А.Ю. Бойко Г.Л. Дегтярёв С.Л. Новокщёнов

ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ И ОБЪЁМНОЙ ШТАМПОВКИ

Часть 1. Ковка

Учебное пособие

Воронеж 2006

ГОУВПО

«Воронежский государственный технический университет»

А.Ю. Бойко Г.Л. Дегтярёв С.Л. Новокщёнов

ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ И ОБЪЁМНОЙ ШТАМПОВКИ

Часть 1. Ковка

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2006

УДК 621. 73 (035)

Бойко А.Ю. Технология ковки и объёмной штамповки: учеб. пособие. Ч. 1: Ковка / А.Ю. Бойко, Г.Л. Дегтярёв, С.Л. Новокщёнов. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2006. 262 с.

В учебном пособии изложены основы традиционных и современных процессов технологии ковки и объёмной штамповки, заготовительных и отделочных операций на различном оборудовании.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением».

Учебное пособие соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 150200 “Машиностроительные технологии и оборудование”, специальности 150201 “Машины и технология обработки металлов давлением”, дисциплине «Технология ковки и объёмной штамповки».

Методические указания подготовлены в электронном виде, в текстовом редакторе Ms Word 2003, и содержится в файле «УП ТКОШ».

Табл. 18. Ил 134. Библиогр.: 4 назв.

Научный редактор профессор В.М. Пачевский

Рецензенты: кафедра начертательной геометрии и графики Воронежского государственного архитектурно - строительного университета, (зав. кафедрой, д-р техн. наук, проф. Ю.А. Цеханов);

д-р техн. наук, проф. А.Н. Осинцев;

© Бойко А.Ю., Дегтярёв Г.Л.,

Новокщенов С.Л., 2006

© Оформление. ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2006

1. Введение

1.1 Ковка и объёмная штамповка как виды обработки металлов давлением.

Основной задачей ковки и объемной штамповки, как и других видов обработки металлов давлением, является придание заготовке требуемой формы путем пластической его деформации. В процессе пластической деформации структура металла изменяется. При правильной разработке технологического процесса обработки давлением и обеспечении необходимого термомеханического режима (с соответствующей последующей термической обработкой) можно создать в обрабатываемом металле такую структуру и механические свойства, которые бы в наибольшей мере удовлетворяли требованиям, предъявляемым к изготовляемой из него детали. Чем выше требования к прочности машин (особенно, когда прочность должна сочетаться с легкостью, например у автомобилей, самолетов и т. п.), тем больше в таких машинах деталей, полученных обработкой давлением.

Как способ придания металлу требуемой формы обработка давлением успешно соперничает с литейным производством и уступает ему только по сложности конфигурации получаемых деталей и иногда по стоимости производства, но по качеству металла отлитые детали уступают штампованным. Механические свойства (ударная вязкость, усталостная прочность и др.) металла кованых и штампованных деталей после соответствующей термической обработки выше, чем у металла литых деталей.

Чем совершеннее процесс обработки давлением, тем меньше отходов металла. При этом многие процессы обработки давлением осуществляются вовсе без потерь металла. Кроме того, обработка давлением, как процесс формообразования, значительно производительнее и дешевле обработки резанием. Поэтому механическая обработка заготовок, получаемых обработкой давлением, часто сводится лишь к доводке размеров и улучшению качества поверхностей деталей. Однако повышение точности размеров и улучшение качества поверхностей, получаемых при обработке давлением, приводит к тому, что во многих случаях этот способ обработки полностью вытесняет обработку резанием.

Считалось, что изготовление деталей обработкой резанием имеет бесспорное преимущество перед изготовлением деталей обработкой металла 'давлением по точности размеров и чистоте поверхности. В настоящее время освоены процессы получения готовых деталей машин (крепежные, лопатки турбин и др.) путем выдавливания, калибровки, холодной объемной штамповки.

Внедрение новых технологических процессов обработки давлением приводит к получению изделий (например, шестерен зубчатых передач с готовым штампованным зубом) со значительно более высокими прочностными характеристиками и износостойкостью, чем это было возможно при применении процессов резания на завершающей стадии обработки.

Основными видами обработки металлов давлением являются: прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка.

Прокатка. Осуществляется обжатием металла между вращающимися валками прокатных станов. Прокаткой изготовляют рельсы, балки с различной формой поперечного сечения, сортовой прокат, трубы, листы, полосы и ленты, а также Специальный прокат, включая периодический.

Выдавливание. Этому виду обработки подвергают главным образом цветные металлы и их сплавы. Металл, выдавливаемый на прессе из замкнутой полости (контейнера) сквозь специальное отверстие, принимает форму прутка сплошного или полого сечения, соответствующую форме и размерам того отверстия, через которое он выдавливается.

Прокатное производство и производство прессованного металла, поскольку исходной заготовкой для них служит слиток, сосредоточено на металлургических заводах или в непосредственной близости от них.

Волочение. Процесс заключается в протягивании катаного или прессованного холодного прутка (или трубы) через матрицу с отверстием несколько меньшим, чем размер сечения обрабатываемого материала. После волочения материал имеет более чистую поверхность и более точные размеры по сечению (изготовление калиброванного материала). Путем многократного волочения изготовляют трубки и проволоку самых малых размеров, какие невозможно получить никаким другим способом.

Волочильное производство, поскольку поставщиком для него служит в основном прокатное производство, а потребителем — металлообрабатывающая промышленность и машиностроение, размещается на металлургических и на металлообрабатывающих и машиностроительных заводах, причем значительная часть волочильного производства сосредоточена на специализированных заводах (метизных, кабельных и др.).

Ковка. Применяют ручную и главным образом машинную ковку, осуществляемую на ковочных молотах и прессах. Обработке подвергают слитки или катаный и прессованный прутковый металл. Ковку выполняют на плоских или вырезных бойках с применением разнообразного кузнечного инструмента, преимущественно универсального. При этом верхний боек совершает возвратно-поступательное движение. Обрабатываемая заготовка получает заданную форму постепенно при обжатии ее по частям. Продукт ковки — кованая поковка простой или сложной формы, не имеющая достаточно чистой и ровной поверхности и точных размеров. Для получения из нее готовой детали обычно требуется поковку обрабатывать на металлорежущих станках. Поэтому ковку рациональнее применять лишь при единичном или мелкосерийном производстве.

Штамповка. Этот способ обработки осуществляется на различном штамповочном оборудовании с использованием в основном специального инструмента — штампов. По виду исходного материала и термическому режиму штамповку подразделяют на объемную (горячую и холодную), осуществляемую преимущественно из пруткового металла, и листовую (горячую и холодную), осуществляемую из листового проката. Точность размеров штампованных поковок и шероховатость их поверхности могут быть такими, что последующей обработке на металлорежущих станках подвергают лишь часть этой поверхности или этой обработки не требуется совсем. Это особенно характерно для холодной объемной и листовой штамповки. Ковку и штамповку выполняют главным образом в кузнечно-штамповочном производстве на металлургических заводах (если имеется ковка из слитков), а также на различных металлообрабатывающих и машиностроительных заводах. Ковку и горячую объемную штамповку осуществляют в кузнечных цехах, а также в кузнечных отделениях (мастерских) инструментальных, ремонтных и других цехов; холодная объемная штамповка — преимущественно в холодновысадочных цехах (или отделениях); листовая штамповка — преимущественно в прессовых цехах (или отделениях). На некоторых заводах организованы объединенные цехи, в которых выполняют и ковку, и различные виды штамповки. Штамповку применяют при серийном и массовом производстве.

Размещение заготовительных цехов в непосредственной близости от механических и сборочных цехов того или иного завода имеет свои организационные и другие преимущества. Однако в большинстве случаев отдельные специализированные кузнечные цехи или заводы, работающие в системе кооперации машиностроительных заводов, оказываются способными организовать значительно более совершенное производство поковок, чем цехи, входящие в состав того или иного завода.