1.2 Основные операции в кузнечном производстве.
Основные операции в кузнечном производстве подразделяют·на три группы: заготовительные, собственно ковочные и штамповочные, завершающие и отделочные операции.
К заготовительным операциям относятся: подготовка слитков к ковке, пруткового материала к ковке или штамповке и разделка его на мерные заготовки под штамповку.
К ковочным и штамповочным операциям относятся все операции, ведущие к существенному изменению формы обрабатываемого слитка или заготовки. В их число входят все операции ковки и объемной штамповки, выполняемые на молотах и прессовом оборудовании, а также вальцовка, накатка и другие операции, осуществляемые на специализированном оборудовании, например на ковочных вальцах.
В число завершающих операций входит прежде всего обрезка заусенца, образующегося у поковок при некоторых способах штамповки, прошивка и пробивка отверстий в штампованных поковках. В число отделочных операций входит правка поковок разными способами и различные виды калибровки штампованных поковок, применяющиеся обычно для повышения точности их размеров и получения поверхности более высокого класса шероховатости. К числу завершающих операций относится также термическая обработка поковок, а к числу отделочных — очистка их от окалины.
Последовательность применения всех этих операций выполняемых в кузнечном производстве, показана на рис. 1. Менее распространенные варианты маршрутов указаны штриховыми линиями, редко применяемые — не указаны.
1.3 Направления развития кузнечного производства.
Если в древние времена кузнечное производство охватывало всю технологию обработки металлов, то после отделения от него сначала металлургии и литейного производства, а затем работ по окончательной механической обработке кованых изделий, механическая обработка в металлообработке в целом получила исключительно большое
Рис. 1. Типовые технологические маршруты в кузнечном производстве.
значение. Она в ряде случаев завершает производство и обеспечивает выпуск и качество готовых изделий.
Непрерывное и быстрое совершенствование металлорежущего оборудования в течение XIX в. приводит к тому, что, начиная уже примерно с 70—80-х гг. XIX в., механические и механосборочные цехи становятся основой металлообрабатывающих и машиностроительных заводов. Технология обработки резанием развивается значительно быстрее других. Увеличивается объем переработки на металлорежущих станках пруткового проката. Вместе с тем кузнечные цехи, наряду с литейными, переходят в разряд заготовительных цехов.
Однако дальнейшее увеличение объема металлообработки, переход на крупные серии и организация массового производства убеждают в невозможности значительного роста машиностроительной промышленности без существенного подъема технологии так называемых заготовительных цехов. Поэтому с начала XX в. в технологии кузнечного производства ширится переход с ковки на штамповку, совершенствуются кузнечно-прессовое оборудование и приемы ковки и штамповки, что приводит к значительному снижению трудоемкости последующей механической обработки, к уменьшению объема производства в механических цехах. Внедряются новые кузнечные машины и новые способы более точной штамповки, в том числе холодная объемная штамповка и калибровка поковок, могущие в ряде случаев полностью заменить обработку на металлорежущих станках.
С совершенствованием техники кузнечного производства кузнечные цехи машиностроительных заводов начинают из разряда заготовительных, поставляющих лишь заготовки для последующей механической обработки, переходить в разряд основных обрабатывающих цехов, выпускающих готовые или почти готовые детали для сборки машин. При этом в отдельных случаях некоторые операции обработки давлением, например нагартовку и холодную калибровку, выполняют иногда после операций обработки резанием, т. е. становятся операциями отделочными, завершающими выпуск готовых изделий.
Увеличение роли современного кузнечного производства в металлообработке и машиностроении отразилось прежде всего на повышении удельного веса кузнечных машин в общей массе выпускаемого металлообрабатывающего оборудования и росте парка действующих кузнечных машин. При этом особое внимание было уделено повышению выпуска тяжелых машин.
Работы по совершенствованию процессов ковки и штамповки должны быть направлены прежде всего на максимальное приближение форм и размеров поковок к формам и размерам готовых деталей при повышении их качества, снижении стоимости производства и повышении производительности труда.
Производительность труда в кузнечном производстве можно повысить за счет широкого применения специальных инструментов и простейших штампов при ковке; улучшения условий труда; механизации кузнечных и транспортных операций, прежде всего на тяжелых и трудоемких работах, в том числе широкого внедрения кузнечных манипуляторов; дальнейшего совершенствования организации рабочих мест и производства в целом в масштабе цехов; специализации кузнечных цехов на выпуске какого-либо одного вида изделий (коленчатых валов, турбинных лопаток, зубчатых колес и т. д.), кооперирования кузнечного производства и, наконец, организации специализированных кузнечных заводов.
Увеличение программы производства, в частности по одинаковым или однотипным деталям в результате специализации при кооперировании, позволяет применять более совершенные способы производства поковок (например, штамповку вместо ковки) и совершенствовать эти способы, например автоматизировать подачу заготовок и удаление поковок в сочетании с механизацией и автоматизацией внутрицехового транспорта, а также строить поточные механизированные, автоматизированные и автоматические линии производства поковок.
Организация поточных линий приводит к более широкому применению специализированных и специальных машин. Автоматизация производства требует усовершенствования конструкций и значительного повышения стойкости штампов, изыскания и применения для них новых материалов.
Современный этап развития кузнечного производства характеризуется также внедрением всевозможных мероприятий по экономии обрабатываемого металла, снижением отходов при производстве, повышением коэффициента использования металла и выхода годного. Увеличивается применение специальных слитков, а также проката специальных профилей и периодического.
Улучшаются экономические показатели кузнечного производства: снижается себестоимость поковок и стоимость их последующей обработки на металлорежущих станках; увеличивается выпуск поковок с каждой единицы кузнечно-штамповочного оборудования, с каждого квадратного метра производственной площади, на каждого производственного рабочего.
Для современного этапа развития кузнечного производства характерно также:
совершенствование способов и повышение качества нагрева, внедрение скоростных и безокислительных методов нагрева, включая различные виды электронагрева, прежде всего индукционного;
переход от менее совершенных способов штамповки к более совершенным, в частности от штамповки в так называемых открытых штампах к штамповке в закрытых штампах, требующих применения одновременно точных, высокопроизводительных и металлосберегающих технологий разделки исходных материалов;
повышение точности размеров и качества поверхности поковок; освоение производства поковок сложных форм;
широкое внедрение процессов холодной объемной штамповки и калибровки поковок; широкое внедрение в кузнечную технологию производительных и экономичных методов прокатки и выдавливания;
модернизация действующих и внедрение более совершенных кузнечных машин, в частности переход от ковочных и штамповочных молотов на ковочные и штамповочные прессы;
создание новых видов машин; освоение программного и дистанционного управления кузнечным оборудованием; повышение мощности кузнечного оборудования для штамповки тяжелых и крупногабаритных поковок, а также внедрение цельноштампованных деталей взамен сборных конструкций.
В последние годы все больше развивается штамповка поковок из сплавов алюминия, магния и титана, а также из трудно деформируемых сталей и сплавов. Одновременно быстро развивается выдавливание титана, магния, никеля, латуни, меди и стали.