Выбор параметров технологического режима кузнечных операций и ковочного оборудования

ПОЛУЧЕНИЕ ПОКОВОК ДЕТАЛЕЙ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

(ОСАДКА)

Методические указания

К практической работе:

По курсу:

“Технология конструкционных материалов”

для студентов специальности 190700

Москва 2012 г,

Цель работы

Ознакомление с процессом ковки. Освоение навыков выбора оборудования и основных параметров режима ковки на примере осадки.

Основные теоретические сведения

Ковка - процесс обработки металлов давлением путем местного приложения деформирующих нагрузок с помощью универсального подкладного инструмента или бойков. Одним из видов ковки является осадка. Осадку очень часто применяют в заготовительном производстве для получения заготовок требуемой формы. Осадка это единственно возможный способ получения заготовок большой массы заданной формы.

Разработка технологического процесса ковки включает:

- составление чертежа поковки;

- установление режимов нагрева под ковку и выбор нагревательного устройства.

- выбор параметров режима ковки и кузнечного оборудования

Порядок выполнения работы

Разработка чертежа поковки

Чертеж поковки (рис.2) разрабатывается по чертежу готовой детали (рис.1). Для этой цели по ГОСТ 7229-90 выбираются припуски, допуски и, если потребуется, напуски (табл. 1).

Припуск - поверхностный слой металла поковки, подлежащий удалению обработкой резанием для получения требуемых размеров и качества поверхности готовой детали.

Допуск- допустимое отклонение от номинального размера поковки проставленного на ее чертеже, то есть разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами поковки.

Напуск- объем металла, добавляемого к поковке сверх припуска для упрощения ее формы и, следовательно, процесса ковки.

Рис.1. Чертеж детали

Рис.2. Чертеж поковки

1-деталь, 2- припуск, 3- напуск.

Контур поковки вычерчивают сплошными линиями по номинальным размерам. Габаритный контур готовой детали после механической обработки вычерчивают на чертеже поковки тонкими линиями.

В результате пластической деформация заготовки при осадке ее высота уменьшается, а площадь поперечного сечения возрастает. Поскольку при пластическом деформировании объем практически не изменяется то степень пластической деформации определяется таким показателем как коэффициент уковки . m=Sпок/Sзаг где Sпок ,Sзаг - площади поперечного сечения поковки и заготовки соответственно. Обычно при осадке коэффициент уковки составляет .m = 1.5

Расчеты начинают с определения объема и массы поковки. Для определения объема поковки фигуру разбивают на элементарные части и определяют их объем по известным из геометрии формулам. Затем подсчитывают массу поковки. При определении массы заготовки учитывают, что потери металла на угар при нагреве заготовки составляет 2,5% от объема заготовки. При известной площади поперечного сечения поковки и заданном значении коэффициента уковки определяют длину и диаметр заготовки. Полученное значение диаметра заготовки округляют до ближайшего большего в соответствии с сортаментом проката стали ГОСТ 2590-71 (табл. 2).

Установление режима нагрева под ковку

Как известно пластичность металлов повышается с ростом температуры. Поэтому перед ковкой заготовку предварительно нагревают в печи до заданной температуры. При разработке технологии нагрева заготовок перед ковкой решаются следующие задачи:

- определение температурного интервала обработки;

- определение скорости нагрева;

- выбор нагревательного устройства;

- определение времени нагрева.

Температурный интервал ковки зависит от химического состава материала. На практике пользуются табличными данными (табл. 3).

Время нагрева в пламенной печи – для заготовок из проката диаметром

100 – 300 мм определяют по эмпирической формуле инженера Н.Н. Доброхотова

t = a D^3/2 , ч

Здесь, D- диаметр заготовки, м; a- коэффициент, учитывающий теплопроводность и способ укладки заготовок,

a= 12,5.

Выбор параметров технологического режима кузнечных операций и ковочного оборудования

В процессе изготовления поковок для деталей, предложенных в задании, используется операция осадки. Осадкой называют формоизменяющую операцию, в процессе которой производится уменьшение высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения (рис. 3)

.

Рис. 3.Осадка

1- основание, 2-боек, 3- заготовка, 4-поковка.

При этом осадка может производиться на молоте или прессе. В первом случае процесс ОМД происходит за счет кинетической энергии деформирующих частей молота, во втором гидравлического давления, развиваемого прессом. Основное отличие это существенная разница в скорости деформирования. Процесс происходит следующим образом. Нагретую до определенной температуры заготовку помещают между бойком и основанием. Во избежание изгиба заготовки при осадке отношение высоты заготовки к ее диаметру не должно превышать 2,5.

При выборе операции осадки ковкой на прессе определяют необходимое усилие. При выборе операции осадки ковкой на молоте определяют работу пластической деформации, отсюда находят кинетическую энергию и массу рабочих частей молота.

Усилие при осадке определяется как произведение площади поперечного сечения на среднее давление при осадке. Для заготовки цилиндрического вида среднее давление можно приближенно подсчитать по формуле

где -временное сопротивление материала заготовки при заданной температуре ковки, - коэффициент, учитывающий влияние скорости деформации при ковке, - диаметр и высота заготовки.

Таким образом

При ковке с помощью молота определяется энергию удара. Для этого рассчитывают работу деформации по формуле

где Рср - среднее значение давления при осадке, Н/м2; - объем заготовки , e - относительная деформация . Относительная деформация равна

где Нзаг и Н - исходная и конечная высота заготовки соответственно.

Подбор ковочного молота производится по массе падающих частей. Массу падающих частей молота определяют по кинетической энергии удара.

Так как энергия удара молота используется на деформацию не полностью, то в расчете следует принять во внимание КПД удара h= 0,8. Тогда энергия удара определится из соотношения

Где -скорость падающей части молота в момент удара, а -масса молота

Определив массу падающих частей молота осуществляем подбор пневматического или паровоздушного молота ( Табл. 5 и 6.)

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

ЗАДАНИЕ

Разработать технологический процесс получения поковки детали из стали 10. Чертеж поковки представлен на рис. 4.

Разрабатываем чертеж поковки. Припуски и допуски определяем по ГОСТ -72-29-90 табл.1 .

Определяем объем поковки. С учетом потерь на угар при нагреве объем заготовки составит V заг= 0,0032 , .

Диаметр заготовки из проката округляем до ближайшего значения в соответствии с ГОСТ (табл.2 ).D заг = 170 мм = 0,17 м . Соответственно высота заготовки (длина прутка) составит Н заг = 0,142 м .

Определим режим нагрева заготовки в камерной пламенной печи. Температура рабочего пространства печи составит 1400°С. Температура нагрева заготовок из стали 10 1300°С. Время нагрева заготовок определим по формуле Н.Н. Доброхотова t = 12,5 х 0,17 = 0,89 час = 53 мин .

Проверим, обеспечена ли устойчивость заготовки при операции осадки.

Далее переходим к расчету кинетической энергии при осадке с помощью молота. Определение массы падающих частей ведем в соответствии с методикой, изложенной в разделе 2.3.

Принимаем = 20 Мн/м² (табл.1 Задания ) -Среднее давление при осадке составит P сp ⁼ 20 х 2,5 х (1 +0.167 х0,17/0,142 ) = 99 МН/м²

Подсчитываем работу деформации при осадке и определяем кинетическую энергию падающей части молота

A_Д = 99 х 10⁶ х 0,0032 х 0, 05 = 13800 Дж = 13,8 кДж .

Определяем массу падающей части молота M = 965 кг .

Согласно ГОСТ 712 - 82 выбираем пневматический молот, энергия удара которого Еу = 28 кДж, масса падающих частей M = 1000 кг,.частота ударов - 95 мин -¹ (табл. 5).

ЛИТЕРАТУРА

1. Технология .конструкционных материалов. Под ред. А.М. Дальского. М., Машиностроение , 1993.

2. Ковка и штамповка. Справочник. Под ред. Е. И. Семенова Том 1,М., Машиностроение, 1985.

3. Омельченко П.П. Технологические процессы ковки, штамповки. Курсовое проектирование. Высшая школа. 1986.

4. Е.И. Семенов и др. Технология и оборудование ковки и объемной штамповки. М., Машиностроение, 1978.

5. Маслакова Л.П. Применение обработки давлением в автотракторостроении/ М., МАДИ, 1984.

Приложение 1

Таблица 1

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: