Рубрика: Металлы и сплавы
Стоимость детали складывается не только из станочного времени, но и из правильно выбранной заготовки. Слишком большой припуск превращает часть металла в стружку и увеличивает время обработки, слишком маленький не позволяет убрать дефектный поверхностный слой. Неудачный профиль заставляет выполнять лишние операции, а неподходящее состояние поставки — дополнительную термообработку. Разберём, какой сортамент металлопроката используется для заготовок, чем отличаются его виды и как выбрать оптимальный вариант для механической обработки.
Сортаментом называют совокупность профилей и размеров проката, выпускаемого металлургической промышленностью. Каждому виду проката соответствует свой стандарт, который определяет номинальные размеры, предельные отклонения, длину поставки, кривизну и другие параметры. Для машиностроительных заготовок наиболее важны следующие группы:
Помимо проката, заготовки получают ковкой, штамповкой и литьём. Их выбор оправдан, когда форма детали сильно отличается от простого профиля или нужны особые свойства металла.
Круг — самый массовый вид заготовок для токарных деталей: валов, осей, втулок, фланцев, шестерён, пальцев, штоков.
Выпускается по ГОСТ 2590 в диапазоне диаметров от 5 до 270 мм, а для крупных размеров — кованым. Стандарт предусматривает несколько классов точности прокатки. Предельные отклонения по диаметру составляют от десятых долей миллиметра для малых размеров до нескольких миллиметров для крупных. Поверхность покрыта окалиной и может содержать мелкие дефекты — закаты, плены, обезуглероженный слой, поэтому её обязательно удаляют обработкой.
Получают холодным волочением горячекатаного проката. Сортамент регламентирован ГОСТ 7417. Калиброванный пруток имеет точные размеры по квалитетам h9–h11, чистую поверхность без окалины и повышенную прочность за счёт нагартовки. Его используют для деталей, у которых часть наружной поверхности остаётся необработанной: осей, штифтов, пальцев, крепежа на автоматах продольного точения.
Прокат со специальной отделкой поверхности по ГОСТ 14955: шлифованный или полированный, с точностью по квалитетам h8–h11 и низкой шероховатостью. Серебрянка дороже, но позволяет исключить токарную обработку наружного диаметра. Из неё делают направляющие, штоки, валики, плунжеры, детали приборов.
| Вид круга | Точность диаметра | Поверхность | Типичное использование |
|---|---|---|---|
| Горячекатаный | Классы точности прокатки, отклонения 0,3–5 мм | Окалина, возможны дефекты | Заготовки под полную обработку |
| Кованый | Отклонения до нескольких миллиметров | Окалина, неровности | Крупные валы, ответственные детали |
| Калиброванный | h9–h11 | Чистая, светлая | Автоматная обработка, частично необработанные поверхности |
| Серебрянка | h8–h11 | Шлифованная, полированная | Штоки, направляющие, точные валики |
Выпускается горячекатаным и калиброванным, размер указывают по расстоянию между параллельными гранями — «под ключ». Шестигранник незаменим для гаек, штуцеров, переходников, футорок, плашек и других деталей, где грани остаются в готовом изделии. Это избавляет от фрезерования граней и экономит до половины времени обработки. На автоматах калиброванный шестигранник обрабатывается так же эффективно, как круг.
Квадратный прокат применяют для деталей призматической формы небольшого размера, сухарей, шпонок, корпусов малых размеров, а также в качестве заготовки под ковку. Стандарт на горячекатаный квадрат — ГОСТ 2591.
Стальную полосу выпускают горячекатаной и кованой в широком диапазоне толщин и ширин. Из неё делают планки, рычаги, накладки, прижимы, ножи, детали штампов. Для плоских деталей полоса часто выгоднее листа: меньше отходов на раскрой и меньше операций на подготовку кромок.
Лист и плита служат заготовками для фланцев, крышек, корпусных деталей, плит пресс-форм и штампов, кронштейнов. Горячекатаный толстолистовой прокат выпускают по профильному стандарту толщиной от нескольких миллиметров до 160 мм и более. Холоднокатаный тонкий лист применяется для гнутых и штампованных деталей.
Для деталей сложного контура заготовку вырезают лазером, плазмой или гидроабразивом, а затем окончательно обрабатывают фрезерованием. Подробнее — на странице фрезерной обработки.
Для втулок, гильз, цилиндров и колец с большим внутренним отверстием трубная заготовка выгоднее сплошного круга: она экономит металл и время на сверление и расточку. Применяют бесшовные горячедеформированные трубы по ГОСТ 8732 и холоднодеформированные по ГОСТ 8734. Последние точнее по размерам и чище по поверхности.
Ограничения трубной заготовки связаны с разностенностью и кривизной. Если внутренняя и наружная поверхности смещены относительно друг друга, для получения равномерной стенки детали приходится закладывать увеличенный припуск. Для толстостенных втулок большого диаметра бывает выгоднее кованое кольцо или центробежное литьё.
Припуск должен быть достаточным, чтобы снять дефектный поверхностный слой, компенсировать отклонения размеров и формы заготовки и обеспечить получение размеров с требуемой точностью. При этом лишний миллиметр на диаметре крупного вала — это килограммы металла и десятки минут работы станка.
| Диаметр детали, мм | Горячекатаный круг, припуск на диаметр, мм | Калиброванный круг, припуск на диаметр, мм |
|---|---|---|
| до 20 | 2–3 | 0,5–1 |
| 20–50 | 3–5 | 1–1,5 |
| 50–100 | 5–7 | 1,5–2 |
| 100–200 | 7–10 | — |
| свыше 200 | 10–15 и более | — |
Если деталь проходит закалку, к токарному припуску добавляют припуск на шлифование, обычно 0,3–0,6 мм на диаметр. Для длинных валов увеличивают припуск с учётом кривизны прутка и возможного коробления после термообработки. На торцы при отрезке закладывают 2–5 мм на сторону в зависимости от способа резки.
Прокат поставляется мерной, кратной мерной или немерной длины. Мерная длина удобна для серийных деталей: заказывают прутки длиной, кратной длине заготовки плюс ширина реза. Немерный прокат дешевле, но даёт больше концевых отходов. При серийном производстве на автоматах стоит учитывать и длину некондиционного остатка, который зажимается в патроне.
Помимо профиля, при заказе проката важно указывать его состояние. От этого зависят обрабатываемость и необходимость дополнительных операций.
Чтобы на склад приехал именно тот металл, который нужен, в заявке указывают пять параметров: вид профиля, размер, марку стали, стандарт на сортамент и стандарт на технические требования, а также состояние поставки и длину. Например: круг 60 горячекатаный обычной точности, сталь 40Х в отожжённом состоянии, мерной длины. Без указания точности прокатки и состояния поставщик вправе отгрузить любой вариант в пределах стандарта, и разница в припусках или твёрдости обнаружится только на станке.
Для ответственных деталей дополнительно оговаривают требования к макроструктуре, загрязнённости неметаллическими включениями и контролю ультразвуком. Сертификат качества на плавку должен сопровождать каждую партию и храниться вместе с маршрутной картой изготовления.
Улучшенные заготовки удобны для пресс-форм и валов: деталь сразу получает рабочие свойства, а риск коробления после термообработки исключается. Если нужен иной уровень твёрдости, режимы подбирает участок термической обработки.
Прокат удобен и доступен, но не всегда оптимален. Поковка или штамповка выгоднее в следующих случаях:
Литьё оправдано для корпусных деталей сложной формы с внутренними полостями, а также для чугунных и бронзовых изделий. При единичном производстве разница в цене заготовки обычно перекрывается отсутствием затрат на оснастку, поэтому даже детали с буртиками часто точат из круга.
Правильный выбор сортамента начинается с анализа формы детали: круг и шестигранник подходят для тел вращения и деталей с гранями, полоса и лист — для плоских деталей, труба — для втулок и гильз. Калиброванный прокат и серебрянка экономят операции, когда часть поверхностей остаётся без обработки. Припуск должен убирать дефектный слой и компенсировать погрешности, но не превращать половину заготовки в стружку. Не менее важно состояние поставки: отожжённый, нормализованный или улучшенный металл определяет обрабатываемость и последующую технологию.
Компания «ВМС» подбирает заготовку под каждую деталь с учётом серийности, марки стали и требований чертежа, выполняет токарную, фрезерную, термическую обработку и шлифование в одном цикле. Пришлите чертёж — предложим оптимальный вариант заготовки и рассчитаем стоимость.
