Гаряче кування та холодне кування є двома різними процесами формування металу, які можуть забезпечити однакові результати. Кування — це процес використання певних інструментів і обладнання для деформування металу в задану форму — деформація здійснюється за допомогою процесів гарячого кування, холодного або навіть гарячого кування. Зрештою, виробники розглядають багато стандартів, перш ніж вибрати тип кування, який найбільше підходить для конкретного застосування. У випадку, коли розташування зернистої структури надає деталі характеристики спрямованості, кування використовується для вирівнювання зерен таким чином, щоб вони могли протистояти найвищій напрузі, з якою зіткнеться деталь. Навпаки, лиття та механічна обробка зазвичай мають менший контроль над розташуванням зернистих структур.
Процес кування
Кування визначається як формування або деформація металу в його твердому стані. Багато процесів кування завершуються осадкою, під час якої молот або бойок рухаються горизонтально, щоб притиснутись до кінця стержня або стрижня, щоб розширити та змінити форму кінця. Перш ніж досягти остаточної форми, деталь зазвичай проходить через безперервні робочі станції. Таким чином високоміцні болти мають «холодну головку». Клапан двигуна також формується осадкою.
У молотковому куванні деталь забивається у формі готової деталі у прес-формі, що дуже схоже на ковальське кування під відкритим штампом. У цьому випадку метал забивається в потрібну форму проти ковадла. Існує різниця між відкритим штампуванням і закритим штампуванням. Під час кування метал ніколи повністю не стримується формою. У закритих або пресованих формах кований метал обмежений між половинами форм. Неодноразове забивання форми змушує метал приймати форму, і дві половини форми зрештою зустрічаються. Енергія молота може бути забезпечена паровими або пневматичними, механічними або гідравлічними засобами. У справжньому куванні крапельним молотом лише сила тяжіння штовхає молот вниз, але багато систем використовують силову допомогу в поєднанні з гравітацією. Молоток забезпечує серію відносно високошвидкісних ударів невеликої сили, щоб закрити форму.
У куванні під тиском високий тиск замінює високу швидкість, і половина прес-форми закривається за один хід, який зазвичай забезпечується силовим гвинтом або гідравлічним циліндром. Кування молотком зазвичай використовується для виготовлення менших деталей, тоді як кування пресом зазвичай використовується для масового виробництва та автоматизації. Повільне кування під тиском часто обробляє внутрішні частини деталей краще, ніж ковкання, і зазвичай застосовується до великих високоякісних деталей, таких як титанові перегородки літаків. Інші спеціалізовані методи кування відрізняються залежно від цих основних тем: наприклад, кільця підшипників і великі зубчасті кільця виготовляються за допомогою процесу, який називається куванням прокатних кілець, за допомогою якого можна виготовляти безшовні круглі деталі.
Гаряче кування
Під час гарячої ковки шматок металу необхідно значно нагріти. Середня температура кування, необхідна для гарячого кування різних металів, становить:
Сталь до 1150 градусів С
Від 360 до 520 градусів С для алюмінієвих сплавів
від 700 до 800 градусів C (мідний сплав)
У процесі гарячого кування сталеві заготовки або заготовки піддаються індукційному нагріванню або нагріванню до температури, що перевищує температуру рекристалізації металу, у ковальній печі чи печі. Ця екстремальна температура необхідна, щоб уникнути деформаційного зміцнення металів під час деформації. Завдяки пластичному стану металу з нього можна виготовляти досить складні форми. Метал зберігає пластичність і пластичність.
Для кування певних металів, наприклад суперсплавів, використовується тип гарячого кування, який називається ізотермічним. Тут форма нагрівається приблизно до температури заготовки, щоб уникнути охолодження поверхні деталей під час кування. Кування іноді проводиться в контрольованій атмосфері, щоб звести до мінімуму утворення окалини.
Традиційно виробники вибирають гаряче кування для виготовлення деталей, оскільки воно дозволяє деформувати матеріал у пластичному стані, що полегшує обробку металу. Гаряче кування також рекомендується для деформації металу з високою формоздатністю, що є показником того, яку деформацію може витримати метал без утворення дефектів. Інші міркування щодо гарячого кування включають:
Виготовлення окремих деталей
Середня та низька точність
Низький рівень стресу або низький рівень загартування
Однорідна зерниста структура
Підвищити пластичність
Усунення хімічної несумісності та пористості
Можливі недоліки гарячого кування включають:
Менш точні допуски
У процесі охолодження матеріал може деформуватися
Різні структури металевих зерен
Можливі реакції між навколишньою атмосферою та металами (утворення накипу)
Холодне кування (або холодне формування)
Холодне кування викликає деформацію металу нижче точки його рекристалізації. Холодне кування значно підвищує міцність на розрив і межу текучості, одночасно знижуючи пластичність. Холодне кування зазвичай проводиться при температурі близько кімнатної. Найпоширенішим металом для холодного кування зазвичай є стандартна сталь або вуглецева легована сталь. Холодне кування - це, як правило, закритий процес.
Коли метал вже є м’яким (наприклад, алюмінієм), зазвичай перевага віддається холодному куванні. Цей процес, як правило, дешевший, ніж гаряче кування, і кінцевий продукт майже не вимагає точної обробки. Іноді під час холодного кування металу необхідної форми термічну обробку проводять після зняття залишкової поверхневої напруги. Завдяки підвищенню міцності металу шляхом холодного кування, матеріали нижчого класу іноді можна використовувати для виготовлення придатних до використання деталей, які неможливо виготовити з того самого матеріалу за допомогою механічної обробки або гарячого кування.
Виробники можуть вибирати холодне кування замість гарячого з різних причин: тому що деталі холодного кування вимагають мало або взагалі не потребують точної обробки, і цей етап у виробничому процесі зазвичай необов’язковий, що економить гроші. Холодне кування також менш сприйнятливе до проблем забруднення, що призводить до кращої загальної обробки поверхні компонентів. Інші переваги холодного кування включають:
Легше призначити характеристики спрямованості
Покращення відтворюваності
Збільште контроль розміру
Витримує високі навантаження та навантаження на форму
Виготовлення чистих або майже чистих деталей
Деякі можливі недоліки включають:
Перед куванням поверхня металу повинна бути чистою і без окалини
Погана пластичність металів
Може виникнути залишкова напруга
Потрібна більш важка і потужна техніка
Потрібні більш потужні інструменти
Тепла ковка
Тепле кування проводиться при температурах, нижчих за температуру рекристалізації, але вищих за кімнатну, щоб подолати недоліки та отримати переваги гарячого та холодного кування. Утворення оксидної оболонки не є проблемою, і порівняно з гарячим куванням допуск може бути меншим. У порівнянні з холодним куванням вартість прес-форми нижча, а зусилля, необхідне для виготовлення, також нижче. У порівнянні з холодною обробкою, це зменшує деформаційне зміцнення та покращує пластичність.
застосування
В автомобільній промисловості кування використовується для виготовлення деталей підвіски, таких як направляючий важіль і вісь, і деталей трансмісії, таких як шатун і трансмісія. Поковки зазвичай використовуються для штоків трубопровідних клапанів, корпусів клапанів і фланців, іноді виготовлених із мідного сплаву для підвищення стійкості до корозії. Ручні інструменти, такі як гайкові ключі, зазвичай ковані з великою кількістю дротяних мотузок