5.2 Определение массы и размеров исходной заготовки
Масса исходной заготовки (проката) определяется по формуле:
Мпр = Мпок + Муг + Мотх ,
Где Муг = (0,02+0,015m)Мпок – масса металла на угар (m-число подогревов);
Мотх = Мобс + Мвыдры – масса технологических отходов (состоит из массы обсечек Мобс=0,03Мпок и массы выдры, которая в нашем случае равна 0, т.к. нет отверстий, получаемых ковкой).
Число подогревов m будет равно числу основных операций ковки. Т.к. в качестве исходной заготовки выбран прокат, то основными операциями будут протяжки на величину диаметров всех ступеней, кроме базовой. Т.е. m=3. Тогда масса исходной заготовки равна:
Мпр = Мпок + Муг + Мотх = 3,5 + (0,02 + 0,015*6) * 3,5 + 0,03 * 3,5 = 4 кг
Из сортамента по ГОСТ 2590-88 выбираем прокат стальной горячекатаный круглый диаметром d=55 мм. Длину проката l определим, исходя их значений массы, плотности и объёма:
По формуле длина проката будет равна:
L = M/(ρ·0,782d2) = 4/(7710 · 0,785 · 0,052) = 260 мм
Принимаем l = 260 мм (значение длины проката кратное 5).
Определение режимов нагрева и охлаждения
Операции свободной ковки проводятся над нагретыми (в мазутных или газовых печах) заготовками.
График горячей обработки до момента получения заданной по чертежу поковки состоит из следующих этапов: нагрева заготовки до критической температуры tкр (температура структурных превращений); выдержки; нагрева до температуры ковки tк с максимально возможной скоростью; выдержки; ковки; охлаждения поковки.
Общее время нагрева
до температуры ковки складывается из
времени нагрева до критической температуры
и затем до температуры ковки. Для средне-
и высоколегированных сталей время этих
нагревов равно соответственно τ1 =
13,3
;
τ2 = = 6,7
(D – наименьший диаметр
поковки): τ1 = 13,3
=6,2
с; τ2 = = 6,7
=3,1
с.
Продолжительность выдержек при критической и ковочной температурах принимают в пределах τ1 + τ2 = 9,3 с. Наличие выдержек при температурах tкр и tк вызвано необходимостью выравнивания разности температур по сечению слитка или заготовки. Эта разница температур всегда возникает при нагреве стали из-за её ограниченной теплопроводности. Чем больше сечение нагреваемой заготовки, тем продолжительнее должна быть выдержка.
Важное значение для получения высококачественных поковок имеет правильный выбор режима их охлаждения. Чрезвычайно высокие термические напряжения, возникающие в поковке при неправильном охлаждении, могут привести к появлению трещин.
Параметры (критическая, начальная и конечная температура ковки) температурных интервалов ковки для стали 45 (охлаждение на воздухе) представлены в таблице:
Таблица 6
Температурные интервалы ковки
-
Марка стали
Ас1,0С
tкр ,0С
tк ,0С
45
715-800
1200
800
Тогда график нагрева заготовки и охлаждения поковки будет выглядеть следующим образом (рис.1):
Рис.1. График нагревов и охлаждения поковки