Особенности ковки цветных металлов и сплавов в
кузнечном производстве
В промышленности, особенно в авиационной и моторостроительной, широко
применяется горячая и холодная штамповка цветных металлов и сплавов.
Свободной ковке цветные металлы и сплавы подвергаются редко.
Для ковки цветных металлов и сплавов служат те же машины, которые
применяются и для ковки черных металлов, т. е. ковочные и штамповочные
молоты и прессы, и соответствующий кузнечный инструмент. Ковка-штамповка
цветных металлов ведется на основе тех же правил и приемов, которыми
осуществляется ковка-штамповка черных металлов. В дополнение к общим
правилам ковки-штамповки черных металлов необходимо лишь сказать о
некоторых специфических особенностях, которые необходимо учитывать при
ковке-штамповке цветных металлов и сплавов.
Цветные металлы и сплавы, подвергающиеся кузнечной обработке, можно
подразделить на две группы: тяжелые и легкие.
К группе тяжелых металлов и сплавов относятся мель, бронза, никель,
нихром, латунь; к группе легких — алюминий, дюралюминий и сплавы магния.
Рассмотрим основные условия ковки некоторых сплавов.
Медь применяется преимущественно в электропромышленности для
изготовления деталей электроаппаратуры, шин проводов и т. п. При
температуре от 250 до 600° С медь имеет малую вязкость, а при
температуре выше 800° С повышенную хрупкость; поэтому при температуре
выше 800° С ковать и штамповать медь нельзя. В чистом виде медь очень
редко подвергается ковке и штамповке; кузнечной обработке обычно
подвергаются сплавы меди—латунь и бронза.
Латунь — это сплав меди с цинком. Наиболее часто подвергается кузнечной
обработке так называемая ковкая латунь, состоящая из 59% меди, 45% цинка
и от 1 до 0,5% свинца. Иногда для штамповки применяется латунь, не
содержащая свинец. Штампуется латунь на том же оборудовании, теми же
методами, которые применяются для штамповки стали. Нагревать латунь
можно в обычных кузнечных печах, которые обеспечивают равномерную
температуру нагрева.
При штамповке латуни необходимо учитывать некоторые особенности.
Во-первых, температурный интервал штамповки латуни небольшой — от 730 до
750° С, оптимальная температура штамповки 730—720° С. Поэтому штамповать
латунь нужно очень быстро, желательно за один удар. Во-вторых, обрезка
заусенцев производится при температуре ковки, т. е. 730—720° С, или
после охлаждения поковки до комнатной температуры.
Бронза — это сплав меди с алюминием, оловом и другими элементами.
Алюминиевая бронза хорошо куется и штампуется на прессах и молотах.
Температурный интервал ковки алюминиевой бронзы находится в пределах
900—750° С. Нагревать бронзу можно в тех же печах, которые применяются и
для нагревания стальных заготовок.
Алюминий и дюралюминий — металлы серебристо-белого цвета, очень
пластичные, хорошо поддающиеся штамповке.
Дюралюминий -- сплав алюминия с медью (до 4,5%), марганцем и магнием
(около 0,5% каждого). Температурные интервалы ковки: алюминия 475—425°
С, дюралюминия 470—380°.
Алюминиевые сплавы особенно широко применяются в авиационной
промышленности, так как они легкие и достаточно прочные. Нагревают
алюминий и его сплавы, как правило, в электрических печах сопротивления,
причем нагреваются они значительно медленнее, чем сталь.
При штамповке алюминия и его сплавов, которая может производиться как на
молотах, так и на прессах, необходимо учитывать следующие особенности:
1. Весь применяемый кузнечный инструмент (штампы, бойки и т. д.)
необходимо перед штамповкой подогревать до температуры 200—250° С.
2. Слитки и заготовки прямоугольной формы, как показывает опыт,
штампуются лучше, чем слитки или заготовки круглой формы, которые часто
при ковке дают трещины; поэтому не следует применять круглые слитки и
заготовки.
3. Алюминиевые сплавы способны прилипать к поверхности штампа, отчего
поковки приобретают неровную поверхность. Поэтому рабочая поверхность
штампа должна быть тщательно отшлифована. Во время штамповки эту
поверхность необходимо смазывать, а штампы перед работой прогревать до
температуры 200—250° С. Смазкой для штампов может служить графит с
растительным маслом или мазутом.
4. Смесь алюминиевой пыли с окалиной железа взрывоопасна. Между тем, в
одном и том же помещении кузнечного цеха нередко штампуют алюминий и
сталь. Необходимо поэтому принимать меры, которые бы исключали
возможность соединения алюминиевой пыли с железной окалиной, а
следовательно, возможность взрыва.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
1. Чем отличается ковка инструментальных углеродистых сталей от ковки
поделочных углеродистых сталей?
2. Что может произойти с инструментальной углеродистой сталью, если ее
нагреть до очень высокой температуры, например до 1300°?
3. Как охлаждать поковки после их изготовления?
4. Отчего при ковке инструментальных сталей могут образоваться ковочные
кресты (поперечные трещины) и как их избежать?
5. Отчего могут получиться наружные поверхностные трещины при ковке
инструментальных сталей и как их избежать?
6. Отчего может произойти раскалывание заготовки на куски при ковке
инструментальных сталей и как этого можно избежать?
7. Какие стали называются легированными?
8. Какие условия нужно соблюдать при нагреве слитков легированных
сталей?
9. В каких печах лучше производить нагрев под ковку легированных сталей?
10. Какие правила нужно соблюдать при штамповке алюминия и его сплавов?