КОВКА, ШТАМПОВКА, ПРЕССОВАНИЕ

Когда человек научился добывать металлы, он начал их обрабатывать ударами. Так родилась ковка. На плоский массивный камень клали кусок металла и били по нему другим камнем, привязанным к деревянной рукоятке. Это были первые наковальня и молот. Потом появились железные молот и наковальня, простейшие инструменты — бородки, зубила, гладилки и т. п. Сначала металлы ковали в холодном состоянии, это была долгая и трудная работа. Потом заготовки начали нагревать. Нагретый металл не только легче принимал нужную форму, но и становился плотнее по своей структуре. Самый тяжелый ручной молот имел массу 20—30 кг, и орудовать им мог только очень сильный человек — кузнец. В XVI в. появились молоты массой до 400 кг. Они приводились в движение энергией падающей воды. В 1839 г. английский инженер Дж. Несмит изобрел паровой молот. Он состоял из массивной станины, в верхней части которой находился рабочий цилиндр, а в нем поршень, передвигающийся вверх и вниз. На конце поршня — шток, к которому прикреплен тяжелый боек. Когда пар подается в пространство под поршнем, он поднимается вверх. Затем пар из-под поршня выпускают и нагнетают его в пространство над поршнем. Поршень устремляется вниз, и боек производит удар. По такому же принципу работают и современные паровоздушные пневматические молоты. Масса бойка молота Несмита достигала нескольких тонн. Но скоро и этого оказалось мало. Гребные валы судов, стволы орудий, другие массивные изделия требовали все более мощных ударов. Появились гидравлические прессы — огромные, иногда высотой с двухэтажный дом, машины для обработки металлов давлением. Они не бьют по заготовке, а сдавливают ее, прессуют, придавая нужную форму. На прессах можно обработать детали очень большой массы; разумеется, сам пресс для этого должен быть достаточно мощный. Для изготовления деталей самолета «Антей», например, применяется пресс, создающий усилие 750 МН. Ковка и прессование не только придают металлу нужную форму, они еще и улучшают его механические свойства — повышают прочность, упругость и т. д. Это основное преимущество обработки металлов давлением перед другими способами придания им нужной формы — литьем, резанием и т. д. Прежде чем ковать или прессовать металл, его нагревают. Это очень важно — правильно нагреть металл. На молотах и прессах можно обрабатывать металл двумя способами: свободной ковкой и штамповкой. При свободной ковке заготовка, которую нужно отковать, лежит не закрепленная на наковальне, над которой вверх и вниз ходит боек. От ударов металл расплющивается, осаживается: ширина и длина заготовки увеличиваются, а толщина уменьшается. Затем заготовку поворачивают и вновь куют. Эти операции повторяют до тех пор, пока заготовка не примет нужной формы. Так же производят свободную ковку и на прессах, только здесь заготовку обрабатывают не ударом, а медленным сдавливанием. Свободная ковка применяется, когда нужно сделать либо небольшое количество поковок, либо уникальные по массе или форме изделия. При массовом производстве одинаковых деталей их не куют, а штампуют. Штамповка — это, по сути, та же ковка, но здесь заготовка лежит не на наковальне , а в особой форме — штампе. Сам штамп состоит из двух половин: нижняя закреплена на наковальне, а верхняя прикреплена к бойку молота. Металл укладывают на нижний штамп, и при ударе, когда обе половины штампа сходятся, металл заполняет их внутреннюю полость, принимая ее форму. Поковки, полученные таким способом (их называют штамповками), по форме и размерам значительно ближе к изделию, чем полученные свободной ковкой. А значит, при последующей обработке в стружку уходит ,мень- ше металла (см. Безотходная технология). Штамповка гораздо производительнее свободной ковки. За то время, в которое отковываются 1—2 детали, можно отштамповать на современном прессе или молоте десятки, а то и сотни деталей. В последнее время появились новые методы придания металлу требуемой формы. Один из них — штамповка взрывом. Этому способу поддаются даже самые твердые металлы. Штамповку взрывом производят в воде, в специальных бассейнах. Над формой закрепляется лист металла, а над ним, на точно рассчитанном расстоянии, подвешивается взрывчатое вещество. Затем производят взрыв. Вода равномерно распределяет взрывную волну, которая с удивительной точностью вдавливает металл в форму. Второй перспективный метод — гидроэкструзия (гидростатическое прессование) — основан на том, что жидкость практически несжимаема. Прессование осуществляется в стальном цилиндре, в дне которого вырезано отверстие по форме будущего изделия. У металлической заготовки заостряют конец и вставляют его в это отверстие. Затем цилиндр заполняют специальной жидкостью, а сверху вставляют поршень, соединенный со штоком очень мощного пресса. Поршень давит на жидкость, и она продавливает металл через отверстие в дне цилиндра. Такое прессование позволяет получать изделия очень точной и сложной формы из всевозможных металлов и сплавов, в том числе хрупких, которые обычной ковке и штамповке не поддаются.