Elementy maszyn pracują pod obciążeniem statycznym, zmiennym i udarowym. Projektant musi więc dobrać materiał do rodzaju sił, temperatury, środowiska pracy oraz dopuszczalnej masy konstrukcji. Kucie matrycowe pozwala ukształtować przebieg włókien metalu zgodnie z geometrią części, co sprzyja odporności na zmęczenie i pękanie. Stal i aluminium odpowiadają jednak na inne potrzeby, dlatego nie można traktować ich jako prostych zamienników.
Kucie zwiększa odporność części na zmienne obciążenia
Podczas kucia metal odkształca się pod naciskiem matryc, a jego struktura układa się wzdłuż kształtu detalu. Taki przebieg włókien pomaga przenosić siły w miejscach narażonych na naprężenia. Dotyczy to części wykonujących ruch posuwisty lub obrotowy, zmieniających kierunek obciążenia albo pracujących przy uderzeniach.
Odkuwka może mieć kształt zbliżony do gotowego wyrobu. Producent pozostawia naddatki tylko tam, gdzie później wykona powierzchnie pasowane, otwory, gwinty lub gniazda łożysk. Dzięki temu ogranicza ilość materiału usuwanego podczas toczenia i frezowania.
Odkuwki stalowe przenoszą duże obciążenia
Stal sprawdza się w częściach, które muszą zachować wysoką sztywność, wytrzymałość i odporność na uderzenia. Z tego powodu producenci maszyn stosują odkuwki stalowe w wałach, osiach, kołach zębatych, sworzniach, dźwigniach, piastach, korbowodach i elementach układów przeniesienia napędu.
Duży wybór gatunków pozwala dopasować materiał do warunków pracy. Stale węglowe trafiają do typowych części konstrukcyjnych. Projektanci wybierają stale stopowe, gdy detal znosi większe obciążenia mechaniczne albo podwyższoną temperaturę. Stal nierdzewna pomaga ograniczyć korozję, a stale kotłowe nadają się do części urządzeń ciśnieniowych i energetycznych.
Odkuwki stalowe często pracują w:
maszynach rolniczych i budowlanych,
urządzeniach górniczych oraz transportowych,
przekładniach i układach napędowych,
kolejnictwie,
hydraulice siłowej,
urządzeniach dla energetyki.
Obróbka cieplna, na przykład hartowanie i odpuszczanie, pozwala dalej kształtować twardość, udarność oraz odporność części na zużycie.
Aluminium ogranicza masę ruchomych podzespołów
Gęstość aluminium wynosi około 2,7 g/cm³, czyli mniej więcej jedną trzecią gęstości stali. Niższa masa części zmniejsza bezwładność mechanizmu, obciążenie łożysk i zapotrzebowanie napędu na energię. Konstruktorzy wykorzystują tę cechę w maszynach mobilnych, robotach, manipulatorach, urządzeniach transportowych oraz podzespołach obracających się z dużą prędkością.
Kute stopy aluminium oferują korzystny stosunek wytrzymałości do masy, dobrą odporność korozyjną i wysoką przewodność cieplną. Dlatego odkuwki aluminiowe znajdują zastosowanie w lekkich ramionach, obudowach, wspornikach, piastach, elementach zawieszeń, częściach układów chłodzenia oraz komponentach urządzeń elektrycznych.
Wybór stopu wpływa na zachowanie gotowej części. Stopy serii 6xxx, takie jak EN AW-6082, łączą dobrą wytrzymałość, podatność na obróbkę i odporność na korozję. Stopy serii 7xxx zapewniają wyższe parametry mechaniczne, lecz wymagają starannego doboru obróbki cieplnej i ochrony przed korozją naprężeniową.
Materiał powinien odpowiadać warunkom pracy części
Stal lepiej odpowiada na wysokie obciążenia, uderzenia, naciski powierzchniowe i pracę w podwyższonej temperaturze. Aluminium pozwala zmniejszyć masę, przyspieszyć ruch podzespołów i ułatwić montaż. Przy wyborze materiału trzeba uwzględnić trwałość, sztywność zespołu, temperaturę otoczenia oraz kontakt z wilgocią lub substancjami chemicznymi.
Znaczenie mają też geometria odkuwki, wielkość serii, tolerancje, zakres dalszej obróbki CNC i koszt wykonania całego detalu. Część lżejsza nie zawsze okaże się lepsza, jeśli jej ugięcie utrudni zachowanie dokładności maszyny. Z kolei zastosowanie stali tam, gdzie nie występują duże obciążenia, może niepotrzebnie zwiększyć masę ruchomego zespołu.
Jeśli szukasz stalowych lub aluminiowych odkuwek matrycowych do części maszyn, zapoznaj się z ofertą WOSTAL. Firma łączy kucie z obróbką CNC i kontrolą jakości, dzięki czemu może dostarczyć zarówno półfabrykat, jak i detal przygotowany do montażu.
