29 Преимущества и недостатки свободной ковки

Широкое использование свободной ковки при производстве заготовок объясняется рядом преимуществ по сравнению с другими видами производства заготовок.

К основным преимуществам свободной ковки относятся следующие.

1) свободная ковка позволяет получать высокое качество металла с повышенными характеристиками пластичности по сравнению с отливками,

2) возможность получать крупные поковки, масса которых исчисляется десятками и даже сотнями тонн, а длина — десятками метров. Получение таких заготовок с высоким качеством металла другими способами невозможно или нецелесообразно;

3) для изготовления крупных по массе и размерам поковок требуются сравнительно небольшие усилия, так как обработка производится обжатием отдельных небольших участков заготовки, а удельные усилия невелики ввиду относительно свободного течения металла в стороны. В результате требуются прессы и молоты сравнительно небольшой мощности;

4) применение универсальных машин и, в особенности, универсального инструмента позволяет резко снизить затраты, сязанные с оборудованием и инструментом при изготовлении единичных поковок или небольшого числа одинаковых поковок. В единичном и мелкосерийном производствах свободная ковка в ряде случаев оказывается экономически наиболее выгодной.

Однако свободная ковка имеет также недостатки:

1) низкая производительность по сравнению с горячей штамповкой большие напуски на поковках, что влечет большую последующую механическую обработку. Сложные поковки делают с большими напусками для упрощения процесса ковки;

2) большие допуски и припуски, исчисляемые десятками миллиметров при крупных поковках, что также приводит к большой последующей механической обработке;

3) большие отходы металла, обусловленные большими технологическими отходами, напусками, допусками и припусками.

В связи с такими крупными недостатками применять свободную ковку нужно только там, где это диктуется экономической или технической целесообразностью.

30 Основные технологические операции свободной ковки.Всякий технологический процесс свободной ковки можно подразделить на основные, вспомогательные и отделочные операции.

К основным кузнечным операциям относятся осадка, протяжка, прошивка, рубка, гибка и закручивание. С помощью основных кузнечных операций производится главное формоизменение при ковке, в то время как вспомогательные и отделочные операции выполняют функции подготовки и доделки перед или после основных операций.

Каждая основная кузнечная операция определяется характером деформиронания и применяемым инструментом.

Осадкой называется основная кузнечная операция, при которой увеличиваются размеры поперечного сечения исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты (рис)нок 4.8). При осадке заготовку устанавливают вертикально и деформирование происходит вдоль оси заготовки. Осадку применяют в следующих случаях: для получения поковок с большими по-перечными размерами из заготовок меньшего поперечного сечения (поковки фланцев, шестерен, дисков); как предварительную операцию перед прошивкой для выравнивания торцов и увеличения диаметра при изготовлении полых поковок, например, поковок типа колец, барабанов, муфт какпредварительную операцию перед протяжкой для наибольшего разрушения литой дендритной структуры и уменьшения неравномерности свойств в поперечном и продольном направлениях; для повышения укова, если площадь наибольшего поперечного сечения выбранного слитка не обеспечивает требуемого укова; вместе с протяжкой для деталей типа шестерен, дисков и др.; для повышения механических характеристик в тангенциальном и радйаль ном направлениях в поковках типа шестерен и др.

Протяжкой (вытяжкой) называется кузнечная операция, при которой увеличивается длина исходной заготовки при одновременном уменьшении площади поперечного сечения (рисунок 4.9).

Операция протяжки с ее разнообразными вариантами и вспомогательными операциями является основной формоизменяющей операцией по изготовлению гладких и ступенчатых валов, коленчатых валов, фасонных поковок типа шатунов, дышел и т. п.

Протяжка занимает 60...70 % всего времени работы при свободной ковке. Она всегда осуществляется по частям, деформируются одновременно только отдельные участки заготовки в определенной последовательности, причем бойки не перекрывают целиком заготовку. Протяжка на плоских бойках производится двумя способами.

Первый способ - протяжка заготовки с одной стороны на длину участка, затем кантовка на 90° и протяжка с другой стороны (рисунок 4.10, а). После этого производится подача, т. е. продольное передвижение и протяжка следующего участка исходной заготовки или без подачи повторяется вытяжка (обжатие) первого участка. Этот способ широко распространен, особенно при протяжке крупных поковок.

Второй способ (рисунок 4. 10, б) заключается в обжатии участков на каждой стороне заготовки с кантовкой на 90° после каждого нажатия. После обжатия всех четырех сторон дается подача и обжимается следующий участок заготовки. Второй способ применяют при протяжке заготовок из легированной стали и сплавов с пониженной пластичностью. Одним из способов протяжки является раскатка на оправке (рисунок 4.11), и применяют ее при ковке относительно коротких полых поковок типа колец и обечаек.

При раскатке на оправке нижний боек отсутствует, его

заменяет цилиндрическая оправка, опирающаяся на подставки. Боек делают узким и длинным, причем желательно, чтобы длина бойка перекрывала всю длину поковки (ширину кольца). В ширину кольцо растет тем меньше, чем больше начальная длина.

Ковку ведут с вращательной подачей заготовки (в тангенциальном направлении).

После каждого обжатия оправка вращается и трением увлекает за собой заготовку. Заданные размеры кольца получают путем ряда оборотов заготовки.

Относительное обжатие при каждом обороте составляет часть полного требующегося обжатия.

При ковке крупных поковок с внутренним диаметром до 900 мм применяют оправки диаметром 300 мм, для поковок с большим внутренним диаметром, диаметр оправок берут 800 мм.

Вспомогательными операциями при протяжке являются наметка (засечка), пережим (перебивка), передача.

Наметка (засечка) применяется для точного распределения металла между отдельными частями поковки. По предварительно размеченным местам устанавливают круглую раскатку небольшого диаметра, по которой слегка ударяют или нажимают бойком. Раскатка вдавливается в металл и образует углубление, называемое наметкой.

Пережим (перебивку) применяют для увеличения наметки до высоты уступа или углубления. Инструментом служат пережимки, профиль которых выбирают в соответствии с формой уступов: круглый, двухсторонний, односторонний треугольный и фасонный.

Передача. При ковке поковок с односторонними выступами, например, поковок коленчатых валов, применяется передача (рисунок 4.12).

Передачей одна часть металла заготовки сдвигается относительно другой. При этом металл деформируется только на ограниченном участке.

При передаче происходит утяжка металла в местах предварительного пережима, для компенсации которой приходится увеличивать соответствующую высоту заготовки на 25 % от размера поковки.. После передачи избыточный металл разгоняется раскаткой, что обеспечивает получение небольшого радиуса закругления в месте утяжки.

Существуют различные схемы передачи. Основные схемы показаны на рисунках 4.12 и 4.13. По схеме, изображённой на рисунке 4.13, а, под один конец заготовки ставят подставку во избежание изгиба, а другой конец удерживается в патроне или клещами манипулятора.

После передачи обязательна операция правки.

Правку (рисунок 4.14) применяют для выпрямления изогнутых поковок. Операция правки по существу является операцией гибки.

Прошивкой называется основная кузнечная операция, посредством которой в заготовке получают отверстие (сквозная прошивка) или углубление (несквозная прошивка). Она осуществляется с помощью инструмента - прошивня (или пуансона, дорна).

Форма поперечного сечения прошивня соответствует форме отверстия или углубления, которое необходимо сделать в заготовке. Обычно эта круг.

Прошивка сопровождается искажением формы заготовки, а также отходом металла в выдру.

Прошивка (пробивка) сплошным прошивнем показана на рисунке 4.15. Заготовку устанавливают на нижнем бойке или на плиге. Перед прошивкой шток биллетируют, производят обрубку прибыльной и донной частей, после чего заготовку под прошивку обычно предварительно осаживают. Осадка преследует следующие цели: а) получение необходимой толщины стенок прошиваемого цилиндра; б) получение параллельных торцов для лучшей установки прошивня (осадка между плоскими бойками или плитами); в) уменьшение высоты биллетированного слитка, облегчающее последующую прошивку Более длинная поковка после прошивки подвергается протяжке с оправкой.

Прошивень, относительно короткий, устанавливают на заготовку торцом меньшего диаметра по шаблону (в простейшем случае шаблоном является, пруток, на котором мелом отчерчено положение установки прошивня), или по разметке Для уменьшения трения последующее внедрение прошивня осуществляется с помощью цилиндрических стержней - надставок, диаметр которых меньше диаметра прошивня. Для уменьшения трения и перегрева прошивни также смазывают графитовой смазкой.

13.1 Рубка, гибка и закручивание

Рубка Основная кузнечная операция, при помощи которой заготовку разделяют на части (рубка), разделяют частично (разрубка, прорубка) или отзаготовки отделяют какую-то часть по наружному (обрубка) или внутреннему (вырубка) контуру.

Почти ни один технологический процесс не проходит без рубки При рубке часть металла отходит в обсечки. Основным инструментом являются топоры различной формы. Топоры крупных размеров подают и устанавливают при помщи кранов У крупных топоров ручки нужны для установки; у мелких также и для удержания в процессе работы (особенно под молотом)

Двусторонний топор (уклон с двух сторон) внедряется в металл вертикально. При этом торцы разрубаемой заготовки никогда не перпендикулярны к оси и составляют угол до 6...7°, хотя ось двустороннего топора перемещается вертикально (рисунок 4.16, а). Для получения вертикалыной стенки используют односторонний топор (уклон с одной стороны), но его может слишком увести при рубке (рисунок 4.16, б). Существуют различные способы рубки.

Рубку с одной стороны (рисунок 4.17) применяют при ковке небольших заготовок. На заготовку ставят топор и слегка вдавливают его в металл слабыми ударами (нажатиями), создавая наметку. Последнюю можно сделать также и круглой раскаткой. Затем ведут рубку до образования перемычки, равной

приблизительно ширине а обуха топора. При меньшей толщине перемычки можно заменить топор круглой раскаткой.

Затем заготовку кантуют на 180° и над перемычкой славят квадрат, который отделяет ее от заготовки (рисунок 4.17, б).

Рубку с двух (или нескольких) сторон (рисунок 4.18) применяют при ковке крупных заготовок. Топор внедряют примерно до половины высоты заготовки, затем заготовку кантуют на 180° и ведут окончательную рубку. Попасть точно в первоначальный надруб трудно, при этом обязательно получаются заусенцы. Чтобы заусенцы приходились на отход, после кантовки топор смещают в сторону к поковке от линии первоначальной рубки. Если нужно получить качественными оба конца, то смещения не делают, а заусенец потом обрубают. Круглую заготовку рубят с трех сторон топорами с выкружкой.

Гибка. Основная кузнечная операция, посредством которой исходной заготовке, придается изогнутая форма по заданному контуру (рисунок 4.19), применяется как самостоятельная операция или в сочетании с другими операциями

изделий для получения изделий типа угольников, кронштейнов, крюков, хомутов и др. Гибку выполняют самыми разнообразными способами, как без специальных приспособлений (универсальным инструментом), так и с применением специальных гибочных штампов.

После операции гибки для устранения искажения поперечного сечения обязательна правка. Но правка не исправляет утяжку, которая в том или ином зиде остается. Это следует учитывать при проектировании технологии и конструировании деталей. Гибка может сопровождаться растяжением, особенно многоугловая гибка в приспособлении, когда заготовка во время гибки где-либо зажимается. Если при гибке происходит растяжение, то нужно процесс расчленить на гибку по отдельным элементам, так как иначе может произойти разрыв затовки.

Закручивание. Основная кузнечная операция, с помощью которой одна часть заготовки поворачивается относительно другой при неизменном направлении оси заготовки в процессе деформирования.

Закручивание применяют при ковке многоколенчатых валов, крупных сверл, бурильных инструментов и т. п. В зависимости от размеров заготовки закручивание можно производить при мелких заготовках вручную, зажимая деталь в тисках или между бойками. При ковке крупных поковок прибегают к помощи крана.

Операция закручивания требует предварительной подготовки, иначе скручивание может сконцентрироваться в одном месте и металл разорвется.