Предварительная обработка гильз свободная ковка принцип технология ошибки на этапе свободной ковки

Штампованная коронка – это небольшой литой металлический колпачок, плотно надевающийся на зуб и фиксирующийся специальным раствором. Еще 30-40 лет назад вид металлических зубов во рту считался вполне обыденным и даже своеобразным шиком – особенно если речь шла о коронках из драгоценных металлов. На сегодня эстетика победила – и пациенты с достаточным уровнем дохода предпочитают другие способы защиты зубов и крепления протезов, которые позволяют сохранить естественный вид улыбки. Однако штампованные коронки по-прежнему остаются популярными среди пациентов, вынужденных экономить свои средства. Бывают и другие причины для такого выбора – страх перед современными имплантами, стремление сохранить от разрушения «мертвый» зуб с удаленным нервом и т.д. Поэтому в перечне услуг большинства зубных клиник обязательно указывается изготовление и установка литых зубных коронок. Цена этой услуги сравнительно невелика и позволяет воспользоваться ею всем желающим.

Достоинства и недостатки

Штампованные ортопедические конструкции, как и любые изделия, имеют свои плюсы и минусы. Кому-то они подходят идеально, а кто-то вовсе не может их носить. Это зависит от особенностей организма человека и от состояния его зубов. Поэтому прежде чем решиться на установку коронки, пациент должен изучить достоинства и недостатки штампованных изделий.

Плюсы:

• Металлические коронки являются наиболее дешевыми. Их стоимость ниже пластиковых и металлокерамических конструкций. Последний вариант является довольно дорогим и не каждому будет по карману.
• Коронки из металла очень просты в производстве, а их изготовление не занимает много времени. Пациенту не придется долго ждать, пока изделие будет готово.
• В отличие от конструкций их металлокерамики, которые ставят на передние зубы, металлические коронки позволяют сохранить больший объем натуральной зубной ткани. Для установки металлокерамических протезов врачу приходится основательно обрабатывать зуб.

Минусы:

• Изделия из металла, находящиеся во рту, могут спровоцировать развитие гальваноза. Это явление, при котором происходит образование электрического тока из-за контакта разных металлов.
• Штампованные металлические коронки выглядят не очень привлекательно, даже несмотря на золотое или серебряное покрытие. Они заметно отличаются от натуральных зубов. Хотя некоторые пациенты вполне довольны их внешним видом.
• Если конструкция недостаточно плотно сядет на зуб или цемент, с помощью которого она фиксируется, начнет разрушаться, под ней может развиться кариес.
• Быстрое изнашивание металла. Толщина конструкции невелика – она составляет примерно 3 мм, поэтому материал быстро стирается, и протез приходит в негодность.
• Конструкция не повторяет естественную форму зуба. На металле трудно выделить все природные выпуклости и впадины, которые имеет зуб.

Клинические и лабораторные этапы изготовления штампованной коронки.

Штампованная коронка – это ортопедическая конструкция, изготавливаемая из металла методом штамповки, похожая на колпачок, который одевается сверху на зуб. Существует в двух вариантах: с напылением (благородными металлами золото и серебро) и без. Это один из старейших видов протезирования, особенно популярный в СССР. От него сейчас постепенно отказываются, но в связи с низкой ценой на штампованные коронки, они все еще популярны, поэтому связка ортопед + зубной техник должны уметь работать с этими протезами.

Плюсы и минусы

§ Плюсы: недорогие, по дешевизне могут сравниться с ценами на пластмассовые коронки и значительно выигрывают у металлокерамики, фарфора и прочих; простоты в изготовлении; сохранение большего объема живых тканей, по сравнению, например, с фарфоровыми коронками на передние зубы

§ Недостатки: из-за наличия ничем не облицованного металла может развиться гальваноз (возникновение тока при наличии разных металлов); плохая эстетика даже в случае напыления; нередкие случаи кариеса под коронкой из-за неплотного прилегания или рассасывания цемента; быстрое изнашивание вплоть до полного истончения из-за малой толщины стали (около 0,3мм); невозможность качественно восстановить анатомическую форму (плохая выраженность бугорков и фиссур)

Показания и противопоказания

Показания к штампованным коронкам: дефект коронковой части зуба при невозможности применить пломбу или вкладку; в качестве опоры под мостовидный протез (чтобы сильно не обтачивать и не депульпировать здоровый зуб); как опора под кламмеры на бюгельном протезе

Противопоказания к штампованным коронкам: бруксизм (чрезмерное сжатие зубов из-за напряжения мышц, особенно во сне); патологическая стираемость зубов; не санированная полость рта, в частности инфекция у верхушки корня используемого зуба

Этапы изготовления

Этапы изготовления штампованной коронки делятся на клинические и лабораторные. Первые выполняет врач-ортопед, вторые – зубной техник (редко, но бывает, что им по совместительству является сам доктор).

Клинические этапы изготовления штампованной коронки

1. Обтачивание зуба, создание культи

2. Выбор цвета вместе с пациентов

3. Снятие слепка

4. Передача конструкции технику, лабораторные этапы, возврат готовой коронки врачу

5. Примерка протеза, коррекция

6. Окончательная фиксация на цемент

Лабораторные этапы изготовления штампованной коронки

1. С помощью слепков технику получает гипсовую модель

2. Помещение челюстей в состояние центральной окклюзии в артикуляторе или окклюдаторе

3. Послойно наносят моделирующий воск в расплавленном состоянии на десну, создают восковую модель

4. Изготовление гипсового штампа, замена его на штамп из легкосплавного металла

5. Подбор металлической гильзы, придача гильзе нужной формы

6. Штампование коронки, передача конструкции ортопеду

Видео лабораторного этапа изготовления штампованной коронки:

Препарирование

Препарирование под штампованную коронку отличается одной важной деталью: нужно снимать тонкий слой тканей, в отличие от подготовки под другие виды коронок.

1. Сначала препарируют с помощью алмазных или карборундовых кругов окклюзионную поверхность на 0,28 – 0,5 мм. Толщина меняется в зависимости от материала, будет ли напыление. В случаях, когда берется золотой сплав или серебряно-палладиевый, то сошлифовывают больше тканей, особенно с жевательной поверхности у коренных и с режущего края у резцов, так как на внутреннюю поверхность будет заливаться припой из золота для увеличения сроков службы протеза

2. Проверяют наличие достаточного пространства между препарируемым зубом и антагонистом с помощью мягкой полоски воска, прося больного накусить её, оценку разобщенности делают по отпечаткам

3. Затем приступают к препарированию проксимальных поверхностей сепарционными алмазными дисками, фасонными головками

4. Заканчивают препарирование под штампованную коронку с щечной и небной поверхностей. Культя должна стать цилиндрической, её диаметр должен быть совпадать с диаметром шейки. Тогда штампованная коронка сядет плотно и легко зайдёт в десневой карман. Если диаметр будет отличаться, то искусственная коронка либо не залезет, либо будет болтаться

Ошибки

§ Если при установке коронки десневой край бледнеет, то её надо укоротить ножницами и бором, так как конструкция слишком сильно давит на ткани

§ Если протез не надевается и видно, что диаметр культи больше нежели следует, то можно провести избирательное препарирование, убрав мешающиеся участки зуба

§ Если протез не надевается из-за проблем внутри самой штамповки или болтается, то её отдают на переделывание в лабораторию

§ Если конструкция слишком коротка и не заходит в десневую борозду, то нужно начать с повторного снятия оттиска и повторить все лабораторные этапы

Показания к установке

Несколько десятилетий назад, когда в стоматологии еще не использовалось такое разнообразие материалов, как сейчас, металлические коронки были весьма распространены. Пациенты с высоким уровнем доходов любили подчеркивать свою состоятельность и общественное положение золотыми зубами. Поэтому они заказывали ортодонтические конструкции из этого благородного металла.

Важно! Сейчас в моде натуральность, так что золотые зубы уже не пользуются такой популярностью. Пациенты предпочитают, чтобы их протезы визуально ничем не отличались от натуральных зубов. Поэтому врачи стараются тщательно подбирать цвет дентальных конструкций, чтобы он соответствовал естественному оттенку зубной эмали пациента.

Эстетичность зубных коронок имеет немалое значение, но главное все-таки – их функциональность. Поэтому при выборе протеза нужно руководствоваться именно этим. В каких же случаях показаны штампованные изделия?

• Естественная коронка зуба имеет дефект, который не позволяет поставить пломбу или вкладку.
• Конструкция будет служить опорой для бюгельного протеза.
• В качестве опоры для мостовидного протеза, чтобы не прибегать к депульпированию зуба при обтачивании.

В каких случаях зубу необходима коронка?

Показаниями для применения коронки могут быть самые разные причины:

• Устранение дефектов зуба у коронковой части, где невозможно поставить пломбу или накладку
• Сохранение зуба от разрушения
• Защита здорового зуба, на который будет надеваться протез или к которому будет крепиться мост

В отличие от фарфоровой коронки, которая выглядит намного эстетичнее, металлическая коронка имеет небольшую толщину. Поэтому ее установка не требует сильного спиливания зуба. Именно это обстоятельство дает возможность применять штампованные коронки для защиты здоровых зубов.

Если у вас возникла проблема, похожая на описанную в данной статье, обязательно обратитесь к нашим специалистам. Не ставьте диагноз самостоятельно!

Почему стоит позвонить нам сейчас:

• Ответим на все ваши вопросы за 3 минуты
• Бесплатная консультация

• Средний стаж работы врачей – 12 лет
• Удобство расположения клиник

Единый контактный телефон: +7

Записаться на прием

Противопоказания

Внимание! Штампованные коронки подходят многим пациентам, но некоторые противопоказания к их установке все же имеются. На осмотре стоматолог обязательно учитывает все факторы, которые могут вызвать проблемы.

К противопоказаниям относятся следующие случаи:

• пациент страдает бруксизмом (скрежетание зубами во сне);
• у него наблюдается повышенная стираемость зубной эмали;
• имеется инфекция в верхушке зуба, ротовая полость не санирована.

Процесс изготовления и установки штампованных коронок

Внимание! Производство металлических штампованных конструкций проводится в несколько этапов. Основных этапов два – клинический и лабораторный. На первом изготовлением изделия занимается стоматолог-ортопед, а на втором – зубной техник.

Рассмотрим, что происходит на каждом этапе более подробно. Клинический этап:

• Сперва врач подготавливает зуб к протезированию, обтачивая его под будущую конструкцию.
• Врач вместе с пациентом подбирает цвет будущей коронки.
• Стоматолог снимает слепок с подготовленного зуба.
• Слепок отправляется в лабораторию, где будет изготовлена ортодонтическая конструкция.
• Пациент приходит на примерку готовой коронки.
• Если все в порядке, врач устанавливает протез и фиксирует его.

Лабораторный этап:

• В лаборатории по слепку, снятому с зуба пациента, изготавливают модель будущей конструкции из гипса.
• Челюсти помещают в центральную окклюзию.
• Из специального воска, который слоями накладывается на десну, делают восковую модель.
• Теперь мастер переходит к созданию штампа: сначала его делают из гипса, а затем из металла.
• Подбирают специальную гильзу и придают ей нужную форму.
• Изготавливают коронку методом штамповки и отправляют ее врачу.

Как изготовляются коронки?

Технология производства штампованных коронок кажется несложной – тонкие заготовки из металла одеваются на специальную металлическую форму, воспроизводящую слепок с зуба. Затем металлическая гильза штампуется – и принимает форму, максимально подходящую непосредственно к конкретному зубу пациента. На самом деле все не так просто – штамповке предшествует довольно долгий лабораторный процесс, результатом которого является изготовление качественного штампа, до мельчайших подробностей воспроизводящего поверхность зуба. Ведь коронка должна идеально подходить к зубу внутри – и к остальным зубам снаружи, она не должна вызывать дискомфорта у пациента. А это возможно только при полном ее соответствии форме зуба. У технологов есть свои профессиональные секреты, как достичь такого результата. Поэтому далеко не все равно, в какой именно клинике вам будут делать коронки – для этого тоже нужен опыт и профессионализм.

Подготовка зуба к протезированию

1. Для того чтобы коронка прочно села на зуб, его нужно предварительно обточить, сняв тонкий слой эмали. Обычно врач снимает около 0,5 мм. Может понадобиться снять более толстый слой. Это зависит от материала, из которого будет изготавливаться протез. Если используется золото, то стачивать придется больше, потому что в этом случае на внутреннюю сторону конструкции нужно будет заливать золотой припой. Это существенно увеличит срок службы коронки.
2. Теперь врачу нужно проверить промежуток между препарируемым зубом и его антагонистом. Для этого пациент прикусывает специальную восковую полоску, а врач проверяет полученный отпечаток.
3. С помощью сепарационных алмазных дисков и фасонных головок стоматолог обрабатывает проксимальные поверхности.

   

4. После этого остается только обработать щечную и небную поверхность и создать культю в виде цилиндра. Диаметр культи должен равняться диаметру шейки зуба. Только так протез сможет хорошо сесть на зуб. Если нарушить пропорции, конструкция будет сидеть неплотно.

Возможные ошибки и способы их исправления

Чтобы протез идеально подошел пациенту, при его изготовлении необходимо строго придерживаться технологии. Но даже в этом случае возможны ошибки, которые потребуют коррекции.

• Если в процессе установки коронки край десны начал бледнеть, конструкцию нужно немного укоротить с помощью бора и ножниц.
• Если культя имеет слишком большой диаметр, врачу понадобится подточить зуб, чтобы коронка плотно села на него.
• Если протез изготовлен некачественно, врач отправляет его в лабораторию на доработку.
• Если коронка оказалась слишком короткой, использовать ее нельзя. Исправлению она тоже не подлежит. В этом случае нужно изготовить новую конструкцию, которая будет подходить пациенту по всем параметрам.

Требования к штампованным коронкам

Важно! Изготавливая протезы, мастер должен соблюдать определенные требования. В этом случае конструкция идеально сядет на зуб и не будет вызывать никаких проблем.

Итак, штампованная коронка должна:

• Прочно охватывать шейку зуба. В противном случае десневая ткань может атрофироваться.
• Заходить под десну примерно на 1/3 мм. Более глубокое вхождение может спровоцировать краевой пародонтит.
• Помогать зубу нормально функционировать.
• Повторять анатомическую форму зуба.
• Не травмировать зуб антагонист и десну вокруг него.

Технология штампованной коронки

Этапы изготовления: 1. Получение моделей зубов и челюстей и фиксация их в артикуляторе или окклюдаторе; 2. Моделирование коронок зубов; 3. Выделение из моделей гипсовых форм штампа; 4. Получение штампов из легкоплавкого металла; 5. Подбор и подготовка гильз; 6. Штамповка коронок; 7. Шлифовка и полировка искусственной коронки. Моделирование коронок зубов Задачей моделирования является восстановление анатомической формы, которая была нарушена патологическим процессом и препаровкой. К восстановлению (моделированию) формы зуба на модели приступают после очерчивания линии десневого края (клинической шейки) у каждого зуба химическим карандашом, чтобы точно сохранить ее уровень и рельеф на гипсовой форме зуба. Моделирование производят с помощью моделировочного воска путем постепенного наслаивания его на гипсовую культю зуба и последователь¬ного восстановления всего рельефа и формы коронковой части зуба, начи¬ная с вестибулярной, затем язычной (или небной), жевательной и боковых поверхностей. Важно, чтобы воск не доходил до линии шейки на 1,0-1,5 мм, иначе объем шейки зуба будет увеличен и коронка плотно ее не охватит. Смоделированный зуб по объему должен быть меньше восстанавливаемого (равномерно со всех сторон) на толщину металла (0,2-0,3 мм). Бугры при моделировании не должны быть чрезмерно выражены. Между боковыми поверхностями восстанавливаемого зуба и соседними зубами на уровне эк¬ватора оставляют просвет на толщину металла. Моделирование производят только на затвердевшем воске. Восковая модель зуба должна иметь плавные переходы с одной поверхности на дру¬гую, без острых выступов и граней. Моделирование формы зубов при наличии антагонистов должно прово¬диться обязательно на моделях, залитых в артикулятор или окклюдатор. Первая порция воска, которую наносят на культю, должна кипеть для хорошего склеивания воска с гипсом. Последующими порциями расплавленного воска увеличивают объем культи. Пока воск в пластичном состоянии, смыкают окклюдатор и получа¬ют отпечаток жевательной поверхности антагонистов. Такой отпечаток не¬обходим для ориентировочного представления о форме жевательной повер¬хности моделируемого зуба. Хорошим ориентиром при моделировании служит одноименный зуб про¬тивоположной стороны. Изготовление металлического штампа Для получения металлического штампа сначала изготавливают его фор¬му из гипса. Для этого из гипсовой модели плоской пилкой выпиливают фрагмент и срезают излишки гипса так, чтобы ось коронки зуба совпадала с осью основания. Затем на гисовом штампе параллельно линии шейки зуба, отмеченной ранее карандашом на расстоянии 1мм, проводят вторую ли¬нию, по этой линии острием шпателя делают углубление, после чего гипс между первой и второй линиями срезается. Пространство между первой и второй линиями обусловливает в последующем ширину и длину коронки в ее поддесневой части. Если шейка отгравирована правильно, то сбоку про¬странство между первой и второй линиями имеет вид вертикальной линии, продолжающей линию шейки (рис. 196). После этого гипсовый штамп замачивается в мыльном растворе на 10-15 мин, замешивают гипс, заливают его в специальную рамку. Гипсовые штам¬пы погружают в гипс апроксимальной стороной точно наполовину на рас¬стоянии 1см друг от друга. После затвердевания гипса форму освобождают от рамки, замачивают на 10-15мин в мыльном растворе, а затем для получе¬ния второй половины формы заливают ее новой порцией гипса (рис. 19а) Рис. 19. Этапы изготовления штампованной коронки 1 -линия воска, 2 -линия клинической шейки зуба, 3 -линия края коронки После затвердения гипса форму раскрывают с помощью поколачивания молоточком по торцовой части. Гипсовые штампы осторожно удаляют, обе половины формы соединяют и заливают легкоплавкий металл в имеющиеся в форме отверстия ложа штампов. После охлаждения металла форму раскрывают и вынимают отлитые ме¬таллические штампы. Для каждого зуба надо отливать два металлических штампа: один для предварительной штамповки, другой — для окончательной. После обработки металлический штамп готов для изготовления по нему металлической коронки. Подбор и подготовка к штамповке Правильно подобранная гильза и трудом натягивается на металлический штамп. Если гильза широкая, можно сузить ее до нужного размера с помо-Щью аппарата «Самсон». Перед этим гильзу отжигают. Надев гильзу на штамп, вколачивают его молотком в гильзу, помещен¬ную в образованное углубление свинцовой пластинки, до тех пор, пока на Дне гильзы не появятся первые отпечатки — формы поверхности зуба. Как только окклюзионная поверхность будет отштампована, гильзу сни-мают со штампа. Затем гильзу снова отжигают. Золотую коронку перед отжи———„„,„„.,. „ л.п-^0% пастворе соляной или азотной мают со штампа. Затем гильзу снова отжшакн. ачл^^. ..-,.___., гом обязательно нужно прокипятить в 40-50% растворе соляной или азотной . „„.^„^„„о т»гкг»ппяпкпго металла. гом осязательна пуяу,,и ..,,„………….. кислоты для удаления остатков легкоплавкого металла.

Штамповка коронок по методу Паркера Коронку одевают на второй штамп и штампуют в аппарате Паркера под давлением до 5 т. Контрштампом является мольдин или невулканизированный каучук. Отштампованная коронка со штампа снимается свободно. Легкоплав¬кий металл можно выплавить. После штамповки коронку снова отжигают. Перед штамповкой гильзу снова отжигают и свободной ковкой придают ей ориентировочно форму коронки зуба, что осуществляется на специаль¬ной наковальне с помощью молоточков. Для обработки коронок из золота применяют роговые или пластмассовые молоточки, для коронок из стали — медные и стальные. Предварительная обработка гильз (свободная ковка) заключается в зак¬руглении краев дна гильзы, придания ей приблизительной формы зуба. По методу ММСИ Контрштамп изготавливают из легкоплавкого металла. Для этого вто¬рой штамп покрывают слоем липкого пластыря, в специальную кювету за¬ливают легкоплавкий металл, а в него погружают этот штамп коронковой частью вниз. После затвердения металла контрштамп раскалывают попо¬лам, удаляют штамп, снимают с него лейкопластырь. На штамп надевают коронку и вставляют его в ложе собранного контрштампа. Контрштамп помещают в кювету. Коронку штампуют ударами молотка сначала по час¬тям контрштампа, а потом по штампу. Шлифовка и полировка коронки Коронки отбеливают в отбеле. Край коронки сглаживают карборундовыми камнями. Коронку шлифуют специальными резиновыми кругами осторожно, чтобы не протереть ее, особенно в области режущего края и бугров. Затем коронку полируют щетками и фильцами с пастой ГОИ. После этого остатки полировочной пасты удаляют, протирая коронку изнутри и снаружи спиртом. К врачу готовая коронка поступает на гипсовом штампике.

Источник: stomfak.ru

• Осложнения после удаления зуба (классификация)
• Невралгия тройничного нерва
• Золотой корень
• Осложнения после удаления зуба
• Осложнения острых одонтогенных воспалительных заболеваний челюстно-лицевой области, связанные с генерализацией инфекции и распространением ее на жизненно важные органы (средостение, головной мозг и его оболочки)
• Икотник (икотная трава)
• Неврит тройничного нерва
• Осложнения во время удаления зубов: классификация, клиника, диагностика, профилактика
• Медицинская микроэкология
• Нейропатии лицевого нерва

Инструмент для свободной ковки с помощью молота

Применение того или иного инструмента зависит от выбранного способа осадки.

Основные способы осадки:

1. на универсальных плоских бойках,
2. на специальных осадочных плоских или сферических плитах
3. в кольцах

   

   Размеры универсальных плоских бойков (рис. П.1.1)

Понятие ковки металла

Говоря простым языком, ковка — обработка металла, нагретого до ковочной температуры. Принцип технологии построен на физических свойствах любого материала, имеющего температуру плавления. Но прежде, чем будет достигнут этот порог, структура вещества станет более мягкой.

Каждый металл имеет свою температуру, при достижении которой он становиться более мягким, а, значит, и более податливым для обработки путем ковки.

Бойки

Кромки рабочих поверхностей бойков во избежание надкусывания ими металла заготовок должны быть закруглены по достаточно большим радиусам.

Бойки для молотов изготовляют обычно коваными из сталей 50 и 60 или из штамповых сталей типа 5ХНТ, 5ХНМ и др., бойки и плиты для прессов – литыми или коваными из стали 35 или 50.

Ввиду ударного характера работы молотов, бойки крепят на ласточкином хвосте клином и шпонкой, верхний боек – непосредственно в бабе молота, нижний – на шаботе или на переходной подушке. В связи с тем, что хвостовики ковочных бойков делают обычно узкими, бойки опирают не на них, а на заплечики. К подвижной поперечине и столу пресса бойки крепят болтами или также на ласточкином хвосте. Размеры мест крепления бойков указывают в характеристике ковочного оборудования. При этом у молотов наклон боковых граней ласточкиных хвостов обычно 5 или 7°.

Как было отмечено, осадка заготовки при h0/d0 > 2,5 сопровождается продольным изгибом. У цилиндрической заготовки направление продольного изгиба предопределяется наличием искривления ее оси перед осадкой, непарал- лельностью ее оснований, непараллельностью бойков, а иногда и неравномер- ностью прогрева заготовки. Значение предельно допустимого отношения h0/d0 для осадки при неблагоприятных условиях снижается до 2. Ограниченное число возможных плоскостей продольного изгиба у заготовки квадратного (только две) и прямоугольного (только одна) поперечных сечений может увеличить предельно допустимое отношение высоты заготовки к ее толщине.

Незначительный продольный изгиб может быть исправлен осадкой, при которой верхний боек прикрывает лишь часть заготовки (рис. П.1.2).

При более значительном продольном изгибе следует производить постепенную осадку, чередуя ее с правкой обжатиями между плоскими бойками, для чего заготовка каждый раз кантуется и укладывается на нижний боек плашмя.

По мере увеличения площади поперечного сечения осаживаемой за- готовки осадка становится все более затруднительной. При этом усилие, развиваемое ковочным оборудованием, может оказаться недостаточным для осадки 59 одновременным обжатием всей торцовой поверхности заготовки. В таких случаях осадку выполняют с помощью раскаток.

Оборудование свободной ковки. Операции свободной ковки.

Ковка – вид горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется с помощью универсального инструмента (бойка) путем его удара или нажатия. Нагретый металл укладывают на нижний боек, а верхним бойком последовательно деформируют металл на отдельных частях заготовки. Металл свободно течет в стороны, не ограниченные рабочими поверхностями инструмента (отсюда второе название – «свободная ковка»).

Ковкой получают заготовки для последующей механической обработки. Эти заготовки называют кованными поковками, или просто поковками.

В качестве исходной заготовки для ковки используются слитки массой до 320 т, а также прокат квадратного, круглого или прямоугольного сечения. Крупные слитки имеют многогранное сечение (6 – 12 граней), слитки небольшого веса (до 2 – 3 т), особенно из легированных сталей, имеют круглое или квадратное сечение. По форме слитки подразделяются на малоприбыльные; бесприбыльные (из таких слитков изготавливают поковки типа труб, колец, венцов шестерен, пустотелых валов и.т.п.); полые, используемые для изготовления поковок баллонов и труб, испытывающих высокие давления (полые слитки из легированных сталей); удлиненные, обычно используемые для изготовления относительно длинных осей, валов и др., поковок подобного типа.

Ковка является единственно возможным способом изготовления тяжелых поковок (до 250 т и более) типа валов гидрогенераторов, турбинных дисков, коленчатых валов судовых двигателей, валков прокатных станов и.т.п. Ковку подразделяют на ручную и машинную. Ручной ковкой получают мелкие поковки в единичном производстве и при ремонтных работах с помощью наковальни и кувалды. Машинная ковка производится на молотах и гидравлических прессах.

Величина деформации при свободной ковке может быть выражена либо относительным изменением площадей поперечного сечения , либо коэффициентом уковки , где – большая площадь поперечного сечения; – меньшая площадь поперечного сечения.

При ковке (прокатке) литого металла первичные кристаллы (дендриты) дробятся и вытягиваются в направлении наибольшей деформации; т.е. при этом идут те же процессы и явления, что и при прокатке (образование волокнистой структуры, анизотропия свойств; заваривание пузырей, трещин, пор и т.п.). Практикой установлено, что для получения качественных поковок из конструкционных сталей коэффициент уковки для слитков должен превышать 2, 5, 3, а для проката не менее 1,1-1,3. В тех случаях, когда производится ковка сталей карбидного класса, например, быстрорежущей или инструментальной стали марки X12M, в которых содержатся трудноразрушаемые карбиды и ледобуритная эвтектика, коэффициент уковки для слитков должен приниматься не менее 10-12.

Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности основных и вспомогательных операций. К основным операциям ковки относится (рис.3.14): осадка, протяжка, прошивка, отрубка, гибка, скручивание.

Осадка – операция увеличения площади поперечного сечения исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты. Применяется для изготовления шестерен, дисков и т.п., а также как предварительная операция при изготовлении пустотелых поковок типа колец, барабанов, и т. п.

Разновидность осадки – высадка – заключается в местном увеличении поперечного сечения. Применяется для получения головок болтов, буртов, фланцев и т. п.

Протяжка (вытяжка) – операция удлинения заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения. Производится последовательными ударами или нажатием на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому.

При деформации заготовки образуется выпучивание ее граней, не соприкасающихся с бойками. Для устранения этого явления в процессе вытяжки заготовку периодически или после каждого удара (нажима) кантуют (поворачивают) на 90о вокруг ее оси. При протяжке на плоских бойках в центре изделия могут возникнуть (особенно при протяжке круглого сечения) значительные растягивающие напряжение, приводящие к образованию осевых трещин.

При протяжке в вырезанных бойках силы, направленные с четырех сторон, к осевой линии заготовки, способствуют более равномерному течению металла и устранению возможности образование осевых трещин.

Рис.3.14. Операции при ковке: осадка (а), высадка (б), протяжка (в), прошивка (г).

К разновидностям протяжки относится:

Разгонка – операция увеличения ширины части заготовки за счет уменьшения ее толщины.

Протяжка с оправкой – операция увеличение длины пустотелой заготовки за счет уменьшение толщины ее стенок.

Протягивают к расширяющемуся концу оправки, что облегчает ее удаление из поковки.

Раскатка на оправке – операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок.

Прошивка – операция получения в заготовке за счет вытеснения металла сквозных отверстий или углублений (глухая прошивка) с помощью прошивня, диаметр которого, примерно равен половине или одной трети наружного диаметра заготовки. При большом диаметре прошивня заготовка искажается.

Отрубка (рубка) – операция отделения части заготовки по незамкнутому контору путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента топора.

Гибка – операция предания заготовке изогнутой формы по заданному контору. Гибкой получают угольники, скобы, крючки, кронштейны и т. п.

Скручивание – операция, посредством которой часть заготовки поворачивается вокруг продольной оси. Применяется при развороте колен коленчатых валов, при изготовлении сверл и т.п. При скручивании обычно одну часть заготовки зажимают между бойками, другую разворачивают с помощью различных приспособлений – воротков, ключей, лебедок.

При изготовлении небольшой партии лебедок с относительно сложной конфигурации (головки гаечных ключей, головки болтов, диски со ступицей, втулки с буртом и др.) применяют штамповку в подкладных штампах.

При осадке, протяжке и др. кузнечных операциях в очаге деформации наблюдается неравномерное формоизменение. Последнее проявляется в бочкообразности осаживаемой заготовки, принятым квадратной исходной формы близкой к круглой и т.д. При равномерной осадке, когда силы трения между поверхностями заготовки и бойков пренебрежимо малы, исходная заготовка сохраняет форму поперечного сечения, например, прямоугольную (рис.3.15а).

В действительности на поверхностях контакта металла и инструмента действуют подпирающие силы трения, которые обусловливают переход от линейного напряженного состояния к объёмному. При этом каждая точка деформируемого тела перемещается в горизонталь, плоскости в том направлении, в котором создается наименьшее сопротивление ее перемещению со стороны контактных сил трения. Тормозящее действие этих сил проявляется тем сильнее, чем больше протяженность контакта инструмента и деформируемого тела в данном направлении.

В этом состоит сущность закона наименьшего сопротивления, сформированного С.Н. Губкиным: в случае возможности перемещения точек деформируемого тела в различных направлениях, каждая точка деформируемого тела в различных перемещается в направлении наименьшего сопротивления. Направление наименьшего сопротивления является направление кратчайшей нормали из этой точки к периметру сечения. Для точки (а) на рисунке направление кратчайшей нормали к периметру – по стрелке 1. Направления 2, 3, 4 и любое другое имеют большую протяженность к периметру. Благодаря такому характеру течения металла в начальный период осаживании в горизонтальной плоскости появятся области течения с условными линиями раздела, образуемые биссектрисами углов . Соответственно точка b будет перемещаться при осадке не по линии раздела, а по стрелке. Следствием такого характера течение металла при осадке является то, что квадратное сечение превращается в круглое, а прямоугольное – в эллиптическое (рис.3.15, б). Если продолжить осадку заготовки эллиптического сечения, то оно также будет превращаться в круглое сечение. Превращение при осадке прямоугольного или эллиптического профиля в круглое сечение характерно для любой формы профиля. Это положение называют правилом наименьшего периметра при осаживании. При больших степенях осадки угол наклона линии раздела , где arcctg .

Рис.3.15. Осадка заготовок прямоугольного и квадратного сечений при отсутствии сил трения (а) и при наличии больших сил трения (б).

Описанный характер течения металла используют при протяжке заготовки плоскими или выпуклыми бойками, когда уменьшением подачи достигают увеличение длины поковки. Для этого при протяжке пользуются узкими бойками – давление возрастает, а значит, возрастают силы трения, и материал будет течь главным образом в длину.

Машинную ковку производят на ковочных молотах или ковочных прессах.

Молоты – машины динамического (ударного) действия. Продолжительность деформации в них составляет тысячные доли секунд. Основная характеристика молотов – масса их подающих частей. Энергия, накопленная подающими частями (поршень, шток, баба, в которой крепится верхний баек) тратится на деформацию заготовки (пластическую и упругую) и колебание шабота – детали молота, на которую устанавливают нижний боек (рис.3.16). Чем больше масса шабота для ковочных молотов, тем выше их к.п.д., обычно масса шабота в 12 – 15 раз больше массы подающих частей, что обеспечивает к.п.д. равный 0,8-0,9.

Рис.3.16. Схема молота для ковки.

Различают следующие виды молотов:

1. Пневматические. Применяются для ковки мелких поковок (массой до 20 кг), их изготавливают с массой падающих частей 50-1000 кг. Частота ударов верхнего бойка 95 – 210 мин-1. Можно наносить удары регулируемой энергии, осуществлять силовой прижим поковки к нижнему бойку и держать бабу на весу.

2. Паровоздушные. Применяют для изготовления поковок средней массы (20-350 кг); масса падающих частей 1000…8000 кг. Приводится в движение паром или сжатым воздухом. Могут совершать удары регулируемой энергии, прижимать поковки между бойками и удерживать бабу на весу.

Прессы – машины статического действия, продолжительность деформации у них может составлять от единицы до десятков секунд. Для ковки применяют гидравлические прессы, в которых усилие создается с помощью жидкости (водной эмульсии или минерального масла) высокого давления (20-30 МН/м2), подаваемой в рабочий цилиндр. Основная характеристика пресса – наибольшее усилие, развиваемое плунжером. Для изготовления крупных поковок из слитков применяются ковочные гидравлические прессы усилием 5-100 МН.

Кроме массы поковки на выбор того или иного оборудования оказывает влияние химический состав деформируемого металла. Такие металлы как высоколегированные стали (особенно инструментальные), жаропрочные и некоторые цветные сплавы обладают низкими скоростями рекристаллизации и пониженной пластичностью, поэтому не допускают большой скорости деформации. При ковке таких металлов рекомендуется применять прессы, а не молоты. При большой массе поковки из-за динамического характера деформирования пластическую деформации получают только верхние слои, внутренние слои (вследствие затухание ударных волн) остаются не деформированными.

Технологический процесс свободной ковки состоит из следующих операций:

1) Подготовки исходного металла (осуществление в заготовленном отделении цеха, при этом удаляются поверхностные дефекты, резка заготовки на мерные длины);

2) Нагрева металла перед ковкой;

3) Собственно ковки;

4) Отделки поковки (удаления поверхностных дефектов; очистки от окалины, шлака и песка; отжига или нормализации).

Разработка технологического процесса ковки включает:

а) Составление чертежа поковки;

б) Расчет размеров и веса заготовки;

в) Выбор кузнечных операций и установление их последовательности с указанием необходимого основного и вспомогательного инструмента и приспособлений;

г) Выбор печи для нагрева;

д) Установление режимов нагрева, охлаждения, промежуточной термообработке, если требуется;

е) Выбор кузнечного оборудования и его мощности:

ж) Определение состава кузнечной бригады и норм выработки.

Чертеж поковки составляют на основании разработанного конструктором чертежа готовой детали припусков, допусков и напусков.

Припуск – предусмотренное превышение размеров поковки против номинальных размеров детали, обеспечивающее после обработки резанием требуемые чертежом размеры детали и чистоту ее поверхности. Величина припуска определяется размером детали, ее конфигурацией и типом применяемого ковочного оборудования и др. факторов.

Допуск – допустимое отклонение от номинального размера поковки, т.е. разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами поковки.

Напуск – увеличение припуска, упрощающее конфигурацию поковки ввиду невозможности или нерентабельности изготовления поковки по контуру детали.

Припуск, допуск, напуск назначают в строгом соответствии с ГОСТ.

Расчет заготовки включает в себя определение объема слитка , его массы , среднего поперечного сечения и длины заготовки . Объем заготовки определяют из следующих уравнений:

в случае заготовки-слитка:

,

а в случае заготовки из проката

,

где – объем поковки; – объем прибыльной части, поставляющей 20 – 30 % от объема слитка; – объем донной части, составляющий 5 – 10 % от объема слитка; – объем обсечек, равный 5 – 8 от объема слитка для простых поковок и 20 – 30 % для сложных поковок; – угар металла, равный 2 – 3 % от объема слитка при первом нагреве, а при последующих нагревах 1 – 1,5%.

Вес (массы) заготовки определяют с учетом плотности металла.

Площадь поперечного сечения заготовки определяют по заданному коэфффициенту уковки:

,

где у (для слитка) или в случае заготовки из проката.

Длина заготовки определяется по формуле

.

Для ковки оборудование выбирают в зависимости от режима ковки данного металла или сплава, массы поковки и ее конфигурации. Аналитический расчет необходимой мощности оборудования во многих случаях – сложный вопрос, поэтому часто используют приближенную формулу и таблицы из справочников.

Последовательность операций устанавливают в зависимости от конфигурации поковки и технических требований на неё, от вида заготовки (слиток, прокат).

Технологические требования к деталям, получаемым из кованных поковок сводятся главным образом к тому, чтобы форма поковок должна быть наиболее простой, очерченной цилиндрическими поверхностями и плоскостями. Следует избегать в поковках конических и клиновых форм. Надо учитывать трудность выполнения ковкой участков пресечение цилиндрических поверхностей между собой и с призматическими поверхностями. В поковках необходимо избегать ребристых сечений, бобышек, выступов и т.п., так как эти элементы ковкой изготовить в большинстве случаев невозможно. В местах сложной конфигурации приходится прибегать к напускам в целях упрощения конфигурации поковки, что вызывает удорожание детали. Необходимо стремиться, чтобы конфигурация поковки позволяла получить при ковке наиболее благоприятное расположение волокон.

Раскатки

Раскатки ( рис . П.1.3 1–5 и 34) изготовляют из сталей 40–50. Короткие ручки раскаток небольших размеров изготовляют оттяжкой концов. Длинные ручки (иногда до 2,5 м) применяют вставные из сталей 10–20. Глубокое отверстие под ручку прошивается пробойником. Затем полукруглым зубилом вокруг отверстия, отступая от его края на 10–20 мм, вминается неглубокая канавка. Ручка предварительно утолщенным высадкой концом вставляется в подготовленное таким образом отверстие и зачеканивается со всех сторон с помощью пробойника ударами по внутреннему краю указанной канавки. Применяют также другой способ крепления ручек. При этом в специально утолщенном конце уложенной плашмя раскатки надрубают канавку глубиной до оси раскатки и длиной примерной 1,0–1,5 толщины раскатки. Затем в канавку устанавливают плашмя конец ручки и забивают его до дна канавки. После этого, проковывая утолщенный конец раскатки до нужных размеров, заковывают в ней конец ручки.

Раскатку, например, овальную (рис. П.1.3, .3) или фасонную (рис. П.1.3, 5), накладывают на осаживаемую заготовку так, чтобы она перекрывала лишь часть верхней торцовой поверхности заготовки, а затем верхним бойком вдавливают раскатку в заготовку. После этого раскатку перемещают и производят следующий нажим, подвергая таким образом торцовую поверхность обработке по частям за несколько нажимов. Такой процесс обработки осаживаемой заготовки называют разгонкой. Усилие, передаваемое верхним бойком, при этом распределяется на меньшую площадь и получается достаточным, чтобы произвести осадку всей заготовки по частям. Кроме того, вдавливание раскатки вызывает интенсивное течение металла в стороны от нее. Используя это, можно при осадке значительно уменьшить образующуюся бочкообразность и, если нужно, получить утолщенную часть непосредственно у торца заготовки.

Рис. П.1.3. Основной инструмент для машинной ковки: Раскатки: 1 – круглая; 2 – полукруглая; 3 – овальная; 4 – прямоугольная; 5 – фасонная; 6 – обжимка для круглого профиля; 7 – обжимка для квадратного профиля; 8 – вырезные бойки; 9 – вкладыши вырезных бойков; 10 – оправка коническая; 11 – оправка цилиндрическая; 12 – скоба; 13 – козлы; 14 – пережимка прямая круглого профиля; 15 – то же сложного профиля; 16 и 17 – пережимки фасонные, прошивни; 18 – цилиндрический; 19 – конический; 20 – клиновидный; 21 – пустотелый; 22 – надставка цилиндрическая; 23 – надставка пустотелая; 24 – кольцо; 25 и 26– калибровочная оправка бочкообразная, коническая; 27 – гибочный штамп; 28 – вилка прямая; 29 – вилка согнутая, топоры; 30 – двусторонний; 31 – односторонний; 32 – угловой; 33 – фасонный; 34 – квадрат

Виды кузнечной обработки

Существуют основные виды ковки металла:

• Свободная.
• Машинная.
• Штамповка.

Свободная ковка подразумевает то, что заготовки не ограничены никакими формами. Или же материал будет закреплен с одной стороны на наковальне. К этому технологическому приему относиться и ручная ковка металла, когда изделию придают форму, используя кувалду или молоток. Свободная ковка применяется как для производства отдельных продуктов, так и просто для улучшения качества материала.

При проковке поверхности заготовки улучшается свойство металла. Крупные кристаллы материала размельчаются, структура станет более мелкозернистой и однородной. К тому же, при поковке завариваются внутренние раковины, упрочняя тело заготовки.

Машинная ковка — более современный вариант обработки. Такая технология используется в массовой, тяжелой промышленности. При этом используют механизированные молоты (с массой от 40 килограмм до 5 тонн), ковочные машины или прессы. Вес заготовок и конечных поковок порой может достигать нескольких десятков тонн.

ПОСМОТРЕТЬ Индукционный нагреватель на AliExpress →

Штамповка. Такой технологический прием позволил сделать производство массовым. При изготовлении изделий металл ограничивается штампами и при деформации получает нужную форму.

Штамповка используется в массовом производстве, где важно получить большое количество продукции. Свободная ковка, как правило, используется в мелкосерийном и единичном производстве.

Осадка

Осадкой называют технологическую операцию, позволяющую уменьшить высоту исходной заготовки с одновременным увеличением площади ее поперечного сечения. Осадку применяют, например, для решения следующих задач:

• увеличения диаметра поперечного сечения исходной заготовки, у которой достаточен объем, но мал диаметр;
• раздробления, измельчения исходной крупнозернистой структуры металла заготовки, в том числе в сталях карбидного класса (например, инструментальных) снижения балла карбидной неоднородности (измельчения карбидов, обеспечив более равномерное их распределение в объеме поковки);
• получения текстуры деформации (волокна определенного направления) для повышения служебных характеристик изготавливаемой детали;
• выравнивания механических свойств вдоль и поперек оси поковки;
• заваривания имеющихся в металле флокенов;
• выполнения параллельными друг другу торцев поковки, например перед последующим образованием в поковке отверстия;
• удаления окалины перед дальнейшим деформированием заготовки. Цилиндрические заготовки в результате осадки принимают бочкообразную форму (рис. 1), квадратные получают искажение поперечных сечений, которые из квадрата стремятся трансформироваться в круг.

Рис. 1. Схема осадки: а – исходное положение заготовки перед осадкой; б – процесс осадки; Н и D – высота и диаметр исходной заготовки соответственно; Н1 и D1 – соответственно высота и средний диаметр заготовки после осадки; D1 max – максимальный диаметр заготовки; τ – силы трения на контактных поверхностях; Р – сила осадки

Рис. 2. Зоны деформации в осаживаемой цилиндрической заготовке

Основной причиной искажения формы являются силы трения, возникающие в зонах контакта торцев заготовки с жесткими поверхностями машины – орудия (пресса, молота). Этому способствует также подхолаживание торцев заготовки при их контакте, например, с холодными бойками.

В осаженной заготовке можно выделить три характерные зоны (рис. 2): I – зону интенсивной деформации; II – зону «затрудненной деформации», состоящую из двух областей, примыкающих к торцам заготовки и находящихся в условиях неравномерного всестороннего сжатия. Эти области как бы расклинивают зону I в осевом и радиальном направлениях.

Зона III выходит на боковые поверхности заготовки. Интенсивность деформации в этой зоне больше, чем в первой, и меньше, чем во второй зоне. В зоне III возникают растягивающие напряжения, которые ограничивают максимальную степень деформации заготовки при осадке и являются инициаторами образования трещин на ее боковой, бочкообразной поверхности при увеличении деформации сверх предельной.

Степень деформации определяют по выражению ε = ΔН / Н , которая может изменяться от 0 до 1. Допустимая степень деформации определяется свойствами материала заготовки при температуре осадки.

Диаметр поковки D1 определяют без учета бочкообразности по выражению

(1)

где Vз – объем исходной цилиндрической заготовки.

В зависимости от интенсивности нанесения ударов по заготовке, например молотом, степени деформации осаживаемой заготовки, величины трения, действующего по торцам заготовки, последняя приобретает различную бочкообразность, как показано на рис. 3.

«Нормальная» бочка (рис. 3, а) образуется при осадке цилиндрической заготовки, имеющей соотношение Н/D ≤ 2,5, при выполнении осадки «тяжелыми», мощными ударами молота или в случае медленного давления пресса. Вогнутая («рюмкообразная») бочка (рис. 3, б) получается при коротких и легких ударах молота, наблюдается при осадке высоких заготовок (Н > 2D) на высокоскоростных молотах, а также на молотах с недостаточной массой падающих частей, когда деформация не успевает распространиться в глубину заготовки, а происходит «расклепывание» торцевых участков заготовки.

Двойная бочка с цилиндрической частью (рис. 3, в) образуется при малой степени осадки. В ходе дальнейшей осадки диаметр цилиндрической части возрастает и заготовка принимает форму цилиндра, к которому примыкают концевые участки в виде усеченных конусов (рис. 3, г).

Рис. 3. Формы бочкообразования при осадке: а – «нормальная» бочка; б – вогнутая; в – двойная с цилиндрической частью; г – конусообразная; д – двойная

При увеличении деформации (s = 40…50 %) диаметр среднего сечения растет более интенсивно и заготовка принимает «нормальную» бочкообразную форму (рис. 3, а). При больших отношениях D/H (< 0,5) можно получить «двойную» бочку (рис. 3, д), которая при дальнейшей осадке переходит в одинарную (рис. 3, а).

Бочкообразование особенно нежелательно при ковке высоколегированных, труднодеформируемых сплавов (жаропрочных и др.), так как кроме искажения формы поковки бочкообразование приводит к неравномерности распределения деформаций в объеме поковки и, следовательно, неравномерности механических свойств металла.

Для уменьшения бочкообразования, успешного выполнения осадки (исключения брака в виде закованных складок, трещин и т.п.) и снижения требуемых деформирующих нагрузок необходимо выполнять ряд правил, рассматриваемых далее.

1. Успешно осадить можно такую заготовку, высота Н которой не превышает трех диаметров D. Обычно высоту выбирают равной 2,5D. Бóльшие отношения могут привести к продольному изгибу заготовки и необходимости ее выравнивания.
2. Торцы осаживаемой заготовки должны быть по возможности гладкими, параллельными друг другу и перпендикулярными к ее оси (чем выше заготовка, тем важнее это условие). Выравнивание торцев проводят легкими ударами молота или несильными нажатиями пресса.
3. Для снижения степени бочкообразования поковки применяют подогрев осадочных плит (бойков), в отдельных случаях между торцами заготовки и осадочными плитами (бойками) помещают прокладки из пластичной стали или цветных металлов, используют различные смазки (рис. 4).
4. Заготовка перед осадкой должна быть равномерно прогрета до максимально допустимых температур (верхняя граница температурного интервала ковки).
5. При осадке на молоте необходимо учитывать, что чем длиннее заготовка, тем меньше будет рабочий ход молота, а следовательно, и меньше энергия удара. Поэтому необходимо, чтобы перед ударом оставалось не менее 1/4 полного хода бабы молота.
6. При осадке следует избегать критических степеней деформации, учитывать диаграмму рекристаллизации обрабатываемого материала.

Рис. 4. Схемы осадки, снижающие или устраняющие образование бочки при осадке: а – осадка заготовки 1 с применением высокопластичных сплошных прокладок 2; б – то же, с использованием кольцевых прокладок; в – технологическая последовательность осадки двух заготовок с поворотом и сменой взаимного положения

1.1. Разновидности осадки

Высадка – осадка части заготовки (рис. 5). Высадкой получают утолщение концевой или срединной зоны заготовки. Перед высадкой торцевой части заготовки нагревают только зону высадки, а при высадке срединной части – срединную часть заготовки, подвергаемую высадке.

Рис. 5. Высадка верхнего участка заготовки: 1 – боек молота; 2 – заготовка после высадки; 4 – матрица (подкладное кольцо)

Холодные зоны заготовок обеспечивают передачу деформирующей силы нагретым участкам заготовок.

При высадке утолщений (фланцев) на длинных и тяжелых поковках валов выполняют местный нагрев зоны будущего утолщения. Высадку осуществляют с помощью подвешенной на цепи крана стальной штанги с утолщением 4 на конце, называемой «соколом» (рис. 6). (В некоторых источниках штангу именуют «романом», а процесс высадки – «романением».) Нанося удары «соколом», высаживают нагретый участок.

В настоящее время выпускают гидравлические прессы, оснащенные устройствами, заменяющими функцию стальной раскачиваемой штанги.

Рис. 6. Высадка нагретого конца длинной заготовки: 1 – упор; 2, 3 – бойки; 4 – подвешенная болванка («роман», «сокол»)

Рис. 7. Осадка в подкладных кольцах с затеканием металла в полости колец: 1, 2 – бойки; 3, 4 – подкладные кольца; 5 – осаженная заготовка

Осадку в подкладных кольцах применяют для изготовления заготовок – поковок при производстве крупногабаритных зубчатых колес, турбинных дисков с бобышками с двух сторон и тому подобных деталей. При этом заготовки осаживают или с предварительной ковкой хвостовиков, которые помещают в отверстия колец, или с затеканием металла в отверстия колец (рис. 7).

Кузнечные приемы

Основные кузнечные операции, использующиеся в технологии ковки металла:

• Осадочные.
• Высадочные.
• Протяжные.
• Обкатки.
• Раскатки.
• Прошивки.
• Разгонки.

Осадочные кузнечные работы подразумевают уменьшение высоты заготовки и увеличение ее поперечной площади сечения.

Высадка, по сути, частичная осадка заготовки. Применяется, когда на поверхности металла нужно сделать некоторые утолщения. Добиваются этого за счет уменьшения длины заготовки.

Протяжка — еще один технологический прием обработки металла кузнечным способом. Такая операция подразумевает удлинение заготовки. При этом уменьшается поперечная площадь сечения.

Обкатка в кузнечном деле подразумевает собой придание заготовке формы цилиндра. В процессе деформации металла заготовка проворачивается вокруг своей оси.

Раскатка — обработка кольцевой заготовки. Когда нужно увеличить ее внутренний и наружный диаметры, металл раскатывают на оправке за счет уменьшения толщины стенок.

Прошивку в кузнечном деле применяют для получения сквозного отверстия за счет использования пробойника.

Разгонка — это операция получения более широкой заготовки. По сути, металл для ковки расплющивают на поверхности наковальни молотом, двигаясь поперек оси изделия.

Существует также множество других приемов, с помощью которых получают требуемые формы изделия.

Оборудование и инструменты

Многовековое развитие такого вида металлообработки привело к появлению огромного количества инструментов и приспособлений. Но горячая ковка металла сохранила ту же технологическую линию, как и тысячи лет назад: нагревание, закрепление, деформация, закалка.
При изготовлении кованых изделий ручным способом используют практически те же наборы инструментов и оборудования, которые применяли мастера с зарождения этой технологии. Список следующий.

• Кузнечный очаг → ПОСМОТРЕТЬ на AliExpress
• Наковальня → ПОСМОТРЕТЬ на AliExpress
• Клещи.
• Молот → ПОСМОТРЕТЬ на AliExpress

Кузнечный очаг или горн используется для нагревания материала до нужной температуры. Существует множество различных видов этого оборудования.

• Стационарные и переносные.
• Закрытые и открытые очаги.
• Топливные или электрические.
• Жидкостные, газо- или твердотопливные.
• С боковыми соплами подачи воздуха или центральной фурмой.

Наковальни — это массивные металлические столы, где собственно и происходит формирование заготовки. Состоят из основания, рога и наличника с отверстиями для гибки. Существует несколько разновидностей этого кузнечного приспособления, однако обязательно наличие стальной опоры с весом от 30 килограмм.

Клещи в ручной ковке мастер использует для оперирования заготовкой в процессе работы.

Молоты — основной инструмент, использующийся в кузнечном деле, могут иметь различную массу для работы с разными по габаритам заготовками.

Разновидности ковки

Классификация процессов ковки металла может быть произведена по следующим параметрам:

• По виду применяемого оборудования – ручная или на приводных ковочных машинах;
• По температуре обрабатываемого металла – горячая, полугорячая или холодная;
• По материалам – ковка стали или цветных металлов/сплавов.

Выбор технологии определяется размерами готовой поковки, серийностью производства и точностью размеров готовой продукции.

Горячая

Поскольку в нагретом состоянии металл обладает наилучшей пластичностью, то горячая ковка – преобладающий вид рассматриваемого процесса. Выбор ковочной температуры зависит от марки металла. Например, для обычных углеродистых сталей исходным пунктом выбора всегда является диаграмма «железо-углерод». Для доэвтектоидных сталей температура нагрева металла выше, чем для заэвтектоидных, причём с уменьшением количества углерода температура начала ковки выше.

Средний диапазон ковочных температур – от 12000С до 8000С, однако мастера кузнечного дела никогда не оперируют понятием «температура нагрева», а вместо него используют два показателя – температура начала и конца ковки. Дело в том, что при выгрузке из печи металл начинает остывать; в зависимости от поперечного сечения болванки или слитка падение температуры может составлять до 1000С/10 мм поперечного сечения, поэтому металл нагревают до температур, которые примерно на 300С превышают верхнюю границу ковки.

При превышении температуры неопытными нагревальщиками могут произойти два неприятных явления – перегрев и пережог металла. В первом случае структура нагретого металла становится крупнозернистой, что повышает опасность растрескивания заготовки, особенно при интенсивном формоизменении. Перегрев устраняется медленным охлаждением исходной заготовки и её повторным нагревом до необходимых температур. Если же ещё больше перегреть заготовку, наступает пережог металла, сопровождающийся необратимыми изменениями в его микроструктуре. В частности, происходит расплав неметаллических включений (например, серы), и исправить такой брак уже невозможно.

Конец ковки обычно соответствует условиям образования крупных зёрен в структуре, когда сопротивление металла пластическому деформированию резко возрастает (особенно – для сталей с повышенным содержанием углерода). Это приводит к возрастанию потребного деформирующего усилия и снижает стойкость инструмента.

Ручная

Используется в мелких ремонтных мастерских, а также на предприятиях, которые занимаются технологическими процессами художественной ковки. Здесь процессы металлообработки максимально приближены к условиям работы кузнецов прошлого: для нагрева исходного металла используются открытые печи – горны, в качестве рабочего инструмента применяют ручной молот и наковальню, а для подачи воздуха – кузечные меха с механизированным приводом.

Специфической операцией ручной ковки является кузнечная сварка встык нескольких фрагментов исходной заготовки, при которой обжим соединяемых участков происходит за счёт комбинированного термо-силового воздействия на металл. Поскольку термические напряжения, присущие традиционным видам сварки, здесь отсутствуют, то работоспособность и долговечность сваренного стыка заметно выше.

Холодная

Процесс ковки металла, при котором температура исходной заготовки составляет не более 25 % от температуры плавления металла, из которого она изготовлена, называют холодной ковкой. Не слудет путать понятие холодной ковки с понятием ковки металла при комнатной температуре: например, пластическая обработка свинца в большинстве случаев будет отвечать условиям горячей ковки, а деформирование вольфрама при температуре 650…7000С – условиям холодной деформации.

Холодная ковка распространена в небольших мастерских, которые занимаются изготовлением малых форм из металла – статуэток, навесов, перил, баллюстрад и т.п. Исходным видом металлопроката служит здесь профилированный металл – прутки, полосы, а преобладающим видом пластического деформирования – гибка, скручивание, чеканка. Холодной ковке подвергают преимущественно цветной металлопрокат, окалинообразование на поверхности которого практически отсутствует.