Díszműkovácsolás

Jancsó Gergely díszműkovács iparművész oldalai

Süllyesztékes kovácsolás


A szabadalakító kovácsolással elenyésző szerszámköltségek mellett készíthetők munkadarabok. Ezek azonban nem pontos méretűek. Sok időt és forgácsoló munkát igényelnek, míg azokból beépíthető gépalkatrész készül.

Például az autógyártás sok egyforma, pontos méretű alkatrészre tart igényt. El sem lehetne képzelni ezeket az alkatrészeket szabadalakító kovácsolással – minden felületén forgácsoló megmunkálással – készre gyártani.

Ez sem anyagban, sem időben, sem önköltségben nem volna gazdaságos a nagy sorozatú gépjárműgyártásban. Nem csak gazdasági, hanem minőségi szempontból is teljes mértékben kielégítik a követelményeket a sajtolt darabok.

A fejlődés tehát arra késztette a kovácsüzemeket, hogy az eddiginél pontosabb darabokat eredményező új eljárásokat, technológiai módszereket dolgozzanak ki, ill. vezessenek be. Így lépett fokozatosan a szabadalakító kovácsolás helyébe a nagy sorozatokat biztosító süllyesztékes kovácsolás.

A kovácsoló melegalakításnak azt a módját, amikor a fémek alakítás közbeni szabad terjeszkedését gátoljuk, azt határozott irányba tereljük, süllyesztékes kovácsolásnak nevezzük.

A süllyesztékes kovácsolás alkalmazási területei

Kovácsoláskor a nyújtás irányában szálasság alakul ki, melyet szabadalakító kovácsolással készült daraboknál a forgácsoló megmunkáláskor rendszerint átvágnak. Süllyesztékes kovácsdaraboknál a szálakat nem vágják el, mert legtöbb esetben csak a dolgozó vagy az illeszkedő felületein kap a darab forgácsoló megmunkálást, esetleg csak csiszolást.

A fentieket figyelembe véve a süllyesztékes kovácsolást alkalmazzuk:

1. minden olyan esetben, amikor a kovácsolandó alak igen sok munkával vagy szabadalakító kovácsolással egyáltalán nem készíthető el (pl. motorhajtórúd);

2. ha nagy darabszámú vagy többször ismétlődő kisebb darabszámú sorozatot kell gyártani. Így a szerszámköltség megtérül (pl. kombinált fogók);

3. ha az alkatrésztől a megkívánt pontosságot még kis darabszám mellett sem lehet szabadalakító kovácsolással elérni (pl. csészetest);

4. amikor fontos a sorozatdarabok egyforma, pontos mérete.

A süllyesztékes kovácsolásnak számos előnye van a szabadalakító kovácsolással szemben.

1. A pontos méretre kovácsolt darab minőségi értékei még kalibrálással is fokozhatók.

2. A darabok minősége és darabsúlyuk egyenletes. Ez különösen a robbanómotorok sorozatgyártásánál jelentős. Az alkatrészek egymás között cserélhetők.

3. A darabok felülete tiszta, a drága forgácsoló megmunkálás minimumra csökkent.

4. Kiváló anyagminőséget ad, amely biztosítja pl. a motorok hosszú élettartamát.

5. Nagy a teljesítmény (magas termelékenység), mely össze sem hasonlítható a szabadalakító kovácsolással.

A fenti előnyök természetesen csak a szakszerű előkovácsolással, pontos anyagmérettel, pontos szerszámbeállítással valósíthatók meg.

A süllyesztékes kovácsolás elve

A süllyesztékes kovácsolás süllyesztékben végbemenő alakítási mód. Süllyesztéknek nevezzük azt a szerszámot – legtöbbször szerszámpárt –, amely a munkadarab kialakításához szükséges üregeket tartalmazza.

A felhevített anyag folyása a szerszámokban megfelelő törvényszerűségek alapján megy végbe.

A munkadarab és a szerszámfelület közt fellépő súrlódás a darab alakját mindig befolyásolja. A süllyeszték üregét pedig az anyag a gyors ütéssel dolgozó kalapács alatt jobban kitölti, mint a lassú nyomással dolgozó sajtó alatt. A süllyesztékes kalapáccsal végzett kovácsolásnál mindig a felső üreg kitöltése a jobb, ezért a darab alakosabb részét mindig a felső szerszámfélbe helyezzük el. A gyors üregtöltésnek két oka van: gyors leütésnél a molekulák torlódása a felső felületen a legnagyobb, a darab felső részével a szerszám csak az ütés pillanatában érintkezik, s így ez a rész melegebb marad, tehát képlékenyebb, és így könnyebben tölti ki az üreget.

A zárt szerszámban való sajtolás erőszükséglete sokkal nagyobb, mint az osztott süllyesztékben való sajtolásé, és mindkettő meghaladja a szabadalakító kovácsolás erőszükségletét.

A fémek alakításkor csak alakjukat változtatják meg, térfogatuk állandó marad. Az acél tömörödéséről helytelen beszélni, mert ha azt kovácsoljuk, térfogata nem csökken, csupán finomabb lesz a szövetszerkezete.

Zárt üregű szerszámnál fokozható a nyomás, ha azon egy nyílást képezünk ki, amelyen az anyag kifolyhat. Ezt a műveletet folyasztásnak nevezzük. Folyasztással a munkadarabon bármely irányban ún. nyúlványt vagy szárat képezhetünk ki. Ilyen folyasztással készíthetők a kis profilok, vékony csövek stb.

Vizsgáljuk meg, milyen legyen a sorja mérete süllyesztékes kovácsolásnál?

Minél vékonyabbra verjük a sorját a kovácsolás közben, annál jobban töltődik az üreg. A vékony sorja azonban gyorsan hűl, és a kemény ütések erősen igénybe veszik a süllyesztéket. A sorja vastagsága mindig a kovácsdarab nagyságához és az összetettségéhez igazodik, általában 1 és 10 mm közt változik.

Süllyesztékek anyaga és kiképzése

Az egyszerű süllyesztékek nem igényelnek nagy költségbefektetést, de a jobb minőségű ötvözött acélból készült süllyesztékek jelentős értéket képviselnek (főleg a többüregű süllyesztékek). Ezért süllyesztékeket csak indokolt esetekben készítenek. A süllyeszték előállítási költségének többszörösen meg kell térülnie, ha gazdaságosan akarunk kovácsolni.

Egyszerű, szénacélból készült daraboknál elegendő, ha a süllyesztéket 0,65–0,75% széntartalmú, vízben edzhető acélból készítjük. Nagyobb darabszám előállításánál a jobb minőségű ötvözött acélból készített süllyesztékeket alkalmazzuk. Ha a darabok idomai bonyolultak, akkor a szerszám hőállóságát ötvözéssel biztosítják (hőálló szerszámacél).

A süllyesztékek falait sohasem képezik ki függőlegesre, nehogy az alkatrész beszoruljon a szerszámba. Az anyag egyébként is nehezen tölti ki a magas, függőleges falakkal ellátott süllyesztéket, ezért a süllyesztékek falait enyhén kúposra képezik ki.

A süllyesztékben az éles sarkokat le kell gömbölyíteni. A legömbölyítési sugár az alak mélységétől függően 2 és 25 mm között változhat.

Az osztósíkot úgy kell elhelyezni, hogy a süllyeszték előállítása egyszerű és olcsó legyen. Az osztóvonal (sík) helyzetét a darab alakja és az határozza meg, hogy az anyag a süllyeszték üregeit hogyan fogja legmegfelelőbben kitölteni.

Az üreg körül egy ún. sorjacsatornát képeznek ki, amelybe a sorjának nevezett anyagfelesleg kiszorul. A kiszoruló sorja gyorsabban hűl, mint a felhevített nyersdarab tömege. A kihűlő sorja már nem folyik tovább, az üregből kiszoruló anyag ellenállásra talál, és kénytelen kitölteni a süllyesztéküreget.

A süllyesztékek lehetnek egy-kettő vagy többüregűek, ezek feloszthatóak elő- és készsüllyesztékekre.

Az osztott szerszámfelek között végzett süllyesztékes kovácsolásnál a felesleges anyag sorja alakjában kifut. A készre kovácsolt darabról ezt a sorját el kell távolítani. Sorja nemcsak a darab körül képződhet, hanem a belső részen is, mint pl. a fogaskoszorún, a hajtórúdszemen stb., ezt lyukhártyának is nevezzük. Eszerint megkülönböztetünk külső, belső és összetett sorjázást.

Süllyesztékes kovácsolási eljárások

A kalapácson végezhető süllyesztékes kovácsolás technológiai előírásai a gyártandó sorozat nagyságától és egyéb követelményektől függően változhatnak.

Együregű technológia előalakítás nélkül

Kis darabszámú sorozatnál, nem túl összetett alaknál a legegyszerűbb süllyesztékes kovácsolási mód. Előnye az előalakítási költség és esetleg a második hevítés megtakarítása. Hátránya a nagyobb mérvű szerszámkopás és anyagfelhasználás.

Együregű technológia előalakítással

Összetettebb alaknál még kis sorozat esetén is gazdaságos az alkalmazása. Előnye a kisebb anyagfelhasználás, a biztosabb töltés, a nagyobb szerszámtartósság.

Többüregű technológia

Nagyobb sorozatok süllyesztékes kovácsolásának legelterjedtebb módja. Az elő- és készrealakításhoz szükséges összes üreg a kalapács süllyesztéktömbjében van elhelyezve. Az ún. fogóvéghulladék elkerülése érdekében kis (max. 0,5 kg-os) daraboknál az ún. ikerben történik a kovácsolás. Ilyenkor két darabot kiadó nyersanyagból indulunk ki.

A hazai kalapácsok alkalmasak többüregű kovácsolásra, sajtolásra, mégis az együregű technológia terjedt el. A körülmények: munkaerőhiány, a melegítések számának csökkentése, minőségi, mennyiségi és önköltségi követelmények hatására a hazai kovácsiparban is mind szélesebb körben terjed a többüregű technológia.

A szapora, kis ütéseket igénylő előüregek süllyesztéktömbjeit a gyorsjáratú, légpárnás kalapácsokra szereljük fel. Az eljárást hazai üzemeink több gépnél bevezették. Az egyidejű alakítás miatt a szinkronsüllyesztékes kovácsolás elnevezést kapta.

A nagy sorozatokra az jellemző, hogy az anyagelosztó előnyújtást kovácshengereken, az alakos kovácsolást többüregű vagy több gépre elosztott, együregű süllyesztékben végzik. Az ilyen gépcsoport termelékenysége a legnagyobb. A költséges szerszámok nagy sorozatú tömeggyártást igényelnek, a beállítás is költséges.

A kalapácsok alatt végzett süllyesztékes kovácsolás technológiai folyamata a következő műveletekből áll:

1. A nyers darab leszabása

A leszabást az előírt méretre ollókon, fűrészgépeken, ritkábban excenterpréseken végzik.

2. A nyers darabok felhevítése

Az anyagot süllyesztékes kovácsolás előtt a képlékenység növelése érdekében felhevítjük; mint a szabadalakító kovácsolás előtt. A süllyesztékes kalapácsok, sajtók kiszolgálására a nagy termelékenységű, automatizált kemencék a legmegfelelőbbek.

3. Beverés (sajtolás)

Az 5 kg-nál nehezebb darabokat egyenként alakítjuk. Az 5 kg-nál könnyebb darabokat 2-3 darab előállítására szolgáló nyersanyagokból készítjük.

4. Sorjázás

Az alkalmazott technológia, a darab minősége és mérete határozza meg, hogy hidegen vagy melegen (vörös meleg) végezzük-e.

5. Egyengetés

Sorjázás után deformálódhat a kovácsdarab. Ha deformálódott, kalapács vagy sajtó alatt azonnal egyengetjük. A kalapács alatti egyengetést a kész süllyesztékben vagy különleges egyengető süllyesztékben végzik a kalapács egyetlen, gyenge ütésével.

A süllyesztékes kovácsolásnál előforduló selejtek

A süllyesztékes kovácsdarabok selejtté válása az alábbi okokra vezethető vissza:

1. a felhasználásra kerülő anyag hibája,

2. a hevítéskor elkövetett hiba,

3. hibásan szerkesztett süllyesztékes szerszám,

4. kovácsolási hiba,

5. sorjázási hiba.

A nyersanyag leggyakoribb hibái ráhengerlésből, kerületi hólyagosságból, szívódási üregből adódhatnak. A hevítés leggyakoribb hibája a túlhevítés vagy az elégetés. Hibásan szerkesztett süllyesztékek ún. anyagformálódásos selejtet okoznak. Kovácsolási hibák közé tartozik a szerszámpárok helytelen felfogásából adódó alakelcsúszás, töltetlen bordák. A sorjázásnál a hibák legtöbbször a darab helytelen behelyezéséből, a tüske és vágólap tengelyvonalának eltolódásából adódnak.