министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"Тюменский государственный нефтегазовый университет"

Технологический институт

Кафедра "Материаловедение и технология конструкционных материалов"

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

СВОБОДНОЙ КОВКИ НА МОЛОТЕ

Методические указания

для лабораторных (практических) занятий

по дисциплинам "Технология конструкционных материалов", "Материаловедение и технология конструкционных материалов"

для студентов всех специальностей и направлений

очной и заочной форм обучения

Тюмень

ТюмГНГУ

2012

Утверждено на заседании кафедры "Материаловедение и технология конструкционных материалов", протокол № 4 от "27" января 2012 г.

Составители: к.т.н., профессор Скифский С.В.

к.т.н., доцент Плеханов В.И.

© Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет", 2012 г.

Методические указания предназначены для практического освоения принципов разработки технологического процесса свободной ковки на молоте в рамках изучаемого курса, формирования знаний, умений и навыков обучаемого.

В результате выполнения работы студент должен:

– знать технико-технические особенности разработки технологического процесса свободной ковки;

– уметь практически определять параметры обработки металлов свободной ковкой;

– владеть навыками анализа и обоснования материала, проведения необходимых экспериментов, установления зависимости между параметрами, работать самостоятельно и в коллективе.

Цель работы – приобретение знаний, умений и навыков разработки технологического процесса свободной ковки на молоте.

Задачи.

1. Ознакомиться с методом проектирования поковки, расчетом веса исходной заготовки и разработкой технологического процесса свободной ковки.

2. По заданному чертежу детали выполнить чертеж поковки, определить исходные размеры кузнечной заготовки и разработать примерный технологический процесс свободной ковки на молоте.

Оборудование и материалы

1. Наглядные пособия по технологии свободной ковки.

Основные теоретические положения

Ковкой называют процесс деформирования предварительно нагретой заготовки универсальным инструментом. При ковке металл свободно течет в стороны под ударами или нажатиями инструмента, поэтому часто используют термин "свободная ковка".

В основе всех разновидностей обработки металлов давлением, в т.ч. и ковки, лежит процесс пластической деформации – после снятия внешней нагрузки заготовка не принимает первоначальную форму. При этом улучшается структура металла, он приобретает волокнистое строение.

Свободная ковка делится на машинную и ручную. Ручная имеет богатые исторические традиции, но в настоящее время применяется почти исключительно в ремонтных целях и характеризуется большой трудоемкостью и низкой производительностью. Машинная ковка осуществляется на оборудовании возвратно-поступательного периодического действия – ковочных молотах и прессах. Основными инструментами для ковки являются бойки (плоские и вырезные) и топоры. Отверстия в поковках получают с помощью прошивней (сплошных или пустотелых) (рис. 1). Для удержания заготовки в зоне деформирования кузнец пользуется вспомогательным инструментом – клещами, патронами и т.п.

а	б	в

Рис. 1. Инструменты, применяемые при ковке:

а – бойки плоские и вырезные; б – топоры; в – прошивки сплошные

и пустотелые

Основными операциями свободной ковки являются рубка, осадка, протяжка, раскатка, прошивка и гибка.

Рубка – операция, посредством которой заготовку разделяют или только подразделяют (надрубка) на части (рис. 2, а). К рубке прибегают для удаления с помощью топора излишнего металла, а также при ковке фигурных поковок.

Осадка – операция, посредством которой увеличивают поперечное сечение исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты (рис. 2, б). Во избежание искривления заготовки осадкой не рекомендуется деформировать заготовки, у которых отношение высоты к диаметру больше 2,5. Местная осадка, т.е. применяемая к части заготовки, называется высадкой, которая может осуществляться за счет предварительного местного разогрева заготовки (рис. 2, в) либо с использованием так называемых подкладных колец (рис. 2, г).

Протяжка – операция, с помощью которой увеличивают длину заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Протяжку осуществляют последовательными ударами или нажатиями с периодической подачей заготовки вдоль оси и поворотом ее вокруг этой оси. Применяют прямые или вырезные бойки (рис. 2, д, е). Два последовательных обжима с промежуточной кантовкой на 90° называется переходом, за которым следует подача. Разновидностями протяжки являются разгонка – операция увеличения ширины части заготовки за счет уменьшения ее толщины (рис. 2, ж) и протяжка с оправкой – увеличение длины пустотелой заготовки за счет уменьшения толщины стенок (рис. 2, з). Внутренний диаметр поковки определяется диаметром оправки.

Раскатка на оправке – операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок. Заготовка опирается внутренней поверхностью на цилиндрическую оправку, устанавливаемую на подставках, и деформируется между оправкой и узким длинным бойком. После каждого нажатия заготовку поворачивают относительно оправки (рис. 2, и).

Рис. 2. Операции свободной ковки:

а – рубка; б – осадка; в, г – высадка; д, е – протяжка; ж – разгонка; з – протяжка с оправкой; и – раскатка на оправке; к – прошивка с подкладным кольцом; л – двухсторонняя прошивка с кантовкой; м – гибка (1 – оправка; 2 – плоский верхний боек; 4 – боек; 5 – заготовка; 6 – цилиндрическая оправка; 3, 7 – подставки)

Прошивка – операция получения полостей в заготовке за счет вытеснения металла. Прошивкой можно формировать сквозные отверстия и углубления (глухая прошивка). Отверстия в сравнительно тонких поковках получают сквозной прошивкой с применением подкладного кольца (рис. 2, к). Более толстые поковки прошивают с двух сторон с кантовкой – сначала сплошным прошивнем, а с другой стороны – прорезным (рис. 2, л). Отход материала заготовки после прошивки называется выдрой.

Гибка – операция придания заготовке изогнутой формы по заданному контуру (рис. 2, м). При гибке возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному. Во избежание дефектов заготовке придают в месте будущего изгиба увеличенные поперечные размеры, подбирают соответствующий радиус скругления.