9. Принцип выбора заготовки из проката для холодной механической обработки резанием

Он базируется на расчетно-аналитическом методе. Не обходимо рассчитать:

1. Z_{i min} – односторонний минимальный припуск на механическую обработку.

Z­_{i min} = (R_z + h)_i-1 + ∆ε_i-1 + ∆ε_i ,

где R_{z i-1} – высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

h_i-1 – глубина дефектного слоя;

∆ε_i-1 – суммарное значение пространственных отклонений, оставшихся от предшествующей обработки (погрешность формы);

∆ε_i – погрешность установки заготовки на выполняемой переход.

В данном примере предшествующей обработкой, является прокатка.

Характеристика структурного состояния поверхностного слоя деформированной заготовки являются:

• наклеп (упрочнение);

• остаточные напряжения;

• возможные дефекты поверхности: риски, вмятины, окалина, поры, волосовины, глубина которых h_i-1 , мкм (табл. 8.).

Таблица 8

Средняя точность и качество поверхности заготовок из проката

Вид заготовки	Способ получения	Квалитет	Rz , мкм	hi-1 , мкм
Прокат сортовой горячекатаный Ø 5÷75 мм … Ø 160÷250 мм	Продольная прокатка	12÷14	150 … 300	200 … 400
Прокат калиброванный	Продольная прокатка + волочение	7÷12	50	60

2. Выбрать размеры сечения по размерам сечения детали.

3. Выбор размера ближайшего профиля согласно сортаменту проката.

9. Ковка

Вид ОМД, при котором формообразование производится универсальным инструментом:

• Бойки;

• Осадочные плиты;

• Подкладные кольца;

• Прошивни;

Возможны варианты совмещения ковки со штамповкой – ковка в подкладных штампах.

Исходные заготовки:

• Кузнечные слитки (при массе поковок свыше 300 кг);

• Блюмсы (при массе поковок 40÷300 кг);

• Прокат сортовой (при массе поковок до 40 кг);

• Непрерывнолитые заготовки (при массе поковок 40÷300 кг).

Продукция – поковки. Оборудование для ковки:

• Пневматические молоты;

• Паровоздушные молоты;

• Гидравлические прессы.

9. Технологичность поковок

Для любых заготовок (деформированных или литых) показателями технологичности являются:

К_и.м. = G_д / G_сл (коэффициент использования металла);

К_в.т. = G_д / G_пок (коэффициент весовой точности);

К_в.г. = G_пок / G_сл (коэффициент выхода годного);

К_у → для поковок (коэффициент Укова);

К_у.пр = F_о / F_к (при продольной деформации заготовок – протяжка);

К_у.ос = H / h (при поперечной деформации заготовок – осадка);

где G_д , G_сл , G_пок – соответственно массы детали, слитка, поковки;

F_о , F_к – площади поперечного сечения до и после деформации;

H, h – высота до и после деформации. Технологичность поковок зависит от конструктивных факторов детали (форма и массогабаритные характеристики) и технологических факторов (возможности оборудования и оснастки).

Технологичность в ряде случае обеспечивается назначением кузнечных напусков – дополнительного припуска с целью упрощения конфигурации.

Основой проектирования технологии служит классификация поковок на типы, причем тип поковки носит общее название – их 17 (ГОСТ 7829-70), к - … (ГОСТ 7062-90):

• Диски, валы (цельные, полые), кольца раскатные и т.д.

В зависимости от условий испытаний, потребитель и изготовитель согласовывают группу поковок (табл. 9.). ГОСТ 8479-70 регламентирует общие технические условия на поковки диаметром (толщиной) до 800 мм и конструкционной углеродистой и легированной стали.

Таблица 9

Группы поковок (ГОСТ 8479-70)

Гр. поковок /Обозн.	Вид испытания	Условия комплект. партии	Сдат. характ. / кол., подл. испытанию	Вид маркировки
				Клеймо ОТК	Номер черт. детали	Номер плавки (марка)	Номер поковки
I/ГрI ГОСТ…	Без испыт.	Поковки 1й или разных марок ст.	− / −	Указ. (+)	Указ. (+)	−	−
II/ГрII НВ143÷179 ГОСТ…	Опред. тв по Бринеллю	Поковки 1 марки ст., совм. прошед. ТО	Твердость (НВ) / 5% от партии (но не < 5шт.)	+	+	Указ.	−
III/ГрIII НВ143÷179 ГОСТ…	Опред. тв.	Поковки 1 марки ст., прош. ТО по один. режиму	Твердость / 100%	+	+	+	−
IV/ГрIV КП490 (*) ГОСТ…	1. Испыт. на растяж. 2. Опред. удар. вязк. 3. Опред. тв.	Поковки 1 плавки, совместно прошедшие ТО	σ0,2; ψ; КСU/менее 100 шт.(2 заготовки); более 100 шт. (1% или не < 2 шт.); Тв – 100%	+	+	+	−
V/ ГрV КП490 ГОСТ…	− // −	Приним. индивид. каждая поковка	σ0,2; ψ; КСU; НВ / 100%	+	+	+	Указ.

(*) Примечание: КП490 – категория прочности металла после ТО; σ_0,2 = 490 МПа.

Потребитель может заказать повышенные значения пластичности и вязкости (ГрV КП785 С). Стандарт методически грамотно оценивает взаимосвязь размера сечения – категорию прочности – и марку стали.

Например, структура таблицы по маркам сталей для КП785 (табл. 10.).

Таблица 10

Выбор сталей для поковок различных размеров, состояние металла после ТО: закалка + высокий отпуск

КП	Ø (толщина (t) или ширина (В) поковок, мм)
	до 100	100÷300	300÷500	500÷800
КП 785 (*)	18Х2Н4ВА 34ХН3МА (*) 40ХН2МА (*) – состояние нормализация + высокий отпуск	34ХН1МА 38ХН3МФА 40ХН2МА	34ХН3МА 38ХН3МФА 30Х2Н2МФА	−

Для конструкционных материалов уровень прочности более КП 785 не применяется ввиду «потери» ударной вязкости (минимальное регламентированное значение ударной вязкости КСU = 0,3 МДж/м²).

В этом стандарте можно найти область применения для любой конструкционной стали.

Вследствие влияния масштабного фактора происходит падение вязкости и пластичности (табл. 11.), например для Кп785.

Таблица 11

Влияние размера поковки (от 100 до 800 мм) на пластичность и вязкость

δ, %	Ψ, %	КСU, МДж/м2
12→10	40→30	0,6→0,4

Гарантированные свойства обеспечивают испытания продольных образцов. Для поперечных образцов ввиду анизотропии текстуры деформированного металла снижение σ_0,2; σ_в на 10%; δ, ψ, КСU на 40÷50%.