Кування

КУВА́ННЯ – один із видів оброблення металів тиском, який ґрунтується на здатності металів пластично деформуватися – змінювати форму, не руйнуючись, під дією зовнішніх сил. К. піддають метали та сплави, що мають досить високу пластичність і низький опір деформації. Під час К. здійснюють багатораз. переривчасте ударяння заготовки спец. інструментом. Зазвичай її встановлюють незакріпленою на ковадлі або в підклад. штампі. При масовому виробництві однакових деталей частіше застосовують штампування або пресування. Осн. операції під час К.: осадження, висадження, протягання, розкочування, прошивання, різання, згинання та виправлення. При осадженні матеріал розплющують – ширину та довжину збільшують, а товщину зменшують доти, поки йому не нададуть необхід. розмірів і форми; при висадженні створюють потовщення внаслідок зменшення довжини. У процесі ручного або машин. К. використовують осн., підтримуючі та вимірюв. інструменти. Серед осн. інструментів для ручного К. – ковадла, молотки, ручники, борідки, зубила, обтискачі, відбійники; серед осн. машин. інструментів – бойки (плоскі, фасонні, заокруглені, комбіновані), плити, прошивні. Як підтримуючі інструменти при ручному К. використовують кліщі, стояки, при машинному – кліщі, патрони. Заготовками для К. можуть бути зливки, сорт. і профіл. прокат, листи та ін. Сталеві заготовки перед К. переважно нагрівають в полуменевих або різного типу електр. печах до температури 1100–1250 °С. Переваги оброблення металів К. порівняно з різанням: менша (бл. 30 %) витрата металу на виріб; вища продуктивність устаткування; метал стає щільнішим за своєю структурою. К. без нагрівання було відоме ще в часи пізнього неоліту, за допомогою нього здійснювали оброблення самород. металів (міді, золота, срібла, метеорит. заліза).

Першими ковадлами слугували масивні камені, метал кували молотом – ін. каменем, закріпленим до дерев’яного руків’я. За декілька тисячоліть до н. е. під час виготовлення міді та заліза з руди вперше застосовано К. нагрітих напівфабрикатів після плавлення в печах. У Перед. Азії та на Кавказі знайдені крицеві речі, виготовлені за допомогою гарячого К. (7 ст. до н. е.). Виявлені зразки зброї в скіф. курганах доводять, що на території України вже у 6–5 ст. до н. е. досконало володіли технікою К. З використанням заліза та сталі ковалі Київ. Русі виготовляли складні конструкції лемешів, кольчуг, мечі тощо.

Подальший розвиток К. отримало в добу Козаччини. Макс. маса молота для роботи вручну становить 20–30 кг. У 13 ст. з’явилися важіл. молоти з ручним приводом, у 16 ст. через необхідність підвищення сили удару для виготовлення масив. виробів – молоти масою до 400 кг. Останні працювали за допомогою енергії падаючої води. 1774 англ. винахідник Дж. Ватт запропонував використовувати розроблений ним паровий двигун для приводу важіл. молота. Після вдосконалення вага падаючих частин досягала 380 кг, частота – 300 ударів на хв. Принципово нову конструкцію розробив англ. винахідник і промисловець Дж. Несміт 1839. Паровий двигун був розміщений у верх. частині станини, шток піднімав довбню з бойком при подачі пари, робочий хід здійснювався після її випуску. Спочатку довбня молота важила 2500 кг, макс. висота падіння становила 2 м. У наступні десятиліття парові молоти неодноразово вдосконалювали. На поч. 1870-х рр. у С.-Петербурзі та м. Перм (Росія) побудовано 50-тонні парові молоти.

В остан. чв. 19 ст. у Києві на Пд.-рос. маш.-буд. заводі та заводі «Арсенал», Харків. паровозобуд. заводі, підприємствах Донбасу, Придніпров’я та ін. регіонів організовано потужні ковал. господарства. Укр. підприємства з високою точністю виготовляли шестерні, клапани, кільця, вали, болти, заклепки тощо. На поч. 20 ст. набули поширення молоти різної конструкції з електроприводами. Водночас розроблено безшаботні молоти з двосторонніми горизонт. і вертик. ударами двох довбень, молоти з пневмат., пароповітр., гідравл., газогідравлічними мех. та ін. приводами; горизонт.-кувал. машини, молоти з вільно падаючими удар. частинами та з бабами, що додатково розганяються. У 1-й пол. 20 ст. на підприємствах України застосовували молоти з масою падаючих частин від 25 кг до 15 т і частотою до 500 ударів на хв. Молоти для К. заготовок масою до 13 т мають масу падаючих частин до 300 т з ефектив. кінет. енергією удару бл. 1570 кДж і роблять до 30 ударів на сек. Високошвидкісні молоти з ефектив. кінет. енергією бл. 1000 кДж розвивають швидкість падіння довбні до 30 м на сек. У 2-й пол. 20 ст. пров. підприємством СРСР з вироб-ва потуж. устаткування для оброблення металів тиском став Новокраматорський машинобудівний завод. 1975 на ньому виготовлено найбільший у світі безшабот. молот із двома масами 150 т і енергією удару до 250 кДж (30 ударів на хв., вис. над підлогою 12 м).

Наприкінці 19 ст. почали формуватися наук. основи К., зокрема щодо визначення оптимал. розмірів і форми заготовок, встановлення закономірностей текучості металів, вимог до пластичності. В Україні проблеми К. та родин. технологій досліджували вчені Інституту чорної металургії НАНУ, Нац. металург. академії України (обидва – Дніпропетровськ), Донбас. маш.-буд. академії (м. Краматорськ Донец. обл.), Нац. тех. університету України «Київ. політех. інституті» та ін. К., штампування та пресування широко застосовують в різних галузях машинобудування, автомоб., авіац.-косміч., легкій пром-стях, тракторобудуванні та ін.

Літ.: Соколов И. Г., Милованов А. В. Ковка и штамповка паровозных деталей. Москва, 1940; Губкин С. И. Пластическая деформация металлов. Москва, 1960; Кузнечно-штамповочное оборудование. К., 1972; Охрименко Я. М. Технология кузнечно-штамповочного производства. Москва, 1976; Развитие металлургии в Украинской ССР. К., 1980; Ніколаєв В. О. Теорія обробки металів тиском. К., 1993; Рыбкин Ю. И., Рудской А. И., Золотов А. М. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением. С.-Петербург, 2004.

О. М. Корнієнко

Рекомендована література

Соколов И. Г., Милованов А. В. Ковка и штамповка паровозных деталей. Москва, 1940;
Губкин С. И. Пластическая деформация металлов. Москва, 1960;
Кузнечно-штамповочное оборудование. К., 1972;
Охрименко Я. М. Технология кузнечно-штамповочного производства. Москва, 1976;
Развитие металлургии в Украинской ССР. К., 1980;
Ніколаєв В. О. Теорія обробки металів тиском. К., 1993;
Рыбкин Ю. И., Рудской А. И., Золотов А. М. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением. С.-Петербург, 2004.