KUCIE
W procesie kucia materiał jest odkształcany trwale na gorąco lub na zimno pod działaniem uderzeń młota, nacisku prasy lub walców. W chwili uderzenia bijaka o metal (pomijając straty energii) energia kinetyczna bijaka jest zamieniana na pracę odkształcenia plastycznego. Wyrób uzyskany w wyniku kucia nazywa się odkuwką, jeżeli proces kucia jest wykonywany w kilku operacjach to odkuwka po pierwszym kuciu nazywa się przedkuwką w drugiej operacji (w kolejnych jest tak samo).
Wsadem do procesów kucia mogą być wlewki, kęsiska, kęsy oraz pręty.
Odkuwki charakteryzują się:
• kształtem i wymiarami zbliżonymi do gotowej części,
• drobnoziarnistą strukturą,
• włóknistym rozkładem zanieczyszczeń,
• podwyższonymi własnościami mechanicznymi w stosunku do materiału wyjściowego.
Podstawową decyzją o zastosowaniu kucia zamiast innych technologii wykonania (np. odlewania) są wymagania dotyczące lepszych właściwości mechanicznych. Z odkuwek wykonuje się najbardziej odpowiedzialne części maszyn, jak wirniki turbinowe, wały okrętowe, wały korbowe, korbowody, elementy układu kierowniczego, haki i inne.
W zależności od kształtu narzędzi i sposobu ich oddziaływania na odkształcany metal kucie dzielimy na:
• swobodne
- w kowadłach płaskich,
- w kowadłach kształtowych (pół swobodne),
• matrycowe:
- w matrycach otwartych,
- w matrycach zamkniętych.
Najważniejsze parametry procesu kucia:
- temperatury nagrzewania materiału
- prędkości odkształcenia.
WYCISKANIE
Wyciskanie jest procesem obróbki plastycznej, w którym za pomocą tłoczyska lub stempla 3 (na ogół przez przetłoczkę 4) wywierany jest nacisk na materiał 1 umieszczony w pojemniku (zwanym recypientem 2) lub matrycy 5 zmuszając go do wypływania przez otwór matrycy, lub szczelinę między stemplem a ściankami recypienta.
Początkowo wyciskanie ze względu na bardzo duże naciski, stosowano przede wszystkim do kształtowania wyrobów z materiałów charakteryzujących się niską granicą plastyczności, a więc: Pb, Sn, Al i Cu oraz ich stopów. Dzięki rozwojowi technik wyciskania w wyniku zastosowania podgrzewania materiału wsadowego i narzędzi, jak również użycia specjalnych smarów (o wysokiej temperaturze zapłonu), stało się możliwe wyciskanie stali oraz innych metali o wysokiej temperaturze topnienia i to zarówno na zimno jak i na gorąco.
Wyciskanie jest przeznaczone szczególnie do:
- wstępnej przeróbki plastycznej stali o niskiej plastyczności, których nie można odkształcać drogą kucia czy walcowania,
- wytwarzania prętów i wyrobów z otworami o złożonych kształtach, których otrzymanie innymi metodami jest trudne lub niemożliwe,
- łączenia różnorodnych metali i otrzymywania wyrobów wielowarstwowych o określonych grubościach poszczególnych warstw,
- wytwarzania małych partii wyrobów o dużej masie i prostych kształtach, których wytwarzanie innymi metodami jest nieekonomiczne.
Wyciskanie jest podstawową metodą wytwarzania rur, prętów i kształtowników oraz części maszyn ze stali i metali nieżelaznych. Wyroby wyciskane charakteryzują się dobrymi własnościami mechanicznymi, dużą dokładnością wymiarów, czystą i gładką powierzchnią.,
WALCOWANIE
Sposób obróbki plastycznej polegający na odkształcaniu metali i ich stopów w wyniku nacisku wywieranego przez obracające się walce, tarcze lub rolki. W wyniku walcowania poza zmianą kształtu, polegającą najczęściej na wydłużeniu materiału z jednoczesnym zmniejszeniem jego przekroju poprzecznego, następuje także zmiana struktury materiału, a tym samym jego właściwości mechanicznych i fizykochemicznych, zmiana stanu powierzchni oraz naprężeń wewnętrznych.
Ze względu na rodzaj ruchu walcowanego materiału, kształt i ustawienie walców, rozróżnia się walcowanie: wzdłużne, poprzeczne, skośne, okresowe, specjalne.
Walcowanie najczęściej przeprowadza się na gorąco, tj. w temp. zapewniającej rekrystalizację materiału, a tym samym zmniejszenie nacisku jednostkowego niezbędnego do jego odkształcenia. Walcowanie na zimno (poniżej temp. rekrystalizacji) stosuje się przy wytwarzaniu wyrobów płaskich o bardzo małej grubości: blach, taśm, folii oraz prętów i rur o małych średnicach, co zapewnia dużą dokładność wymiarowo-kształtową, gładką powierzchnię i podwyższoną wytrzymałość wyrobów.
Podstawowymi urządzeniami do walcowania są walcarki i urządzenia pomocnicze, tworzące razem tzw. zespoły walcownicze. Walcarką nazywamy urządzenie złożone zwykle z trzech zasadniczych zespołów: klatki walcowniczej, silnika napędowego oraz mechanizmu przenoszącego ruch obrotowy silnika na walce.
Kucie w matrycach otwartych (powstaje odpad w postaci odcinanej wypływki) charakteryzuje się tym, że rozszerzanie materiału jest częściowo ograniczone bocznym naciskiem ścianek na narzędzia. W porównaniu z kuciem w kowadłach płaskich jednostkowy nacisk jest 1,5-3 razy większy, a plastyczność metalu znacznie lepsza. Przedkuwka ma większą objętość od gotowego wyrobu, nadmiar materiału w trakcie procesu kucia wypełnia rowek na wypływkę. W przypadku wykonywania odkuwek o złożonych kształtach rozkład odkształceń jest nierównomierny, co sprzyja wytwarzaniu się dość znacznych naprężeń rozciągających. W takich przypadkach w celu zapobieżenia powstawania pęknięć wykonuje się odkuwki z przedkuwek.
Kucie w matrycach zamkniętych (kucie bezodpadowe) charakteryzuje się tym, że rozszerzanie materiału jest ograniczone ściankami narzędzia. Powoduje to powstawanie w całej objętości materiału trójosiowego ściskania. Jednostkowy nacisk odkształcenia jest dwukrotnie większy niż w przypadku kucia w matrycach otwartych.
W literaturze znaleźć można wiele klasyfikacji procesów wyciskania, m.in.: w zależności od temperatury procesu, kierunku wypływania materiału względem ruchu stempla, kształtów wyrobów, sposobu wywierania siły na materiał, itp.
Podział ze względu na temperaturę:
Wsad poddany wyciskaniu może mieć temperaturę otoczenia lub może być uprzednio podgrzany. Stąd podział wyciskania na:
- zimno,
- ciepło,
- gorąco.
Podział procesu wyciskania ze względu kierunek wypływania materiału względem ruchu stempla:
Biorąc pod uwagę kierunek płynięcia materiału względem kierunku ruchu tłoczyska rozróżnia się kilka sposobów wyciskania:
a) wyciskanie współbieżne, gdy materiał płynie w kierunku zgodnym z ruchem tłoczyska,
b) wyciskanie przeciwbieżne, gdy materiał płynie w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu tłoczyska,
c) wyciskanie z bocznym wypływem materiału, gdy materiał płynie w kierunku poprzecznym do ruchu tłoczyska,
d) wyciskanie złożone, gdy materiał płynie jednocześnie w kierunku zgodnym i przeciwnym do ruchu tłoczyska .
Podział wyciskania ze względu na kształt otrzymywanych przedmiotów:
Kształty wyrobów, jakie można uzyskać metodą wyciskania można zaliczyć do jednej z grup:
a) pręty,
b) rury,
c) naczynia.
Specjalne metody wyciskania
Do specjalnych metod wyciskania należy obecnie zaliczyć: metody hydrostatyczne, Conform, KOBO oraz odlewanie ciągłe.