5.4 Разработка технологического процесса ковки

Этапы технологической разработки ковки. Ковку проводят по детально разработанным технологическим процессам. Основными этапами последовательности разработки технологического процесса ковки являются следующие:

1. Составление чертежа поковки с назначением припусков, допусков и напусков и определение массы поковки.

2. Определение массы и размеров заготовки, установление необходимой уковки и выбор слитка или проката на заготовку.

3. Выбор основных, вспомогательных и отделочных кузнечных операций и их последовательности, а также выбор основного и вспомогательного инструмента и приспособлений.

4. Выбор кузнечного оборудования необходимой мощности игабаритов.

5. Установление режимов нагрева и охлаждения поковки, типови размеров нагревательных устройств.

6. Определение состава рабочей силы и норм времени на ковку.

7. Мероприятия по организации рабочего места и технике безопасности.

Разработку технологического процесса выполняют в соответствии с Единой системой технологической документации — ЕСТД. В ЕСТД входит 12 ГОСТов (ГОСТ 3.1001-81*, 3.1102-81*, 3.1103-82*, 3.1104—81, 3.1107—81 и др.), представляющих собой комплекс нормативных документов, устанавливающих взаимосвязанные правила и положения о порядке разработки, комплектации, оформления и обращения технологической документации, применяемой при изготовлении и ремонте изделий (включая контроль, испытания и перемещения). ЕСТД состоит из ГОСТов и руководящих нормативных документов. ГОСТы ЕСТД распределены по 10 группам (от 0 до 9-й). ГОСТ 3.1001—81 регламентирует общие положения. В ГОСТ 3.1002—81 даны стадии разработки технологической документации и виды документов. В ГОСТ 3.1103—82 приведены основные надписи, предназначенные для указания назначения и области применения документа на технологический процесс или операцию и для соответствующего его оформления с указанием подписей участвующих лиц и дат исполнения. В последующих ГОСТах изложены общие требования к формам документов, правила оформления текстов и графических изображений, графические обозначения, термины и определения основных понятий (технологические процесс, операция, метод, база, документ и др.), правила учета, хранения и внесения изменений, правила оформления карты заказа на проектирование и изготовление технологической оснастки, нормоконтроль, формы маршрутных карт, отражение требований безопасности труда в документации и др.

Результаты разработки технологического процесса фиксируются в технологической карте. Пример технологической карты приведен в табл. 17.

Табл. 17.

Пример технологической карты

Цех кузнечный					Инструкция №
	Технологическая карта №				Типовой процесс №
Материал				Наименование			№
Марка ГОСТ	Профиль Длина	Объем заготовки см3 Масса заготовки кг		Заказ Изделие Деталь Чертеж
Технические условия № Разряд работы Количество штук в партии Количество поковок в заготовке		Масса поковки кг Обрубки кг Угар кг Чистая масса детали кг				Время на 1 поковку мин Расценка руб Цеховая стоимость руб Обозначено по классификации
Наименование операций и переходов		Оборудование	Инструмент			Норма времени	Расценка
1 Резка материала 2. Ковка заготовки 3. Прошивка отверстия 4. Раскатка кольца 5·Отделка кольца		Пила Молот, т	Плоские бойки Кольцо и проши вень Люнет и оправка Плоские бойки
Разработал:		Проверил:	Утвердил:			Тех.отд.:	Дата:

Определение объема, массы и размеров исходной заготовки.

Масса заготовки (слитка) определяется следующей суммой:

Массу поковки G_пок определяют через объем по формулам геометрии, для чего поковка разбивается на элементарные объемы (могут быть положительные и отрицательные). При определении объема крупных поковок размеры берут в дм. При определении объема более мелких поковок размеры берут в см. Размеры поковок берут по номинальным размерам. Для получения массы поковки ее объем умножается на плотность (для стали 7,85 кг/дм³).

Для слитков, отливаемых сверху с утепленной надставкой, масса прибыльной части G_npиб составляет 20—25 % массы слитка для конструкционной углеродистой стали и 25—30 % массы слитка для легированной стали.

Для слитков, отливаемых без утепленной надставки с прибыльной части, G_при6 составляет 35—45 % массы слитка.

Для инструментальной легированной стали при литье в нормальные изложницы G_при6 может достигать 50—60 % массы слитка. Масса донной части слитка G_дн составляет для углеродистой стали 3—5 % массы слитка, а для легированной стали 5—7 % массы слитка.

Масса обсечек G_o6c зависит от их характера.

Рассчитать отход в обсечки затруднительно, вследствие чего обычно составляют нормали и диаграммы, руководствуясь статистическими данными относительно G_o6c для поковок сходной конфигурации. Единственные отходы G_обс, которые можно подсчитать, это отход на выдру при прошивке и концевые отходы при отрубке концов.

Отход при прошивке V_B можно подсчитать по формуле

где Н_заг — высота заготовки перед прошивкой; d — диаметр прошиваемого отверстия; к — коэффициент, учитывающий схему прошивки. При прошивке сплошным прошивнем с кантовкой к = 0,20…0,25; при прошивке с подкладным кольцом к = 0,70…0,75. При прошивке пустотелым прошивнем

где d_вн — внутренний диаметр прошивня.

При ковке длинных поковок, если не предусмотреть избыток материала на обрубку концов, форма изделия может не получиться (не будут выдержаны размеры и будет плохое качество торца — бочка или утяжка "голенище"). Длина отрубаемой части должна быть достаточной для обеспечения возможности отрубки и хорошего качества торца.

Длину l на отрубку рекомендуется принимать: а) при ковке на молоте l = 0,35D_ПОК + 15 (для круглой поковки) или l = 0,25A_ПОК + 15 (А_пок — короткая сторона прямоугольного сечения); б) при ковке на прессе l = 0,25D_ПОК + 25 (для круглой поковки) и l = 0,13A_ПОК + 50 (для прямоугольной поковки).

По этим формулам можно также определять длину l для оттяжки тонкого конца (резкий переход сечений). Для мелких и средних поковок дается отход на обсечки и угар суммарный (в таблицах).

Отход на угар берут обычно в процентах от массы нагреваемого металла. При нормальных условиях за каждый нагрев в среднем масса угара G_уг составляет 3 % массы нагреваемого металла. При каждом подогреве угар составляет 1,5%. При ковке из проката массу угара берут от массы поковки (2…2,5 %), так как в этом случае отходы меньше, нет прибыльной и донной части.

Расчеты массы заготовки при ковке поковок различных форм значительно упрощаются при применении номограмм.

Размеры заготовки определяют по-разному при изготовлении поковки из слитка и при изготовлении поковки из проката.

Определяющими признаками при выборе проката или слитка для ковки данной поковки служат ее масса и марка материала. Если масса поковки не превышает несколько сот кг, а материалом служит углеродистая сталь, то применяют прокат. При массе поковки свыше 700…800 кг применяют слитки. Если материал поковки легированная сталь или сплав, то слитки применяют иногда для относительно мелких поковок, массой 100 кг и выше. Здесь все зависит от марки материала.

Если выбран для ковки слиток, то затем определяют его тип (обычный, удлиненный и др.). Тип слитка зависит от назначения поковки. Для ответственных поковок ковка производится из отдельного слитка на одну поковку. При ковке неответственных поковок массу слитка и количество получаемых из него поковок выбирают исходя из удобства ковки и наименьшей себестоимости. После установления вида заготовки (слиток или прокат) уточняют значение потребной уковки и величины осадки для получения качественной поковки.

При ковке рекомендуется использовать следующие значения уковки и величины осадки:

1. при биллетировке нормальных слитков у= 1,15…1,20;

2. при осадке слитков для улучшения качества металла q = 2…3;

3. при протяжке слитков после улучшающей осадки у ≥ 2;

4. общая уковка при протяжке нормальных слитков из углеродистой и среднелегированной стали у_о6щ = 2,5…3,75, причем меньшее значение соответствует слитку в 1 т, а большее в 200 т, для слитков удлиненных у_о6щ ≥ 2;

5. при заготовительных операциях уковка и величина осадки рекомендуется в следующих пределах:

при протяжке по схеме круг-круг у > 2,5;

при протяжке по схеме круг-квадрат-круг или квадрат-квадрат у≥ 1,8;

при протяжке на оправке у ≥ 1,5;

при осадке q > 1,8;

при заковке отверстий у ≥ 1,8…2;

6. общая уковка при ковке легированных сталей у_общ = 3…10. Величина у_общ в этом случае зависит от соответствия направлений продольных волокон в поковке и направления действия наибольших напряжений в детали. Чем ближе эти направления совпадают, тем больше уковка;

7. при использовании проката в качестве заготовки необходимо, чтобы y_{min о6щ} > 1,25, q_{min о6щ} > 1,4.

Таких значений у и q достаточно для измельчения выросших при нагреве зерен металла заготовки.

Указанные выше величины уковки необходимо обеспечить в максимальных сечениях заготовки.

Размеры заготовки определяют в зависимости от главной формоизменяющей операции при ковке.

Первый случай. Основной операцией является протяжка. Тогда при ковке из слитка на основании определенной массы заготовки по сортаменту находят слиток с ближайшей большей массой иустанавливают его размеры. Затем проверяют по соотношениям поперечных размеров, обеспечивает ли этот слиток достаточную уковку.

Может оказаться, что слиток данной массы не дает нужной степени уковки. Тогда выбирают слиток по поперечному сечению с учетом уковки, причем масса будет больше. В этом случае приходится ковать или с остатком, годным для другой поковки, или же рассчитывать на ковку из одного слитка 2-х или нескольких одинаковых поковок. Если допускается по техническим условиям, то можно также вначале производить осадку и подсчитывать уковку исходя из площади поперечного сечения осаженной заготовки.

При ковке из проката поперечное сечение заготовки выбирают по сортаменту с учетом того, что

Уковка здесь дается для того, чтобы вся поковка была хотя бы немного деформирована после нагрева для раздробления выросших зерен. Уковка минимальная равна у= 1,25.

Зная размеры поперечного сечения и объем заготовки, легко подсчитать длину заготовки.

Нужно проверить также длину заготовки, чтобы она вошла в печь.

Иногда приходится брать заготовку большего сечения, но меньшей длины.

Второй случай. Основной операцией является осадка.

Н а основании ранее определенной массы (объема) заготовки определяют ее размеры так, чтобы

При ковке изслитков обычной формы это соотношение (верхний и нижний пределы) удовлетворяется размерами корпуса слитка. При ковке из проката меньший предел определен из удобства резки на пресс-ножницах или отрубки, а больший предел установлен из условий устранения продольного изгиба. При указанных соотношениях D_заг = (0,8…1,0)V_заг^1/3 для круглой заготовки и А_заг = (0,75…0,9)V_заг^1/3для квадратной заготовки. Длина заготовки Н_заг определяется делением V_заг на площадь поперечного сечения по окончательному, уточненному в соответствии с сортаментом диаметру, либо стороне квадрата заготовки или же по формуле , где G₁ — масса одного погонного метра проката по сортаменту.

Все отходы характеризуются коэффициентами, определяющими экономичность процесса.

Коэффициент выхода годного η_пок=G_пок/G_заг

Коэффициент расхода металла К_р= G_заг/G_пок

Данные по выходу годного можно использовать для определения приближенной массы слитка G_сл.

Определение вида, числа и последовательности операций ковки, выбор основного и вспомогательного инструмента и приспособлений. Выбор операций и их последовательности определяется формой изготовляемой поковки, ее материалом, техническими условиями на поковку и другими факторами. Судить о рациональности проектируемого процесса можно путем сравнения его с существующими технологическими процессами одинаковых или аналогичных поковок. Поэтому прежде чем приступить к разработке технологического процесса ковки, необходимо рассмотреть, как куют аналогичные поковки. Расчет самих операций и выбор инструмента производят в соответствии с изложенными выше указаниями.

При выборе операций и их последовательности целесообразно воспользоваться классификацией поковок с указанием основных операций для изготовления отдельных групп поковок. Такая классификация представлена в табл. 4. В ней указан также необходимый основной инструмент для ковки.

Выбор вспомогательного инструмента и приспособлений был дан выше.

Примерами поковок различных групп по классификации (табл. 18) могут служить следующие: группа I — поковки штоков, осей, валов, колонн, цапф и роторов; группа II — поковки плит, пластин, штампо-вых кубиков, вкладышей, шпинделей, дышел и баб молотов; III — поковки коленчатых валов; IV — поковки дисков, фланцев, колес, покрышек, муфт и шестерен; V — поковки бандажей и колец; VI — поковки барабанов, полых валов и цилиндров; VII — поковки крюков, бугелей и скоб.

Установление режимов нагрева, типов и размеров нагревательных устройств и режимы термообработки. Расчет нагрева для ковки ведется применительно к печам, работающим в комплексе с оборудованием (молотом или прессом), на котором будет проводиться ковка поковки. Следует проверить, войдет ли заготовка в печь и если нет, то надо скорректировать размеры заготовки или предусмотреть нагрев в печах, работающих в комплексе с другим прессом или молотом.

Выбор типа оборудования проводится по наиболее тяжелой операции технологического процесса. Как правило, наиболее тяжелой операцией является осадка. Иногда бывает целесообразно другие операции проводить на менее мощном оборудовании. К таким операциям, требующим меньших сил при деформировании, относятся

Табл. 18.

Классификация поковок

		Группа поковок		Характеристики поковок, входящих в группы				Подгруппы поковок		Способы изготовления поковок, входящих в подгруппы				Условия применения вырезных бойков			Условия применения плоских бойков или верхнего плоского и нижнего вырезного
		I		Цилиндрические сплошные гладкие и с уступами				1		Протяжка				При обеспечении необходимой уковки без осадки, вырез бойков вмещает сечение слитка. Не требуется разделитель ный инструмент			При применении разделительного инструмента
								2		Протяжка и осадка
								3		Протяжка и пережим уступов
								4		Протяжка, осадка и пережим
								5		Протяжка, осадка, пережим уступов и передача
								6		Протяжка и осадка с образова нием выступа
		II		Прямоугольного сечения гладкие и с уступами				1		Протяжка				-			При обеспечении необходимой уковки без осадки
								2		Протяжка и осадка
								3		Протяжка, осадка и пережим уступов
								4
		III		Смешанного сечения сплошные с уступами и с расположением отдельных частей в одной, двух, трех и более плоскостях				I		Протяжка и пережим уступов
								2		Протяжка, осадка и пережим уступов
								3		Протяжка, пережим уступов и передача

Группа поковок	Характеристики поковок, входящих в группы	Подгруппы поковок	Способы изготовления поковок, входящих в подгруппы	Условия примене Ния вырезных бойков	Условия применения плоских бойков или верхнего плоского и нижнего вырезного
IIII		4	Протяжка, осадка, пережим уступов и передача
		5	Протяжка, пережим уступов, передача и скручивание
		6	Протяжка, торцовая осадка, пережим уступов, передача и скручивание
IVI	Цилиндрические полые гладкие и с малыми уступами	1	Протяжка, осадка и прошивка	Перед рубкой дается протяжка и вырез бойков вмещает сечение поковки	Перед рубкой дается только обжим ребер и граней
		2	Протяжка, осадка с уступом и прошивка
V	Цилиндрические полые, гладкие, с малым отношением длины к размеру сечения	1	Протяжка, осадка, прошивка и раскатка
		2	Протяжка, осадка, прошивка, протяжка с оправ- кой, раскатка	Перед рубкой заготовки дается значитель- ная протяжка и вырез бойков вмещает сечение поковки	Перед рубкой заготовки производится только обжим ребер и граней

Группа поковок	Характеристики поковок, входящих в группы	Подгруппы поковок	Способы изготовления поковок, входящих в подгруппы	Условия примене ния вырезных бойков	Условия применения плоских бойков или верхнего плоского и нижнего вырезного
VI	Цилиндрические полые гладкие и с большими уступами при большом отношении длины к размеру сечения	I	Протяжка, осадка, прошивка, раскатка и протяжка с оправкой
		2	Протяжка, осадка, прошивка, раскатка, протяжка с оправкой и пережим уступов
		3	Протяжка, осадка, пережим уступов, прошивка и протяжка с оправкой
VII	С криволинейной осью		Различные способы ковки и гибка	В зависимости от операций и условий, указанных для других групп

протяжка и прошивка. Расчеты сил при осадке, протяжке и прошивке и выбор соответствующего оборудования даны в соответствующих параграфах, посвященных данным операциям. После выбора кузнечной машины по мощности необходимо проверить ее размеры, которые должны соответствовать особенностям операций, например, операциям раздачи на оправке, осадки и высадки, требующим большого рабочего пространства машины.

Технология ковки поковок сложных форм. К поковкам сложных форм для ковки можно отнести различные поковки. Это поковки группы VII по табл. 18, поковки с отверстиями и двумя буртами при относительно малой длине, поковки тонких дисков, коленчатых валов и другие поковки. Проектирование технологии таких поковок ведут на основании технологии таких же или подобных поковок, для которых технология ковки была разработана ранее. Некоторые сложные поковки целесообразно изготовлять с применением специального инструмента — подкладных и секционных

Рис. 126. Подкладной штамп для поковки чашки

штампов, в которых процессы ковки сливаются с процессами штамповки.

Применение подкладных и секционных штампов. С целью уменьшения отхода металла и повышения точности получаемой поковки применяют подкладные штампы.

Подкладным штампом называют инструмент с полостью, представляющей собой точную копию поковки или отдельного участка поковки. Подкладные штампы состоят из двух половинок — верхней и нижней. Обе половинки центрируются одна относительно другой с помощью направляющих колонок или каким-либо другим способом. На рис. 126 показан подкладной штамп в собранном виде. Штамповку поковок проводят следующим образом.

Вначале на плоский нижний боек молота или пресса устанавливают нижнюю половинку штампа, в полость которой укладывают заготовку. Затем сверху устанавливают по колонкам верхнюю половинку и нажатием верхнего плоского бойка пресса или ударами молота деформируют заготовку, которая заполняет полость в верхней и нижней половинках штампа и принимает форму этой полости. Далее верхнюю половинку штампа снимают, а поковку вынимают из нижней половинки штампа.

Конструирование поковки и полости штампа ведут аналогично указанному ниже.

В цехах ковки изготовляют большое количество поковок турбинных и воздуходувных дисков. Обычная технология ковки дисков приводит к большим трудозатратам и большому расходу металла. Для получения поковок крупных дисков обычной горячей штамповкой требуются уникальные прессы с усилиями, исчисляющимися десятками тысяч тонн.

Поэтому в промышленности применяют секционную штамповку.

Секционная штамповка дисков наряду с преимуществами обычной штамповки позволяет получать крупные диски при значительно меньших силах деформирования.

Заготовку деформируют последовательно по отдельным кольцевым участкам за несколько ходов поперечины пресса (рис. 127). В зависимости от размеров заготовки и сопротивления деформированию металла, а также от имеющегося усилия пресса секционный штамп может состоять из двух, трех или более секций — пуансонов. Находят применение двухсекционные как более простые, с размерами внутреннего пуансона — d и наружного — D (рис. 127). Имеются конструкции трехсекционных штампов. Штампы с большим количеством секций получаются сложными.

На рис. 127 показана штамповка (осадка) в двухсекционном штампе. При секционной штамповке в некоторых случаях появляются дефекты на поковках в виде зажимов на верхней торцовой поверхности.

Рис. 127. Схема секционной штамповки (осадки) в двухсекционном штампе:

а — заготовка; б — деформирование центральной секцией; в — деформирование наружной секцией

Во избежание появления зажимов используют относительно большие по диаметру исходные заготовки, для получения которых требуются большие силы деформирования.

Для секционной штамповки дисков применяют относительно низкие заготовки. Диаметр исходной заготовки немного больше (на 10—20 %) диаметра центрального пуансона. Кривая определяет оптимальные отношения размеров исходных заготовок для каждого конечного отношения поковок дисков.

Н еобходимую силу деформирования при работе центральным и наружным пуансонами можно определить по формуле.

Рис. 128. График для определения размеров исходных заготовок

Р ис 115

Рис. 129. График для определения отношений диаметров пуансонов D/d

Отношение диаметров D наружного и d центрального пуансонов следует принимать по рис. 129 в зависимости от отношения диаметра поковки D_к к ее высоте Н_к.

Т иповая конструкция секционного штампа показана на рис. 130.

Рис. 130. Двухсекционный штамп для штамповки диска

Нагретая заготовка укладывается на матрицу У и за первый ход траверсы производится ее осадка в обычном штампе. Величина осадки регламентируется предельным усилием пресса. Затем траверса поднимается и с помощью рукоятки 4 диск управления 5 устанавливается так, чтобы его выступы в виде зубьев находились против соответствующих впадин на пуансоне 3. После чего производится второй ход траверсы пресса. При этом на заготовку воздействует только центральный пуансон 2, а пуансон 3 может свободно перемещаться вверх на высоту зуба, не передавая силу пресса на заготовку. После подъема траверсы диск управления 5 снова поворачивают и его выступы устанавливаются против соответствующих

Рис. 131. Секционный штамп для штамповки коленчатого вала:

а — штамповка средней секцией; б — штамповка правой секцией; в — штамповка левой секцией; г — калибровка вала всеми секциями

выступов на пуансоне 3. Затем происходит третий ход траверсы, при котором деформируется только наружная кольцевая часть заготовки.

Применение трехсекционных и высадочных раздвижных штампов для изготовления коленчатых валов. Сущность метода изготовления коленчатых валов, разработанного в ВПТИ тяжелого машиностроения И.В. Замбурским, заключается в том, что штамп делают из трех секций, действующих поочередно.

На рис. 131 показана схема работы окончательного секционного штампа. Вначале дают предварительную деформацию заготовки одновременно всеми секциями. Затем траверсу пресса поднимают и между верхним бойком и средней секцией устанавливают специальную накладку (рис. 131, а) и производят деформирование одной секцией на полное усилие пресса. После работы средней секции аналогично действуют с крайними (рис. 131, б и в), после чего накладку убирают, а штамп ставят по центру верхнего бойка и производят калибровку вала сразу всеми секциями (рис. 131, г). На рис. 132 показаны переходы штамповки коленчатого вала, отштампованного на прессе с силой 100 МН. В качестве заготовки для ковки данного вала применялся слиток массой 9 т, а при секционной штамповке слиток массой 2,5 т. Штампованная поковка вала имеет массу 1,1 т, в то время как кованая поковка имела массу 4,8 т. Перед штамповкой по переходам (рис. 118) слиток отковывают на заготовку с пережатыми участками под каждое колено вала. Нагретую заготовку деформируют в заготовительном штампе (рис. 118, а). Далее производят штамповку в окончательном штампе (см. рис. 131) по переходам (рис. 132, б, в, г, д). Так штампуют партию коленчатых валов. После штамповки валы подогревают до температуры 950°С, а затем производят обрезку облоя (рис. 132, е) в отдельном обрезном штампе.

Схема процесса изготовления коленчатых валов в высадочном раздвижном штампе (по способу фирмы Шнейдер — Крезо) показана на рис. 133.

Рис. 132. Переходы штамповки коленчатого вала:

а — штамповка в заготовительном штампе; б—д — штамповка в секционном штампе; е — обрезка облоя в обрезном штампе

Заготовку зажимают на участке коренных и шатунной шейки одного колена вала (рис. 133, а), после чего производят высадку (рис. 133, б), а затем высадку с

Рис. 133. Схема штамповки коленчатых валов в высадочном раздвижном штампе

Рис. 134. Схема штампа-установки клинового типа для штамповки методом гибки с высадкой (конструкция ВПТИтяжмаш)

одновременной гибкой (рис. 133, в). После получения одного колена заготовку перемещают вдоль оси для изготовления второго колена, причем одновременно разворачивают вокруг оси на требуемый угол разворота колен, производят штамповку второго колена и т.д.

Для получения фланца применяют только процесс высадки. Для достижения этого процесса гибочный пуансон демонтируют или отключают.

На поковках коленчатых валов, изготовленных методом гибки с высадкой, волокна макроструктуры повторяют конфигурацию коленчатого вала и последующая обработка резанием поковок не приводит к перерезанию волокон, что повышает усталостную прочность на 20-25 %.

Для штамповки коленчатых валов методом гибки с высадкой применяют специальные прессы или специальные штамп-установки к универсальным гидравлическим прессам, которые конструктивно разделяются на три типа: клиновые, рычажные и гидромеханические.

Схема штампа-установки клинового типа, разработанная в ВПТИ тяжелого машиностроения, показана на рис. 134.

Штамп-установка является универсальной, позволяет штамповать несколько типоразмеров коленчатых валов путем замены деформирующих частей.

Нагретая до конечной температуры заготовка 1 укладывается на нижние подвижные секции 2 и 3 матрицы и прижим 4. При опускании верхней части штампа секции 5 и 6 матрицы, а также пуансон 7 фиксируются на колонки 8 и направляющие 9. Пневмоцилиндры 10 перемещают опорные пластины 11 к центру и включают в работу пальцы 12, которые передают усилие пресса на секции 5 и 6 матрицы, соединяя последние с нижними секциями 2 и 3 матрицы. Производят небольшой подъем клина, пневмоцилиндром перемещают опорные пластины 11 от центра, тем самым выключая пальцы, после чего начинают одновременно процесс гибки с высадкой. По окончании штамповки колена клин 13 вместе с верхними секциями матрицы и пуансоном поднимается.

Поковка удаляется из штампа, рабочие части штампа становятся в исходное положение, заготовка укладывается для штамповки очередного колена и процесс повторяется. В данной конструкции штампа фиксация на колонки нижних секций матрицы с верхними секциями, передача усилия пресса через клин одновременно на верхние и нижние подвижные секции матрицы под углом 24°30' исключает их раскрытие и обеспечивает зажим заготовки непосредственно от давления клина.

Техника безопасности при ковке связана, прежде всего, с горячей температурой металла, и очень часто с большой массой. Особые требования предъявляются к работе машин и механизмов в кузнечных цехах. Малейшая неисправность недопустима в работе и ее нужно немедленно устранять. В начале смены бригада обязана проверить состояние оборудования, инструмента, чалочных приспособлений, цепей и т.д. В процессе работы каждый член бригады должен знать свое место и круг обязанностей и точно их выполнять. Команды в работе подает только кузнец (бригадир). При аварийном и угрожающем положении каждый имеет право и обязан подать команду "стоп" на прекращение работы. Крановщик обязан выполнить команду "стоп". Рабочие должны быть хорошо обучены по управлению различными механизмами и только в этом случае допускаются к работе. Необходимо каждому рабочему пройти инструктаж по технике безопасности у мастера участка, без чего к работе на участке рабочих нельзя допускать.

Правила техники безопасности излагаются в инструкциях, которые определяют порядок и условия выполнения работающими порученных им операций.

Изучение причин травматизма в кузнечно-штамповочном производстве позволило наметить следующие пути борьбы с ним:

1. Устройство совершенных предохранительных приспособлений и ограждений в опасных частях производственного оборудования и на участках цеха.

2. Систематический надзор за состоянием оборудования и штампов, планово-предупредительный ремонт и контроль за качеством ремонта.

3. Рациональная организация рабочих мест, содержание в порядке проходов и проездов.

1. Рациональное выполнение всех операций технологического процесса, устранение из них опасных моментов, организация технического наблюдения за приемами и методами ведения работ.

5. Правильное использование спецодежды и индивидуальных защитных средств, своевременный их ремонт и замена.

Различные механизирующие устройства, применяемые в кузнечно-штамповочном производстве для облегчения труда, одновременно повышают безопасность работы, так как функции рабочего при этом сводятся к контролю над работой машин, и он может находиться вне опасной зоны.

При ковке на молотах нужно следить за состоянием бойков, не допуская трещин, раковин и выбоин, влияющих на их прочность. Также необходимо следить за надежностью крепления бойков. Требуется повседневное наблюдение за состоянием молотов, исправное содержание всех элементов, особенно систем управления. Сальники молотов не должны пропускать ни пар, ни конденсат, во избежание ожогов работающих.

Паровоздушные и пневматические молоты снабжаются указателями предельного опускания бабы, допускаемого наинизшим положением поршня в цилиндре.

Насадка поршня на шток не должна допускать их разъединения в процессе работы.

У цилиндра молота ниже сальника располагается сетка, предохраняющая от возможного падения деталей молота (крепеж, сальник и т.п.).

При выбивке клиньев в направлении возможного отлета клина устанавливается предохранительный щит. Предохранительные приспособления и защитные заграждения при молоте должны содержаться в исправном состоянии и обязательно использоваться по своему назначению.

При ковке под прессами крановщик и машинисты манипуляторов должны точно исполнять команды и сигналы кузнеца или подручных, выполняющих работы по транспортированию слитков, поковок и инструмента. Кузнец и подручные должны знать и выполнять правила стропальных работ, а также требования, предъявляемые к палочным средствам и приспособлениям.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Брюханов А.Н. Ковка и объёмная штамповка: учеб. пособие для машиностроительных вузов / А.Н. Брюханов. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М: Машиностроение, 1975.

2. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповоч-ного производства: учебник для вузов / Я.М. Охрименко. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1976.

3. Мансуров А.М. Технология горячей штам-повки / А.М. Мансуров. – М.: Машиностроение, 1971.

4. Семёнов Е.И. Технология и оборудование ковки и горячей штамповки / Е.И. Семёнов. – М.: Машиностроение, 1999.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ 4

1.1 Ковка и объёмная штамповка как виды обработки металлов давлением. 4

1.2 Основные операции в кузнечном производстве. 7

1.3 Направления развития кузнечного производства. 8

1.4 Задачи дисциплины «Технология ковки и объёмной штамповки» 13

2. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ ПОДГОТОВКА ДЛЯ КОВКИ, ШТАМПОВКИ 16

2.1. Слитки, болванки, прутки 16

2.2. Разделка исходных материалов на заготовки 27

2.2.1 Безотходная разделка 27

2.2.2 Классификация способов безотходной разделки проката 61

2.2.3 Разрезка с образованием отходов 67

2.3 Точность разделки и отходы металла 77

3. ТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ КОВКИ И ШТАМПОВКИ 81

3.1. Интервал ковочных температур 83

3.2 Типы нагревательных устройств и способы нагрева металла 89

3.3 Нагрев слитков 97

3.4. Нагрев заготовок 110

3.5. Термический режим ковки и охлаждения металла 128

3.6. Согласование производительностей нагревательного и ковочного оборудования 136

4. ВЛИЯНИЕ КУЗНЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛА 144

4.1. Структура металла при ковке и штамповке. Уковка 144

4.2. Влияние ковки на механические свойства 149

4.3. Способы ковки и штамповки в зависимости от формы и назначения поковок 151

5. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ КОВКИ 157

5.1 Характеристика процесса ковки 157

5.2 Основные операции ковки 160

5.2.1 Осадка 160

5.2.2 Протяжка 177

5.2.3 Прошивка, отрубка, скручивание, гибка, кузнечная сварка 204

5.3 Разработка чертежа кованной поковки 223

5.4 Разработка технологического процесса ковки 229

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 254

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ 257

СПИСОК ТАБЛИЦ 262