Виды и размеры исходных заготовок

Заготовками в кузнечно-штамповочном производстве служат слитки, прокат различных профилей (чаще круглого и квадратного) и прессованные прутки. Для изготовления крупных поковок на гидравлических прессах и ковочных молотах используют слитки, а также профили проката большого сечения. Для объемной штамповки и ручной ковки заготовками являются профили проката и прессованные прутки средних и небольших размеров.

Слитки получают на металлургических заводах заливкой жидкого металла в металлические формы, называемые изложницами. Кузнечные слитки отливают массой до 500 т. По высоте слитки имеют форму усеченной пирамиды с расширяющимся кверху сечением (рис. 3.1, а) и отношением высоты к среднему поперечному размеру от 2 до 3. Слитки небольшой массы имеют круглое или квадратное, а более крупные — многогранное (шести-, восьми- и двенадцатигранное) поперечное сечение. Во избежание появления трещин при охлаждении или нагревании слитка перед обработкой давлением его грани делают вогнутыми.

Слитки имеют сложное строение, и чем больше их масса, тем в большей степени они неоднородны по строению и содержат больше дефектов. Объясняется это тем, что после заливки изложницы различные части слитка затвердевают неодновременно.

Рис. 3.1. Внешний вид (а) и строение (б) слитка:

1 — зона мелких зерен, 2 — зона вытянутых зерен,

3 - центральная зона крупных зерен, 4 - усадочная рыхлость,

5 - усадочная раковина; I -зона усадочной раковины,

II - средняя часть слитка, III — донная часть слитка

Вследствие наибольшей скорости охлаждения на поверхности слитка сразу после заливки жидкого металла образуется тонкий плотный мелкозернистый слой — зона 1 (рис. 3.1, б). Затем охлаждение замедляется, теплота отводится в направлении стенок изложницы и образуется зона 2, состоящая из вытянутых и перпендикулярных поверхности слитка зерен — дендритов. Центральная зона 3 состоит из произвольно ориентированных крупных дендритов, так как отвод теплоты в этой зоне замедлен и примерно одинаков во всех направлениях. По границам дендритов скапливаются неметаллические включения и вредные примеси — сера и фосфор. Механические свойства этой зоны самые низкие.

В верхней части слитка располагаются зоны усадочной рыхлости 4 и усадочной раковины 5. Эти зоны образуются вследствие объемной усадки металла в процессе кристаллизации. Зона I усадочной раковины и донная часть III слитка удаляются в процессе ковки и отправляются на переплавку. Для изготовления поковки используют только среднюю часть II слитка ("тело"), которая составляет 60 ... 80 % его общей массы.