Kování je jedním z technologických postupů tváření kovů, široce používaným ve strojírenství. Při zpracování tlaku z originálního obrobku plastickou deformací, výkovky – polotovary nebo výrobky bez následného odstranění třísek.
Kovací práce sestávají z přípravy, ohřevu a plastické deformace obrobků.
Zpracování tlaku obvykle slouží ke dvěma účelům:
získávání výrobků složitého tvaru z obrobku jednoduchého tvaru;
zlepšení struktury a fyzikálních a mechanických vlastností původního litého kovu.
Základem tváření kovů je proces plastické deformace, při kterém se mění tvar beze změny hmoty, tzn. objem zpracovaného tělesa před a po plastické deformaci se předpokládá nezměněný.
V podstatě tzv deformace za tepla (v důsledku zahřívání), protože v tomto případě jsou plastické vlastnosti kovu vyšší a odolnost proti deformaci je nižší než v deformace za studena. V důsledku toho předchází deformaci za tepla ohřev kovu v topných zařízeních.
Sochory a ingoty (odlitky pro zpracování plastickou deformací) se ohřívají v a kovárny nebo ohřívací pece. Pece se od ohřívacích pecí liší malými rozměry, topí se uhlím nebo koksem, kov se v nich ohřívá přímým kontaktem s palivem. Používají se k ohřevu malých obrobků při ručním kování.
Ohřívací pece se dělí na plamenné a elektrické a podle rozložení teplot – na komorové a metodické.
V komorových pecích (vsádkových pecích) je teplota v celém pracovním prostoru stejná.
Metodické pece s neustále se zvyšující teplotou pracovního prostoru z místa nakládání obrobků do místa jejich vykládání jsou vysoce výkonné pece pro kontinuální ohřev. Kov v těchto pecích se ohřívá postupně, metodicky, jak se pohybuje směrem k místu vykládky.
Zde stručně probereme nejběžnější způsoby tváření kovů – kování a lisování.
Kování – způsob tváření kovů, při kterém nástroj opakovaně přerušovaně naráží na zahřátý obrobek, v důsledku čehož tento deformovaný postupně získává daný tvar a velikost. Při kování probíhají operace jako např kalu (pro snížení výšky obrobku a zvětšení jeho příčných rozměrů), přistání (místní srážky), rožeň (pro zvětšení délky obrobku při současném zmenšení jeho průřezu), záběh (aby měl obrobek válcovitý tvar), vyvalování (pro zvětšení vnitřního a vnějšího průměru prstencového obrobku), firmware (k odstranění spodní části ve vybrání výkovku) atd. K provádění prací souvisejících s deformací, pohybem, uchopováním, podpíráním, měřením obrobků, různých kovářský nástroj..
Kování se provádí pomocí vhodného zařízení – kovací kladiva, vyznačující se hmotností padajících dílů (až 5 tun), jejichž kinetickou energií se obrobek deformuje, nebo hydraulické kovací lisy vyvíjející sílu pro deformaci až 300 MN nebo i více.
Kování se používá v kusové a malosériové výrobě, pro velkosériovou a hromadnou výrobu je nerentabilní.
Razítko – způsob plastické deformace obrobku v zápustkách.
Razítko (v překladu z němčiny jako pečeť) je nástroj pro zpracování materiálů tlakem prostřednictvím plastické deformace obrobku.
Hlavní části razítka – rána pěstí и matice. Při lisování lisovník tlačí na obrobek umístěný na další části lisovníku – matrici. Lisování může být archové (blank – arch) a objemové; v závislosti na teplotě obrobku – studené a horké.
Proces lisování je v každém konkrétním případě specializovaný na určitý rozsah výkovků nebo dokonce na jeden typ výkovku a vyžaduje odpovídající specializované vybavení. Proto se lisování obvykle používá v sériové a hromadné výrobě, kdy je použití speciálních zařízení a matric ekonomicky opodstatněné.
K ražení se používají klikové lisy pro ražení za tepla o síle do 100 MP, razicí kladiva s hmotností padajících dílů do 60 tun, třecí šroubové lisy – 20 MP, hydraulické lisy do síly 700 MP, stroje na kování za tepla – do 40 MP atd.
Podle materiálu, velikosti, hmotnosti a složitosti tvarů lisovaných výkovků se speciálními metodami zjišťuje hmotnost padajících částí bucharu nebo lisovací síla a následně se volí potřebné vybavení.
Kromě bucharů a lisů se používají i rotační stroje, jejichž pracovní nástroje se na rozdíl od bucharů a lisů nevratně pohybují, ale rotují (například válečky, ohýbačky apod.).
Vzhledem k výhodám zpracování kovů a výroby strojních součástí tlakem se ve strojírenství stále více uplatňuje kování a zejména lisování. Mnoho složitých strojů je sestavováno především z lisovaných dílů. Například v moderním autě tvoří lisované díly 80% celkové hmotnosti, v traktoru – 70%. Maximální náhrada zpracování kovů řezáním a lisováním poskytuje výrazné úspory kovu.
Schopnost kovů podléhat plastické deformaci za tepla i za studena je v technologii široce využívána. Změna tvaru se v tomto případě provádí především pomocí nástroje lisovaného na kov, proto se výroba výrobků tímto způsobem nazývá tváření kovů, neboli zpracování plastů.
Tváření kovů je důležitý technologický proces. Tím je zajištěno, že ingot nebo sochor nejen získá požadovaný tvar a velikost, ale spolu s dalšími druhy zpracování se výrazně zlepší mechanické a další vlastnosti kovů.
Tváření kovů je založeno na využití plasticity kovu, schopnosti pevného tělesa nevratně měnit tvar bez destrukce vlivem vnějších sil.
Procesy tlakového zpracování se vyznačují vysokou produktivitou. Při válcování je tedy rychlost výroby hotových výrobků až 20-30 m/s, při objemovém kování za tepla se vyrobí 2-3 výkovky za jednu minutu na razicím kladivu nebo lisu, při ražení plechu za studena do max. Na jednom automatickém lisu se jich za minutu vyrobí 1500. malé detaily.
Hlavní typy tváření kovů
Procesy tváření kovů zahrnují válcování, tažení, vytlačování, zápustkové kování a lisování plechů.
Válcování je proces, při kterém je obrobek působením třecích sil vtahován do mezery mezi rotujícími válci a jimi plasticky deformován (obr. 14).
Tažení je proces tažení válcované nebo vytlačované tyče (nebo trubky) skrz postupně se zužující otvor v nástroji zvaném tažnice.
Lisování je proces vytlačování kovu z uzavřené dutiny nádoby přes matrici, jejíž plocha otvoru je menší než plocha průřezu původního sochoru.
Kování je proces opracování kovů za tepla tlakem pomocí úderníků nebo univerzálního opěrného nástroje. Při kování se kov obrobku plasticky deformuje, postupně získává daný tvar, velikost a vlastnosti.
Objemové ražení – dává obrobku daný tvar a velikost tím, že nutí materiál vyplnit pracovní dutinu razníku. Na rozdíl od kování je plastický tok při lisování omezen stěnami zápustky.
Rozlišujte objemové kování plechu za tepla a za studena.
Zpracování kovů tažením, tj. protahování tyče otvorem, jehož výstupní rozměry jsou menší než původní průřez tyče, je široce používáno v hutním, kabelovém a strojírenském průmyslu. Tažením drátu o minimálním průměru 0,002 mm, tyčí o průměru do 100 mm, a to nejen kruhového průřezu, se získávají trubky převážně malého průměru s tenkou stěnou.
V důsledku tažení se průřez obrobku zmenšuje a délka se zvětšuje.
Tažením se zpracovávají oceli různého chemického složení, stejně jako téměř všechny neželezné kovy a jejich slitiny.
Kreslení je srovnatelné s obráběním kovů řezáním, protože nevzniká žádný kovový odpad ve formě třísek a samotný proces je produktivnější a méně pracný.
Proces tažení se skládá ze tří hlavních fází: příprava kovu (odstraňování okují, mazání, ukončení konců), tažení podle určitého režimu a dokončování (odstranění vad, rovnání, řezání na délku, značení, konzervační mazání atd.).
Kování a lisování kovů
Kováním a lisováním se zhotovují kovové výrobky – výkovky, ze kterých se pak získávají díly pro montáž strojů, přístrojů, agregátů apod. V řadě případů se lisováním získávají přímo hotové díly.
Výkovky se od dílu liší přídavkem – určitá vrstva výkovku odstraněná při následném obrábění,
Kování a lisování se používá téměř ve všech odvětvích průmyslu a zejména ve strojírenství. Lisovací procesy jsou důležité i při výrobě nekovových výrobků.
Řezání kovů je zpracování kovů odebíráním třísek tak, aby získal výrobek daný tvar, velikost a zajistila se určitá technologická kvalita povrchu. Obrábění kovů se provádí na obráběcích strojích nebo ručně pomocí obráběcích nástrojů.
Ve strojírenských závodech se až 40-60 % strojních součástí získává jako výsledek zpracování obrobků na obráběcích strojích.
V procesu zpracování originální obrobek a řezný nástroj přijímají pracovní pohyb z mechanismů kovoobráběcích strojů a vzájemně se pohybují. Řezání vyžaduje kombinaci dvou typů pohybu: hlavního řezného pohybu a posuvného pohybu.
Nejběžnější typy řezání kovů jsou: soustružení, vrtání, frézování, hoblování, broušení.
Opracování kovů řezáním se provádí na kovoobráběcích strojích pomocí řezného nástroje – jednobřitého (frézy) a vícebřitého se dvěma a více břity (vrtáky, záhlubníky, výstružníky atd.). Nástroje vyrobené z abrazivních materiálů (například brusné kotouče) poskytují vysokou přesnost a jsou vícebřité, protože mají mnoho ostrých řezných hran.
Otáčení (soustružení) – zpracování vnějších a vnitřních povrchů rotačních těles řezáním – charakterizované rotačním pohybem obrobku a translačním pohybem řezného nástroje – frézy. Druhy soustružení: soustružení, vyvrtávání, ořezávání, řezání. Při soustružení má obrobek hlavní řezný pohyb a nástroj – posuv.
Vrtání – široce používaný způsob získávání otvorů řezáním. Hlavní pohyb při vrtání je rotační a posuv posuvný. Oba pohyby při vrtání otvorů na vrtačkách jsou hlášeny nástroji – vrtačce. Při vrtání se otvor ukazuje jako málo přesný, s drsným povrchem, proto se předvrtané otvory zpracovávají záhlubníkem (zahlubováním) a výstružníkem (vystružování).
Frézování – proces zpracování výrobků vícebřitým řezným nástrojem – frézou. Ve srovnání se soustružením se frézování týká více břitů současně, takže frézování je produktivnější než soustružení. Každý zub frézy pracuje pravidelně a tělo – z větší části.
Hoblování – určený pro zpracování dlouhých rovných ploch. Provádí se přímočarým vratným pohybem frézy nebo obrobku – tento pohyb je hlavní. Po každém dvojitém zdvihu se obrobek nebo fréza pohybuje v příčném směru, čímž se provádí příčný posuv.
Broušení – proces opracování obrobků řezáním pomocí brusného kotouče-nástroje, který má tvar rotačního tělesa a sestává z brusných zrn a jejich pojiva. Když se kotouč otáčí, nejvíce vyčnívající zrna ze svazku v kontaktu s obrobkem odstraňují tenké třísky z jeho povrchu. Většina z nich při spálení vytvoří paprsek jisker. Broušení je ve většině případů dokončovací a dokončovací operace, která zajišťuje vysokou kvalitu obrobeného povrchu a přesnost zpracování. V některých případech se broušení používá pro předzpracování obrobků, zdrsňování při odstraňování vrstvy do 6 mm.
Technologie pro získávání rozebíratelných a nerozebíratelných spojů
.Odpojitelné spoje.
Při montáži výrobků se používají rozebíratelné spoje. Umožňují demontáž bez poškození protikusů. Patří sem: závitové, klínové, čepové, drážkové, perové a profilové spoje, jakož i spoje pomocí pružných prvků.
Závitové spoje velmi běžné ve strojírenství. Provádějí se pomocí spojovacích prvků (šrouby, šrouby, šrouby, matice, závitové svorníky); někdy se závit provádí přímo na samotném dílu. Zejména šroubové a šroubové spoje se často používají v hromadné a velkosériové výrobě, protože je možné efektivně využívat moderní prostředky mechanizace a automatizace.
Kolíkové spoje se používají k přesné fixaci dosedacích částí k sobě a někdy k přenosu smykových sil kolmo k jejich ose. Klínované a drážkované spoje slouží k přenosu točivého momentu. Spline spojení Je vhodné je používat v sériové výrobě, jsou spolehlivější a lze je použít pro přenos velkých točivých momentů. Profil spoje mají oproti čepovým spojům výhody: mají dobré vystředění dílů, nemají ostré rohy a ostré přechody v průřezu, což je žádoucí při tepelném zpracování
Technologie pro získávání trvalých spojů
Mezi trvalé spoje patří: nýtování, svařování, pájení, lepení a jejich kombinace.
Nýtové spoje. Nýtování je pracovní proces, při kterém jsou dva nebo více dílů spojeny deformujícími nýty (nýtovacími tyčemi) vloženými do otvorů vyvrtaných v dílech.
Podle stupně mechanizace nýtovacích prací se rozlišuje nýtování: ruční, mechanizované (s pneumatickými kladivy nebo přenosnými lisy); stroj (nýtování na stacionárním lisovacím zařízení); automatické, prováděné na speciálních nýtovacích strojích.
Nýty jsou vyrobeny ze slitin hliníku, nízkouhlíkových ocelí, mosazi, mědi, slitin titanu. Nýtové spoje jsou široce používány při výrobě letadel (od 25 do 40% hmotnosti všech spojů), automobilů a dalších strojírenských výrobků.
Nevýhody nýtovaných spojů: nízká produktivita; vysoká pracnost a náročnost na materiál; nedostatek konzistence v ukazatelích síly; nerovnoměrné rozložení zátěže mezi odděleními. nýty ve směru síly; obtížnost ovládání.
Výhody: vysoká pevnost při vibračním zatížení.
svařování – proces získávání trvalých spojů vytvořením meziatomových vazeb mezi částicemi, které mají být spojeny během jejich zahřívání a (nebo) plastické deformace.
Všechny metody svařování lze rozdělit do dvou hlavních skupin: tavné svařování a svařování plastickou deformací.
Tavné svařování probíhá ve 2 fázích. V první fázi se okraje zahřejí, dokud se neroztaví. V tomto případě se krystalová mřížka zničí a vytvoří se lázeň tekutého kovu, společná pro dva svařované obrobky, nazývaná svarová lázeň. Mezi atomy, které se dotýkají kapalné a pevné fáze, vznikají meziatomové vazby. Ve druhém stupni po ochlazení dochází ke krystalizaci s tvorbou meziatomových vazeb.
na tlakové svařování konvergence povrchových atomů je dosažena v důsledku plastické deformace kloubu v zóně kloubu. Krátkodobý mechanický účinek na obrobky je nutný pro jejich stlačení a spojení atomů dohromady, dokud nevzniknou meziatomové vazebné síly. Tlakové svařování je možné pouze za podmínky, že materiál je schopen vnímat výrazné lokální plastické deformace bez destrukce. Často se pro zvýšení plasticity materiálu spoje zahřívají.
pájení – proces získání trvalého spojení obrobků bez jejich roztavení smáčením protilehlých ploch tekutou pájkou s následnou její krystalizací. Pro zajištění rozprostření pájky po povrchu obrobků a dobrého smáčení jsou obrobky zahřívány a také upravovány tavidly, která rozpouštějí a odstraňují oxidy z povrchu, čímž snižují povrchové napětí.
Pájky jsou slitiny neželezných kovů složitého složení. Změnou chemického složení je možné získat pájky s různými teplotami tání. Metody pájení jsou klasifikovány v závislosti na použitých zdrojích ohřevu. Při pájení v pecích se připojovaná jednotka předem sestaví, vloží se do ní pájka a nanese se tavidlo a poté se vloží do pece. Pájka se roztaví a vyplní mezery mezi spojovanými kusy.
Lepení – technologický postup spojování dílů pomocí lepidla nebo rozpouštědla, které tvoří silný lepicí film, který odolá vnějšímu zatížení dílu. V posledních letech byly vyvinuty různé lepicí kompozice, které poskytují vysokou pevnost, spolehlivost a trvanlivost lepených spojů. Moderní lepidla slepí téměř všechny homogenní a různorodé materiály: kovy, plasty, pryž, dřevo, keramiku, kompozitní materiály.
