Тема 11. Заготовки, получаемые свободной ковкой

1. Общие сведения.

2. Выбор оборудования для свободной ковки.

Ковка — старинный способ получения заготовок. Применение этого способа до сих пор эффективно в единичном и мелкосерий­ном производстве заготовок не сложной конфигурации (валы, оси, кольца, державки и др.). При производстве крупных (мас­сой до 400 т) заготовок ответственных деталей (например, валов турбин) ковка незаменима. Инструмент при ковке: бойки (плос­кие и вырезные), оправки, пережимки, топоры, раскатки, прошив­ки и др. — достаточно универсален, прост и дешев. При ковке де­формирование металла происходит со свободным течением его в стороны (при горячей объемной штамповке течение металла огра­ничено полостью штампа), поэтому квалификация кузнеца здесь играет решающую роль для точности и качества поковки. Но простой и дешевый инструмент не позволяет получать сложных элементов (например, конические участки) и заставляет иметь на поковках большие припуски, напуски, допуски. Поэтому при последующей обработке детали резанием в стружку иногда ухо­дит до 65 % металла заготовки.

Рассмотрим основные переходы ковки (рис. 3.13, а-л).

Осадка (рис. 3.13, а) заключается в увеличении площади по­перечного сечения заготовки путем уменьшения ее высоты и применяется: для получения поковок с большими поперечны­ми сечениями из заготовок с меньшими поперечными сечения­ми (которые легче резать), например дисков, шестерен, для унич­тожения литой дендритной структуры слитка и улучшения ме­ханических свойств материала. Последние зависят от степени деформации, измеряемой при ковке уковом, т. е. отношением площадей после деформации и до нее. Bo-избежание продольно­го изгиба и образования на поковке складки при осадке не долж­но нарушаться соотношение, гарантирующее устойчивость за­готовки: высота ее не должна превышать 2,5 наименьшего попе­речного размера. Разновидностями осадки являются осадка в кольцах (рис. 3.13, б) и высадка, применяемые для получения дисков со ступицами (при высадке диаметр заготовки берется

по наименьшему диаметру поковки и заготовка ставится внутрь кольца).

Протяжка (рис. 3.13, в) применяется для увеличения дли­ны поковки или ее части за счет уменьшения площади ее попе­речного сечения. При протяжке заготовка получает движение подачи П и кантовки К (поворот относительно продольной оси, например, на 90° — для уничтожения уширения), чередование которых может быть различной. При протяжке круглых загото­вок на плоских бойках возникает осевая рыхлость (в результате возникновения в осевой зоне растягивающих напряжений за счет ее расклинивания зонами затрудненной деформации). Во-избежание этого применяют вырезные бойки. Их применяют также при протяжке труб на оправке (рис. 3.13, г).

Раскатка кольца на оправке (рис. 3.13, д) применяется для увеличения его диаметра и уменьшения поперечного сечения. После каждого обжатия кольцо на оправке поворачивается.

Гибка (рис. 3.13, е) выполняется для искривления заготов­ки и производится в приспособлении или краном.

Скручивание (рис. 3.13, ж) производится для поворота од­ной части заготовки относительно другой, например при изго­товлении коленчатых валов, когда оси мотылевых шеек, откован­ных в одной плоскости требуется развернуть, например, на 120°. При скручивании одну часть заготовки зажимают между бойка­ми, другую — поворачивают различными приспособлениями.

Отрубка (рис. 3.13, з) служит для отделения части заготов­ки (слитка, проката) и выполняется внедрением в нее топора.

Прошивкой (рис. 3.13, и) путем внедрения в поковку сплош­ных и полых прошивней получают углубления и отверстия. Во избежание зарубки бойков молота или пресса прошивнем при его выходе из поковки применяют подкладные кольца или про­изводят прошивку с двух сторон. Прошивка сопровождается образованием отхода — выдры.

Кузнечная сварка (рис. 3.13, к) состоит в проковке в сложен­ном виде двух частей (например, концов изогнутой кольцом за­готовки) для их соединения. Температура должна быть выше 1100°С (порог свариваемости), сталь не должна содержать мно­го углерода.

Передача (рис. 3.13, л) — смещение одной части заготовки относительно другой при сохранении параллельности осей или плоскостей частей заготовки. Применяется, например, при ков­ке коленчатых валов.

Например, при ковке кольца будут применены осадка, про­шивка, раскатка на оправке. Нежесткие кольца можно получить гибкой и сваркой. Валы куются в основном протяжкой.

Для машинной ковки применяют пневматические молоты, паровоздушные ковочные молоты, гидравлические ковочные прессы.

Молоты ковочные пневматические (рис. 3.13, м) приводят­ся электродвигателем 13, соединенным муфтой 12с редуктором 11, уменьшающим скорость вращения и увеличивающим вращаю­щий момент на кривошипе 15, приводящем в движение шатун 14 и поршень 8 компрессорного цилиндра 9. При перемещений пор­шня 8 поочередно в верхней и нижней полостях компрессорного цилиндра 9 воздух сжимается до 0,2-0,3 МПа и при открывании с помощью педали золотников (кранов) б или 7 подается в рабо­чий цилиндр 5, поршень которого 4 на конце массивного штока несет верхний боек 3. В результате падающие части 3 и 4 переме­щаются вниз-вверх и наносят удары по заготовке, лежащей на нижнем бойке 2, закрепленном на массивном шаботе 1. Масса шабота ковочных молотов в 10-15 раз больше массы падающих частей. Чем больше масса шабота, тем выше КПД. Все части объе­динены в единое целое станиной 10. Эти молоты могут: наносить единичные и автоматические удары регулируемой энергии, осуще­ствлять прижим поковки к нижнему бойку (например, для гибки и скручивания); держать боек 3 на вису и работать на холостом ходу (баба свободно лежит на нижнем бойке). Молоты деформируют металл за счет энергии, накопленной падающими частями к мо­менту их соударения с заготовкой, пропорциональной массе па­дающих частей. Молоты характеризуются энергией удара или но­минальной массой падающих частей.

Молоты ковочные пневматические (МВ4127... М4140А моде­ли) выпускаются с номинальной массой падающих частей от 50 до 1000 кг, соответственно энергия удара — от 0,9 до 30 кДж. Об­ласть их применения — ковка мелких поковок (средняя масса фасонной поковки 20 кг).

Молоты ковочные паровоздушные по принципу действия похожи на пневматические, но приводятся в действие паром или подогретым сжатым воздухом давлением 0,7-0,9 МПа, поэтому для их работы на заводе требуется наличие котельной или ком­прессорной. Современные молоты используют пар не только для подъема бабы, но и для нанесения удара, когда пар подается в поршневую полость цилиндра, т. е. являются молотами двойно­го действия. По конструкции станины они делятся на арочные (например, М1343А), мостовые (например, МА1549) и одно­стоечные.

Прессы ковочные гидравлические (рис. 3.13, о) являются "машинами статического действия, они характеризуются величи-• ной номинального усилия. Усилие создается с помощью водной эмульсии или минерального масла, подаваемых в рабочий ци­линдр 6 под давлением 20-30 МПа. Плунжер 5 передает усилие 'подвижной поперечине 4, несущей верхний боек 2 и перемеща­вшейся по колоннам 3. Нижний боек 1 устанавливается на ниж­ней неподвижной поперечине 12, которая колоннами 3 соедине-

на с верхней неподвижной поперечиной 10, несущей рабочий цилиндр. Подъем подвижной поперечины вверх осуществляет­ся подачей рабочей жидкости в возвратные цилиндры 9, плун­жеры 8 которых посредством верхней поперечины 7 и тяг 11 поднимают подвижную поперечину. У современных ковочных прессов нижний боек устанавливается на выдвижном столе, что значительно упрощает смену инструмента.

В СНГ строят ковочные прессы усилием 5-125 МН. Область их применения — изготовление крупных поковок в основном из слитков. Пример маркировки: ПБ1343 (для пресса усилием 20 МН).

Масса заготовки при ковке может достигать 400 т, поэтому исключительно важна комплексная механизация и автомати­зация процесса ковки для исключения тяжелого труда, повыше­ния производительности и точности ковки. Рассмотрим основ­ные средства механизации ковки.

Ковочные мостовые краны имеют две тележки: главная предназначена для манипулирования изделием (подача слитка под пресс, кантование его в процессе ковки); вспомогательная — для переноса инструмента и поддержки концов заготовки в про­цессе ковки.

Ковочные поворотные краны применяют для обслужива­ния молотов с массой падающих частей 0,5 т и выше: для загруз­ки печей, подачи заготовок от печи к молоту, манипулирования заготовкой в процессе ковки, удаления поковки от молота. Для передачи заготовок и поковок применяют разнообразные скли­зы и конвейеры. Посадочные машины подают заготовки к печи, загружают их в печь, выдают их из печи к прессу.

Ковочные манипуляторы зажимают заготовку клещами, перемещают ее, поворачивают относительно горизонтальной оси (кантуют) и поднимают ее. Манипуляторы для инструмента подносят и удерживают инструменты в процессе ковки.

Кантователи подвесные (на подъемном кране) и напольные применяют для поворота поковки относительно горизонтальной оси (кантовки) при отсутствии или недостаточной грузоподъем­ности манипулятора.

Столы подъемно-поворотные применяют для обеспечения захвата и перехвата заготовки манипулятором. Из печи заготов­ки укладывают на стол, находящийся на уровне пола. После подъе­ма стола заготовка может быть захвачена манипулятором. Для перехвата заготовки манипулятор кладет ее на стол, который поворачивают на 180° относительно вертикальной оси, после чего манипулятор берет заготовку за другой конец.

Клинозабивные машины подвешиваются на подъемном кра­не и с помощью сжатого воздуха забивают и выбивают клинья, крепящие бойки.

Штамповка на ковочных вальцахнапоминает продольную прокатку в одной рабочей клети, на двух валках которой закрепляют секторные штампы, имеющие соответствующие ручьи (рис. 3. а).

Нагретую заготовку 1 подают до упора 2 в тот момент, когда секторные штампы 3 расходятся. При повороте валков происходит захват заготовки и обжатие ее по форме полости; одновременно с обжатием заготовка выталкивается в сторону подачи.

На вальцах изготовляют поковки сравнительно несложной кон­фигурации, типа звеньев цепей, рычагов, гаечных ключей и т. п. Кроме того, на вальцах фасонируют заготовки для последующей штамповки, чаще всего на кривошипных горячештамповочных прессах. Профилируют и штампуют в одном или нескольких ручьях. Исходное сечение заготовки принимают равным максимальному Рис. 3. Схемы действия ковочных вальцов (а) и ротационно-ковочной машины (б) сечению поковки, так как при вальцовке происходит главным образом протяжка.

Штамповка на ротационно-ковочных машинахподобна операции протяжки и заключается в местном обжатии заготовки по ее периметру. Заготовку / (рис. 3. б) в виде прутка или трубы помещают в отверстие между бойками 7 машины, находящимися в шпинделе 6. Бойки могут свободно скользить в радиально расположенных пазах шпинделя. При вращении шпинделя ролики 5, помещенные в обойме 4, толкают бойки 7, которые наносят удары по заготовке. В исходное положение бойки возвращаются под действием центробежных сил. В машинах этого типа получают поковки, имеющие форму тел вращения. Существуют машины, у которых вместо шпинделя с бойками вращается обойма с роликами; в этом случае для возвратного движения ползунов служат пружины. В таких машинах получают поковки квадратного, прямоугольного и других сечений.

Типовыми поковками, изготовляемыми радиальным обжатием, являются различного рода ступенчатые цилиндрические или конические валики, трубы с оттянутыми на конус концами и т. п.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: