Поковки инструментальные

Поковки стальные – особая разновидность металлургической продукции, альтернатива сортовому прокату. Фактически они выступают промежуточным звеном при изготовлении отдельных деталей, что отражается на форме максимально приближенной к конечному изделию.

Изготавливается «полуфабрикат» металлообработки из твердых марок стальных сплавов, причем они приобретают более совершенные физические свойства. Достаточно востребованы поковки инструментальных сталей, нашедшие применение в различных отраслях машиностроения.

Производство стальных поковок основано на пластической деформации металла. Результатом обработки давлением, как следствием однородного структурирования сплава, оказывается:

улучшение прочностных характеристик стальной заготовки;
повышение устойчивости к поверхностной усталости металла;
упрощение дальнейшей металлообработки резанием.

Благодаря структурным изменениям поковки инструментальные обретают более высокую стойкость к механическим нагрузкам. Одновременно существенно возрастает износостойкость изготовленных из них изделий.

Способы производства

Как и любые стальные заготовки, подверженные обработке давлением, поковки из этих марок стали изготавливаются различного поперечного сечения. Круглые и квадратные прямоугольные и многоугольные, конечное сечение продукта обусловлено дальнейшим назначением. Само изготовление производится двумя отработанными технологическими способами: штампованием и ковкой. Отличные технологически, они позволяют получить практически одинаковые результаты, тем не менее, каждый из способов имеет свои особенности.

Характерный для серийного производства прессовый метод (штамповка) посредством матрицы и пуансона. Несмотря на дороговизну самого оборудования, инструментальная штамповая поковка имеет свои преимущества:

более проста в изготовлении, требует меньше затрат времени и трудозатрат;
имеет более качественные поверхности, что упрощает дальнейшую металлообработку;
при крупносерийном производстве гарантирует быструю окупаемость оборудования.

Метод ковки более универсален, поскольку позволяет использовать многофункциональное технологическое оборудование. Это главное преимущество, столь весомое при единичном и мелкосерийном производстве, дополнительно ковка отличается:

более высокой структуризацией, характеризуемой повышенными характеристиками пластичности, прочности и ударной вязкости;
возможностью изготовления заготовок практически любых размеров при минимальных затратах на подготовку производства.

К недостаткам следует лишь отнести низкую производительность и больший объем последующих обрабатывающих операций. Однако в большинстве случаев метод ковки вполне оправдан и находит собственное применение.

Оба технологических метода допускают обработку заготовок, как в холодном, так и в нагретом состоянии. Конкретный способ выбирается особенностями оборудования и требуемыми качественными показателями конечного изделия.

Материалы

Конечно же, немаловажное значение при изготовлении любого металлоизделия играет марка стального сплава, используемого в качестве сырья. Именно химический состав металла определяет его физические свойства, а пластическая обработка лишь их улучшает. На практике среди предложений производителей можно встретить поковки из:

конструкционных стальных сплавов, представленных широкой номенклатурой марок, обеспечивающих значительный выбор;
коррозионностойких марок сплавов, предназначенных для изготовления деталей специфического применения;
инструментальные стали также не составляют исключения и представляют собой достаточно востребованную группу кованых металлоизделий.

В свою очередь, инструментальная поковка, требующая чрезвычайно высоких прочностных характеристик, допускает применение различных марок сталей этого класса. В частности:

сталь инструментальная штамповая идет на изготовление инструмента, используемого при металлообработке давлением, примером могут выступать поковки 5ХНМ или поковки Х12МФ;
инструментальная легированная сталь (поковка ХВГ или поковка 9ХС) востребована при изготовлении различного технологического оборудования, например холодновысадочных матриц и пуансонов;
кованые заготовки из углеродистой стали высокого качества (поковка У8А и поковка У10А) находят спрос при изготовлении деталей оборудования, работающего в условиях малых нагревов.

Разумеется, при приобретении нужных заготовок приходится учитывать не только марки металла, обусловленные особенностями применения. Немаловажное значение имеют размеры и в первую очередь форма сечения, необходимая для изготовления конечной продукции. Примером тому может служить поковка стальная прямоугольная Х12Ф1, изготовленная из штампового инструментального сплава. Для однозначного понимания попробуем в нескольких словах охарактеризовать каждый из классов сталей инструментальных марок.

Сталь штамповая инструментальная

Как понятно из названия, основным назначением штампового сплава считается изготовление рабочего инструмента для одноименного оборудования. Прессовые детали из этих марок стали используются при штамповке конструкционных сталей или металлопроката цветных металлов. Необходимость в подобном оборудовании возникает в случае массового производства, включая крупносерийное. Примером заготовок для такого оборудования может служить поковка 4Х5МФС из марки стали имеющей в своем составе большое количество хрома, молибдена и кремния.

Легированная инструментальная сталь

Основной целью легирования стальных сплавов считается изменение физических характеристик металла. В ходе легирования добавляются различные химические элементы (хром, ванадий, марганец, кремний и др.). В отличие от углеродистых инструментальных сплавов, представляющих основу для легированных аналогов, они имеют:

- повышенные характеристики вязкости металла;
- меньшую склонность к трещинообразованию с деформациями в случае закалки.

К одной из востребованных и популярных легированных марок следует отнести сплав ХВГ дополнительно характеризуемый как малодеформирующийся. Такому сплаву не страшны режимы термообработки, что собственно и определяет спрос инструментальной стали. К другой наиболее востребованной марке относится 9ХС, активно используемый сплав при производстве массивного инструмента.

Сталь инструментальная углеродистая

Основным достоинством углеродистых инструментальных сталей считается повышенная твердость поверхностных слоев. Одновременно сохраняются достаточные характеристики вязкости внутри металла (сердцевине), что считается весьма ценным для технологического инструмента. Сплав пригоден для изготовления штамповой оснастки, а востребованность ему гарантирует приемлемая стоимость. Единственным недостатком инструментальных углеродистых сплавов считается ограниченность температурного диапазона, практически потолок составляет 170 … 200°C.