7 Cвободная ковка

Свободная ковка является одним из видов ОМД. При свободной ковке формоизменение происходит вследствие течения металла в стороны перпендикулярно к движению инструмента. Данное течение ограничивается лишь касательным напряжением, действующим на контактной поверхности.

По типу оборудования свободная ковка делится:

1. на гидравлических прессах, усилие от 500–5000 тс, а также 10, 15, 25, 45 тысяч тс, где обрабатываемая поковка весит от 0,5 до 300 тонн.

2. На молотах двойного действия с энергией удара в пределе 2500–20000 кг·м, где обрабатываются поковки весом 5–1000 кг. Масса падающих частей молота от 1 до 8 тонн.

3. На приводных молотах, с массой падающих частей молота до 1 тонны и энергией удара до 2800 кг·м.

4. Ручная свободная ковка.

Основные преимущества свободной ковки:

- высокое качество металла с повышенной характеристикой пластичности;

- возможность получение поковок с большой массой и длиной;

- вследствие деформации заготовки по частям, удельные давления невелики и требуется небольшая энергия;

- применение универсальных машин и инструмента резко снижает затраты на изготовление поковки;

В единичном и мелкосерийном производстве свободная ковка экономически наиболее выгодна. Вместе с тем есть отрицательные стороны ковки:

1) низкая производительность;

2) большие напуски, допуски, припуски на изготовление поковок;

3) большие отходы металла.

7.1 Осадка

Осадкой называют кузнечную операцию, при которой увеличиваются размеры поперечного сечения исходной заготовки, за счет уменьшения ее высоты.

Цель осадки:

- для получения поковок с большим поперечным сечением из заготовок меньшего сечения;

- как предварительная операция перед прошивкой для выравнивания торцов и увеличения диаметра;

- как предварительная операция перед протяжкой для наибольшего разрушения литой дендритной структуры и уменьшение неравномерности свойств;

- для повышения укова, если площадь исходной заготовки его не обеспечивает;

- для повышения механических характеристик в тангенциальном и радиальном направлениях в поковках типа шестерен;

- вместе с протяжкой для равномерного распределения и измельчение карбидов в сталях карбидного класса.

Рисунок 7.1 – Формоизменение при осадке

Заготовки при осадке принимают одну из трех форм:

1. одинарная бочка при ; осадка с большой степенью деформации за каждый ход;

2. двойная бочка при переходит в одинарную при больших степенях деформации;

3. рюмкообразная, имеет место при деформации с недостаточной массой падающих частей молота и незначительной деформацией за каждый ход.

Искажение формы заготовки тем больше, чем больше степень осадки и в пределе по закону наменьшего сопротивления стремится к кругу.

Основной причиной искажения формы является наличие сил трения τ на контактной поверхности. Бочкообразность тем больше, чем больше коэффициент трения. Для горячей деформации , причем для молота μ меньше, чем для пресса (скоростной фактор).

На бочкообразность также оказывает влияние подхолаживание торцев заготовки при контакте с бойками. Силы трения и подхолаживание создают зоны затрудненной деформации.

Рисунок 7.2 – Зоны деформации при осадке:

I – зона затрудненной деформации;

II – зона деформации в осевом и

радиальном направлении;

III – зона деформации растяжения.

Если расстояние между зонами I велико ( ), зона II деформируется неоднородно, в большой степени вблизи зон I, что приводит к двойной бочке. Наиболее распространена одинарная бочкообразность. Расчет диаметра осаживаемой заготовки производиться без учета бочкообразности из условия постоянства объема:

.

Основными параметрами процесса осадки являются:

– уковка;

– степень деформации;

– величина осадки.

Основные правила осадки:

1. Равномерность нагрева заготовки до максимальных ковочных температур;

2. Во избежание продольного изгиба . Перед осадкой, заготовку необходимо беллитировать, т.е. придать ей цилиндричную форму;

3. Необходимо использовать смазку и подогрев бойков для уменьшения бочкообразности.

4. При осадке следует учитывать критическую скорость деформации по диаграмме рекристаллизации.

По форме боковой поверхности заготовки можно судить о распространении деформации по сечению заготовки.