Процесс ковки в машиностроении – стальные втулки
(обзор составлен на основе последних отраслевых данных)
1. Материал и исходная форма
Низколегированные стали, такие как ASTM A181, класс 70, 21CrMoNiV4-7, 42CrMo4 или 17-4PH, обычно поставляются в виде слитков или проката, подвергнутых вакуумной дегазации. Для толстостенных гильз мастер кузни разрезает пруток на обрезанные заготовки, а для тонкостенных длинных гильз выбирается полый слиток или предварительно просверленный пруток для экономии материала и времени прессования.
2. Предварительный нагрев
Заготовки загружают в печь непрерывного действия при температуре 1 150–1 250 °С (сталь) или 450–500 °С (алюминиевые гильзы). Равномерное вымачивание (минимум 30 минут на 100 мм Ø) гарантирует разницу температуры ≤15 °C и позволяет избежать поперечных трещин во время высадки.
3. Последовательность горячей ковки
Шаг 1 – Высадка и прошивка: кривошипный пресс усилием 4000 т высаживает заготовку, затем оправка диаметром 600 мм пробивает центральное отверстие.
Шаг 2 – Растягивание и сжатие: пончик перемещается в пресс с открытой матрицей усилием 8 000 тонн, где оправка удлиняет втулку, одновременно уменьшая толщину стенки; Возможно соотношение длины к стенке до 30:1.
Шаг 3. Строгание и форматирование: заключительные проходы на прессе усилием 1600 т доводят допуск на наружный диаметр до +2/-1 мм, а на стенку до ±1 мм, что позволяет подготовиться к чистовой обработке с минимальным запасом.
4. Вариант кольцепроката (короткие рукава)
Для диаметров 200–1200 мм и стенок 30–120 мм бесшовная кольцепрокатка происходит быстрее: один обжиг, цикл 30 с, 20 % обдува вместо 50 % в открытой матрице. Рост диаметра контролируется компьютером с точностью до ±1 мм.
5. Термическая обработка
Нормализация при 880 °C/охлаждение на воздухе для измельчения зерна, закалка и отпуск (Q/T) 860 °C/масло + 650 °C/2 часа для достижения 550–750 МПа YS, 20 % EL, 45 Дж –40 °C по Шарпи. Тяжелые гильзы для корпусов, работающих под давлением, подвергаются двухэтапному отпуску и криодехрупкости –80 °C.
6. Проверка и доставка
100 % UT согласно ASTM A388, уровень B, MT на 100 % поверхности отверстия, отчет о размерах с CPK ≥ 1,33, выпуск EN 10204 3.2. Типичное состояние поставки: горячая ковка + качество/закалка + черновая обработка по наружному/внутреннему диаметру до толщины 2–3 мм.
7. Прирост производительности по сравнению с кастингом
Непрерывный круговой поток зерна удваивает прочность обруча; отсутствие центральной усадочной полости, характерной для гильз, отлитых в песчаные формы; Экономия веса на 30 %, поскольку проектировщики могут использовать более высокие расчетные нагрузки при том же коэффициенте запаса прочности.
8. Ограничения по размеру, доступные сегодня
НД 80–6 000 мм, длина 50–6 000 мм, единичная масса 10 кг – 15 т, толщина стенки до 15 мм на катаных кольцах или до 400 мм на поковках в открытых штампах.
Короче говоря, современный метод ковки стальных гильз объединяет тяжелые прессы в открытом штампе с прошивкой на оправке и дополнительной кольцевой прокаткой с последующей термообработкой Q/T и полным неразрушающим контролем, что дает инженерам-механикам полый компонент с высокой степенью целостности, который выдерживает многоосные нагрузки намного лучше, чем литые или сварные альтернативы.
Свяжитесь
