Co warto wiedzieć o odkuwkach swobodnych?

Odkuwki stalowe to jeden z wielu produktów hutniczych, które powstają w procesie wykuwania, a to oznacza, że wytwarzane są w całości z jednego kawałka stali. Jednym z rodzajów takiego procesu jest odkuwanie swobodne, którego produktem są zaś naturalnie odkuwki swobodne albo inaczej odkuwki stalowe swobodnie kute. Przebieg kucia swobodnego polega na wpływaniu na kształt metalu za pomocą narzędzi, które powodują wielokierunkowy przepływ metalu, innymi słowy jest to proces plastycznego kształtowania metalu z wykorzystaniem młota lub prasy. Jest to m.in. przecinanie, spęczanie, skręcanie, wydłużanie elementu, zgrzewanie, zaginanie czy jego roztłaczanie. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie odkuwek o nietypowym rozmiarze czy kształcie. Pierwszą częścią procesu jest przygotowanie tzw. wsadów, które następnie nagrzewane są w otoczeniu około 1200°C. Ten rodzaj odkuwek wykonuje się głównie przy wykonywaniu odkuwek ciężkich oraz przy niewielkich seriach, gdzie wykonywanie matryc nie jest zbyt opłacalne np. przy silnikach samochodowych czy samolotowych. Wszystko dlatego, że maksymalna masa materiału odlewowego na odkuwki swobodne wynosi 500 ton. Zwieńczeniem procesu kucia swobodnego jest oczyszczeniu produktu oraz nadanie odkuwkom oczekiwanych parametrów wytrzymałościowych, by maksymalnie polepszyć możliwości techniczne obrabianego metalu.

Kiedy stosuje się odkuwki swobodne?

Jak wspomniano wcześniej, chociaż proces swobodnego kucia stali jest potrzebny i efektywny to prawdziwie opłacalny jest jedynie w konkretnych sytuacjach. Dlatego też kucie swobodne wykonuje się w szczególności przy produkcji jednostkowej, ponieważ przy procesach masowych działanie to jest niemal nieopłacalne. Co więcej, taki rodzaj kucia hutniczego sprawdzi się przy odkuwkach, których wymiary i ciężar przewyższa możliwości przerobowo-produkcyjne najcięższych zespołów matrycowych, jakimi dysponuje dana huta. Odkuwki swobodne stosuję się szeroko m.in. w przemyśle wydobywczym, kolejowym czy rolnictwie.

Właściwości odkuwek swobodnych

Odkuwki swobodne charakteryzują się szeregiem właściwości, które sprawiają, że są one wyjątkowe w porównaniu z innymi rodzajami odkuwek. Przede wszystkim, dzięki procesowi kucia swobodnego, uzyskuje się wyroby o dużo lepszych parametrach wytrzymałościowych niż te otrzymane w wyniku odlewania. Ponadto odkuwki swobodne cechują się większą jednorodnością struktury oraz lepszą jakością powierzchni. Warto również zwrócić uwagę na fakt, że proces kucia swobodnego pozwala na uzyskanie wyrobów o nietypowych kształtach i rozmiarach, co jest szczególnie istotne w przypadku produkcji części o skomplikowanej geometrii.

Korzyści wynikające z zastosowania odkuwek swobodnych

Wykorzystanie odkuwek swobodnych niesie ze sobą wiele korzyści. Po pierwsze, dzięki lepszym właściwościom mechanicznym takich wyrobów, możliwe jest zastosowanie ich w konstrukcjach narażonych na duże obciążenia. Po drugie, odkuwki swobodne pozwalają na osiągnięcie większej precyzji wykonania, co przekłada się na lepsze dopasowanie elementów i dłuższą żywotność części. Po trzecie, proces kucia swobodnego jest stosunkowo prosty i nie wymaga skomplikowanych narzędzi ani matryc, co pozwala na obniżenie kosztów produkcji, zwłaszcza przy niewielkich seriach.

Ograniczenia i wyzwania związane z odkuwkami swobodnymi

Mimo licznych zalet odkuwki swobodne mają również swoje ograniczenia. Przede wszystkim, proces kucia swobodnego jest czasochłonny i pracochłonny, co może wpłynąć na wyższe koszty produkcji, zwłaszcza przy dużych seriach. Ponadto, ze względu na brak matryc, uzyskanie jednorodności kształtu i wymiarów odkuwek może być trudniejsze niż w przypadku odkuwek matrycowych. W związku z tym odkuwki swobodne mogą wymagać dodatkowej obróbki mechanicznej, co również wpływa na wzrost kosztów.

Technologiczne innowacje w procesie kucia swobodnego

W ostatnich latach obserwuje się rozwój technologii związanych z kuciem swobodnym. Jednym z takich rozwiązań jest zastosowanie automatyzacji procesu kucia za pomocą robotów przemysłowych, co pozwala na zmniejszenie kosztów pracy oraz zwiększenie precyzji wykonania. Ponadto coraz częściej stosuje się techniki kontroli jakości, takie jak badania ultradźwiękowe czy rentgenowskie, które pozwalają na wykrycie ewentualnych wad materiału i zapewnienie wysokiej jakości odkuwek swobodnych.