Разница между процессом литья и ковки

Стальные изделия могут быть изготовлены путем литья или ковки стали. Стальное литье - это процесс, при котором металл нагревают до тех пор, пока он не достигнет жидкого состояния, а затем разливают в форму, которая формирует желаемый продукт. Стальная ковка подразумевает приложение механических сил к нагретым твердым блокам стали (таким как слитки и / или заготовки), которые безвозвратно формируются в желаемые изделия.

Стальная поковка и отливка

Оба производственных процесса требуют применения высоких температур к стальному сырью (для его разжижения или податливости) и выполнения механической обработки с ЧПУ (устройство числового программного управления) в конце процесса для получения конечного продукта.

Конечные продукты могут также подвергаться поверхностной обработке, такой как покраска, порошковое покрытие, полировка, различные типы покрытий (например, цинкование) и защита от износа / упрочнение (нанесение покрытия из карбида вольфрама).

Наконец, что немаловажно, литые и кованые детали могут быть собраны, сварены, спаяны с твердым покрытием перед отправкой в качестве конечного продукта.

Продукты, полученные в результате процессов литья и ковки, имеют различные свойства с точки зрения пористости поверхности (как правило, лучше для кованых и литых изделий), зернистой структуры (лучше для кованых изделий), прочности на растяжение (как правило, лучше для кованых изделий) и устойчивости к усталостным нагрузкам.

Поэтому эти альтернативные производственные процессы используются (и подходят) для различных обстоятельств и областей применения.

Процесс литья предпочтителен для:

• деталей и компонентов, которые были бы слишком сложными или дорогостоящими для изготовления ковкой стали (например, большие корпуса клапанов);
• частей, которые имеют внутренние полости;
• крупногабаритных деталей (практически нет ограничений по размеру с точки зрения веса деталей, которые могут быть изготовлены в процессе литья);
• деталей из специальных сплавов (некоторые конкретные сплавы подделать сложнее, чем литье, например, с высоким содержанием никеля и молибдена, которые обладают значительной стойкостью к механическим воздействиям);
• деталей, требующих массового производства и небольших партий.

Процесс ковки предпочтителен для:

• деталей, требующих чрезвычайно высокой прочности, ударной вязкости и сопротивления (действительно, в процессе ковки структура стальных зерен модифицируется в соответствии с формой конечного продукта - с высокой однородностью состава и металлургической рекристаллизацией);
• частей, которые должны противостоять более сильным ударам и механическим воздействиям;
• участков, где пористость, риск образования газовой полости, карманов и возможного образования полостей (даже микрогранулированных) неприемлемы;
• производства механически прочных деталей без использования дорогих сплавов;
• деталей, которые требуют высокой износостойкости;
• деталей, подверженные высоким нагрузкам и нагрузкам;
• высокопроизводительных приложения, когда целостность и качество детали является главной целью в процессе производства, а не время и стоимость.

Развитие технологий литья уменьшило разрыв между физическими свойствами литых и кованых изделий, что делает современные литые изделия очень конкурентоспособными с точки зрения качества, прочности и износостойкости: однако во многих областях ковка стали остается, тем не менее, предпочтительный вариант изготовления (пример: клапаны небольшого размера, то есть кованые клапаны или клапаны высокого давления).

Стальная отливка

Основными типами процессов литья являются:

Отливка в песчаной форме

Литье в песчаные формы является наиболее традиционным методом литья и заключается в заливке жидкого металла в связующие, которые противостоят расплавленному металлу (такие как глиняная связка / твердый связанный зеленый песок / смола, термореактивная смола, песок и оболочка).

Прецизионная отливка

Этот термин относится к точному формованию, выполняемому путем введения жидкого металла в металлическую головку и керамическое покрытие. Материал пресс-формы может быть твердым воском, выплавляемым модельным составом, с расходуемой моделью и т.п.

Эти процессы используются для различных применений с точки зрения размеров деталей (литье в песчаные формы используется для крупных деталей, литье по выплавляемым моделям для мелких деталей весом до 100 кг и до 1,5 м максимальной длины), допустимые отклонения (литье по выплавляемым моделям создает более точные детали) и целевые показатели (литье по выплавляемым моделям, как правило, более экономично, чем литье в песчаные формы).

Стальная поковка

Стальная ковка появилась в Китае в древние времена для производства различных видов металлических изделий.

Принимая во внимание, что процедуры и инструменты, используемые для производства кованых деталей, менялись на протяжении веков (от использования наковален, молотков и рабочей силы до автоматических машин в качестве гидравлических прессов), основной процесс ковки стали по-прежнему основан на приложении тепловой энергии к твердому веществу. стальные блоки и их дальнейшая обработка в готовые изделия путем приложения механических (ударных) сил.

Процесс ковки

Основной процесс ковки состоит из нескольких традиционных этапов:

• сырье (стальные блоки, слитки, заготовки) нарезают на более мелкие части, если необходимо,
• сырье нагревают до достижения требуемой температуры ковки (применение тепла необходимо для того, чтобы сделать материал пластичным и податливым); температура ковки зависит от типа металла и достигается путем помещения материала в термокамеру / печь;
• нагретый металл придает механическую силу (давление) необходимой форме;
• полуфабрикат подвергается механической обработке, чистовой обработке и термообработке

В конце процесса полученный продукт обладает исключительной прочностью, ударной вязкостью и износостойкостью благодаря металлургической рекристаллизации и измельчению зерен в результате применяемой термической и механической обработки.

В зависимости от температуры, применяемой к сырью в процессе ковки, ковка делится на:

• холодная ковка стали: когда нагрев не применяется, то есть процесс ковки происходит при комнатной температуре (в этом случае требуются более высокие механические силы, и металл имеет более низкую формуемость по сравнению с методами теплой или горячей ковки);
• Теплая ковочная сталь: сырье нагревают при температуре от 800 до 950/1000 C°;
• Сталь горячей ковки: когда температура нагрева выше 950/1000 C° (и, как правило, ниже 1300 C°), чтобы придать металлу высокую пластичность и сделать возможной ковку даже при умеренном механическом давлении.

Виды стальных поковок

Ковка в закрытом штампе

«Кованая сталь с закрытым штампом» - это процесс ковки, при котором штампы движутся навстречу друг другу и полностью или частично покрывают заготовку. Нагретое сырье, которое приблизительно соответствует форме или размеру конечной кованой детали, помещают в нижнюю часть штампа. 

Ковка в открытых штампах

«Кованая сталь с открытой штамповкой» - это процесс деформации куска металла между несколькими штампами, которые не полностью герметизируют материал. Металл формируется под действием штампов, которые «забивают» или «штампуют» материал посредством серии движений, пока не будет достигнута нужная форма.

Различия между ковкой в закрытом и открытом штампе

Области применения стальных отливок и поковок

Стальное литье и ковка используются для производства деталей для следующих отраслей промышленности:

• нефтехимические заводы (например, кованые клапаны, кованые фитинги, фланцы и т. д.)
• производство электроэнергии и переработка отходов
• добыча и переработка полезных ископаемых
• сельское хозяйство и животноводство
• очистка воды
• воздухоплавание
• автомобильная промышленность (шкивы и шестерни)
• обработка материалов
• кирпичный завод
• асфальтовые заводы
• части ливневой канализации
• рендеринг растений
• железнодорожные пути