- •Часть 1. Ковка
- •Часть 1. Ковка
- •1. Введение
- •1.1 Ковка и объёмная штамповка как виды обработки металлов давлением.
- •1.2 Основные операции в кузнечном производстве.
- •1.3 Направления развития кузнечного производства.
- •1.4 Задачи дисциплины «Технология ковки и объёмной штамповки»
- •2. Исходные материалы и их подготовка для ковки, штамповки
- •2.1. Слитки, болванки, прутки
- •19 Т из стали 55х:
- •2.2. Разделка исходных материалов на заготовки
- •2.2.1 Безотходная разделка
- •2.2.2 Классификация способов безотходной разделки проката
- •2.2.3 Разрезка с образованием отходов
- •2.3 Точность разделки и отходы металла
- •3. Термический режим ковки и штамповки
- •3.1. Интервал ковочных температур
- •3.2 Типы нагревательных устройств и способы нагрева металла
- •3.3 Нагрев слитков
- •3.4. Нагрев заготовок
- •3.5. Термический режим ковки и охлаждения металла
- •VIII — выдержка 6—10 ч; IX — охлаждение в печи
- •3.6. Согласование производительностей нагревательного и ковочного оборудования
- •4. Влияние кузнечной обработки на структуру и механические свойства металла
- •4.1. Структура металла при ковке и штамповке. Уковка
- •4.2. Влияние ковки на механические свойства
- •4.3. Способы ковки и штамповки в зависимости от формы и назначения поковок
- •5. Технология и оборудование ковки
- •Характеристика процесса ковки
- •5.2 Основные операции ковки
- •5.2.1 Осадка
- •5.2.2 Протяжка
- •5.2.3 Прошивка, отрубка, скручивание, гибка, кузнечная сварка
- •5.3 Разработка чертежа кованной поковки
- •5.4 Разработка технологического процесса ковки
- •Список иллюстраций
- •Список таблиц
- •Часть 1. Ковка
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Список иллюстраций
Рис. 1. Типовые технологические маршруты в кузнечном производстве. 9
Рис. 2. Распределение углерода по оси слитка массой 22
Рис. 3. Распределение углерода по радиусу слитка массой 19 т в различных зонах: 23
Рис. 4. Типы прокатных профилей для ковки и штамповки 25
Рис. 5. Схема резки прутков на ножницах 28
Рис. 6. Схема действующих сил в конце 2-й стадии процесса резки круглого прутка на ножницах: 30
Рис. 7. Дефекты при резке пруткового металла 31
Рис. 8. Зависимость сопротивления срезу при резке 33
Рис. 9. Положение прутка при его резке с наклоном а и при переменном зазоре между ножами 37
Рис. 10. Одноопорный штамп для резки прутковых заготовок на кривошипном прессе: 38
Рис. 11. Двухопорный штамп для одновременной отрезки двух заготовок: 39
Рис. 12. Штамп с круглыми ножами для резки калиброванных прутков: 40
Рис. 13. Ножи в рабочем положении: 41
Рис. 14. Сопротивление срезу при резке прутков среднеуглеродистой стали квадратного сечения: 43
Рис. 15. Схема построения ручья ножа для разрезки круглых (а) и квадратных (б) прутков (по В. Л. Раскинду) 43
Рис. 16. Классификация ножей 45
Рис. 17. Автоматический упор при резке прутков втулочными круглыми ножами 48
Рис. 18. Схема дозирующего устройства с гидравлическим датчиком (Мосстанкин) 51
Рис. 19. Схема концентрации напряжений при ломке прутков с надрезом: 53
Рис. 20.Расположение надреза на прутках различного профиля и форма применяемых ломателей; 55
Рис. 21. Зависимость сопротивления ломке от относительной величины расстояния между опорами (а) и относительной глубины надреза (б) прутков из среднеуглеродистой стали 57
Рис. 22. Устройство для хладнолома с качающимся рольгангом 58
Рис. 23 Схема установки для импульсной рубки 59
Рис. 24 Относительная подвижность объектов 61
Рис. 25 Классификация способов разделки 62
Рис. 26. Плазматрон ГПР-1000 для резки металла 68
Рис. 27 Электромеханическая пила (а) и схема установки (б) 72
Рис. 28. Схемы установок для электроискровой резки металла (а) и для анодно-механической резки (б) 74
Рис. 29 Температурные интервалы 87
Рис. 30. Ориентировочные данные для снижения верхнего предела температур ковки в зависимости от коэффициента уковки 88
Рис. 31 Зависимость продолжительности нагрева горячих слитков до ковочной температуры от их диаметра: 99
Рис. 32 Зависимость неравномерности прогрева по сечению слитка t н - tвн от температурного напора Δt в конце нагрева 102
Рис. 33 Зависимость выдержки tвыд , от продолжительности нагрева поверхности слитка при различных температурных напорах Δt (по В.Н. Соколову) 102
Рис. 34. Четыре периода нагрева стальных заготовок 105
Рис. 35. Режимы нагрева холодного (а) и горячего (б) слитка массой 45000 кг (УЗТМ) 105
Рис. 36. Изменение температуры при нагреве холодного слитка массой 45 000 кг: 107
Рис. 37. Схема расположения зон более нагретого металла (заштрихованы) с целью преимущественной проковки в заданном участке сечения восьмигранного слитка (МИСиС) 108
Рис. 38. Зависимость продолжительности нагрева стальных заготовок до 1200°С от их диаметра при различной температуре печи (а); сокращение продолжительности нагрева стали в зависимости от температурного напора в конце нагрева (б): 111
Рис. 39. График для определения частоты тока f при индукционном нагреве круглых заготовок из конструкционной стали (по М. Г. Лозинскому) 115
Рис. 40. Механизированные установки индукционного нагревателя методического действия с поршневым толкателем (а) и с толкателем кривошипного типа (б) 116
Рис. 41. Продолжительность индукционного нагрева круглых стальных заготовок (по Л. Н. Шамову): 117
Рис. 42. Угар стали в зависимости от диаметра и длины заготовки (по М. А. Касенкову) 122
Рис. 43. Конвейерная установка для гидравлического снятия окалины с нагретых заготовок: 125
Рис. 44.Разрез струевой обоймы гидроочистительной установки (МИСиС) 127
Рис. 45. Характеристика прогрева заготовок при подведении теплоты: 128
Рис. 46. Изменение температуры и величины зерна в стали при ковке и остывании металла: 131
Рис. 47. Экранирование заготовки в процессе ковки (увеличение продолжительности остывания на 40—60%): 132
Рис. 48. Определение продолжительности остывания заготовок на воздухе и в асбестовом кожухе (УЗТМ): 134
Рис. 49. Графики режимов охлаждения слитка массой 45000 кг (а) и поковки коленчатого вала (б) при диаметре цапф 600 мм (ЧССР): 135
Рис. 50. График использования рабочего времени при загрузке печи партиями; периоды простоя заштрихованы с наклоном линий вправо; стрелками отмечены моменты загрузки печи. 138
Рис. 51. Схема рекристаллизации при ковке (вытяжке) крупных поковок 148
Рис. 52. Изменения механических свойств стали в зависимости от угла между направлением прокатки и осью образца. 150
Рис. 53. Влияние уковки на механические свойства в периферийной части заготовки из хромоникелевольфрамовой стали 151
Рис. 54. Расположение волокон в болте, полученном штамповкой (а) и обработкой резанием (б) 152
Рис. 55. Расположение волокон в шестерне при различных способах ковки - штамповки 153
Рис. 56. Расположение волокон в кованых и штампованных коленчатых валах (линия I-I - расположение осевой части исходной заготовки в готовом изделии) 153
Рис. 57. Расположение наружных и внутренних слоев заготовки в двутавровом сечении поковки 154
Рис. 58. Макроструктура заплечиков поковки корпуса авиавинта 155
Рис. 59. Схема ковки: 158
Рис. 60. Схема осадки 160
Рис. 61. Зоны деформаций в заготовке при осадке цилиндра 162
Рис. 62. Исправление прогиба при осадке 164
Рис. 63. Диаграмма для выбора массы падающих частей молота для ковки поковок типа шестерен (по данным УЗТМ): I — поковки, изготовляемые на гидравлических прессах 168
Рис. 64. Схема осадки с хвостовиком 169
Рис. 65. Протяжка слитка после осадки с хвостовиком: 170
Рис. 66. Протяжка после осадки сферическими (а) и плоскими (б) плитами: 170
Рис. 67. Осадка в подкладных кольцах: а — с предварительно протянутыми бобышками; б — с затеканием металла в отверстия; 1 — бобышки предварительно протянуты 171
Рис. 68. Схема высадки: 172
Рис. 69. Осадка разгонкой: 173
Рис. 70. Отделка после осадки: 175
Рис. 71. Осадочные плиты 175
Рис. 72. Кольцо для осадки под молотом (а) и под прессом (б) 176
Рис. 73. Схема протяжки на плоских бойках 178
Рис. 74. Протяжка с кантовкой (а) и с кантовкой на четыре грани (б) 178
Рис. 75. Формоизменение при протяжке на плоских бойках: 179
Рис. 76. Силы трения τ, действующие при протяжке 182
Рис. 77. Схема образования зажима 185
Рис. 78. Получение квадратного поперечного сечения из прямоугольного 185
Рис. 79. Застойные зоны (заштрихованы) при протяжке на плоских (а) и вырезных (б) бойках 186
Рис. 80. Диаграмма для выбора массы падающих частей молота при ковке валов с уступами: 189
Рис. 81. Схема протяжки с оправкой: 190
Рис. 82. Протяжка с оправкой на плоских бойках 192
Рис. 83. Схема раскатки на оправке (а), раскатка обычным бойком (б) и бойком-лягушкой (б) 193
Рис. 84. Диаграмма для определения высоты заготовки перед раскаткой на молотах (УЗТМ): 194
Рис. 85. Схема разгонки (а) и разгонка 196
Рис. 86. Схемы выполнения передачи: 197
Рис. 87. Схемы пережима 197
Рис. 88. Схема получения уступов и выемок 198
Рис. 89. Схема пережима круглой заготовки 199
Рис. 90. Правка поковок: 199
Рис. 91. Бойки для молотов: а — верхний; 200
Рис. 92. Составные бойки, применяемые для ковки на гидравлических прессах: 200
Рис. 93. Удлиненная (а) и одноступенчатая (б) оправки 201
Рис. 94. Круглая (α) и треугольная (б) пережимки 201
Рис. 95. Патрон 202
Рис. 96. Клещевой патрон: 203
Рис. 97. Стойки для раскатки на оправке: 203
Рис. 98. Схема прошивки без подкладного кольца: 205
Рис. 99. Удаление прошивня Рис. 100. Схема к 206
Рис. 99. Удаление прошивня Рис. 100. Схема к 206
Рис. 101. Схема прошивки блока с равновеликой высотой и диаметром: 209
Рис. 102. Схема прошивки сплошным прошивнем на квадратах 209
Рис. 103. Прошивка на подкладном кольце: 210
Рис. 104. Схема прошивки полым прошивнем: 211
Рис. 105. Схема прошивки крупного блока пустотелым прошивнем на плите с вставным сухарем: а — вдавливание прошивня; б — выемка сухаря и пробивка отверстия 212
Рис. 106. Правка после прошивки: 213
Рис. 107. Прошивни: 214
Рис. 108. Отрубка (1) и разрубка (2) 215
Рис. 109. Отрубка с одной стороны: 1 — обсечка 216
Рис. 110. Отрубка с двух сторон: 1 — заусенец 217
Рис. 111. Отрубка с четырех сторон с оставлением перемычки 217
Рис. 112. Отрубка заготовок круглого сечения с трех сторон: а — первый надруб; б — второй надруб; в — окончательное разделение заготовки; г - положение топора в вырезном бойке при рубке 218
Рис. 113. Удаление заусенцев Рис. 114. Топоры для отрубки 218
Рис. 113. Удаление заусенцев Рис. 114. Топоры для отрубки 218
Рис. 115. Гибка: 219
Рис. 116. Схема к расчету длины средней (нейтральной) линии 221
Рис. 117. Схема скручивания: 221
Рис. 118. Закрепление конца вала при закручивании шарнирной вилки 222
Рис. 119. Вилка с шарниром: 222
Рис. 120. Способы кузнечной сварки: 223
Рис. 121. Схема расположения припусков и допусков 224
Рис. 122. Примеры назначения припусков и допусков на молотовые поковки по ГОСТ 7829-70 226
Рис. 123. Примеры назначения припусков и допусков на прессовые поковки по ГОСТ 7062-90*: 227
Рис. 124. Схема нанесения напусков на поковку типа вала: 228
Рис. 125. Напуски на поковках кольца (а) и вилки (б) 228
Рис. 126. Подкладной штамп для поковки чашки 243
Рис. 127. Схема секционной штамповки (осадки) в двухсекционном штампе: 244
Рис. 128. График для определения размеров исходных заготовок 245
Рис. 129. График для определения отношений диаметров пуансонов D/d 245
Рис. 130. Двухсекционный штамп для штамповки диска 246
Рис. 131. Секционный штамп для штамповки коленчатого вала: 247
Рис. 132. Переходы штамповки коленчатого вала: 249
Рис. 133. Схема штамповки коленчатых валов в высадочном раздвижном штампе 249
Рис. 134. Схема штампа-установки клинового типа для штамповки методом гибки с высадкой (конструкция ВПТИтяжмаш) 250