Спречавање уобичајених дефекта при врућем ковању: Практични водич

KRATKO

Uobičajene greške pri vrućem kovanju uključuju pukotine na površini, naboravanje, rupice od oksida i nepotpuno punjenje. Ovi problemi obično nastaju zbog nepravilne kontrole temperature, lošeg dizajna matrice ili nedovoljne pripreme materijala. Da bi se to sprečilo, potrebno je precizno praćenje procesa, ispravan izbor materijala i pažljiva kontrola kvaliteta tokom celokupnog ciklusa kovanja. Konačno, dobro upravljan procesom osigurava da gotov komad zadovoljava specifikacije u pogledu čvrstoće i izdržljivosti.

Razumevanje osnovnih uzroka grešaka pri vrućem kovanju

Вруће ковање је одличан процес производње за израду чврстих и издржљивих металних делова, али није без изазова. Мане могу настати услед сложене интеракције топлотних, материјалних и механичких фактора. Разумевање ових основних узрока је први корак ка спречавању и осигуравању квалитета. Већина мана при ковању може се повезати са три главне категорије: топлотне нетачности, несавршенства материјала и мане опреме или дизајна.

Kontrola temperature možda je najkritičniji faktor u vrućem kovanju. Ako se polazni materijal ne zagreje na optimalnu temperaturu, ili ako se previše brzo hladi, defekti su skoro neizbežni. Kovanje na preniskoj temperaturi povećava otpornost materijala na deformaciju, što može dovesti do pucanja na površini. Naprotiv, pregrevanje može oštetiti zrnatu strukturu materijala, smanjujući njegovu konačnu čvrstoću. Kako je detaljno opisano u više stručnih izvora, brzo ili nejednoliko hlađenje primarni je uzrok unutrašnjih pukotina (pločica) i ostataka napona, koji mogu izobličiti ili oslabiti komponentu dugo nakon što je oblikovana. Održavanje konstantne, odgovarajuće temperature tokom celokupnog procesa je neophodno.

Квалитет сировог материјала је још један основни темељ успешног ковања. Мане могу бити присутне у слитку чак и пре него што уђе у ковницу. Нечистоће, порозност услед гасова или унутрашње шупљине у сировом материјалу вероватно ће се погоршати током процеса ковања. Према индустријским водичима као што су они од Tedmetal , бирање висококвалитетног, чистог материјала слободног од укључења је кључна превентивна мера. Штавише, недовољна количина сировог материјала може довести до непопуњених делова, где шупљина матрице није потпуно попуњена, што резултира неупотребљивим делом.

Коначно, механички аспекти процеса — наиме дизајн матрице и поравнање опреме — имају значајну улогу. Лоше конструисана матрица може ограничити ток метала, услед чега се материјал може преклопити (мана позната као хладно затварање или преклапање) или неће испунити оштре ивице. Оштри полупречници у матрици су честа причина ових проблема. Такође, неусаглашеност између горње и доње матрице, позната као померање матрице, резултује неусаглашеним делом са нетачним димензијама. Правилно инжењерство матрица и редовно одржавање опреме нису заобилазни услови за производњу ковања без мана.

Детаљни водич кроз уобичајене мане код врућег ковања

Идентификација специфичних мана је од суштинског значаја за дијагностику и решавање основних проблема у процесу. Иако се може појавити много недостатака, неколико типова се стално наводи као најчешћи изазови у операцијама врућег ковања. Свака има своје карактеристике, узроке и последице по интегритет коначног производа.

1. Пукотине и луске на површини

Pukotine su među najozbiljnijim greškama pri kovanju. Površinske pukotine često nastaju kada se obradak obrađuje na preniskoj temperaturi ili kada se primeni preveliki napon. Unutrašnje pukotine, koje se često nazivaju pločicama, obično su posledica nepravilnog hlađenja. Kada se kovani deo previše brzo hladi, vodonik gas rastvoren u metalu može taložiti i stvarati ogroman unutrašnji pritisak, što dovodi do mikropukotina koje ozbiljno ugrožavaju čvrstoću komponente. Obe vrste pukotina čine deo neupotrebljivim za primenu pod velikim opterećenjem.

2. Folds, Laps, and Cold Shuts

Ove greške nastaju kada se tokom procesa kovanja metal presavije preko samog sebe, ali se dve površine ne spoje u celinu, stvarajući slabu tačku koja često izgleda kao pukotina. Ovo se najčešće dešava zbog lošeg dizajna matrice, pogotovo matrica sa oštrim uglovima ili nedovoljnim poluprečnicima zaobljenja koji ometaju glatki tok metala. Hladni spoj specifično označava male pukotine koje se pojavljuju na uglovima. Prema GS Forgings , povećanje poluprečnika zaobljenja matrice direktnan je i efikasan način da se spreči ovaj problem. Nabori mogu biti teški za otkrivanje tokom samog procesa kovanja i zahtevaju veštine operatera koji razumeju protok materijala kako bi ih spregli.

3. Nepotpuno popunjena područja i nepotpuni uliv

Nepotpuno popunjeno područje, ili nepotpuni uliv, greška je pri kojoj metal ne ispunjava potpuno šupljinu matrice. To rezultuje komponentom koja je nepotpuna i dimenziono netačna. Najčešći uzroci su nedovoljna količina sirovog materijala, nepravilno zagrevanje koje čini metal manje plastičnim, ili loša tehnika kovanja koja ne obezbeđuje dovoljan pritisak da se metal potisne u svaki deo matrice. Ključni faktori za sprečavanje su odgovarajući dizajn matrice i osiguravanje adekvatne zapremine materijala.

4. Rupice od oksida

Када се врући метал изложи атмосфери, на његовој површини формира слој оксида познат као скала. Ако се ова скала не уклони пре или током ковања, може бити утиснута у површину делова, стварајући удубљења позната као пеге од скале. Ова мане је у првом реду естетски проблем, али може такође деловати као тачка концентрације напона, што потенцијално може довести до замора материјала. Главни начин спречавања је темељно чишћење површине радног предмета пре ковања.

5. Померање матрице или неусаглашеност

Мане услед померања матрице су искључиво механичке природе и настају због неусаглашености горње и доње матрице. Ово резултира кованим делом код кога се две половине дела не поклапају исправно, стварајући хоризонтално померање. Решење је једноставно: осигурати правилно поравнање матрица пре почетка процеса ковања. Савремени пресови за ковање често имају функције које осигуравају прецизно поравнање и спречавају ову уобичајену димензионалну грешку.

Профилактичке стратегије за спречавање мана

Спречавање мане у ковању много је ефикасније и економичније него покушаји да се исправе након настанка. Превентивни приступ, који се заснива на прецизној припреми, тачној контроли процеса и неговању након ковања, може практично елиминисати већину уобичајених проблема. Ово захтева систематски приступ контроли квалитета у свакој фази производње.

Процес почиње припремом материјала. Као што су истакли стручњаци за ковање , одабир правог материјала, слободног од примеса и унутрашњих недостатака, је прва линија одбране. Пре загревања, површина сировог материјала мора бити темељно очишћена од сваког окалина, прљавштине или подмазивања која би могла бити утиснута у готов производ, изазивајући мане попут удубљења од окалина. Такође је од суштинског значаја обезбедити тачну количину материјала за сваки део како би се спречило непотпуно попуњавање.

Током самог ковања, прецизност је од суштинског значаја. То подразумева одржавање оптималне температуре за специфични легурани материјал који се обрађује. Мора се пажљиво контролисати како температура загревања слитка, тако и температура матрица, како би се спречило пуцање површине или неправилан развој зрна. Сила и брзина удараца пресе или чекића морају бити калибрирани тако да осигурају потпуно попуњавање матрице, без прекомерног напона на материјалу који би могао довести до лома. За индустрије са веома строгим стандардима, као што је аутомобилска производња, сарадња са специјализованим добављачем често је неопходна. На пример, компаније попут Shaoyi Metal Technology нуде посебне услуге топлог ковања са сертификатом IATF16949, што показује преданост строгим контролама процеса потребним за производњу компонената без недостатака за примене са високим перформансама.

Руковање након ковања је последњи критични корак. Како наводе многи извори, превелика брзина хлађења делова је примарни узрок унутрашњих пукотина и остаточних напетости. Контролисани, спори процес хлађења омогућава стабилизацију унутрашње структуре материјала, чиме се спречава формирање ових скривених али опасних мане. Увођењем комплексног програма контроле квалитета, укључујући неметалне методе испитивања као што су ултразвучна или магнетна инспекција, осигурава се да се све могуће мане открију пре него што се део испоручи.

Često postavljana pitanja

1. Које су 4 врсте процеса ковања?

Четири основне врсте процеса ковања су ковање у матрици (или затворено-матрично ковање), отворено-матрично ковање, хладно ковање и ковање безвучних прстенова. Свака од ових метода бира се на основу сложености дела, величине, материјала и потребних механичких својстава.

2. Које су мане отворено-матричног ковања?

Честе мане код ковања у отвореним калибрима укључују површинске прслине услед неправилне контроле температуре, унутрашње шупљине ако се материјал не обради довољно, као и неусаглашености у димензијама. Пошто се предмет не налази у потпуно затвореном простору, постизање тачних допуштених одступања може бити изазовније у односу на ковање у затвореним калибрима.

3. Које су недостатке врућег ковања?

Иако вруће ковање производи чврсте делове, његови недостаци укључују нижу димензионалну тачност у поређењу са хладним ковањем због топлотног ширења и скупљања. Високе температуре такође могу изазвати оксидацију површине (лупа), што можда захтева додатно чишћење или машинску обраду. На крају, ово је процес који захтева више енергије.