Przedmioty metalowe w zależności od przeznaczenia, masy, wielkości można wykonywać różnymi metodami: odlewaniem, obróbką skrawaniem lub metodą kucia. Kucie swobodne i matrycowe ma tę zaletę, że powstały element wyróżnia się wysoką własnością wytrzymałościową i nie posiada wad.
Podstawowymi materiałami na odkuwki swobodnie kute i matrycowe są konstrukcyjne stale węglowe i stopowe, jak również metale niezależne i ich stopy.
Kucie swobodne
Polega na odkształcaniu metalu w dowolnych kierunkach przy pomocy specjalnych kowadeł kształtowych i różnego rodzaju narzędzi i przyrządów kształtujących fragmenty odkuwki. Stosowane operacje na elemencie to: wydłużanie, roztłaczanie, spęczanie, przebijanie, przecinanie, zginanie, skręcanie oraz zgrzewanie. Kucie swobodne zwykle stosowane jest przy niedużych seriach, gdzie wykonanie matryc jest nieopłacalne lub przy wyrobie odkuwek o dużej masie i rozmiarach. Przy regeneracji i naprawie narzędzi i sprzętu warsztatowego oraz przy wykonywaniu części zamiennych, jak i do celów remontowych. Maksymalna masa surowca, czyli wlewków na odkuwki wynosi 500 ton. Małe odkuwki wykonuje się ze wsadu uprzednio walcowanego, a duże z wlewków.
Do kucia swobodnego używa się młotów i pras hydraulicznych, kowarek oraz elektrospęczarek, kowadeł, kleszczy, przecinaków.
Do odkuwek swobodnie kutych należą:
- pierścienie i tuleje rozkuwane
- pręty okrągłe płaskie i kwadratowe
- bloki kwadratowe i prostokątne
- wały wielostopniowe
- krążki pełne i z otworami
- sworzenie
- czopy, dennic
Materiałami wsadowymi są:
- wlewki- odkuwki o sporych wymiarach i masie kuje się zwykle bezpośrednio z wlewków o odpowiedniej wielkości odlanych w kształcie ostrosłupa ściętego o przekroju sześcio-, ośmio- lub dwunastoboku.
- kęsiska kute lub walcowane- o przekroju kwadratowym, wklęsłych bokach i zaokrąglonych krawędziach. Kęsy lub pręty walcowane zwykle używane są na lżejsze odkuwki. Kęsy mają przekrój poprzeczny, bardzo zbliżony do kwadratu, natomiast pręty walcowane mogą mieć przekrój poprzeczny kwadratowy, prostokątny lub okrągły.
Odbiorcami odkuwek swobodnie kutych zwykle są firmy z przemysłu maszynowego, zbrojeniowego, energetycznego, stoczniowego, górnictwa, wiertnictwa czy transportu drogowego. Mają wiele zastosowań jako elementy i podzespoły w wielu różnych branżach:
- na resory do pojazdów mechanicznych
- na obciążone przekładnie zębate, koła zębate, sworznie tłokowe
- na łączniki do rur
- na łopatki turbinowe, wały turbin
- na śruby i części kotłów
- na części sterów okrętowych
- na śruby sprzęgłowe, osie lokomotyw, osie wagonowe
- na silnie obciążone części maszyn i silników w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym
- na trzpienie, na części lotniczego
- na części i podzespoły sprzętu do kosmonautyki
- na wiertła specjalne i walce oporowe
Kucie matrycowe
Kucie matrycowe jak nazwa wskazuje polega na kształtowaniu przedmiotu w matrycy. Jakoś wyrobów kutych matrycowo jest większa w porównaniu z podobnymi produktami wykonanymi inną metodą obróbki stali. Metal obrobiony plastycznie, a następnie poddany obróbce cieplnej ma najlepsze własności mechaniczne oraz wytrzymałość i dlatego najbardziej obciążone części maszyn wykonuje się z odkuwek. Szerokie zastosowanie odkuwek matrycowych jest spowodowane wieloma zaletami procesów kucia matrycowego. Wysoka jakość odkuwek, wydajność urządzeń oraz szeroki stopień wykorzystania.
Kucie matrycowe pozwala zaoszczędzić sporo materiału, jest więc ekonomicznym sposobem obróbki. Według danych statystycznych zastąpienie obróbki skrawaniem kuciem matrycowym umożliwia na każdy milion ton wsadu zaoszczędzić 25000 ton oszczędności metalu. W porównaniu z kuciem swobodnym kucie matrycowe daje duże korzyści. Zapewnia większą dokładność przy wykonaniu odkuwek, daje możliwość nadania kształtu odkuwce, jakiego nie uzyskamy poprzez kucie swobodne. Szybko i łatwo można odkuwać przedmioty o skomplikowanych kształtach. Duża wydajność i łatwość sprawia, że koszty się zmniejszają. Oszczędność czasu oraz robocizny. Niezbędne jest jednak zakupienie, często drogich urządzeń i matryc, które opłacalne jest dopiero przy dużych seriach.
Odkuwka matrycowa różni się od odkuwki swobodnie kutej tym, że ma wyraźną granicę podziału, a charakterystyczną cechą jest wypływka, jeśli jest to matryca otwarta. Kucie w matrycach zamkniętych odbywa się bez tworzenia wypływki. Jej rolę spełnia kompensator, umieszczany w obszarze wykroju, później zapełniających się metalem.
Do odkuwek matrycowych należą:
- koła zębate
- wały korbowe
- koła jezdne
Kucie matrycowe posiada szereg zalet, przede wszystkim możliwość produkcji dużej ilości sztuk w krótkim czasie.