Меню

Свободная ковка оборудование для свободной ковки

Оборудование свободной ковки. Операции свободной ковки.

Ковка – вид горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется с помощью универсального инструмента (бойка) путем его удара или нажатия. Нагретый металл укладывают на нижний боек, а верхним бойком последовательно деформируют металл на отдельных частях заготовки. Металл свободно течет в стороны, не ограниченные рабочими поверхностями инструмента (отсюда второе название – «свободная ковка»).

Ковкой получают заготовки для последующей механической обработки. Эти заготовки называют кованными поковками, или просто поковками.

В качестве исходной заготовки для ковки используются слитки массой до 320 т, а также прокат квадратного, круглого или прямоугольного сечения. Крупные слитки имеют многогранное сечение (6 – 12 граней), слитки небольшого веса (до 2 – 3 т), особенно из легированных сталей, имеют круглое или квадратное сечение. По форме слитки подразделяются на малоприбыльные; бесприбыльные (из таких слитков изготавливают поковки типа труб, колец, венцов шестерен, пустотелых валов и.т.п.); полые, используемые для изготовления поковок баллонов и труб, испытывающих высокие давления (полые слитки из легированных сталей); удлиненные, обычно используемые для изготовления относительно длинных осей, валов и др., поковок подобного типа.

Ковка является единственно возможным способом изготовления тяжелых поковок (до 250 т и более) типа валов гидрогенераторов, турбинных дисков, коленчатых валов судовых двигателей, валков прокатных станов и.т.п. Ковку подразделяют на ручную и машинную. Ручной ковкой получают мелкие поковки в единичном производстве и при ремонтных работах с помощью наковальни и кувалды. Машинная ковка производится на молотах и гидравлических прессах.

Величина деформации при свободной ковке может быть выражена либо относительным изменением площадей поперечного сечения , либо коэффициентом уковки , где – большая площадь поперечного сечения; – меньшая площадь поперечного сечения.

При ковке (прокатке) литого металла первичные кристаллы (дендриты) дробятся и вытягиваются в направлении наибольшей деформации; т.е. при этом идут те же процессы и явления, что и при прокатке (образование волокнистой структуры, анизотропия свойств; заваривание пузырей, трещин, пор и т.п.). Практикой установлено, что для получения качественных поковок из конструкционных сталей коэффициент уковки для слитков должен превышать 2, 5, 3, а для проката не менее 1,1-1,3. В тех случаях, когда производится ковка сталей карбидного класса, например, быстрорежущей или инструментальной стали марки X12M, в которых содержатся трудноразрушаемые карбиды и ледобуритная эвтектика, коэффициент уковки для слитков должен приниматься не менее 10-12.

Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности основных и вспомогательных операций. К основным операциям ковки относится (рис.3.14): осадка, протяжка, прошивка, отрубка, гибка, скручивание.

Осадка – операция увеличения площади поперечного сечения исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты. Применяется для изготовления шестерен, дисков и т.п., а также как предварительная операция при изготовлении пустотелых поковок типа колец, барабанов, и т. п.

Разновидность осадки – высадка – заключается в местном увеличении поперечного сечения. Применяется для получения головок болтов, буртов, фланцев и т. п.

Протяжка (вытяжка) – операция удлинения заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения. Производится последовательными ударами или нажатием на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому.

При деформации заготовки образуется выпучивание ее граней, не соприкасающихся с бойками. Для устранения этого явления в процессе вытяжки заготовку периодически или после каждого удара (нажима) кантуют (поворачивают) на 90о вокруг ее оси. При протяжке на плоских бойках в центре изделия могут возникнуть (особенно при протяжке круглого сечения) значительные растягивающие напряжение, приводящие к образованию осевых трещин.

При протяжке в вырезанных бойках силы, направленные с четырех сторон, к осевой линии заготовки, способствуют более равномерному течению металла и устранению возможности образование осевых трещин.

Рис.3.14. Операции при ковке: осадка (а), высадка (б), протяжка (в), прошивка (г).

К разновидностям протяжки относится:

Разгонка – операция увеличения ширины части заготовки за счет уменьшения ее толщины.

Протяжка с оправкой – операция увеличение длины пустотелой заготовки за счет уменьшение толщины ее стенок.

Протягивают к расширяющемуся концу оправки, что облегчает ее удаление из поковки.

Раскатка на оправке – операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок.

Прошивка – операция получения в заготовке за счет вытеснения металла сквозных отверстий или углублений (глухая прошивка) с помощью прошивня, диаметр которого, примерно равен половине или одной трети наружного диаметра заготовки. При большом диаметре прошивня заготовка искажается.

Отрубка (рубка) – операция отделения части заготовки по незамкнутому контору путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента топора.

Гибка – операция предания заготовке изогнутой формы по заданному контору. Гибкой получают угольники, скобы, крючки, кронштейны и т. п.

Скручивание – операция, посредством которой часть заготовки поворачивается вокруг продольной оси. Применяется при развороте колен коленчатых валов, при изготовлении сверл и т.п. При скручивании обычно одну часть заготовки зажимают между бойками, другую разворачивают с помощью различных приспособлений – воротков, ключей, лебедок.

При изготовлении небольшой партии лебедок с относительно сложной конфигурации (головки гаечных ключей, головки болтов, диски со ступицей, втулки с буртом и др.) применяют штамповку в подкладных штампах.

При осадке, протяжке и др. кузнечных операциях в очаге деформации наблюдается неравномерное формоизменение. Последнее проявляется в бочкообразности осаживаемой заготовки, принятым квадратной исходной формы близкой к круглой и т.д. При равномерной осадке, когда силы трения между поверхностями заготовки и бойков пренебрежимо малы, исходная заготовка сохраняет форму поперечного сечения, например, прямоугольную (рис.3.15а).

В действительности на поверхностях контакта металла и инструмента действуют подпирающие силы трения, которые обусловливают переход от линейного напряженного состояния к объёмному. При этом каждая точка деформируемого тела перемещается в горизонталь, плоскости в том направлении, в котором создается наименьшее сопротивление ее перемещению со стороны контактных сил трения. Тормозящее действие этих сил проявляется тем сильнее, чем больше протяженность контакта инструмента и деформируемого тела в данном направлении.

В этом состоит сущность закона наименьшего сопротивления, сформированного С.Н. Губкиным: в случае возможности перемещения точек деформируемого тела в различных направлениях, каждая точка деформируемого тела в различных перемещается в направлении наименьшего сопротивления. Направление наименьшего сопротивления является направление кратчайшей нормали из этой точки к периметру сечения. Для точки (а) на рисунке направление кратчайшей нормали к периметру – по стрелке 1. Направления 2, 3, 4 и любое другое имеют большую протяженность к периметру. Благодаря такому характеру течения металла в начальный период осаживании в горизонтальной плоскости появятся области течения с условными линиями раздела, образуемые биссектрисами углов . Соответственно точка b будет перемещаться при осадке не по линии раздела, а по стрелке. Следствием такого характера течение металла при осадке является то, что квадратное сечение превращается в круглое, а прямоугольное – в эллиптическое (рис.3.15, б). Если продолжить осадку заготовки эллиптического сечения, то оно также будет превращаться в круглое сечение. Превращение при осадке прямоугольного или эллиптического профиля в круглое сечение характерно для любой формы профиля. Это положение называют правилом наименьшего периметра при осаживании. При больших степенях осадки угол наклона линии раздела , где arcctg .

Рис.3.15. Осадка заготовок прямоугольного и квадратного сечений при отсутствии сил трения (а) и при наличии больших сил трения (б).

Описанный характер течения металла используют при протяжке заготовки плоскими или выпуклыми бойками, когда уменьшением подачи достигают увеличение длины поковки. Для этого при протяжке пользуются узкими бойками – давление возрастает, а значит, возрастают силы трения, и материал будет течь главным образом в длину.

Машинную ковку производят на ковочных молотах или ковочных прессах.

Молоты – машины динамического (ударного) действия. Продолжительность деформации в них составляет тысячные доли секунд. Основная характеристика молотов – масса их подающих частей. Энергия, накопленная подающими частями (поршень, шток, баба, в которой крепится верхний баек) тратится на деформацию заготовки (пластическую и упругую) и колебание шабота – детали молота, на которую устанавливают нижний боек (рис.3.16). Чем больше масса шабота для ковочных молотов, тем выше их к.п.д., обычно масса шабота в 12 – 15 раз больше массы подающих частей, что обеспечивает к.п.д. равный 0,8-0,9.

Рис.3.16. Схема молота для ковки.

Различают следующие виды молотов:

1. Пневматические. Применяются для ковки мелких поковок (массой до 20 кг), их изготавливают с массой падающих частей 50-1000 кг. Частота ударов верхнего бойка 95 – 210 мин-1. Можно наносить удары регулируемой энергии, осуществлять силовой прижим поковки к нижнему бойку и держать бабу на весу.

2. Паровоздушные. Применяют для изготовления поковок средней массы (20-350 кг); масса падающих частей 1000…8000 кг. Приводится в движение паром или сжатым воздухом. Могут совершать удары регулируемой энергии, прижимать поковки между бойками и удерживать бабу на весу.

Читайте также:  Оборудование для архива регистратуры больниц и поликлиник

Прессы – машины статического действия, продолжительность деформации у них может составлять от единицы до десятков секунд. Для ковки применяют гидравлические прессы, в которых усилие создается с помощью жидкости (водной эмульсии или минерального масла) высокого давления (20-30 МН/м2), подаваемой в рабочий цилиндр. Основная характеристика пресса – наибольшее усилие, развиваемое плунжером. Для изготовления крупных поковок из слитков применяются ковочные гидравлические прессы усилием 5-100 МН.

Кроме массы поковки на выбор того или иного оборудования оказывает влияние химический состав деформируемого металла. Такие металлы как высоколегированные стали (особенно инструментальные), жаропрочные и некоторые цветные сплавы обладают низкими скоростями рекристаллизации и пониженной пластичностью, поэтому не допускают большой скорости деформации. При ковке таких металлов рекомендуется применять прессы, а не молоты. При большой массе поковки из-за динамического характера деформирования пластическую деформации получают только верхние слои, внутренние слои (вследствие затухание ударных волн) остаются не деформированными.

Технологический процесс свободной ковки состоит из следующих операций:

1) Подготовки исходного металла (осуществление в заготовленном отделении цеха, при этом удаляются поверхностные дефекты, резка заготовки на мерные длины);

2) Нагрева металла перед ковкой;

3) Собственно ковки;

4) Отделки поковки (удаления поверхностных дефектов; очистки от окалины, шлака и песка; отжига или нормализации).

Разработка технологического процесса ковки включает:

а) Составление чертежа поковки;

б) Расчет размеров и веса заготовки;

в) Выбор кузнечных операций и установление их последовательности с указанием необходимого основного и вспомогательного инструмента и приспособлений;

г) Выбор печи для нагрева;

д) Установление режимов нагрева, охлаждения, промежуточной термообработке, если требуется;

е) Выбор кузнечного оборудования и его мощности:

ж) Определение состава кузнечной бригады и норм выработки.

Чертеж поковки составляют на основании разработанного конструктором чертежа готовой детали припусков, допусков и напусков.

Припуск – предусмотренное превышение размеров поковки против номинальных размеров детали, обеспечивающее после обработки резанием требуемые чертежом размеры детали и чистоту ее поверхности. Величина припуска определяется размером детали, ее конфигурацией и типом применяемого ковочного оборудования и др. факторов.

Допуск – допустимое отклонение от номинального размера поковки, т.е. разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами поковки.

Напуск – увеличение припуска, упрощающее конфигурацию поковки ввиду невозможности или нерентабельности изготовления поковки по контуру детали.

Припуск, допуск, напуск назначают в строгом соответствии с ГОСТ.

Расчет заготовки включает в себя определение объема слитка , его массы , среднего поперечного сечения и длины заготовки . Объем заготовки определяют из следующих уравнений:

в случае заготовки-слитка:

а в случае заготовки из проката

где – объем поковки; – объем прибыльной части, поставляющей 20 – 30 % от объема слитка; – объем донной части, составляющий 5 – 10 % от объема слитка; – объем обсечек, равный 5 – 8 от объема слитка для простых поковок и 20 – 30 % для сложных поковок; – угар металла, равный 2 – 3 % от объема слитка при первом нагреве, а при последующих нагревах 1 – 1,5%.

Вес (массы) заготовки определяют с учетом плотности металла.

Площадь поперечного сечения заготовки определяют по заданному коэфффициенту уковки:

где у (для слитка) или в случае заготовки из проката.

Длина заготовки определяется по формуле

Для ковки оборудование выбирают в зависимости от режима ковки данного металла или сплава, массы поковки и ее конфигурации. Аналитический расчет необходимой мощности оборудования во многих случаях – сложный вопрос, поэтому часто используют приближенную формулу и таблицы из справочников.

Последовательность операций устанавливают в зависимости от конфигурации поковки и технических требований на неё, от вида заготовки (слиток, прокат).

Технологические требования к деталям, получаемым из кованных поковок сводятся главным образом к тому, чтобы форма поковок должна быть наиболее простой, очерченной цилиндрическими поверхностями и плоскостями. Следует избегать в поковках конических и клиновых форм. Надо учитывать трудность выполнения ковкой участков пресечение цилиндрических поверхностей между собой и с призматическими поверхностями. В поковках необходимо избегать ребристых сечений, бобышек, выступов и т.п., так как эти элементы ковкой изготовить в большинстве случаев невозможно. В местах сложной конфигурации приходится прибегать к напускам в целях упрощения конфигурации поковки, что вызывает удорожание детали. Необходимо стремиться, чтобы конфигурация поковки позволяла получить при ковке наиболее благоприятное расположение волокон.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 1127 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Оборудование для свободной ковки

В промышленности ковку производят преимущественно на ковочных молотах и ковочных гидравлических прессах.

Применяют молоты паровоздушные и приводные (пневматические, рессорно-пружинные и др.). На рис. 2 показан паровоздушный молот двойного действия.

Главной характеристикой молотов является масса падающих частей: поршня 1, штока 2, бабы 3 и верхнего бойка 4. Нижний боек 5 закреплен на подушке 6, а подушка – на шаботе 7. Заготовку (поковку) устанавливают на нижнем бойке. Золотник 8, которым с помощью системы рычагов управляет машинист молота, пускает пар или сжатый воздух под давлением 40…90 Мн/м 2 (4…9 ат) в нижнюю (под поршень) или верхнюю (над поршнем) полость цилиндра 9. Соответственно падающие части поднимаются или опускаются, масса падающих частей ускоряется суммарной силой собственного веса и полного

давления на поршень.

По типу станины представленный молот является двухстоечным арочным. Крупногабаритные поковки обрабатывают на двухстоечных мостовых молотах, а мелкогабаритные – на одностоечных молотах. Современные паровоздушные молоты в основном имеют массу падающих частей, равную 1…5 т, и применяются для изготовления поковок средней массы из небольших слитков качественной стали, блюмов и прокатной заготовки. Мелкие поковки получают из сортового проката на пневматических ковочных молотах, масса падающих частей которых составляет 0,1…1,0 т .

Пневматический молот (рис. 3) имеет два цилиндра: рабочий 1 и компрессорный 2. Поршень рабочего цилиндра соединен с бабой 3 или баба просто является частью этого поршня. Поршень 4 компрессорного цилиндра приводится от электродвигателя через редуктор и кривошипно-шатунный механизм 5. При соединении попарно верхних и нижних полостей рабочего и компрессорного цилиндров вращение кривошипного вала сообщает бабе непрерывное возвратно-поступательное движение по вертикали, удары по поковке полостей через равные промежутки времени. Воздухораспределительный механизм 6 позволяет, кроме того, вести ковку единичными ударами, держать бабу на весу, прижимать поковку к нижнему бойку, совершать холостой ход, когда баба неподвижна в нижнем положении при непрерывном вращении кривошипного вала. Упругой связью между поршнями рабочего и компрессорного цилиндров в пневматических молотах является воздух. Работоспособность молотов характеризуется энергией удара:

где т – масса падающих частей;

V – скорость падения (3…6 м/с).

Эксплуатационный КПД молотов составляет 2…3 %.

Тяжелые поковки из слитков изготовляют на гидравлических прессах, развивающих усилие до 150 Мн (15000 Т). Гидравлические ковочные прессы применяют в настоящее время и для средних поковок (вагонных осей и т.д.). На рис. 4 показана схема гидравлического пресса. В главном (рабочем) цилиндре 1 перемещается главный (рабочий) плунжер 2, соединенный с подвижной поперечиной 3. Главный цилиндр 1 установлен в неподвижной верхней поперечине 4, которая соединена четырьмя колоннами 5 с нижней поперечиной 6, закрепленной на фундаменте. Верхний боек смонтирован в подвижной поперечине 3, перемещающейся по колоннам 5, нижний боек – в нижней поперечине 6. Подвижная поперечина 3 совершает рабочий ход вниз под действием возвратного плунжера 7, соединенного с поперечиной 3, траверсой 8 и тягой 9 и перемещающегося в возвратном цилиндре 10. Возвратный цилиндр 10 установлен на траверсе. Гидравлический насос 11 высокого давления 20…32 Мн/м 2 (200…320 ат) подает воду в магистраль пресса через гидравлический аккумулятор 12, который накапливает напорную жидкость во время технологических пауз в работе пресса и отдает ее в магистраль пресса во время рабочего хода. Распределительное устройство 13 во время рабочего хода соединяет главный цилиндр (труба 1) с магистралью высокого давления, а возвратный цилиндр (труба 11) – с приемником (баком) 14 отработавшей воды. При рабочем ходе подвижная поперечина движется вниз, и верхний боек давит на поковку. Когда главный цилиндр соединяется с баком 14, а возвратный цилиндр – с магистралью высокого давления, подвижная поперечина движется вверх. Имеется несколько воздушных резервуаров 15, входящих в систему аккумулятора 12. Полости резервуаров сверху соединены между собой и с аккумулятором. В резервуарах 15 поддерживается необходимое давление воздуха с помощью компрессора. Под таким же давлением находится жидкость в аккумуляторе. Автоматические регуляторы прекращают действие насоса 11, когда жидкость в аккумуляторе поднимется до определенного уровня, и не допускают подачи жидкости в магистраль, если ее уровень в аккумуляторе минимально допустимый.

Применяют также паро-гидравлические прессы, в которых источником высокого давления является не насос, а специальный аппарат – паровой или воздушный мультипликатор. Принцип действия мультипликатора состоит в следующем. Пар давлением 0,6…1,2 Мн/м 2 (6…12 ат) давит на поршень парового цилиндра, шток которого является плунжером гидравлического цилиндра. Гидравлический цилиндр подает жидкость в магистраль высокого давления пресса. Давление жидкости во столько раз больше давления пара, во сколько раз площадь парового поршня больше площади плунжера гидравлического цилиндра. Давление жидкости в магистрали пресса достигает 6 Гн/м 2 (600 ат). Усилие пресса определяют по формуле:

Читайте также:  К показателям экстенсивного использования оборудования не относится коэффициент

,

где р – давление воды;

F – площадь поперечного сечения рабочего плунжера;

– механический КПД, равный 0,8. 0,9.

Под объемной штамповкой понимают процесс, при котором металл заготовки деформируется с изменением всех размеров заготовки, принимая форму рабочей поверхности специального инструмента – штампа. При этом форма и размеры рабочей полости (ручья) штампа полностью определяют конфигурацию изготовляемой поковки. Штампы по конструкции могут быть одноручьевыми – для деталей простой формы, и многоручьевыми – для сложных. Горячую штамповку ведут в интервале температур, обеспечивающих снятие

Источник



Свободная ковка: особенности процесса, оборудование и инструмент

Свободная ковка — процесс, при котором металл течет свободно (не ограничен поверхностями штампа), не встречая сопротивления своему движению. Ковку осуществляют последовательными ударами ку­валды, бойка молота или нажимами бойка пресса. Ме­талл, подвергаемый ковке, как правило, нагревают.

Инструмент для свободной ковки делят на три груп­пы: для обработки, удержания и измерения поковок. К инструменту для обработки поковок от­носят кувалды, молотки (ручники), гладилки, прошив­ни, зубила, обжимки и др. Удерживающий инстру­мент— наковальни и различные клещи. Для измерения поковок используют линейки, угольники, кронциркули, шаблоны и др.

Основные операции свободной ковки: осадка, высад­ка, протяжка, разгонка, рубка, прошивка, раскройка, передача металла, гибка.

При осадке поперечное сечение заго­товки увеличивают за счет уменьшения ее высоты. Во избежание продольного изгиба высота осаживаемой за­готовки не должна превышать ее диаметр или толщину более чем в 2,5 раза. Вследствие действия сил трения Т по контактным поверхностям боковая поверхность за­готовки приобретает бочкообразную форму.

Высадку (осаживание части заготовки) осуществля­ют при нагревании соответствующей части заготовки (конец или середина) или ограничивая деформацию заготовки на некоторой ее части кольцевым инструмен­том К.

При протяжке длину заготовки увели­чивают за счет уменьшения ее поперечного сечения. Про­тяжку можно вести с края заготовки и с середины. Про­тяжку с поворотом заготовки вокруг оси на 90° назы­вают протяжкой с контовкой.

Разгонки металла по длине заготовки достигают обработкой ее отдельных участков, при этом длинную ось бойка располагают параллельно оси заго­товки.

Для разделения заготовки на несколько частей при­меняют рубку соответствующим инстру­ментом (зубило, подсечка).

Сквозные или глухие отверстия в заготовке получа­ют прошивкой, применяя специальный инструмент (прошивень). Прошитые заготовки можно подвергать раскатке по диаметру с ис­пользованием оправки О, что приводит к утончению стенки кольца и увеличению его диаметра (длинная ось бойка параллельна оси кольца); или протяжке вдоль оси, при которой длина кольца возрастает из-за утончения его стенок (длинная ось бойка перпен­дикулярна оси заготовки).

Передачу металла заготовки с одного места на другое применяют при изготовлении коленча­тых валов и других поковок.

Для получения поковок с изогнутой осью применяют гибку. При изготовлении поковки в каждом случае раз­рабатывают индивидуальную технологию. При этом со­ставляют чертеж поковки на основании чертежа гото­вой детали с указанием припусков, допусков и напусков.

Припуск — предусмотренное превышение размеров поковки против номинальных размеров детали, обеспе­чивающее после обработки резанием указанные на чер­теже размеры детали и чистоту поверхности.

Допуск —разность между наименьшим и наиболь­шим предельными размерами поковки.

Напуск — увеличение припуска, упрочняющее кон­фигурацию поковки. Применяют, когда невозможно или нерентабельно делать поковку по контуру детали.

Ручную ковку ведут на наковальне, используя ку­валды и различный подкладной инструмент, а машин­ную — па ковочных молотах и прессах. Для изготовле­ния мелких поковок применяют пневматические ковоч­ные молоты, для средних паковок — ‘паровоздушные. Крупные тяжелые поковки изготовляют на ковочных прессах.

Ковоч­ный молот имеет падающую часть (баба с прикреплен­ным к ней снизу верхним бойком) и неподвижную (шабот с закрепленным в нем нижним бойком). Обыч­но масса шабота примерно в 15 раз больше массы па­дающей части. Это необходимо для того, чтобы коэф­фициент полезного действия удара был 0,8.. .0,9.

Пневматический молот имеет два парал­лельных цилиндра (рабочий 4 и компрессионный 5). В рабочем цилиндре движется поршень 3, связанный с бабой. Кривошипно-шатунный механизм 9 приводит в движение поршень 8, который, перемещаясь, поочеред­но сжимает воздух в нижней и верхней полостях ком­прессионного цилиндра и нагнетает его в полость рабо­чего цилиндра по каналам 6, в результате чего проис­ходит опускание (удар) и подъем бабы. Для впуска и выпуска воздуха используют краны 7, управляемые пе­далью 1. Пневматические молоты совершают 95. ..210 ударов в минуту, могут делать отдельные удары авто­матически, поддерживать бабу в поднятом состоянии или прижимать ее к заготовке. Масса подающих частей со­ставляет от 50 кг до 1 т.

Источник

Технология свободной ковки

К основным операциям свободной ковки относятся:

  • осадка;
  • вытяжка;
  • гибка;
  • кручение;
  • рубка;
  • прошивка и штамповка в подкладных штампах.

Осадкой металла называется операция увеличение площади поперечного сечения исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты (рис. 7.4, а). Осадка применяется при изготовлении поковок с большими поперечными сечениями и относительно малой высотой (шестерни, диски и т.п.). При изготовлении пустотелых поковок типа колец, барабанов и подобных им, осадка применяется как предыдущая операция. Разновидностью осадки является высадка, заключающийся в местном увеличении поперечного сечения (рис. 7.4, б). Высадка обычно применяется для получения головок болтов, буртов, фланцев и т.п.

При изготовлении в условиях мелкосерийного производства партии поковок с относительно сложным контуром, что трудно выполнить вышеперечисленными операциями, применяется так называемая штамповка в подкладных штампах (рис. 7.4, г). В подкладных штампах могут изготавливаться головки гаечных ключей, головки болтов, валики с буртиками и другие поковки.

Вытяжка металла

Вытяжкой называется операция увеличения длины исходной заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения (рис. 7.4, в). Вытяжка применяется при изготовлении поковок с удлиненной осью (валков, рычагов, шатунов, тяг и т.п.) и является самой распространенной операцией ковки. Она осуществляется последовательными ударами или нажатиями на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому. При деформации заготовки образуется выпучивание ее граней, которые не сталкиваются с бойками. Для устранения этого явления в процессе вытяжки заготовку периодически или после каждого удара (нажима) кантуют (возвращают) на 90° вокруг ее оси.

На интенсивность вытяжки влияет ширина и форма применяемых бойков, состояние их поверхности и длина деформируемых участков заготовки. Чем выше чистота поверхности бойков, чем меньше их ширина и чем меньше длина деформируемых участков заготовки, тем интенсивнее вытяжка. Интенсивность вытяжки увеличивается при использовании вырезных бойков вместо плоских. Последовательное чередование вытяжки и осадки позволяет значительно снизить анизотропию механических свойств.

Разновидностями вытяжки являются:

  • раскатка (раздача);
  • разгон (расширение) и т.п.

Вытяжка на оправке представляет собой операцию увеличения длины пустотелой поковки за счет уменьшения ее внешнего диаметра и толщины стенок. Эта операция применяется при изготовлении пустотелых поковок типа орудийных стволов, котельных барабанов, турбинных роторов и др.. Этой операции подвергаются предварительно прошитые заготовки, которые надеваются на оправку и обжимаются, как сплошные заготовки, с помощью вырезных или плоских бойков.

Рисунок. 7.4. Схемы основных операций свободной ковки

На рис. 7.4 изображена вытяжка трубы на оправке с помощью вырезного и плоского бойков. Раскатка на оправке (раздача) представляет собой операцию увеличения внешнего и внутреннего диаметров пустотелой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок (рис. 7.4, д) и применяются при изготовлении колец, бандажей, барабанов и т.п.

Свободная ковка

Свободную ковку, осуществляемую с применением пресса или мо­лота, называют машинной свободной ковкой. Ручную свободную ковку применяют только для штучного изготовления мелких поковок, глав­ным образом, в ремонтных мастерских и цехах. Небольшие партии крупных (массой свыше 350 кг) и средних поковок изготавливают толь­ко методом свободной машинной ковки. Свободной машинной ковкой получают, например, поковки крупных валов, дисков, роторов, бан­дажей, колец.

При машинной ковке заготовки подают к молоту или прессу вруч­ную или специальными машинами (манипуляторами, кранами и др.). Для облегчения труда по перемещению заготовки в процессе ковки применяют вспомогательный инструмент — патроны, вилки, клещи.

Исходный материал для свободной ковки — слитки, блюмы и про­кат различных размеров. Массу заготовки Q3ar определяют исходя из размеров и конфигурации поковки:

Г Qotx + Qyr + Qo6c. (70)

где Qn — масса поковки; QOTX — масса отходов; Qvr — масса уга­ра; QoOc — масса отходов при обсечке.

Читайте также:  1 Ручная сварка при монтаже и ремонте оборудования АЭС 2 Разработка и применение в проекте ВВЭР ТОИ современны

При ковке слитков отходы составляют 25—30% массы слитка. Угар принимают в размере 2—3% массы слитка или заготовки при нагреве в пламенных печах и 1,5—2% при каждом последующем подогреве. Масса обсечек зависит от сложности поковки и способа ее изготовле­ния; для простых поковок она равна 5—8%, для отдельных сложных поковок — до 30% массы заготовки.

Определив массу заготовки, устанавливают ее форму и размеры исходя из чертежа поковки; в нем учтены припуски на обработку (сня­тие стружки, окалины) и напуски металла для упрощения конфигура­ции поковки. На чертеже проставляют также допустимые отклонения размеров готовой поковки. Затем выбирают оборудование (молот или пресс) и инструмент, которыми можно выполнить нужные кузнечно­прессовые операции, обеспечивающие хорошую проковку металла по всему сечению заготовки. Обычно ковку оценивают коэффициен­том уковки (отношение площадей сечений заготовки и поковки). Для стальных слитков общий коэффициент уковки должен быть не менее 3—5, а для прокатанных заготовок — 1,1—1,5.

Основные операции свободной ковки — осад­ка, протяжка, разгонка, рубка, прошивка, раскатка, передача металла.

При осадке (рис. 128,о) площадь поперечного сечения заготовки увеличивается за счет уменьшения ее высоты. Во избежание продоль­ного изгиба высота осаживаемой заготовки должна составлять не бо­лее 2,5 ее диаметра или толщины. Вследствие действия сил трения Т по контактным поверхностям боковая поверхность заготовки приобре­тает бочкообразною форму.

Осаживание части заготовки называют высадкой (рис. 128. б). Высадку можно осуществить при нагревании соответствующей части заготовки (конца или середины) или ограничивая деформацию заготов­ки на некоторой ее части кольцевым инструментом К-

При протяжке (рис. 128, в) длина заготокн увеличивается за счет уменьшения площади ее поперечного сечения. Протяжку можно вести с края заготовки и с середины. Операцию протяжки с поворотом заго­товки вокруг оси на 90° называют протяжкой с кантовкой. Для интен­сификации процесса протяжки необходимо уменьшать упшрение. Это достигается путем уменьшения подачи а. Практически подача а со­ставляет 0,4—0,75 ширины бойка В. Коэффициент уковки при про­тяжке определяют отношением конечной ДЛИНЫ ПОКОВКИ к исходной длине заготовки или отношением площади поперечного сечения заго­товки к конечному сечению поковки. За каждое обжатие коэффициент ковки составляет примерно 1,3.

Разгонка металла по длине заготовки (рис. 128,г) достигается путем обработки ее отдельных участков; при этом ось заготовки располагают перпендикулярно к ширине бойка.

Для разделения заготовки на несколько частей применяют рубку (рис. 128,5) соответствующим рабочим инструментом И.

Для получения сплошных или глухих отверстий в заготовке при­меняют прошивку (рис. 128,е) прошивнем Я. Прошитые заготовки

можно подвергать раскатке по диаметру D (рис. 128,ж) с применени­ем оправки О, что приводит к утонению стенки кольца и увеличению его диаметра (длинная ось бойка параллельна оси кольца); или про­тяжке вдоль оси (рис. 128,з), при которой возрастает длина I кольца вследствие утонения его стенки S (длинная ось бойка перпендикулярна оси кольца).

Передачу металла заготовки (рис. 128,и) с одного места на другое применяют при изготовлении коленчатых валов и других поковок.

Для получения поковок с изогнутой осью применяют операцию гибки.

Технологический процесс свободной ков — к и. Разработка и осуществление технологического процесса изготовле­ния каждой поковки индивидуальны. На рис. 129 представлена техно­логическая схема ковки вала (слева) и кольца (справа). Изготовление поковки вала из слитка начинают ковкой цапфы, обжимом ребер и граней и обрубкой поддона (рис. 129, а и б). Для получения надлежа­щей уковки производят затем двойную осадку (рис. 129, в, г, 5). Закан­чивают операции протяжкой с наметкой (рис. 129,е) и окончательным оформлением поковки (рис. 129,ж).

Технологический процесс изготовления поковки кольца из слитка также начинается ковкой цапфы и обжимом граней (рис. 129,о и б справа). Потом обрубают прибыльную и донную части слитка (рис. 129,в). Далее— осадка и прошивка отверстия (рис. 129, г и д). Нако­нец, осуществляют раскатку с промежуточной и окончательной прав­кой (рис. 129, е, ж и э).

Машины и инструмент для свободной ков — к и. При свободной ковке мелких изделий обычно применяют пневма­тические ковочные молоты,

крупных поковок — паровоз­

душные ковочные молоты, очень крупных — гидравлические прессы.

Пневматический ковочный молот (рис. 130) имеет два цилиндра: компрессорный 9 и рабочий 8. Поршень 13 комп­рессорного цилиндра нагнетает воздух, приводящий в движение рабочий поршень 12. Возврат­но-поступательное движение поршня компрессорного ци­линдра осуществляется криво­шипно-шатунным механизмом 14 от электромотора 11 через редуктор 10.

Между компрессорным и ра­бочим цилиндрами молота име­ется воздухораспределительное устройство, состоящее из кра­нов 7 и 6 с каналами; через них сжатый воздух направля­ется в рабочий цилиндр (попе­ременно снизу и сверху)и соот­ветственно перемещает бабу молота вверх и вниз. Переклю­чение кранов осуществляется путем нажатия ножной педали 1 или рукоятки. Управляя распределением воздуха, мож­но регулировать перемещение бабы молота. Верхний боек 5 и нижний 4 крепятся к бабе молота и к подушке 3 специальными клинья­ми. Стальная подушка 3 установлена на массивном основании молота— шаботе 2, который не связан со станиной молота.

Масса падающих частей пневматических молотов (поршень, шток и баба) изменяется в пределах от 50 кг до 1 т. Масса шабота должна быть в 15—20 раз больше массы падающих частей. Число ударов бабы моло­та равно 70—190 в минуту.

Паровоздушные ковочные молоты приводятся в действие паром или сжатым воздухом от соответствующих установок. Имеются два их типа: молоты простого и двойного действия. В молотах первого типа пар или воздух осуществляет только подъем подвижных частей молота. Эти молоты встречаются редко. В молотах второго типа пар или воздух поднимает подвижные части молота и дополнительно увеличивает энергию удара молота.

На рис. 131 приведена схема устройства двухстоечного арочного ковочного паровоздушного молота. Пар или воздух в рабочий цилиндр подают через золотник 8, управляемый рукоятью,9. Верхний боек 4 обы­чно прикреплен к падающей бабе5, которая связана с нижним концом штока 6. К верхнему концу штока прикреплен поршень 7 рабочего ци­линдра. Нижний неподвижный боек 3 укреплен в стальной подушке 2, а последняя — на массивном шаботе 1.

Рис. 130. Пневматический коночный молот:

а — общий вид; б — кинематическая схема

Паровоздушный молот может выполнять единичные и множествен­ные (автоматические) удары бойка о поковку, а в необходимых случа­ях прижимать поковки бойком к наковальне. Подвижные части паро­воздушного молота можно также удерживать на весу.

Масса падающих частей паровоздушных молотов составляет 0,5— 5 т; давление пара или воздуха равно 0,6—0,8 МН/ма (МПа).

Схема гидравлического пресса для ковки металла показана на рис. 132. Рабочий цилиндр гидравлического пресса 1 закреплен в верхней неподвижной поперечине 3, которая колоннами 5 соединена с нижней неподвижной поперечиной 6, установленной на фундаменте. В рабочем цилиндре пресса имеется передвигающийся плунжер 2, к которому прикреплена подвижная траверса 4. Верхний боек 8 и нижний боек 7 размещены соответственно на подвижной траверсе и нижней непод­вижной поперечине.

Опускание подвижной траверсы с бойком, т. е. рабочий ход гид­равлического пресса, происходит под нажимом главного плунжера 2,

на который воздействует в свою очередь рабочая жидкость. Движение подвижной траверсы 4 вверх совершается под воздействием рабочей жидкости на плунжеры 10 в подъемных цилиндрах 9.

Механизмы управления гидравлическим прессом сосредоточены в одном месте — распределителе, имеющем рукоятку и перепускные клапаны.

Рабочей жидкостью пресса является вода, некоторые виды эмуль­сии, минеральное масло под давлением до 29,5 МН/м2 (МПа). Рабочая жидкость из бака 13 поступает сначала к насосу И, а затем при немо­щи аккумулятора 12 и распределительного устройства 14 направля­ется к прессу 15. Применение жидкостного аккумулятора позволяет иметь насосы меньшей производительности и использовать рабочую жидкость одновременно в нескольких прессах.

Гидравлические прессы для ковки металла могут развивать усилие на бойках в пределах 3—15 МН.

При свободной ковке применяют следующий инструме н т: бойки (плоские, вырезные и круглые), патроны, осадочные плиты, оправки, топоры, прошивни и др.

Гибка (гнутье) металла

Гибкой называется операция, с помощью которой заготовки придают изогнутую форму по заданному контуру (рис. 7.4, е). Этой операцией изготавливаются угольники, скобы, крючки, кронштейны и т.п. При сгибании происходит изменение площади поперечного сечения заготовки в зоне изгиба вследствии сжатия внутренних и растяжения внешних ее слоев, называемое стяжкой.

Для компенсации стяжки в месте изгиба заготовки предоставляют увеличенный размер по толщине. При изгибе возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному. Чтобы избежать этого явления подбирают соответствующий радиус закругления и угол изгиба. Кроме заготовок сплошного профиля сгибанию могут подвергаться также трубы, для чего последние наполняются песком и плотно забиваются с обеих сторон пробками.

Источник