IET E C H N I C K Á U N I V E R Z I T A  V  K O Š I C I A C HS T R O J N Í C K A  F A K U L T A

Katedra technológií a materiálov

Zadanie č.1

Progresívne technológie(Presné kovanie - Precision forging)

Akad. rok 2009/2010 Peter Kováč3. Bc C

Zadanie :

Vypracujte návrh pracoviska na výrobu súčiastky technológiou presného kovania.

1. Výrobný výkres súčiastky2. Výber a popis technológie, klasifikácia3. Skladba pracoviska4. Použitá literatúra

Výkres danej súčiastky:

Popis danej technológie:

Kovanie je technologický proces objemového tvárnenia, pri ktorom v dôsledku pôsobenia vonkajších síl dochádza k zmene štruktúry a tvaru materiálu, pričom sa nemení jeho objem. Kovanie spočíva v tom, že na prvovýrobok opretý o pevnú podložku (nákova, kovadlina, zápustka) pôsobí sila (dopadom kladiva, barana buchara alebo kovadla kovacieho lisu) ). Pôsobením tejto sily dochádza v materiáli ku sklzu (plastickej deformácii kryštálovej mriežky), častice sa posúvajú v smere najmenšieho odporu a týmto posuvom získame zmenu tvaru [2].

Studené, teplé, a horúce Kovanie - V čom je rozdiel?

StudenéStudené kovanie nadobúda dojem zápustkového kovania alebo uzatvoreného zápustkového kovania s lubrikantom a zaobleniami na alebo blízko izbovej teploty. Carbon a štandardné legované ocele sú najčastejšie za studena kované. Diely sú prevažne symetrické a zriedka prekročia 11,5 Kg [4].

TepléTeplé kovanie má mnoho úspor, ktoré podčiarkujú jeho rastúce použitie ako výrobnú metódu. Rozmedzie teplôt pre teplé kovanie pre ocele z vyššej teploty, pod teplotou rekryštalizácií alebo 426 do 980 ° C. Avšak, úzky rozsah od 537 do 720 ° C je rada potencionálne najlepších komerčne využívaných kovaní. V porovnaní s studeným kovaním má teplé kovanie tieto výhody: znížené opotrebovanie nástrojov, nižšie pracovné tlaky, zvýšená ťažnosť ocele, odstránenie nutnosti popúšťať pred kovaním, a priaznivé kované vlastnosti, ktorým možno eliminovať tepelné spracovanie [4].

HorúceHorúce kovanie je plastická deformácia kovu pri teplote a rýchlosti deformácie tak, aby k rekryštalizácií dochádzalo súčasne s deformáciou, čím sa zabráni deformačnému spevneniu. Pre túto operáciu, vysoká teplota obrobku (zodpovedajúcej teplote rekryštalizácií kovu) sa musí dodržiavať počas celého procesu. Forma horúceho kovania je izometrické kovanie, kde materiál a zápustka sa zahrejú na rovnakú teplotu. Takmer vo všetkých prípadoch je izometrické kovanie vykonávané na super zliatinách vo vákuu alebo vo vysoko kontrolovanej atmosfére aby sa zabránilo oxidácií [4].

Presné kovanie: Presné kovanie obvykle znamená blízko-ku-konečnej podobe, alebo blízko-tolerancie kovania alebo aj kovanie bez výronku. Nejedná sa o špeciálnu technológiu, ale zlepšenie existujúcich techník k bodu, kedy môže byť použitý výkovok s malou alebo žiadnou ďalšou obrábacou operáciou.Zdokonalenia sa týkajú nielen kovanej metódy, ale aj predohrevu, odvápnenia, mazania, kontrola teploty a postupov.

Rozhodnutie použiť presné kovacie techniky závisí od relatívnej ekonomickej situácie ďalších operácií a nástroje verzus odstránenie obrábaním. Z dôvodu vyšších nákladov na vývoj a nástroje, presné kovanie je zvyčajne obmedzene na veľmi vysoko-kvalitné aplikácie [3].

Kruhové Valcovanie

Valcovanie krúžkov sa vyvinul z umenia do prísne regulovaného inžinierskeho procesu. Bezšvové valcované krúžky sú vyrobené z rôznych zariadení. Všetky dávajú rovnaký produkt, bezšvovú sekciu s obvodovo orientovanou štruktúrou. Tieto prstene majú tangenciálne sily a ťažnosť a často sú lacnejšie na výrobu než podobné zápustkové výkovky. Stručne povedané, valcovaný prsteň ponúka homogénne obvodové štruktúrne prúdenie, jednoduchosť výroby, a univerzálnosť v materiáli, veľkosti, hmotnosti a geometrie [3].

V kruhovom valcovaní, sa polotovar ohreje na tvarovaciu teplotu a umiestni cez vedľajšie (vnútorný) krúžok kruhovacieho stroja. Tlak je aplikovaný na stenu pri hlavnom kruhu ako sa krúžok otáča. Prierez je redukovaný ako vnútorné a vonkajšie priemery rozširujú. Zariadenie môže byť plne automatizované od zahrievania cez po-kovaciu manipuláciu. Pokročilé kruhové valcovacie zariadenie môže vytvárať kontúry ako na vonkajší tak aj na vnútorný priemer prstenca, čo umožňuje vynikajúce zníženie hmotnosti, úsporu materiálu, obrábania a zníženie celkových nákladov .

Je nekonečné množstvo veľkosti, do ktorých môžu byť krúžky valcované, od rollerbearing rukávov do krúžkov 7,6 m v priemere s menovitou výškou 2 m. Rôzne profily môžu byť vhodne valcované počas priebehu valcovania.

V vytlačovaní pretláčania (obr. 6), je obrobok umiestnený do kontajnera a stláča sa, až kým tlak vo vnútri kovu nedosiahne flowstress úroveň.  Obrobok úplne zapĺňa kontajner a ďalší tlak spôsobuje, že prechádza cez otvor a tvorí výlisok.

Vytláčanie môže byť dopredu (priame) alebo dozadu (reverzné), v závislosti od smeru pohybu medzi rámom a výliskom. Extrudovaný výrobok môže byť plný alebo dutý. Vytláčanie rúr je typické pre vytláčanie dopredu dutých tvarov a spätné pretlačovanie sa používa pre sériovú výrobu kontajnerov [3].

Radiálne rotačné kovanie (Swanging)

Postup pri kruhovom valcovní

.2 3

4 5

6 7

Metóda tvárnenia pre redukciu pravidelných alebo nepravidelných prierezov rúr, tyčí alebo drôtov pri použití dvoch alebo viacerých nástrojov po vonkajšom obvode polovýrobku pre kovanie požadovaného priemeru.Táto metóda nemá byť zamieňaná s tzn. Rotačným kovaním pomocou segmentov alebo metódami lokálneho tvárnenia, ktoré nedosahujú presnosť tejto metódy.Nástroje rotujú a vyvodzujú radiálnu silu na polovýrobok smerom do jeho stredu. Radiálne sily sú aplikované pomocou krátkodobých úderov s vysokou frekvenciou. Pri tvárnení rotačným kovaním dochádza k premene kinetickej energie na

energiu rázu. Polotovar je podávaný v smere dĺžky do stroja, pričom redukciou prierezu dochádza k jeho predĺženiu počas procesu tvárnenia [8].

Klasické rotačné kovanie (Rotary Swangigng)

V rotujúcom vretene (4) sa pohybujú tvarové kovadla (5) a čeľuste (3) s kompenzačnými doskami (7). Hlava (1)

s valčekmi (2) je pevne uchytená. Kovadlá zvierajú polovýrobok (6) a tvarujú ho. Keď segmenty sú v pozícií medzi dvoma valčekmi

pôsobením odstredivých síl sa kovadlá otvárajú počas rotácie okolo polovýrobku. Operácia sa opakuje niekoľko krát a výsledkom je redukcia priečneho prierezu rúry, tyče alebo drôtu. Rotačný stroj môže mať 2, 3 alebo 4 nástroje a môže byť prispôsobený pre kovanie materiálu za tepla alebo studena [7].

Radiálne kovanie v uzavretej zápustke (Die closing swaging)

Schéma zobrazuje princíp tzn. DC stroja. Zápustky (2) sa pohybujú radiálne pomocou uzatvárateľného zariadenia zápustiek (1) a čeľustí (3)

konajúcich vratný pohyb počas operácie. Vreteno je poháňané elektrickým motorom a otáča sa. Tento typ stroja sa používa hlavne pre výrobu drážok alebo vybraní. Stroj s uzatváracími zápustkami

môže mať 2, 3 alebo 4 nástroje a môže byť prispôsobený pre kovanie materiálu za studena alebo za tepla [7].

Proces výroby disku kolesa aplikáciou rotačného kovania [9]

1. Delenie kruhového tyčového polotovaru zo zliatiny hliníka na požadovanú dĺžku.

2. Ohrev polotovaru v peci na teplotu kovania cca 482 ° C.

3. Doprava a umiestnenie ohriateho polotovaru do nástroja.

4. Rotačné kovanie v zápustke umiestnenéj na lise 400 t pri 300 otáčkach za minútu

5. Vybratie rotačne kovaného výkovku z nástroja.

6. Tvárnenie výkovku metódou kovotlačenia tzn. Wheel Flow Forming.

7. Tepelné spracovanie výtvarku disku kolesa pre zabezpečenie pevnosti a tvrdosti.

8. Opracovanie výtvarku disku kolesa na CNC sústruhu a CNC frézke.

9. Brúsenie, čistenie a umývanie pre zabezpečenie požadovanej kvality disku kolesa.

Skladba pracoviska

Použitá literatúra:

Delenie materiálu (strojná píla) Ohrev polotovaru

(indukčná pec)

Doprava polotovaru (valcové

dopravníky)

Rotačné tvárnenie (Lis Schmid

T300 )

Vybratie výkovku z nástroja (človek

z kliešťami)

Tepelné spracovanie

(žíhanie v plynovej peci)

Finálne opracovanie

(CNC sústruh)

Finálne opracovanie

(CNC frézka)

Brúsenie (strojné brúsenie)

Čistenie opracovaného

výkovku (vysoko-tlaké

strojné čistenie)

Kontrola výkovku

(univerzálny mikroskop,

bezdotyková metóda)

Skladové hospodárstvo

(skladové priestory firmy)

[ 1.] Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.

[ 2.] QUEEN CITY FORGING CO. Dostupné na internete: http://www.qcforge.info, 14.11.2010.

[ 3.] CUSTOM STEEL FORGING. Dostupné na internete: http://www.custom-steel-forging.com/, 14.11.2010.

[ 4.] CRAMLINGTON PRECISION FORGE Ltd. Dostupné na internete: http://www.cpfl-tvs.com/, 14.11.2010.

[ 5.] CZECH PRECISION FORGE. Dostupné na internete: http://www.cpforge.com, 14.11.2010.

[ 6.] BIENVENUE CHEZ PRÉTAT S.A.. Dostupné na internete: http://www.pretat.ch/, 14.11.2010.

[ 7.] SWAGING PROCES. Dostupné na internete: http://www.torrington-machinery.com, 22.11.2010.

[8.] PITTSBURG TUBULAR SHAFTING. Dostupné na internete: http://www.ptsco.com/swanging.html, 22.11.2010.

[9.] CENTER LINE FORGED WHEEL . Dostupné na internete: http://www.centerlinewheels.com/index.html, 22.11.2010.