Kucie to metoda przetwarzania, w której wykorzystuje się maszyny kuźnicze do wywierania nacisku na kęsy metalu, powodując ich odkształcenie plastyczne 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 porowatość odlewu w procesie wytapiania metali, zoptymalizować mikrostrukturę, a dzięki zachowaniu kompletnych linii przepływu metalu właściwości mechaniczne odkuwek są na ogół lepsze niż odlewy z tego samego materiału. Ważne części w powiązanych maszynach, poddawane dużym obciążeniom i trudnym warunkom pracy, z wyjątkiem prostych kształtów, które można walcować w płyty, profile lub części spawane, są w większości wykonane z odkuwek.
Temperatura odkształcenia materiałów do odkuwek
Początkową temperaturę rekrystalizacji stali dzieli się przez 800 ℃, przy kuciu na gorąco powyżej 800 ℃; 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 kucie na gorąco, natomiast kucie na ciepło i na zimno stosuje się głównie do kucia części, takich jak samochody i maszyny ogólne. Kucie na ciepło i na zimno może skutecznie oszczędzać materiały.
Kategoria kucia
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. Sposób obróbki kucia polega na zastosowaniu prostych uniwersalnych narzędzi lub bezpośrednim przyłożeniu sił zewnętrznych pomiędzy górnym i dolnym kowadłem urządzeń kuźniczych w celu odkształcenia wlewka i uzyskania wymaganego kształtu geometrycznego i jakości wewnętrznej. Odkuwki produkowane metodą swobodnego kucia nazywane są odkuwkami swobodnymi. Kucie swobodne produkuje głównie małe partie odkuwek, wykorzystując sprzęt kuźniczy, taki jak młoty i prasy hydrauliczne, do kształtowania i obróbki półfabrykatów oraz uzyskiwania kwalifikowanych odkuwek. Podstawowe procesy kucia swobodnego obejmują spęczanie, wydłużanie, wykrawanie, cięcie, zginanie, skręcanie, przemieszczanie i kucie. Kucie swobodne wykorzystuje metodę kucia na gorąco.
2. Kucie matrycowe. Kucie matrycowe można podzielić na kucie swobodnie matrycowe i kucie matrycowe zamknięte. Kęsy metalowe powstają poprzez odkształcenie ściskające w komorze matrycy kuźniczej o określonym kształcie w celu uzyskania odkuwek. 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 gorąco i kucie na zimno. Kucie na ciepło i kucie na zimno to przyszłe kierunki rozwoju kucia matrycowego i reprezentują jednocześnie poziom technologii kucia. Według klasyfikacji materiałów kucie matrycowe można również podzielić na kucie matrycowe z metali czarnych, kucie matrycowe z metali nieżelaznych i formowanie produktów proszkowych. Jak sama nazwa wskazuje, materiałami są metale czarne, takie jak stal węglowa, metale nieżelazne, takie jak miedź i aluminium, oraz materiały metalurgii proszków. Wytłaczanie powinno należeć do kucia matrycowego i można je podzielić na wytłaczanie metali ciężkich i wytłaczanie metali lekkich. Należy zauważyć, że kęs nie może być całkowicie ograniczony. Dlatego też należy ściśle kontrolować objętość wlewka, kontrolować względne położenie matrycy kuźniczej i dokonywać pomiarów odkuwek, dążąc do ograniczenia zużycia matrycy kuźniczej.
3. Pierścień szlifierski. Walcowanie pierścieni odnosi się do produkcji części okrągłych o różnych średnicach przy użyciu specjalistycznego sprzętu, takiego jak maszyny do walcowania pierścieni, i jest również wykorzystywane do produkcji części w kształcie kół, takich jak koła samochodów i kół pociągów.
4. Kucie specjalne. Kucie specjalne obejmuje metody kucia, takie jak kucie na walcach, walcowanie na klinie krzyżowym, kucie promieniowe i kucie matrycowe w płynie, z których wszystkie są bardziej odpowiednie do wytwarzania niektórych specjalnie ukształtowanych części.
Na przykład kucie na walcach może służyć jako skuteczny proces wstępnego formowania, znacznie zmniejszając późniejsze ciśnienie formowania; Walcowanie krzyżowo-klinowe może wytwarzać części, takie jak kulki stalowe i wały napędowe; Kucie promieniowe umożliwia produkcję dużych odkuwek, takich jak lufy armat i wały stopniowe.
matryca do kucia
W zależności od sposobu ruchu matrycy kuźniczej, kucie można podzielić na kucie obrotowe, kucie obrotowe, kucie walcowe, walcowanie krzyżowo-klinowe, walcowanie pierścieniowe i walcowanie ukośne. Kucie obrotowe, kucie obrotowe i kucie precyzyjne mogą być również stosowane w hydraulicznym pierścieniu dociskowym do kucia lotniczego o masie 400 MN (40000 ton) w Chinach. Aby poprawić stopień wykorzystania materiałów, można zastosować kucie walcowe i walcowanie poprzeczne jako procesy poprzedzające obróbkę smukłych materiałów. Odkuwka rotacyjna, podobnie jak kucie swobodne, również kształtowana jest lokalnie, a jej zaletą jest to, że można ją formować nawet przy mniejszych siłach kucia w porównaniu do wielkości odkuwki. Ta metoda kucia, w tym kucia swobodnego, polega na rozszerzaniu się materiałów z sąsiedztwa powierzchni formy na powierzchnię swobodną podczas obróbki, co utrudnia zapewnienie dokładności. Dlatego kontrolując kierunek ruchu matrycy kuźniczej i proces kucia obrotowego za pomocą komputera, można uzyskać produkty o skomplikowanych kształtach i dużej precyzji przy niższych siłach kucia, np. wytwarzanie odkuwek o wielu odmianach i dużych rozmiarach łopatek turbin parowych .
Ruch formy i stopnie swobody sprzętu do kucia są niespójne. Zgodnie z charakterystyką ograniczeń odkształceń w dolnym martwym punkcie, urządzenia kuźnicze można podzielić na cztery formy:
1. Forma ograniczonej siły kucia: prasa hydrauliczna, która bezpośrednio napędza suwak za pomocą ciśnienia oleju.
2. Metoda ograniczenia quasi-skoku: prasa hydrauliczna napędzająca mechanizm korbowodu za pomocą ciśnienia hydraulicznego.
3. Metoda ograniczenia skoku: prasa mechaniczna z korbą, korbowodem i mechanizmem klinowym napędzającym suwak.
4. Metoda ograniczenia energii: Wykorzystaj spiralny mechanizm ślimaka i prasy ciernej. Aby osiągnąć wysoką dokładność podczas testów na gorąco wysokowydajnych lotniczych pras hydraulicznych do kucia, należy zwrócić uwagę na zapobieganie przeciążeniom w dolnym martwym punkcie, kontrolując prędkość i położenie formy. Ponieważ będą one miały wpływ na tolerancję, dokładność kształtu i trwałość odkuwek. Dodatkowo dla zachowania dokładności należy zwrócić także uwagę na regulację luzów pomiędzy prowadnicami ślizgacza, zapewnienie sztywności, regulację dolnego martwego punktu oraz zastosowanie pomocniczych urządzeń przekładniowych.
Kuty suwak
Suwaki kuźnicze można podzielić na ruchy pionowe i poziome (wykorzystywane do kucia smukłych części, smarowania, chłodzenia i kucia części produkcyjnych z dużą prędkością), a urządzenia kompensacyjne można zastosować w celu zwiększenia ruchu w innych kierunkach. Powyższe metody są różne, a siła kucia, proces, stopień wykorzystania materiału, wydajność, tolerancja wymiarowa oraz metoda smarowania i chłodzenia wymagane do pomyślnego kucia produktu typu duży dysk są różne. Czynniki te są również czynnikami wpływającymi na poziom automatyzacji.Materiały użyte do kucia
Głównymi materiałami używanymi do kucia są stal węglowa i stopowa o różnym składzie, a następnie aluminium, magnez, miedź, tytan i ich stopy. Pierwotny stan materiałów obejmuje sztaby, wlewki, proszki metali i ciekłe metale. Stosunek pola przekroju poprzecznego metalu przed odkształceniem do pola przekroju poprzecznego po odkształceniu nazywany jest współczynnikiem kucia. Właściwy dobór stopnia odkuwania, rozsądnej temperatury nagrzewania i czasu izolacji, rozsądnych początkowych i końcowych temperatur kucia, rozsądnej wielkości odkształcenia i szybkości odkształcania są ściśle powiązane z poprawą jakości produktu i redukcją kosztów. Generalnie w małych i średnich odkuwkach jako kęsy wykorzystuje się pręty okrągłe lub kwadratowe. Struktura ziaren i właściwości mechaniczne materiału pręta są jednolite i dobre, z dokładnym kształtem i rozmiarem, dobrą jakością powierzchni oraz łatwą w organizacji produkcją masową. Tak długo, jak temperatura nagrzewania i warunki odkształcania są odpowiednio kontrolowane, odkuwki o wysokiej wydajności można kuć bez znaczących odkształceń odkuwki. Wlewki są używane tylko do dużych odkuwek. Wlewek ma strukturę odlaną z dużymi kryształami kolumnowymi i luźnym środkiem. Dlatego konieczne jest rozbicie kryształów kolumnowych na drobne ziarna poprzez duże odkształcenie plastyczne i luźne ich zagęszczenie w celu uzyskania struktury metalicznej i właściwości mechanicznych. Preformy metalurgii proszków, wytwarzane metodą prasowania i wypalania, można w stanie gorącym przekuwać w odkuwki proszkowe bez zadziorów. Gęstość proszku do kucia jest zbliżona do gęstości ogólnych odkuwek matrycowych, ma dobre właściwości mechaniczne i wysoką dokładność, co może zmniejszyć późniejszą obróbkę skrawania. Struktura wewnętrzna odkuwek proszkowych jest jednolita, bez 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. Przyłożenie ciśnienia statycznego do ciekłego metalu wlewanego do gniazda formy, który krzepnie, krystalizuje, płynie, ulega odkształceniu plastycznemu i tworzy się pod ciśnieniem, pozwala uzyskać wymagany kształt i wydajność odkuwki matrycowej. Kucie ciekłych metali to metoda formowania mieszcząca się pomiędzy odlewaniem ciśnieniowym a kuciem, szczególnie odpowiednia w przypadku złożonych części cienkościennych, które są trudne do formowania w zwykłym kuciu. Oprócz typowych 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 poprzez kucie lub walcowanie. Stopy te mają jednak stosunkowo wąskie strefy plastyczności, dlatego trudność kucia jest stosunkowo duża. Różne materiały mają rygorystyczne wymagania dotyczące temperatury ogrzewania, temperatury kucia przy otwieraniu i końcowej temperatury kucia.
Przebieg procesu kucia
Różne metody kucia charakteryzują się różnymi procesami, spośród których proces kucia matrycowego na gorąco jest najdłuższy, a ogólna kolejność jest następująca: kucie półwyrobu; Kucie ogrzewania kęsów; Przygotowanie półwyrobu do kucia walcowego; Kucie matrycowe, formowanie; Krawędzie tnące; wykrawanie; Korekta; Inspekcja pośrednia, sprawdzenie wymiarów i wad powierzchniowych odkuwek; Obróbka cieplna odkuwek w celu wyeliminowania naprężeń kuźniczych i poprawy wydajności skrawania metalu; Czyszczenie, głównie w celu usunięcia powierzchniowej zgorzeliny tlenkowej; Korekta; Kontrola: Ogólnie rzecz biorąc, odkuwki muszą zostać poddane kontroli wyglądu i twardości, podczas gdy ważne odkuwki muszą również przejść analizę składu chemicznego, właściwości mechanicznych, badania naprężeń szczątkowych i badania nieniszczące.
Charakterystyka odkuwek
W porównaniu z odlewami metal może poprawić swoją mikrostrukturę i właściwości mechaniczne po obróbce kucia. Po obróbce na gorąco i odkształceniu metodą kucia, struktura odlewu przekształca się z grubych dendrytów i ziaren kolumnowych w równoosiowe struktury rekrystalizowane o drobniejszych i jednolitych rozmiarach w wyniku odkształcenia i rekrystalizacji metalu. Powoduje to pierwotną segregację, porowatość, porowatość, wtrącenia żużla i inne zagęszczenie oraz spawanie we wlewku stalowym, czyniąc konstrukcję bardziej zwartą i poprawiając plastyczność i właściwości mechaniczne metalu. Właściwości mechaniczne odlewów są niższe niż odkuwek z tego samego materiału. Ponadto obróbka kucia może zapewnić ciągłość struktury włókien metalowych, utrzymując strukturę włókien odkuwki zgodną z kształtem odkuwki. Linia przepływu metalu jest kompletna, co może zapewnić częściom dobre właściwości mechaniczne i długą żywotność. Odkuwki wytwarzane metodą kucia precyzyjnego, wyciskania na zimno, wyciskania na ciepło i innymi procesami są nieporównywalne z odlewami. Odkuwki to przedmioty, które w wyniku odkształcenia plastycznego uzyskują wymagany kształt lub odpowiednią siłę ściskającą, gdy metal jest poddawany działaniu ciśnienia. Moc tę zwykle osiąga się za pomocą młotka lub nacisku. W procesie kucia powstają znakomite struktury cząstek i poprawiane są właściwości fizyczne metalu. W praktycznym zastosowaniu komponentów prawidłowa konstrukcja może zapewnić przepływ cząstek w kierunku głównego ciśnienia. Odlewy to przedmioty formowane z metalu otrzymywane różnymi metodami odlewania, to znaczy roztopiony ciekły metal wtłacza się do wcześniej przygotowanych form metodą zalewania, wtryskiwania, odsysania lub innymi metodami odlewania, schładza, a następnie poddaje odpiaskowaniu, oczyszczaniu i obróbce końcowej. -obróbka mająca na celu uzyskanie obiektów o określonym kształcie, rozmiarze i działaniu.
Analiza poziomu kucia
Chiński przemysł kuźniczy rozwinął się w oparciu o wprowadzanie, trawienie i wchłanianie zagranicznych technologii. Po latach rozwoju technologicznego i transformacji poziom techniczny przedsiębiorstw w branży znacznie się poprawił, w tym projektowanie procesów, technologia kucia, technologia obróbki cieplnej, technologia obróbki, testowanie produktów i inne aspekty.
(1) Zaawansowani producenci w projektowaniu procesów zazwyczaj stosują technologię symulacji komputerowej przetwarzania na gorąco, projektowanie procesów wspomaganych komputerowo i technologię wirtualną, poprawiając poziom projektowania procesów i możliwości wytwarzania produktów. Wprowadź i zastosuj programy symulacyjne, takie jak DATAFOR, GEMARC/AUTOFORGE, DEFORM, LARSTRAN/SHAPE i THERMOCAL, aby uzyskać kontrolę procesu projektowania komputerowego i obróbki cieplnej.
(2) Większość pras hydraulicznych z technologią kucia o wartości 40MN i większej jest wyposażona w nacisk 100-400t. m głównych operatorów kucia i 20-40t. m operatorów pomocniczych. Znaczna część operatorów wykorzystuje sterowanie komputerowe, aby uzyskać kompleksową kontrolę procesu kucia, umożliwiając kontrolę dokładności kucia w zakresie ± 3mm. Pomiar online odkuwek wykorzystuje laserowe urządzenia do pomiaru wielkości.
(3) Technologia obróbki cieplnej koncentruje się na poprawie jakości produktu, zwiększeniu wydajności obróbki cieplnej, oszczędzaniu energii i ochronie środowiska. Jeżeli proces nagrzewania pieca do nagrzewania i pieca do obróbki cieplnej jest sterowany komputerowo, palnikiem można sterować w celu uzyskania automatycznej regulacji spalania, temperatury pieca, automatycznego zapłonu i zarządzania parametrami ogrzewania; Wykorzystanie ciepła odpadowego, piece do obróbki cieplnej wyposażone w komory spalania regeneracyjnego itp.; Dzięki zastosowaniu zbiorników oleju hartowniczego o niskiej zawartości zanieczyszczeń i skutecznej kontroli chłodzenia, różne media hartownicze na bazie wody stopniowo zastępują tradycyjny olej hartowniczy.
(4) Udział obrabiarek CNC w branży technologii obróbki stopniowo rośnie. Niektóre przedsiębiorstwa w branży posiadają centra obróbcze i są wyposażone w autorskie maszyny do obróbki według różnych typów produktów, takie jak pięciowspółrzędne centra obróbcze, maszyny do obróbki ostrzy, młyny walcowe, tokarki walcowe itp.
(5) Środki zapewnienia jakości: Niektóre przedsiębiorstwa krajowe wyposażyły się w najnowsze przyrządy do wykrywania i technologie testowania, nowoczesne zautomatyzowane systemy testów ultradźwiękowych ze sterowanym komputerowo przetwarzaniem danych oraz różne specjalistyczne automatyczne systemy testów ultradźwiękowych w celu ukończenia certyfikacji różnych systemów jakości. Kluczowa technologia produkcji wysokoobrotowych odkuwek kół zębatych do dużych obciążeń jest stale udoskonalana i na tej podstawie osiągnięto produkcję przemysłową. W oparciu o wprowadzenie zaawansowanej technologii produkcji i kluczowego sprzętu z zagranicy, Chiny były w stanie samodzielnie zaprojektować i wyprodukować urządzenia produkcyjne do odkuwek kół zębatych o dużej prędkości i wytrzymałości. Sprzęt ten osiągnął międzynarodowy poziom zaawansowany, a poprawa poziomu technologii i wyposażenia skutecznie promowała rozwój krajowego przemysłu kucia.
Znaczenie kucia
Produkcja kucia jest jedną z głównych metod przetwarzania półfabrykatów części mechanicznych w przemyśle mechanicznym. Poprzez kucie można nie tylko uzyskać kształt części mechanicznych, ale także poprawić wewnętrzną strukturę metalu oraz poprawić właściwości mechaniczne i fizyczne metalu. Ogólnie rzecz biorąc, ważne części mechaniczne podlegające wysokim naprężeniom i wymaganiom są wytwarzane przy użyciu metod produkcji kucia. Ważne podzespoły, takie jak wały, wirniki, wirniki, łopatki, pierścienie ustalające, duże kolumny pras hydraulicznych, cylindry wysokociśnieniowe, walce walcowni stali, wały korbowe silników spalinowych, korbowody, koła zębate, łożyska i artyleria w obronie narodowej przemysłowe są produkowane poprzez kucie. [7] Dlatego produkcja kucia jest szeroko stosowana w takich gałęziach przemysłu jak metalurgia, górnictwo, samochody, traktory, maszyny żniwne, ropa naftowa, przemysł chemiczny, lotnictwo, przemysł lotniczy, broń itp. Nawet w życiu codziennym produkcja kucia również odgrywa ważną rolę . W pewnym sensie roczna produkcja odkuwek, udział odkuwek matrycowych w całkowitej produkcji odkuwek, a także wielkość i własność urządzeń kuźniczych odzwierciedlają w pewnym stopniu poziom przemysłowy kraju.
