Otvorená príručka pre zápustkové výkovky: Plánovanie procesu, tolerancií, nákladov a doby prípravy

Hlavný hriadeľ kužeľového drviča s hmotnosťou 12 ton začína svoju životnosť ako 18 tonový ingot a prvé rozhodnutie, ktorému kupujúci čelí, nie je tolerancia obrábania, ale spôsob, akým bude kov tvarovaný. Otvorené zápustkové výkovky riešia tento problém pre väčšinu veľkých dielov s malým objemom a vysokou integritou, pretože horúci obrobok sa spracováva medzi plochými alebo jednoduchými tvarovanými zápustkami, ktoré ho nikdy úplne neuzavrú. Kov môže voľne prúdiť do strán a tvar sa vytvára skôr sériou prechodov než lisovaním jedným ťahom. Táto jediná charakteristika rozhoduje o rozsahu veľkostí, ktorý si môžete kúpiť, o nástrojoch, za ktoré platíte, o realistických toleranciách a o tom, koľko kovu zostáva pre dielňu. Táto príručka vysvetľuje proces, poctivo ho porovnáva s uzavretou matricou a zobrazuje čísla, na ktorých záleží, keď uvoľníte objednávku.

Otvorené zápustkové výkovky vysvetlené v praxi

Otvorené zápustkové kovanie, nazývané aj voľné kovanie, používa kladivo alebo lis s plochými zápustkami v tvare V alebo jednoduchými tvarovanými zápustkami. Operátor alebo manipulátor otáča a premiestňuje obrobok medzi údermi, takže konečná geometria sa vyvíja postupne. Operácie jadra sú rušivé, čo znižuje výšku a zväčšuje priemer, ozubenie alebo ťahanie, čo znižuje prierez a predlžuje dĺžku, plus dierovanie, dierovanie a rozširovanie prstencov na prstencovom mlyne. Typickými výrobkami sú hriadele, kotúče, krúžky, bloky, objímky a stupňovité hriadele, ktoré môžu dosahovať dĺžku niekoľko metrov. Pretože zápustky sú jednoduché a zvyčajne zdieľané medzi mnohými číslami dielov, investície do nástrojov zostávajú nízke, a to je hlavný dôvod, prečo voľné kovanie zostáva predvolenou cestou pre jednorazové a malosériové ťažké diely. Kompromisom je rozmerová kontrola: keďže kované tolerancie sú širšie ako uzavretá zápustka, takže výkresy zvyčajne obsahujú príspevok na obrábanie a dielňa potom diel rozreže na konečnú veľkosť.

Otvorené zápustkové kovanie verzus uzavreté zápustkové kovanie

Začnite s rozhodovacím pravidlom. Ak je diel veľký, objednáva sa v malom množstve a aj tak je určený do strojárne, kovanie v zápustke je takmer vždy lacnejšou cestou. Ak je diel kompaktný, potrebný v desiatkach tisíc a použitý blízko konečného tvaru, vyhráva uzavreté zápustkové kovanie. V tabuľke nižšie sú zhrnuté rozdiely, ktoré vedú k tejto voľbe.

Radarový graf hodnotí oba procesy od 0 do 100 podľa piatich nákupných kritérií, pričom vyššie skóre vždy znamená lepší výsledok pre kupujúceho. Voľné kovanie vedie k veľkostiam, nákladom na nástroje a sortimentu materiálu, pretože jednoduché zápustky zvládajú veľké prierezy a neobvyklé zliatiny bez špeciálneho nástroja. Kovanie v uzavretej zápustke má presné a objemové osi, pretože razidlá riadia tvar jediným zdvihom a náklady na nástroje sú rozložené na veľmi veľké dávky. Dva obrysy sa v strede krížia a toto prekríženie je praktickým dôvodom, prečo mnohé závody používajú obe trasy, uzavretú matricu pre kompaktné diely s vysokým chodom a otvorenú matricu pre veľké hriadele, krúžky a kotúče. Približným nákupným pravidlom je, že časť ťažšia ako približne 500 kg alebo širšia ako približne 600 mm takmer vždy pristane na otvorenej strane tohto kríženia. Skóre sú skôr relatívne ukazovatele než špecifikácie, preto si pred zverejnením výkresu overte skutočné limity v porovnaní so zariadením konkrétnej kováčskej dielne.

Tok zrna, redukčný pomer a vlastnosti, za ktoré platíte

Kovanie sa mení viac ako geometria. Rozbíja odlievanú štruktúru ingotu, uzatvára vnútornú pórovitosť a vyrovnáva inklúzie pozdĺž smeru toku kovu, čo je dôvod, prečo kovaný hriadeľ prekonáva odlievaný alebo jednoducho opracovaný ekvivalent v únave a náraze. Kľúčovým číslom je redukčný pomer, vypočítaný ako počiatočná plocha prierezu delená konečnou plochou prierezu. Špecifikácie energetických, pobrežných a tlakových zariadení bežne vyžadujú minimálne 3:1 a náročné aplikácie vyžadujú 4:1 alebo viac. Užitočnou otázkou je, kde sa dodatočné zníženie prestane vyplácať.

Čiarový graf znázorňuje relatívnu rázovú húževnatosť a pevnosť v ťahu voči pomeru redukcie kovania, so základnou líniou odliatku 100. Obe krivky stúpajú strmo medzi 1:1 a 3:1, čo je rozsah, v ktorom je pórovitosť uzavretá a hrubá liata štruktúra je nahradená jemnejším, rovnomernejším zrnom. Medzi 3:1 a 4:1 zlepšenie pokračuje, ale oveľa pomalším tempom a po 5:1 sú čiary takmer ploché. Z obchodného hľadiska platí, že za zníženie 5:1 na diel, ktorý bude opracovaný až na zlomok svojho prierezu, sa zvyšujú náklady bez merateľného zisku na majetku. Dve krivky tiež ukazujú, prečo by mal byť redukčný pomer špecifikovaný spolu so smerom toku zrna, pretože pozdĺžne vlastnosti sa zlepšujú rýchlejšie ako priečne. Praktickým prístupom je nastaviť minimálny pomer z požiadavky na únavu alebo tlak v návrhu, potom nechať kováčsku dielňu, aby vybrala plán priechodu, ktorý ho spĺňa.

Materiály, tepelné spracovanie a kované verzus odliatky

Legované ocele ako 42CrMo4 a 34CrNiMo6 pokrývajú väčšinu hriadeľov, ozubených kolies a krúžkov a nehrdzavejúce ocele sa vyberajú tam, kde je dôležitá korózia alebo hygiena. V potravinárstve, krmivách, čerpadlách a námorných službách je SS316L bežný pre obežné kolesá a stierače, zatiaľ čo SS420 sa používa pre oterové krúžky a iné časti odolné voči oderu. Nerezová práca je v peci menej zhovievavá, takže ohrev a chladenie musia byť kontrolované, aby sa predišlo senzibilizácii a nežiaducej tvorbe fáz, a rovnaká disciplína opísaná v tomto návode na kovanie výkovkov z nehrdzavejúcej ocele tiež určuje, koľko čistenia je potrebné následne obrábať. Tepelné spracovanie po kovaní, či už normalizácia, kalenie a popúšťanie alebo rozpúšťacie žíhanie, je to, čo nakoniec dodáva mechanické vlastnosti, takže špecifikácia by mala uvádzať stav, polohu odberu vzoriek a skúšobný štandard, a nie samotné číslo tvrdosti.

Stĺpcový graf ukazuje relatívny index vlastností pre voľne kované diely v porovnaní s odlievanými dielmi z rovnakej zliatiny, s odlievaním nastaveným na 100. Únavová sila a vnútorná pevnosť vykazujú najväčšie zisky, čo je presne to, čo by ste očakávali, keď sa pórovitosť uzavrie a tok zrna je zarovnaný s dráhou zaťaženia. Rázová húževnatosť a pevnosť v ťahu sa tiež zlepšujú, aj keď s menšou rezervou. Dôvodom, prečo sú tyče na únavu a pevnosť sú oveľa dlhšie, je to, že odliatky si zachovávajú pórovitosť zmršťovania a hrubé dendrity, ktoré pôsobia ako miesta iniciácie trhlín pri cyklickom zaťažení. Stojí za zmienku, že index opisuje skôr typické správanie ako garantovaný pomer pre konkrétnu triedu a výhoda sa zužuje, keď odliatok prejde úplným tepelným spracovaním a dôkladnou nedeštruktívnou kontrolou. Použite porovnanie na zdôvodnenie postupu procesu v preskúmaní návrhu a potom potvrďte skutočné vlastnosti s výsledkami testov od dodávateľa výkovku.

Kam ide čas a náklady

Na veľkom otvorenom kovanom hriadeli sú nástroje zriedka najväčšou nákladovou položkou, pretože nástroje sú jednoduché a často už v dielni. Hmotnosť materiálu, počet prechodov kovania, cykly tepelného spracovania, prídavok na obrábanie a požiadavky na kontrolu určujú cenu. Doba prípravy sa správa rovnako: väčšinu týždňov strávite pred a po kladive, nie pod ním. Nižšie uvedená tabuľka ukazuje typické poškodenie hriadeľa v rozsahu 2 až 5 ton.

Stĺpcový graf rozdeľuje typický deväťtýždňový čas dodania do piatich etáp a vzor často prekvapí kupujúcich, ktorí očakávajú, že prekážkou bude kovanie. Príprava nástrojov a prípravkov trvá asi dva týždne, ohrev a kovanie len asi jeden a pol a tepelné spracovanie ďalšie dva, pretože veľká časť potrebuje regulované rýchlosti ohrevu a chladenia. Hrubé opracovanie spotrebuje najväčší jednotlivý blok za dva a pol týždňa, pričom konečná kontrola, ultrazvukové testovanie a dokumentácia trvajú približne jeden týždeň. Posolstvo plánovania je jasné: peniaze a čas sa ušetria znížením príspevku na obrábanie a zjednodušením trasy tepelného spracovania, nie tlačením kováčskej dielne na rýchlejšie kladivo. Keď je harmonogram projektu prísny, rezervujte si kapacitu pece na tepelné spracovanie a obrábacie sloty včas, pretože tieto dve fázy sú najmenej flexibilné. Potvrďte tiež, či uvedená dodacia lehota začína od schválenia výkresu alebo od príchodu materiálu, pretože samotný rozdiel môže posunúť dátum dodania o týždne.

Aplikácie, ktoré závisia od otvoreného výkovku

Výroba energie je najväčším spotrebiteľom ťažkých otvorených výkovkov. Prevodovky veterných turbín v triede 3 MW až 10 MW používajú kované planétové unášače, planétové kolesá, centrálne súkolesie a korunové kolesá, vodné elektrárne používajú vodiace lopatky a hriadele generátora a jadrové stanice používajú konvenčné ostrovné diely, potrubné dýzy a rúrkové plechy. V každom prípade sa diel týka bezpečnosti, bol kontrolovaný ultrazvukovým testovaním a očakáva sa, že prežije desaťročia cyklického zaťaženia.

Veterná turbína 3MW-10MW Výkovky z planétových nosičov Výkovky pre planétové nosiče veterných turbín čínskeho výrobcu Zobraziť produkt →

Námorné a prístavné stroje sa spoliehajú na kovaný hriadeľ a kormidlové zariadenie. Vrtuľové hriadele, stredné hriadele, kormové hriadele, kormidlové čapy a čapov kormidiel sa vyrábajú voľným kovaním, pretože kombinujú veľký prierez s únavovým kritickým pracovným cyklom a pretože klasifikačné spoločnosti vyžadujú zdokumentovaný tok zrna a výsledky testov.

Výkovky hriadeľov vrtule Ako základný kovaný komponent slúži hriadeľ vrtule (konkrétne sa odkazuje na hriadele lodných vrtulí) ako kľúčový kovaný diel pre vrtule, ktorý sa používa predovšetkým v ... Zobraziť produkt →

Baníctvo a hutníctvo bežia nárazovo. Hlavné hriadele kužeľového drviča, bloky valcov hydraulického kladiva, telesá ložísk mlynov, hriadele valčekov a vyrovnávacie valce sú typickými otvorenými dielmi, zvyčajne z legovanej ocele s kalenou alebo povrchovo upravenou pracovnou zónou. Odberatelia petrochemického priemyslu špecifikujú podobnú cestu pre telesá ventilov, zabraňovacie prvky, závesy tŕňov a rúrkové plechy, kde udržiavanie tlaku a obsluha vodíka často diktujú úroveň kontroly. Dodávateľ, ktorý pokrýva kovanie, tepelné spracovanie, obrábanie, zváranie a povrchovú úpravu, odstraňuje veľké riziko koordinácie a náš celý sortiment kovaných komponentov je organizovaný podľa priemyslu, takže diel možno rýchlo prispôsobiť aplikácii.

Výkovky hlavného hriadeľa kužeľového drviča Sú vyrobené z rôznych materiálov a spracované špeciálnymi tepelnými procesmi, vyznačujú sa ultra vysokou pevnosťou a štruktúrou „tvrdý exteriér, pevný interiér“, vďaka... Zobraziť produkt →

Ako špecifikovať otvorené výkovky v RFQ

Dotaz, ktorý dostane rýchlu, porovnateľnú odpoveď, obsahuje nasledujúce položky.

1. Výkres hotového dielu plus samostatný výkres výkovku zobrazujúci prídavok na obrábanie a deliace čiary.
2. Stupeň materiálu, štandard materiálu a akékoľvek prijateľné alternatívy.
3. Minimálny redukčný pomer a požadovaný smer toku zrna.
4. Podmienky tepelného spracovania s požiadavkami na mechanickú skúšku, polohu odberu vzoriek a skúšobný štandard.
5. Požiadavky na nedeštruktívne vyšetrenie, typicky ultrazvukové testovanie s úrovňou akceptácie.
6. Stav dodávky: ako kované, hrubo opracované alebo hotové a lakované.
7. Množstvo, cieľový dátum dodania a či sa vyžaduje schválenie prvého článku.

Zápustkové kovanie zostáva praktickou cestou pre veľké, nízkoobjemové a vysoko celistvé kovové diely a rozhodnutie o kúpe zvyčajne závisí od hmotnosti, veľkosti dávky a plánovaného obrábania. Získajte redukčný pomer, podmienky tepelného spracovania a úroveň kontroly priamo v špecifikácii a proces dodá diel s kontinuálnym tokom zrna a predvídateľnými vlastnosťami. Nechajte ich vágne a dodatočné náklady sa neskôr znova objavia ako prepracovanie, odmietnuté testovacie tyčinky alebo posunutý dátum dodania. Použite porovnania v tejto príručke ako východiskový bod pre konverzáciu s vaším dodávateľom kovania.