книги из ГПНТБ / Кордюков, В. П. Свободная ковка на молотах

равнивания сильными ударами осаживает заготовку до нужных размеров.

Осадка является наиболее энергоемкой операцией, так как деформации подвергается весь объем заготовки одновременно. Массу падающих частей молота, необходимую для осадки заго­ товок круглого или квадратного сечения, определяют по фор­ муле

где Dь Н 1 — диаметр и высота заготовки после осадки; ат — предел текучести металла при температуре осадки; ек — степень деформации за последний удар; для крупных поковок ек=0,025; для мелких поковок ек = 0,060; V — объем заготовки.

Рис. 30. Разновидности операции осадки

Так как усилие при осадке является максимальным по срав­ нению с другими операциями, то массу падающих частей моло­ та для изготовления конкретной поковки выбирают по данной операции. Для снижения потребного усилия заготовка перед осадкой должна быть хорошо прогрета. Как правило, выполне­ ние данной операции начинается после выноса заготовки из пе­ чи и сбива окалины. Применение эффективных смазок также способствует снижению общего усилия деформации.

Осадка заготовок без хвостовика (см. рис. 28) является наи­ более распространенной операцией, выполняемых на плоских бойках молота. В некоторых случаях применяют разновидности данной операции, к которым относятся: осадка в подкладных кольцах, осадка разгонкой и высадка.

О с а д к у в п о д к л а д н ы х к о л ь ц а х (рис. 30, о) при­ меняют для изготовления поковок типа фланцев, шестерен и ди­ сков с невысокими ступицами. Образование утолщенной части поковок происходит между кольцами, а ступицы получаются за­ теканием металла в отверстия колец. Внутренние уклоны на стенках колец (5—7°) создают нормальные условия для затека­ ния металла и извлечения поковки из колец. Наружный диаметр колец принимается равным диаметру утолщенной части поковки, а высота колец — высоте ступицы.

60

О с а д к у р а з г о н к о й применяют в том случае, когда мощ­ ность молота недостаточна для дальнейшего выполнения опера­ ции. Обычно это бывает при изготовлении поковок типа дисков

стонким полотном и большой площадью поперечного сечения.

Вэтом случае применением раскаток добиваются местного (под раскаткой) увеличения давления и деформирования металла по частям. Данный способ не обеспечивает глубокой и равномерной проковки металла, что отрицательно отражается на структуре поковки.

В ы с а д к а представляет собой частичную осадку заготовки. В зависимости от конфигурации поковки утолщение может рас­ полагаться как на конце, так и в средней части заготовки. Чаще всего при ковке на молоте утолщенной является концевая часть (рис. 30,6). В этом случае заготовку устанавливают в подклад­ ное кольцо, диаметр отверстия которого несколько больше диа­ метра заготовки. Высадка производится ударами верхнего бой­ ка до получения требуемых размеров фланца. Если утолщение должно быть в средней части заготовки, то высадку выполняют с применением двух колец (рис. 30, в). Данную операцию при­ меняют при ковке поковок типа болтов, шестерен с массивными ступицами, фланцев и т. д.

Прошивка

Прошивкой называется кузнечная операция, в результате ко­ торой в сплошной заготовке получается отверстие или углубле­ ние.

Инструментом при прошивке заготовок на молотах являются сплошные конусные прошивни и подкладные кольца. В процес­ се получения сквозного отверстия образуется отход металла, на­ зываемый выдрой.

Отверстие на заготовках может быть выполнено двумя спосо­ бами: с проходом прошивня через заготовку в одном направле­ нии (прошивкой) или с кантовкой заготовки на 180° и возвра­ том прошивня для внедрения его с противоположной стороны (пробивкой).

При прошивке (рис. 31.) заготовку устанавливают на под­ кладное кольцо /, а прошивень 2 большим основанием — на заготовку 3. Прошивка производится легкими ударами верхнего бойка по прошивню. Размеры подкладного кольца (диаметр от­ верстия и высота) должны обеспечить свободный выход про­ шивня из заготовки и размещение выдры 4.

Объем выдры при прошивке

где d — диаметр большего основания прошивня; h — высота за­ готовки перед прошивкой.

Данный способ получения отверстий применяется при изго­ товлении поковок невысоких колец и фланцев. Отверстие полу­

61

чается цилиндрической формы и не нуждается в калибровке. Однако большие потерн металла в выдру (3/4 объема получае­ мого отверстия) позволяют рекомендовать прошивку, как пра­ вило, в том случае, когда необходимо удалить осевую зону по­ ковки.

При пробивке (рис. 32) заготовку устанавливают на нижний боек, а прошивень меньшим основанием на заготовку. Сильными ударами верхнего бойка прошивень вдавливается примерно на

г/з—3Л высоты заготовки. В связи с тем, что прошивень имеет конусную форму, металл из-под прошивня выдавливается в сто­ роны. При этом наблюдается увеличение бочкообразности боко­ вой поверхности. Количество металла, удаляемое пробивкой, меньше, чем при прошивке. После извлечения прошивня заго­ товку поворачивают на 180° и прошивень устанавливают на за­ готовку (с противоположной стороны). Оставшуюся перемычку металла пробивают легкими ударами. Объем образовавшейся выдры при пробивке можно подсчитать по формуле

где d — диаметр меньшего основания прошивня; h — высота за­ готовки перед прошивкой.

Пробивку применяют для получения отверстий в заготовках, высота которых больше диаметра прошиваемого отверстия. При пробивке высоких заготовок используют цилиндрические над­ ставки, устанавливаемые на большее основание прошивня. Диа­ метр надставки должен быть меньше основания прошивня.

Трудоемкой операцией при пробивке является извлечение прошивня после первого перехода. Если в углубление, образо­ вавшееся после легкого удара по прошивню, насыпать порошко­ образный древесный уголь или графит, то при выдавливании прошивня образуются газы, помогающие извлечению инструмен­ та из заготовки. Применение смазок (стеклянных) способствует уменьшению усилий при удалении прошивня.

Недостатки пробивки (по сравнению с прошивкой) — более высокая трудоемкость и более низкое качество получаемого от­ верстия. В связи с этим после пробивки отверстие калибруют

62

(например, бочкообразным калибром-оправкой) или в соответ­ ствии с технологическим процессом прошитую заготовку раска­ тывают на оправке с последующей правкой торцов.

Ответственной операцией является получение отверстий при ковке пустотелых поковок. Качество и точность получаемого от­ верстия зависят от соблюдения технологии и квалификации куз­ неца. Перед прошивкой заготовка должна быть равномерно про­ грета, а торцовые поверхности строго параллельны. Особое вни­ мание следует уделять установке прошивня по центру заготовки, так как в противном случае может произойти перекос отверстия и смещение осей. Большое влияние на качество выполняемой операции оказывает состояние инструмента: недопустима непараллельность меньшего и большего оснований.

При выполнении операции необходимо строго соблюдать пра­ вила техники безопасности.

Рубка

Рубкой называется кузнечная операция, в результате которой происходит разделение заготовки на части.

Как разделительную операцию рубку можно применять для получения мерных заготовок небольших партий. Она является составной частью технологического процесса изготовления по­ ковки для отделения прибыльной и донной частей (если ковка ведется из слитка), разделения двух или более поковок (если куются несколько поковок из одной заготовки), удаления из­ лишков металла на концах поковок. В качестве инструмента при рубке на молотах применяются топоры и квадраты.

По возможности рубку следует заменять более совершенными способами разделки металла на заготовки (см. гл. 1), а при из­ готовлении поковок шире внедрять более прогрессивные спо­

пор устанавливают в необходимом для разрубки сечении и уда­ рами молота внедряют в заготовку на глубину, меньшую высо­ ты заготовки на 10—15%. Далее заготовку кантуют на 180° и перемычку металла просекают квадратом, сторона которого должна превышать ширину перемычки в 1,5—2 раза. Отсечен­ ная перемычка является отходом.

Р у б к у с д в у х с т о р о н применяют для более крупных за­ готовок преимущественно квадратного сечения, когда высоты то­ пора нехватает для рубки с одной стороны (рис. 33, б). В этом случае топор внедряется на '/2—2/з высоты заготовки, а после

СЗ

кантовки на 180° заготовка перерубается окончательно. На тор­ це заготовки получается заусенец, который отрубают кузнечным зубилом или квадратом.

6)

Рис. 33. Схемы рубки на молоте

ходит до середины, в результате чего образуется квадратная пе­ ремычка, удаляемая опорной стороной топора или квадратом (рис. 33, е). Такой способ рубки применяют для заготовки боль­ шого сечения при наличии топоров небольшой высоты.

При равномерном прогреве заготовки и нанесении сильных ударов по топору могут возникнуть трещины и рванины. За­ усенцы, оставшиеся после рубки, являются причиной образо: вания зажимов и заковов при дальнейшей ковке.

Гибка

Гибка — кузнечная операция, в результате которой заготовке придается изогнутая форма.

В качестве инструмента при гибке широко используют под­ кладные штампы различной формы, раскатки, оправки и т. д.

На рис. 34, а показан изгиб плоской заготовки с помощью подкладного штампа 1 и раскатки 2.

Нагретую заготовку зажимают в бойках, а изгиб свободного конца осуществляют цепью крана или ударами ■кувалды

(рис. 34, б).

Для изгиба заготовок (особенно небольшого сечения) не тре­ буется больших усилий, поэтому операцию можно осуществлять на нижнем пределе температурного интервала ковки для данной марки стали (в конце технологического процесса изготовления поковки).

Гибка заготовок сопровождается искажением первоначальной формы поперечного сечения (рис. 34, в). На наружной стороне изгибаемой заготовки происходит утяжка металла (зона растя-

64

жения), на внутренней — складкообразование (зона сжатия). Круглое сечение превращается в овальное, квадратное прини­ мает форму трапеции. Величина искажения зависит от разме­ ров сечения заготовки и радиуса изгиба. С уменьшением радиу­ са гибки искажение увеличивается и возрастает опасность появ­ ления трещин на внешней стороне изгибаемой заготовки. Для

Рис. 34. Приемы гибки и искажение исходного профиля заготовки

снижения влияния изгиба на форму сечения используют раз­ личные способы предварительной подготовки изгибаемой заго­ товки в зоне гибки (односторонняя высадка, наплавка и т. д.).

Передача

Передачей называется кузнечная операция, в результате ко­ торой происходит смещение одной части заготовки относительно другой с сохранением параллельности осей, причем деформиру­ ется металл только в промежутке между соседними участками. После передачи ось заготовки становится ступенчатой. Харак­ терным примером поковки, при изготовлении которой использу­ ется данная операция, является коленчатый вал.

Процесс передачи состоит в том, что после разметки металл раскраивают трехгранной пережимкой и с помощью квадратов отдельные части заготовки смещают в вертикальной плоскости.

Передача может выполняться в одной или двух плоскостях. При передаче в одной плоскости (рис. 35, а) объем металла меж­ ду нижним и верхним квадратами практически отсутствует, а правая грань верхнего квадрата находится на одной линии (ли­ нии передачи) с левой гранью нижнего квадрата. При передаче в двух плоскостях (рис. 35, б) делаются два пережима, в резуль­ тате чего боковые плоскости заготовки смещаются по горизон­ тали на определенное расстояние. В этом случае между правой гранью верхнего квадрата и левой гранью нижнего размеща­ ется некоторый объем металла.

При передаче волокна металла не должны перерезаться. Для этого предварительный пережим должен производиться инстру­ ментом с большим радиусом закругления рабочей кромки. В процессе передачи возможна утяжка металла, для компенсации которой исходную высоту заготовки увеличивают по сравнению

В)

Рис. 35. Схемы выполнения операции передачи

с поковочным размером на 20—25%. После выполнения опера­ ции избыточный металл разгоняют, а излишки отрубают.

Закручивание

Закручивание — кузнечная операция, в результате которой одна часть заготовки поворачивается относительно другой на заданный угол вокруг продольной оси.

Данная операция является, как правило, завершающей ста­ дией технологического процесса изготовления поковок типа ко­ ленчатых валов, так как для снижения трудоемкости и удобства ковки выступающие части поковок должны располагаться в од­ ной плоскости.

Закручивание выполняется с помощью вилок различных кон­ струкций. Мелкие поковки закручивают вручную. При ковке крупных поковок усилие на вилку передается от ковочного крана.

Схема закручивания изогнутой вилкой при ковке коленчатого

вилка. Закручивание производится с помощью крана на угол до 60° (максимально до 90°). Изогнутая вилка (в отличие от пря­ мой) дает возможность выполнять закручивание на большой угол за один подъем краном.

На рис. 36, б показано закручивание вилкой с шарниром. Из­ мерением положения штыря 1 в шарнирной головке 2 можно

66

производить закручивание на большой угол с помощью неболь­ ших поворотов рычага 3. Нередко разворачиваемая часть по­ ковки изгибается относительно зажатой под действием усилия закручивания. Для устранения этого недостатка на свободный конец вала подвешивают груз 4, в результате чего закручивание колена производится между двумя опорами, а не консольно.

Рис. 36. Схемы закручивания с помощью вилок

Закручивание сопровождается некоторым укорочением заго­ товки и увеличением площади поперечного сечения в зоне кру­ чения. При больших углах закручивания заготовок из малопла­ стичной стали возможно появление трещин. Опасность возникно­ вения трещин увеличивается при недостаточном и неравномер­ ном прогреве зоны закручивания, а также при наличии концент­ раторов напряжений, которыми могут быть заковы, вмятины, складки, надрубы и другие дефекты ковки. Для предупреждения образования трещин зона закручивания должна быть равномер­ но прогрета до необходимой ковочной температуры и не иметь наружных дефектов, что может быть достигнуто тщательной ков­ кой или предварительной обдиркой на станках.

3

Г л а в а 5

КУЗНЕЧНЫЙ ИНСТРУМЕНТ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

При свободной ковке на молотах, отличающейся единичным и мелкосерийным характером производства, применяется боль­ шое число разнообразного инструмента и приспособлений, без которых невозможно получать поковки высокого качества с ми­ нимальными припусками на механическую обработку при незна­ чительной себестоимости их изготовления.

В зависимости от назначения кузнечный инструмент делят на основной (рабочий), вспомогательный и измерительный, с помо­ щью которого осуществляют как основные, так и вспомогатель­ ные операции технологического процесса изготовления поковки.

Инструмент бывает универсальный и специальный. Универсальный инструмент (например, плоские бойки) при­

меняют для выполнения различных операций. С помощью уни­ версального инструмента изготовляют различные по форме и раз­ мерам поковки. При этом качество и точность поковок, как пра­ вило, относительно невысокие, а трудоемкость их изготовления значительная.

Для приближения формы и размеров поковок к готовым де­ талям, а также для повышения их качества в практике кузнеч­ ного производства широко используют специальный инструмент (например, вырезные бойки). Однако применение более доро­ гого специального инструмента экономически оправдывается лишь при производстве большой партии поковок одного типораз­ мера (например, валов или осей определенного диаметра) или поковок из специальных сплавов. Применение недорогого спе­ циального подкладного инструмента при ковке на молотах спо­ собствует получению более точных размеров и повышению каче­ ства поковок, так как создается наиболее благоприятная схема деформирования, близкая к всестороннему неравномерному сжатию.

Особую группу составляют приспособления и средства ком­ плексной механизации, применение которых снижает трудоем­ кость изготовления поковок на молотах и улучшает условия тру­ да в кузнечных цехах.

68

Достаточное число и надлежащее состояние кузнечного ин­ струмента, приспособлений и средств механизации является од­ ним из основных условий повышения производительности труда при свободной ковке.

Основной технологический инструмент

К основному (рабочему) технологическому инструменту отно­ сятся бойки, обжимки, прошивни, топоры, раскатки и др.

Бойки являются основным инструментом, с помощью кото­ рого выполняются все кузнечные операции. При выполнении од­

поверхности бойков определяются в зависимости от массы пада­ ющих частей молота (табл. 11). Высота зеркала над уровнем пола должна обеспечивать удобное манипулирование заготовкой в процессе ковки.

Вырезные (радиусные) бойки являются специальным инстру­ ментом и применяются при ковке поковок круглого сечения. При ковке в вырезных бойках уширение практически отсутствует, а схема деформации приближается к неравномерному всесторон­ нему сжатию, что позволяет ковать поковки из малопластичной стали; повышать интенсивность вытяжки; снижать возможность появления трещин на боковой поверхности поковок при значи­ тельных обжатиях; увеличивать равномерность механических свойств по сечению поковки; повышать точность поковок, т. е. снижать допуск на изготовление при одновременном уменьше­ нии припуска на механическую обработку.

При применении вырезных бойков производительность ковки увеличивается на 20—25%. При одинаковой массе падающих ча­ стей молота вырезные бойки делают на 20—30% шире плоских.

Комбинированные бойки представляют собой комплект, со­ стоящий из плоского (верхнего) и ромбического (нижнего)

69