykorzystaniem mechanizmu spiralnego.

Aby uzyskać dużą precyzję należy zwrócić uwagę na zapobieganie przeciążeniom w dolnym martwym punkcie, kontrolować prędkość i położenie matrycy. Ponieważ będą one miały wpływ na tolerancję, dokładność kształtu i żywotność matrycy do kucia. Dodatkowo w celu zachowania dokładności należy zwrócić uwagę na regulację luzu szyny ślizgowej, zapewnienie sztywności, regulację dolnego martwego punktu oraz zastosowanie pomocniczych urządzeń przekładniowych.

Istnieją również tryby ruchu pionowego i poziomego suwaka (wykorzystywane do kucia smukłych części, smarowania i chłodzenia oraz szybkiej produkcji kucia części), a zastosowanie urządzeń kompensacyjnych może zwiększyć ruch w innych kierunkach. Powyższe metody są różne, a wymagana siła kucia, proces, wykorzystanie materiału, wydajność, tolerancja wymiarowa oraz metody smarowania i chłodzenia są różne. Czynniki te wpływają również na poziom automatyzacji.

3. Materiały do ​​kucia

Materiały do ​​kucia to głównie stal węglowa i stopowa o różnym składzie, następnie aluminium, magnez, miedź, tytan itp. oraz ich stopy. Pierwotny stan materiału to sztabka, wlewek, proszek metalowy i ciekły metal. Stosunek pola przekroju poprzecznego metalu przed odkształceniem do pola przekroju poprzecznego po odkształceniu nazywany jest współczynnikiem kucia. Prawidłowy dobór stopnia odkuwania, rozsądna temperatura nagrzewania i czas przetrzymywania, rozsądna początkowa temperatura kucia i końcowa temperatura kucia, rozsądna wielkość odkształcenia i prędkość odkształcenia mają ogromny wpływ na poprawę jakości produktu i redukcję kosztów.

Generalnie w małych i średnich odkuwkach jako półfabrykaty stosuje się pręty okrągłe lub kwadratowe. Struktura ziaren i właściwości mechaniczne prętów są jednolite i dobre, kształt i rozmiar są dokładne, jakość powierzchni jest dobra i łatwo jest zorganizować produkcję seryjną. Tak długo, jak temperatura nagrzewania i warunki odkształcania są odpowiednio kontrolowane, odkuwki o doskonałych parametrach można kuć bez dużych odkształceń odkuwki.

Wlewki są używane tylko do dużych odkuwek. Wlewki to struktury odlewane z dużymi kryształami kolumnowymi i luźnymi środkami. Dlatego konieczne jest rozbicie kryształów kolumnowych na drobne ziarna i zagęszczenie luzów poprzez duże odkształcenia plastyczne, aby uzyskać doskonałą strukturę metalu i właściwości mechaniczne.

Preformy metalurgii proszków, które są prasowane i spiekane, można przekształcić w odkuwki proszkowe poprzez bezwypływkowe kucie matrycowe w stanie gorącym. Proszek do kucia ma gęstość zbliżoną do ogólnych odkuwek matrycowych, ma dobre właściwości mechaniczne i wysoką precyzję, co może zmniejszyć późniejszą obróbkę skrawania. Struktura wewnętrzna odkuwek proszkowych jest jednolita i pozbawiona segregacji i może być stosowana do produkcji małych kół zębatych i innych detali. Jednak cena proszku jest znacznie wyższa niż zwykłych batonów, a jego zastosowanie w produkcji podlega pewnym ograniczeniom.

Zastosuj ciśnienie statyczne na ciekły metal wlany do wnęki matrycy, tak aby zestalił się, krystalizował, płynął, odkształcał się plastycznie i formował pod ciśnieniem, a następnie można było uzyskać odkuwki matrycowe o wymaganym kształcie i wydajności. Kucie matrycowe ciekłych metali to metoda formowania pomiędzy odlewaniem ciśnieniowym a kuciem matrycowym i jest szczególnie odpowiednia w przypadku złożonych części cienkościennych, które są trudne do formowania za pomocą ogólnego kucia matrycowego.

Oprócz zwykłych materiałów, takich jak stal węglowa i stal stopowa o różnym składzie, a następnie aluminium, magnez, miedź, tytan i ich stopy, stopy odkształcalne wysokotemperaturowe stopy na bazie żelaza, stopy wysokotemperaturowe na bazie niklu i stopy wysokotemperaturowe na bazie kobaltu są również wykańczane przez kucie lub walcowanie. Jednakże stopy te mają stosunkowo wąską strefę plastyczną, więc trudność kucia będzie stosunkowo duża. Temperatura ogrzewania, temperatura rozpoczęcia kucia i końcowa temperatura kucia różnych materiałów mają rygorystyczne wymagania.

4. Przebieg procesu

Różne metody kucia charakteryzują się różnymi procesami, spośród których proces kucia matrycowego na gorąco jest najdłuższy. Ogólna kolejność to: wygaszanie; ogrzewanie kucia; walcowanie półfabrykatu; kucie matrycowe; lamówka; wykrawanie; korekta; inspekcja pośrednia, inspekcja wielkości odkuwki i wad powierzchniowych; obróbka cieplna odkuwek w celu wyeliminowania naprężeń kuźniczych i poprawy wydajności skrawania metalu; czyszczenie, głównie w celu usunięcia powierzchniowego kamienia tlenkowego; korekta; kontroli, ogólne odkuwki muszą zostać poddane kontroli wyglądu i twardości, ważne odkuwki muszą również zostać poddane analizie składu chemicznego, właściwości mechanicznych, naprężeniom szczątkowym oraz innym kontrolom i badaniom nieniszczącym.

5. Charakterystyka odkuwek

W porównaniu z odlewami metale po kuciu mogą poprawić swoją strukturę organizacyjną i właściwości mechaniczne. Po odkształceniu organizacji odlewu w wyniku obróbki na gorąco przez kucie, w wyniku odkształcenia i rekrystalizacji metalu, pierwotne gruboziarniste dendryty i ziarna kolumnowe przekształcają się w równoosiowe rekrystalizowane organizacje o drobniejszych ziarnach i jednolitej wielkości, tak że pierwotna segregacja, luźność, pory, wtrącenia żużla itp. we wlewku ulegają zagęszczeniu i zespawaniu, a jego organizacja staje się ściślejsza, co poprawia plastyczność i właściwości mechaniczne metalu.

Właściwości mechaniczne odlewów są niższe niż odkuwek z tego samego materiału. Ponadto kucie może zapewnić ciągłość struktury włókien metalowych, utrzymać strukturę włókien odkuwek zgodną z kształtem odkuwek i sprawić, że metalowe opływy będą kompletne, co może zapewnić częściom dobre właściwości mechaniczne i długą żywotność. Odkuwki wytwarzane metodą precyzyjnego kucia matrycowego, wyciskania na zimno, wyciskania na ciepło i innymi procesami są nieporównywalne z odlewami.

Odkuwki to przedmioty, którym metal poddawany jest działaniu ciśnienia i odkształcenia plastycznego w celu nadania mu wymaganego kształtu lub odpowiedniej siły ściskającej. Siłę tę zwykle osiąga się za pomocą młotka lub nacisku. Proces kucia buduje delikatną strukturę cząstek i poprawia właściwości fizyczne metalu. W rzeczywistym użyciu części, prawidłowa konstrukcja może spowodować przepływ cząstek w kierunku głównego ciśnienia. Odlewy to przedmioty do formowania metalu otrzymywane różnymi metodami odlewania, to znaczy wytopiony ciekły metal wlewa się do wcześniej przygotowanej formy metodą zalewania, wtryskiwania, odsysania lub innymi metodami odlewania, a po ochłodzeniu, piaskowaniu, oczyszczaniu i obróbce końcowej poddaje się uzyskiwane w celu uzyskania obiektów o określonych kształtach, rozmiarach i właściwościach.