ГЛАВА 8

Завершающие операции, контроль и дефекты поковок

8.1. Охлаждение поковок

Охлаждение поковок после ковки является таким же важным процессом, как и их нагрев. Охлаждение поковок начинается сразу же после выемки их из очага горна или нагревательной печи и происходит постоянно в процессе ковки и после ковки до температуры окружающей среды.

Поковки, получаемые ручной ковкой из углеродистых сталей обыкновенного качества (см. табл. 2.2), после ковки в основном охлаждают на спокойном воздухе. Иногда охлаждение их ускоряют с помощью струй воздуха или окуная в воду после предварительного охлаждения до температуры 700°С (темно-вишневый цвет каления). При термической обработке скорость охлаждения поковок можно регулировать, используя различные среды (табл. 8.1). Поковки со сложной конфигурацией и больших размеров из углеродистых качественных, инструментальных и легированных сталей (см. табл. 2.2) нужно охлаждать медленно, так как у них меньше теплопроводность и при быстром охлаждении в них могут образоваться трещины. Уменьшать скорость охлаждения поковок можно зарывая их в песок или шлак сразу же после ковки.

8.2. Очистка поковок от окалины

Окалина, образовавшаяся на поверхности поковок в процессе нагрева на воздухе и перед термической обработкой, скрывает внешние дефекты поковок. При последующей механической обработке окалина действует как абразив и вызывает быстрое изнашивание режущего инструмента, загрязнение станков и увеличивает скорость изнашивания соприкасающихся с ней деталей. Поэтому окалину с поверхностей поковок удаляют различными способами.

Простейшим способом очистки поковок от окалины является способ сбивания окалины молотком с помощью зубила и металлической щетки. Он применяется при изготовлении единичных поковок и при отсутствии в кузницах специального оборудования для очистки поковок от окалины. Другие способы очистки поковок от окалины требуют специального оборудования и редко применяются в кузницах не машиностроительных предприятий.

Голтовка состоит в том, что поковки несложной формы массой не более 20 кг загружаются в цилиндрический барабан. Барабан закрывается и вращается. Поковки в нем ударяются друг о друга, и окалина с них сбивается. Для смягчения ударов и активизации очистки в барабан часто добавляют специальные металлические звездочки, шарики, гравий, щебень, фарфоровую крошку и др. В таком барабане не очищаются от окалины поверхности отверстий, впадины, различные сопряжения переходов и т. п., а тонкие ребра и острые грани скругляются. Кроме этого, ребра могут деформироваться. В принципе такая установка несложна и может быть изготовлена силами любой ремонтной мастерской. Работает установка с большим шумом.

Дробеметная очистка заключается в использовании кинетической энергии чугунной или стальной дроби диаметром 0,5-2 мм, которая из дробеметного аппарата вылетает с большой скоростью, сильно ударяется о поверхности поковок и сбивает окалину. Способ эффективен даже при очистке поковок сложной конфигурации.

Дробеструйная очистка состоит в том, что дробь направляется на поковку потоком сжатого воздуха. Этим способом очищают окалину с поверхностей поковок любой формы.

Травление — химическое воздействие водных растворов соляной и серной кислот на окалину и металл, находящийся под слоем окалины. При травлении окалина растворяется и стравливается основной металл под слоем окалины. Для травления углеродистой стали используют следующие составы: первый — 200 г серной кислоты, 50 г поваренной соли и 10 г кровяной соли (гексацианоферрат (III) калия) на 1 л воды, второй — 150 г соляной кислоты и 10 г кровяной соли на 1 л воды. Наилучшие результаты получают при подогреве первого состава до 50-60°С, второго до 30-40°С. После удаления окалины поковки промывают в горячей воде при 85-90°С, нейтрализуют в щелочном растворе и снова промывают в воде.

8.3. Термическая обработка

Неответственные детали и детали из мягких сталей (СтО-Ст5) можно изготовлять из поковок, не подвергавшихся термической обработке. Для них бывает достаточно охлаждения на воздухе. После охлаждения и очистки от окалины они могут использоваться как готовые детали или подвергаться механической обработке с целью получения готовой детали требуемой формы. Однако многие поковки необходимо подвергать термической обработке, так как она является важной операцией, предшествующей механической обработке и улучшающей эксплуатационные качества деталей машин.

Термической обработкой называется процесс нагрева и охлаждения металла с определенной скоростью с целью изменения механических свойств его. Нагрев может сочетаться с химическим, деформационным, магнитным и другими воздействиями, при которых возможно получение металлов с отличающимися от прежних свойствами. При тепловом воздействии химический состав металлов и сплавов не изменяется, а химическое и другие виды воздействия, в сочетании с тепловым, позволяют изменять и химические составы металлов и сплавов.