9.3. Свободная ковка ручная и машинная

Свободная ковка – это обработка давлением с помощью универсального подкладочного инструмента или бойков, при этом движение металла в сторону не ограничивается. Этот вид обработки применяют при ремонте техники и в мелкосерийном производстве. Ковка бывает ручной и машинной. При ручной ковке изготавливают малые детали, а при машинной максимальный вес детали зависит от используемых механизмов.

Основные операции свободной ковки показаны на рис. 9.2. Это осадка (высадка), протяжка, разгонка, гибка, прошивка (пробивка), раскатка, протяжка на оправке, передача, закручивание, рубка, кузнечная сварка, штамповка в подкладных штампах.

а б в г

д е ж з

и к л м

Рис. 9.2. Схемы основных операций свободной ковки:

а – осадка; б – высадка; в – прошивка; г – гибка; д – протяжка; е – обжим;

ж – разгонка; з, и – протяжка на оправке; к – рубка; л – скручивание; м – передача;

а: 1, 2 – бойки, 3 – заготовка;

б: 1, 2 – бойки, 3 – подкладочные кольцевые плиты, 4 – поковка;

в: 1, 2 – бойки, 3 – прошивень, 4 – поковка;

г: 1 – заготовка, 2 – подкладочные опоры;

е: 1, 2 – вырезные бойки (обжимки);

з: 1, 2 – бойки, 3 – оправка;

и: 1 – боек, 2 – оправка, 3 – заготовка;

к: 1 – топор, 2 – боёк, 3 – заготовка;

л: 1 – боёк, 3 – ключ, 4 – заготовка;

м: 1 – заготовка

При обработке применяют основной, подкладной, вспомогательный и мерительный инструменты.

При ковке могут использоваться заготовки из слитка (рис. 9.3). В этом случае основные потери материала связаны с отрезкой прибыльной части слитка, в которой при кристаллизации формируется усадочная раковина (14 ... 30 % от массы слитка). Кроме того, удаляется донная часть (4 ... 7 %). Потери металла происходят также при нагреве (угар 2 ... 3 % и 1,5 % при каждом подогреве перед последующей операцией).

Рис. 9.3. Последовательность операций ковки полого цилиндра из слитка:

а – отрубка донной и прибыльной частей; б – осадка, прошивка и раскатка на оправке;

в – посадка на оправку и протяжку; г – посадка на оправку и протяжка средней части;

д – заковка конца

в

а

г

б

д

9.4. Объемная холодная и горячая штамповка

Штамповка это обработка металлов давлением в специальном инструменте  штампе. Штампы состоят из двух частей (верхней и нижней). Обычно нижнюю часть называют матрицей, а верхнюю пуансоном. Штампы могут быть открытыми или закрытыми и штампами для выдавливания (рис. 9.4). В открытых штампах излишек металла выдавливается в облойные канавки, образуя заусенец. В закрытых штампах этого не происходит, поэтому заготовка должна точно соответствовать по объёму получаемой поковке. При штамповке в закрытых штампах поковка получается точнее, чем в открытых, меньше расход металла, но требуются машины с большим усилием. Кроме того, закрытые штампы значительно быстрее изнашиваются за счёт больших давлений, возникающих в них.

Если конфигурация заготовки имеет сложную форму, то штампы обычно имеют несколько ручьёв, т. е. углублений, которые соответствуют определённому этапу изменения формы заготовки. Использование штамповки даёт возможность получать заготовки или детали со сложным профилем. Вследствие высокой себестоимости штампов штамповка применяется только в серийном и массовом производстве.

При штамповке применяется также и выдавливание (рис. 9.4 в), которое по схеме деформирования близко к прессованию.

а б в

Рис. 9.4. Схемы штамповки в открытых (а) и закрытых штампах (б, в);

1 – облойная канавка

1

Схема технологического процесса горячей объемной штамповки включает операции: резка заготовок, их нагрев, штамповка, обрезка и пробивка облоя, термообработка, очистка от окалины, калибровка холодная и правка, устранение дефектов, приемочный контроль качества.

Различают несколько видов холодного выдавливания: прямое, обратное, боковое, комбинированное (рис. 9.5). При холодном выдавливании может достигаться очень большая деформация. Отношение площадей поперечного сечения до и после деформации А₀ / А₁ может доходить до ста. Этот вид прессования применяется для мягких пластичных материалов.

Широко используется также высадка на холодновысадочных автоматах: D_заг.= 0,5 ... 40 мм., производительность 20 ... 40 шт/мин, коэффициент выхода годного 0,95.

Достоинства холодной объемной и листовой штамповки:

• высокая производительность (до 40 тыс. штук в смену);

• высокая точность и чистота поверхности;

• возможность широкой автоматизации подачи заготовок и удаления деталей;

• лучшие условия труда, чем при горячей.

а б в г

Рис. 9.5. Схемы холодного выдавливания:

а – прямое; б – обратное; в – боковое; г – комбинированное;

1 – пуансон, 2 – матрица