Stalnierdzewna.com - Największa w Polsce strona informacyjna o stali nierdzewnej

Wątki w artykule:
- materiały wsadowe
- stopień przekucia
- podstawowe operacje kucia swobodnego
- zasady spęczniania

Kucie swobodne polega na odkształcaniu metalu między narzędziami umożliwiającymi płynięcie w kilku dowolnych kierunkach.

Jeśli płynięcie metalu jest częściowo ograniczone narzędziami, wtedy kucie nazywamy półswobodnym.
Do tego sposobu kucia stosuje się specjalne kowadła kształtowe i różnego rodzaju narzędzia oraz przyrządy kształtujące fragmenty odkuwki (np. wykorbienia, wały korbowe).

Powyższe sposoby kucia należy odróżnić od kucia matrycowego, gdzie materiał przybiera kształt wykroju w wyniku całkowitego ograniczenia płynięcia ścianami bocznymi narzędzia.
Kucie swobodne stosuje się przy niedużych seriach (lub przy wykonywaniu odkuwek ciężkich). Metodą tą można wykonywać odkuwki o dowolnej masie. Małe odkuwki wykonuje się z wsadu uprzednio walcowanego, duże z wlewków. Maksymalna masa wlewków na odkuwki kute swobodnie wynosi 500 Mg.

Kucie swobodne stosuje się w następujących przypadkach:

• przy produkcji jednostkowej, gdzie wykonanie matryc jest nieopłacalne,
• przy wykonywaniu odkuwek, których ciężar i wymiary przekraczają możliwości produkcyjne najcięższych dysponowanych zespołów matrycowych,
• przy wstępnej obróbce plastycznej wlewków ze stali stopowych lub stopów o specjalnych własnościach na kęsiska i kęsy kute,
• przy produkcji prętów kutych ze stali stopowych lub stopów o specjalnych własnościach, jak również ze stali z gatunków normalnych w tych przypadkach, gdy przekrój danego pręta nie jest objęty programem walcowania,
• przy regeneracji narzędzi i sprzętu warsztatowego,
• przy wykonywaniu części zamiennych i do celów remontowych.

Odkuwki o masie do kilkunastu kg kuje się ręcznie lub na młotach sprężarkowych Kucie swobodne średnich odkuwek wykonuje się na młotach parowo-powietrznych. Odkuwki swobodnie kute ciężkie wykonuje się na prasach hydraulicznych.

Jest podstawowym wskaźnikiem określającym zmianę kształtu i własności przekuwanego materiału. Najogólniej gdy proces kucia polega tylko na wydłużeniu materiału, stopniem przekucia nazywamy stosunek powierzchni przekroju początkowego S0 do przekroju końcowego S.

Podobnie, jeżeli odkuwkę wykonuje się tylko przez spęczanie, stopień przekucia wyznacza się jako stosunek wysokości materiału wsadowego h0 do wysokości spęczonej odkuwki h.

Przekucie powoduje zmianę własności mechanicznych i struktury metalu. Nawet gdy stopień przekucia jest niewielki, struktura i własności mechaniczne metali zmieniają się znacznie. Im stopień przekucia jest większy, tym zmiany są poważniejsze.
Szczególnie wyraźnie zjawisko to występuje przy przekuwaniu wlewka.

Kierunek przebiegu włókien zależy od obranej metody kucia.
Przy kuciu swobodnym wskutek nierównomiernych odkształceń kierunek włókien może się znacznie odchylać od kierunku płynięcia materiału.
Podczas kucia w matrycach zamkniętych kierunek włókien przebiega zgodnie z geometrycznym kształtem wyrobu.

Małe stopnie przekucia powodują zwykle poprawę własności stali we wszystkich kierunkach.

Natomiast przy większych stopniach przekucia dalsza poprawa własności następuje jedynie w kierunku największego odkształcenia z jednoczesnym pogorszeniem się własności w kierunku poprzecznym. Ma to szczególnie wyraźny wpływ na wydłużenie, przewężenie i udarność. W praktyce stosuje się:

• stopień przekucia 3–4,5 w kuciu swobodnym odkuwek,
• stopień przekucia 3–6 w kuciu matrycowym,
• stopień przekucia 10 przy wykonywaniu wyrobów, które powinny się odznaczać zupełną jednorodnością budowy, bardzo dobrymi jednokierunkowymi własnościami mechanicznymi oraz wysoką granicą zmęczeniową.

Do odkuwek z materiału wyjściowego walcowanego lub uprzednio kutego stosuje się stopień przekucia 1,1–1,5.

Spęczanie - to zwiększenie przekroju poprzecznego kosztem wysokości lub długości materiału pod wpływem odpowiedniego nacisku prasy lub uderzenia młota. Stosuje się je gdy:

• przekrój gotowej odkuwki lub jej części jest większy od przekroju materiału wyjściowego,
• żądany stopień przekucia wymaga wstępnego zwiększenia przekroju przed dalszymi operacjami,
• wlewek lub kęs przygotowuje się do przebicia otworu,
• kuje się odkuwki w kształcie kostek, krążków, pierścieni itd.,
• jest wymagane polepszenie własności mechanicznych odkuwki.

Średnią średnicę materiału w dowolnym momencie spęczania wyznacza się z warunku objętości

• stosunek wysokości spęczanego materiału do jego średnicy nie powinien przekraczać 2,5
• przy spęczaniu prostopadłościanu stosunek wysokości do mniejszego boku podstawy nie powinien być większy od 3,5 - po przekroczeniu tej wartości może nastąpić wyboczenie,
• spęczany materiał powinien być równomiernie nagrzany w całej swej masie do największej temperatury kucia,
• wlewek przed spęczeniem należy przekuć na okrągło,
• stopnie odkształcenia podczas każdego uderzenia młota lub nacisku wywieranego przez suwak prasy należy tak dobierać, żeby przekraczały wartości gniotów krytycznych,
• na powierzchni wsadu są niedopuszczalne wady zewnętrzne, powierzchnie czołowe materiału, stykające się z kowadłami, powinny być prostopadłe do osi.

Spęczanie należy wykonywać silnymi uderzeniami młota lub naciskami prasy. Przy spęczaniu ulegają zniekształceniu boczne powierzchnie elementu. Kształt powierzchni bocznej i charakter odkształcenia wewnątrz materiału zależy również od współczynnika tarcia.

W podłużnym przekroju spęczonej próbki cylindrycznej można wyodrębnić 3 strefy odkształceń: