Предотвратяване на често срещани дефекти при горещо коване: Практическо ръководство

Накратко

Често срещани дефекти при горещо коване включват повърхностни пукнатини, гънки, ерозии от окаляване и непълно запълване. Тези проблеми обикновено се дължат на неправилен контрол на температурата, лош дизайн на матриците или недостатъчна подготовка на материала. За да се предотвратят, е необходимо прецизно наблюдение на процеса, правилен подбор на материали и старателен контрол на качеството по целия ковашки цикъл. В крайна сметка, добре управляван процес гарантира, че крайният компонент отговаря на изискванията за якост и издръжливост.

Разбиране на основните причини за дефекти при горещо коване

Горещото коване е превъзходен производствен процес за създаване на здрави и издръжливи метални компоненти, но не е без предизвикателства. Дефекти могат да възникнат поради сложното взаимодействие на топлинни, материални и механични фактори. Разбирането на тези коренни причини е първата стъпка към предотвратяване и осигуряване на качество. Повечето дефекти при коване могат да бъдат проследени до три основни категории: топлинни неточности, материални несъвършенства и недостатъци в оборудването или конструкцията.

Топлинният контрол е вероятно най-критичният фактор при горещата ковка. Ако заготовката не се нагрее до оптималната температура или ако изстине твърде бързо, дефекти са почти неизбежни. Коването при твърде ниска температура увеличава съпротивлението на материала на деформация, което може да доведе до пукнатини по повърхността. Напротив, прегряването може да влоши зърнестата структура на материала, намалявайки крайната му якост. Както се посочва в множество експертни източници, бързото или неравномерно охлаждане е основна причина за вътрешни пукнатини (пластинки) и остатъчни напрежения, които могат да деформират или ослабят детайла дълго след като е оформен. Задържането на постоянна и подходяща температура през целия процес е от съществено значение.

Качеството на суровината е още един основен стълб на успешното коване. Дефектите могат да присъстват в заготовката още преди тя да влезе в ковачницата. Примесите, газовата порестост или вътрешните празнини в суровия материал вероятно ще се влошат по време на процеса на коване. Според отраслови ръководства като тези от Tedmetal , изборът на висококачествен, чист материал, свободен от включвания, е от решаващо значение превантивна мярка. Освен това, недостатъчен обем на суровия материал може да доведе до незапълнени участъци, при които кухината на матрицата не е напълно запълнена, което води до безполезна детайл.

Накрая, механичните аспекти на процеса, а именно проектирането на стъклата и подравняването на оборудването, играят значителна роля. Неправилно проектиран тип матрица може да ограничи металното течение, което води до това материалът да се сгъне върху себе си (дефект, известен като студен затвор или кръг) или да не може да запълни остри ъгли. Остри лъчи в матрицата са често срещана причина за тези проблеми. Освен това, неправилното подравняване между горната и долната матрица, известно като изместване на матрицата, води до несъответстваща част с неправилни размери. За производството на бездефектни ковани изделия не се обсъждат правилното проектиране на изкуството и редовното поддръжка на оборудването.

Подробен наръчник за често срещаните дефекти при горещо коване

Идентифицирането на специфични дефекти е от решаващо значение за диагностициране и решаване на основните проблеми в процеса. Въпреки че могат да възникнат много несъвършенства, няколко вида са последователно цитирани като най-честите предизвикателства при операции на горещо коване. Всеки от тях има различни характеристики, причини и последствия за целостта на крайния продукт.

1. да се съобрази с Повърхностни пукнатини и люспи

Пукнатините са сред най-тежките дефекти при коването. Повърхностни пукнатини често възникват, когато заготовката се обработва при твърде ниска температура или когато се прилага прекомерно напрежение. Вътрешните пукнатини, често наричани люспи, обикновено се причиняват от неправилно охлаждане. Когато кован елемент се охлажда твърде бързо, водороден газ, разтворен в метала, може да се отдели и да създаде огромно вътрешно налягане, което води до микропукнатини, сериозно компрометиращи якостта на детайла. И двата вида пукнатини правят детайла негоден за употреба в приложения с високо натоварване.

2. Гънки, напречни сгъвания и студени затваряния

Тези дефекти възникват, когато металът се прегъва върху себе си по време на процеса на коване, но двете повърхности не се сляват заедно, като се създава слабо място, което често изглежда като пукнатина. Това често се дължи на лош дизайн на матриците, по-специално матрици с остри ъгли или недостатъчни радиуси на заобляне, които затрудняват гладкото течение на метала. Студеното затваряне конкретно се отнася до малки пукнатини, появяващи се в ъглите. Според GS Forgings , увеличаването на радиуса на заобляване на матрицата е директен и ефективен начин за предотвратяване на този проблем. Угърдисванията могат да бъдат трудни за откриване по време на процеса на коване и изискват оператори с висока квалификация, които разбират от движението на материала, за да ги предотвратят.

3. Недоизпълнени секции и непълно запълване

Недоизпълнена секция или непълно запълване е дефект, при който металът не успява напълно да запълни кухината на матрицата. Това води до компонент, който е непълен и с неточни размери. Най-честите причини са недостатъчно количество суров материал, неправилно нагряване, което прави метала по-малко пластичен, или неподходяща технология на коване, която не прилага достатъчно налягане, за да задвижи метала във всеки участък на матрицата. Правилният дизайн на матрицата и осигуряването на достатъчен обем материал са ключови за предотвратяване.

4. Оксидни вдлъбнатини

Когато горещ метал се излага на атмосфера, върху повърхността му се образува оксиден слой, известен като окалина. Ако тази окалина не бъде премахната преди или по време на коването, тя може да бъде впресована в повърхността на детайла, създавайки вдлъбнатини, наречени окалинови дупки. Този дефект е предимно естетически проблем, но може също да действа като точка на концентрация на напрежение, потенциално водеща до уморно разрушаване. Основният метод за предотвратяване е внимателно почистване на повърхността на заготовката преди коването.

5. Отместване или несъвпадение на матриците

Дефектът отместване на матрица е чисто механичен, причинен от неправилно подравняване на горната и долната матрици. Това води до получаване на кован детайл, при който двете половини на частта не са правилно подредени, което създава хоризонтално изместване. Решението е просто: осигурете правилно подравняване на матриците преди започване на операцията по коване. Съвременните ковашки преси често включват функции, които гарантират точно подравняване и предотвратяват тази честа размерна грешка.

Превантивни стратегии за предотвратяване на дефекти

Предотвратяването на дефекти при коване е много по-ефективно и икономично, отколкото опитите да бъдат отстранени след факта. Превантивният подход, насочен към прецизна подготовка, точен контрол на процеса и грижа след коването, може практически да елиминира повечето чести проблеми. Това изисква систематичен начин на мислене за качествен контрол на всеки етап от производството.

Процесът започва с подготовката на материала. Както сочат експерти по коване , изборът на правилния материал, свободен от примеси и вътрешни дефекти, е първата линия на отбрана. Преди нагряване повърхността на суровия материал трябва да бъде напълно почистена от оксидна позелен, мръсотия или смазки, които биха могли да бъдат впрегнати в крайния продукт и да причинят дефекти като ямки от окалина. Осигуряването на правилния обем материал за всеки детайл също е от решаващо значение, за да се предотвратят незапълнени участъци.

По време на самия процес на коване, точността е от съществено значение. Това означава поддържане на оптималната температура за конкретния сплав, с който се работи. Нагряването на заготовката и температурата на матриците трябва да се контролират внимателно, за да се предотвратят пукнатини по повърхността или неправилно развитие на зърнестата структура. Силата и скоростта на ударите от преса или чук трябва да бъдат прецизно настроени, за да се осигури пълно запълване на матрицата, без да се превишава якостната устойчивост на материала. За индустрии с високи изисквания, като автомобилното производство, сътрудничеството със специализиран доставчик често е задължително. Например, компании като Shaoyi Metal Technology предлагат персонализирани услуги по горещо коване със сертифициране по IATF16949, което демонстрира ангажимент към строгите контроли на процеса, необходими за производството на бездефектни компоненти за приложения с висока производителност.

Обработката след коване е последната критична стъпка. Както посочват множество източници, бързото охлаждане на детайла е основна причина за вътрешни пукнатини и остатъчни напрежения. Контролираният, бавен процес на охлаждане позволява на вътрешната структура на материала да се стабилизира, предотвратявайки образуването на тези скрити, но опасни дефекти. Внедряването на всеобхватна програма за контрол на качеството, включваща неразрушителни методи за проверка като ултразвукова или магнитопорошка инспекция, осигурява засичането на всички потенциални дефекти преди компонентът да бъде изпратен.

Често задавани въпроси

1. Какви са 4-те вида процеси на коване?

Четирите основни вида процеси на коване са коване в матрица (или коване в затворена матрица), коване в отворена матрица, студено коване и коване на безшевни пръстени чрез валцоване. Всеки метод се избира въз основа на сложността, размера, материала и изискваните механични свойства на детайла.

2. Какви са дефектите при коване в отворена матрица?

Чести дефекти при коването с отворен шийб включват пукнатини по повърхността поради неправилен контрол на температурата, вътрешни празнини, ако материала не е достатъчно обработен, и несъответствия в размерите. Тъй като заготовката не е напълно затворена, постигането на тесни допуски може да бъде по-трудно в сравнение с коването в затворен шийб.

3. Какви са недостатъците на горещото коване?

Въпреки че горещото коване произвежда здрави части, неговите недостатъци включват по-ниска размерна точност в сравнение със студеното коване поради топлинното разширение и свиване. Високите температури могат също да причинят окисляване на повърхността (огаряне), което може да изисква допълнително почистване или механична обработка. Накрая, това е процес, който изисква повече енергия.