книги из ГПНТБ / Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие

уменьшения ее толщины (рис. 119, ж). Применяется при ковке бан­ дажей, колец, обечаек. Заготовку 1 опирают на оправку 2, установ­ ленную на опорах 3, ковка ведется длинной стороной бойка 4 с вра­ щательной подачей заготовки после каждого обжима. Уковка при раздаче на оправке

К вспомогательным операциям при вытяжке относятся намет­ ка, посредством которой на поверхности заготовок наносятся разме­ точные углубления; пережим металла, при помощи которого наме­ ченные углубления увеличиваются до размера уступа; образование уступов и выемок; передача, посредством которой одна часть заго­ товки смещается относительно другой.

Прошивка — получение глухих или сквозных отверстий. Слиток предварительно осаживается на 25—35% .первоначальной высоты с целью выравнивания торцов и уменьшения высоты прошивки.

Способы прошивки следующие.

Прошивка без подкладного кольца (пробивка) (рис. 120, а)

применяется для получения отверстий диаметром до 400 мм. Заго­ товку 2 устанавливают на нижний боек, на торец ее ставят проши­ вень 1 и слегка вдавливают его, затем вынимают и в выемку насы­ пают графит для смазки. Далее вновь устанавливают прошивень (если необходимо, с надставкой 3) и вдавливают его на 75—80% высоты заготовки. После этого заготовку кантуют на 180° и вторым прошивнем выдавливают перемычку и первый прошивень. При этом способе отходы в перемычку (выдру) минимальны, а искажение формы (уменьшение высоты и бочкообразность) значительно.

Прошивка с подкладным кольцом 2 (рис. 120, б) применяется для получения отверстий в низких заготовках 1. Отход в выдру больше, чем в первом случае, искажение меньше.

Прошивка пустотелым прошивнем 2 (рис. 120, в ) применяется для получения отверстий большого диаметра. Преимущество этого метода в том, что удаляется сердцевина, наиболее дефектная часть слитка 1.

Рубка— разделение заготовки на части (рубка), частичное подразделение (прорубка) или отделение от заготовки части мате­

часть заготовки с заусенцем идет в отход. При рубке с четырех сто­ рон (рис. 120, д) заготовку надрубают с четырех сторон, а остав­ шуюся перемычку разрубают обухом топора. Этот способ позволяет избежать образования заусенца и применяется для крупных заго­ товок из слитков.

Гибка — придание заготовке изогнутой формы по заданному контуру. При гибке возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному (рис. 120, е). Эта операция сопро­ вождается искажением формы поперечного сечения и уменьшением

210

его площади. Для получения в зоне гибки желаемой площади заго­ товке заранее придают в этом месте увеличенные поперечные разме­

В ( : ~ з

f

/'Хш

г

с _ _ ______)

Ккрону

Рис. 120. Прошивка, рубка, гибка и закручивание

Применяется при производстве поковок специальной формы — ко­ ленчатых валов, спиральных сверл и т. д. Инструментом для закру­ чивания служат вилки и воротки.

Кузнечная сварка — соединение в одно целое отдельных частей заготовки. Применяется главным образом в ремонтном деле при ручной и машинной ковке мелких поковок из малоуглеродистых сталей с содержанием углерода 0,15—0,25%. Температура нагрева

211

металла под сварку должна быть выше ковочной температуры и близка к температуре плавления. С целью предупреждения пережо­ га и для шлакования окалины применяют флюсы (бура, поваренная соль, кварцевый песок).

Технология свободной ковки. Разработка технологического про­ цесса свободной ковки включает составление чертежа поковки, определение размеров и веса исходного материала, выбор основных, вспомогательных и отделочных операций с указанием необходимого основного и вспомогательного инструмента и приспособлений, выбор машинного оборудования, установление режимов нагрева и охлаж­ дения поковок, определение состава кузнечной бригады и норм выработки.

Чертеж поковки составляют на основании чертежа детали пу­ тем увеличения указанных на нем размеров на величину припуска (там, где поверхность подлежит механической обработке) и уста­ новления допусков на ковку. В отдельных случаях поковку упро­ щают за счет напусков. Напуском называется увеличение припуска на тех участках поковки, где невозможно или нерентабельно изго­ товлять поковку по контуру детали.

Припуски на обработку и допуски на ковку назначают в зави­ симости от формы и размеров поковки. Напуски в серийном производстве также назначаются в зависимости от формы и разме­ ров, а в мелкосерийном определяются наличием соответствующего инструмента и экономической целесообразностью замены ковки обработкой резанием.

Размеры заготовки зависят от того, какая операция положена в основу изготовления поковки. Для вытяжки сечение заготовки определяется из условия обеспечения необходимой уковки:

РЗГ~УР таХ)

где /дпах —■максимальное сечение детали. Для поковок, изготовляе­ мых осадкой, за основу берется объем заготовок и отношение высо­ ты к диаметру. Это отношение должно быть таким, чтобы не было продольного изгиба при осадке:

Язг < (1,5 -Э 2,5) D3r.

Выбор кузнечных операций зависит от задания и оборудования цеха. Чтобы правильно построить процесс, необходимо знать все % возможности кузнечных операций и физические процессы, проте­ кающие при ковке, а также основные законы механики пластической деформации. Кроме того, способ производства зависит от размера партии поковок. Рассмотрим два примера ковки — фланца и полого вала. При ковке фланца рассмотрим возможные варианты в зави­ симости от размера партии. Технологию ковки цилиндра приведем для серийного производства.

На рис. 121, а представлен чертеж фланца. При единичном производстве достаточно осадить заготовку и обкатать грани. Остальные размеры (отверстие и ступицу) можно получить механи­ ческой обработкой (рис. 121,6). При мелкосерийном производстве (10—20 поковок) целесообразно изготовить прошивень, осадить

212

заготовку до размера фланца и прошить отверстие, ступицу обрабо­ тать в механическом цехе (рис. 121, в). И, наконец,- при значитель­ ном размере партии следует изготовить подкладное кольцо и про­ шивень. Технологический процесс производства следующий: осадка, прошивка, осадка в подкладном кольце с прошивнем, обрубка

фы, обкатка граней и обжим поковки до диаметра 1000 мм, отрубка поддона и прибыли. Второй вынос (рис. 121, ж) — три перехода: осадка заготовки, прошивка отверстия, раскатка на оправке. Тре­ тий вынос (рис. 121,з) — два перехода: посадка на оправку и про­

Оборудование кузнечных цехов. Основное оборудование служит для нагрева и деформации металла, вспомогательное — для транс­ портировки, очистки, резки и т. д. Машины для деформации металла разделяются по виду механизма привода и способу передачи энер­

213

гии бойку, действующему на металл. Основными машинами — ору­ диями для свободной ковки — являются молоты и прессы.

На молотах производится деформация заготовки за счет энер­ гии, накопленной падающими частями (поршень, шток, баба и боек) до соприкосновения с поковкой. Молоты разделяются на приводные и паровоздушные. Приводные в свою очередь подразде­ ляются на рычажные, фрикционные, рессорные и пневматические.

Паровоздушные молоты бывают простого действия, у которых воз­ дух служит только для подъема бабы вверх, и двойного действия, у которых в момент падения пар или воздух, действуя на поршень,

вытяжкой — до 3000 кг). Увеличение веса падающих частей ведет к снижению стойкости деталей молота, частым поломкам вслед­ ствие значительных динамических нагрузок. В цехах для ковки крупных поковок, где молоты с указанным весом падающих частей оказываются недостаточными, применяют гидравлические прессы, давление которых достигает 20 тыс. т, скорость рабочего хода 0,1— 0,3 м/сек. При ковке на прессах легче механизировать вспомога­ тельные операции.

Пневматические молоты предназначаются для мелких поковок и выпускаются с весом падающих частей от 75 до 1000 кг. Молот

с бабой молота 1. От электродвигателя через редуктор 8 кривошип­ но-шатунным механизмом 7 приводится в возвратно-поступательное движение поршень компрессора 5, который попеременно сжимает воздух в нижней и верхней полостях компрессорного цилиндра. Оба цилиндра внизу и вверху соединены каналами 4 и 6, так что сжи­ маемый в компрессорном цилиндре воздух попеременно подается в верхнюю и нижнюю полость рабочего цилиндра, поднимает или опускает падающие части молота.

Управление молотом обеспечивает нанесение автоматических ударов разной силы, удержание бабы на весу, прижим поковки к нижнему бойку и переключение механизма на холостой ход, при котором баба находится в покое во время движения кривошипного механизма компрессорного цилиндра. При весе падающих частей до 150 кг молоты имеют ручное и педальное управление, что дает возможность работать на них одному кузнецу без машиниста. Бо­ лее мощные молоты имеют только ручное управление.

Паровоздушные молоты по конструкции станин разделяются на одностоечные и двухстоечные. Первые применяются для по­

214

7 — в шаботе 8. Управление молотом осуществляется парораспреде­ лительным устройством при помощи рукоятки 9.

Пар или воздух поступает к парораспределительному устрой­ ству по трубопроводу 10 через золотник 11, попадает в верхнюю полость рабочего цилиндра 1 и давит на поршень 2, заставляя его

вместе со штоком 3 и бабой 4 двигаться вниз. Пар или воздух, нахо­ дящийся под поршнем, выходит через центральную полость золот­ ника в трубопровод 12. Для подъема поршня вверх золотник уста­ навливается в нижнее положение, при этом пар или воздух, посту­ пая из трубопровода 10 в нижнюю полость цилиндра, заставляет падающие части двигаться вверх.

Гидравлические прессы строятся четырехколонной или односто­ ечной конструкции. Первые имеют номинальное усилие от 500 до 20 000 г и применяются для ковки слитков до 300 т, вторые имеют усилие до 1200 г и применяются для крупногабаритных поковок небольшого веса. По типу привода различают парогидравлические прессы (жидкость высокого давления подается от парогидравличе­ ского мультипликатора) и гидравлические (жидкость высокого давления подается от насосно-аккумуляторной станции).

215

Рассмотрим схему гидропрессовой установки (рис. 124), состоя­ щей из гидравлического пресса П, приемника отработанной жидко­ сти Б, распределителя Д; стрелкой А показано движение жидкости от аккумулятора высокого давления. Рабочий цилиндр 9 закреплен в верхней неподвижной поперечине 7. В цилиндре перемещается плунжер 8, соединенный с подвижной поперечиной 6. Верхняя не­ подвижная поперечина с помощью колонн 5 соединена с нижней

неподвижной поперечиной 3. Для подъема поперечины 6 вверх уста­ новлены подъемные цилиндры 2 с плунжерами 1, штоки которых соединены с подвижной поперечиной. На нижней и верхней попере­ чинах установлены бойки 4.

Распределительное устройство Д имеет четыре клапана 12, 13, 14, 15, соединенных системой рычагов с рукояткой управления, кото­ рая может устанавливаться в четыре положения I, II, III, IV, серво­ привод 11 и наполнительный клапан 10. Пресс соединен с распреде­ лителем и баком низкого давления трубопроводами.

Чтобы подвижную поперечину опустить вниз (холостой ход), следует открыть клапан 12 при закрытых клапанах 13, 14 и 15. Из подъемных цилиндров вода уходит в сливной бак через клапан 12, одновременно рабочий цилиндр 9 наполняется жидкостью низкого давления (3—9 ати) из приемника Б, подвижная поперечина дви­ жется вниз. При рабочем ходе открывают клапан 14 (клапаны 13 и 15 закрыты), жидкость высокого давления от аккумулятора высоко­

216

го давления поступает в рабочий цилиндр. Клапан 10 под давлени­ ем жидкости закрывается, вода давит на плунжер, создавая высо­ кое давление деформации.

Для подъема подвижной поперечины вверх открывают клапа­ ны 13 и 15 (клапаны 12 и 14 закрывают). Жидкость высокого давле­ ния поступает в подъемные цилиндры — подвижная поперечина и плунжер поднимаются. Под давлением плунжера жидкость из рабо­ чего цилиндра через клапан 15 уходит в сливной бак. Для удержа-

10

Рис. 124. Гидропрессовая установка с насосно-аккумуля­ торным приводом

ния поперечины на весу открывают клапан 15 (клапаны 12, 13 и 14 закрыты), жидкость высокого давления остается в подъемных ци­ линдрах. В качестве рабочей жидкости применяют воду, некоторые виды эмульсий и минеральное масло, давление которых достигает 300 ати.

217

Для механизации трудоемкйх работ при свободной ковке широ­ ко применяются различные краны, кантователи и манипуляторы.

Краны служат для загрузки и разгрузки заготовок в печь и из печи, удержания заготовок в процессе ковки. Для обслуживания молотов применяются консольно-поворотные краны, для прессов — мостовые.

Кантователи представляют собой подвесные механизмы, кото­ рые подвешиваются к крюку крана и служат для поворота загото­

кантовки в процессе деформации. Манипуляторы бывают рельсовые мостового и тележечного типа с поворотом и без поворота хобота вокруг вертикальной оси и напольные, установленные на шасси автомобиля или электрокара.

§ 8. Объемная штамповка

Сущность и область йрименения. Объемная штамповка (горя­ чая и холодная) — метод обработки, при котором принудительное перераспределение металла заготовки производится в полости ин­ струмента, называемого штампом. Это производительный и деше­ вый процесс. Он позволяет получать поковки сложной формы и высокого качества, обладающие после термической обработки са­ мыми высокими механическими свойствами, которые можно при­ дать металлу данного химического состава.

Существует много разновидностей этого процесса, позволяю­ щих получить поковки весом от десятков граммов до нескольких тонн.

Горячая объемная штамповка значительно превосходит по про­ изводительности свободную ковку, обеспечивает получение поковок более точных размеров с минимальными припусками по обрабаты­ ваемым поверхностям и более чистой поверхностью и, таким обра­ зом, дает значительную экономию металла и снижение трудоемко­ сти обработки.

Наиболее широко штамповка распространена в машинострои­ тельной промышленности, где производство носит крупносерийный и массовый характер. С ростом техники кузнечно-штамповочного производства кузнечные цехи начинают не только поставлять заго­ товки для окончательной обработки, но также выпускать готовые детали и выполнять завершающие операции после механической обработки (наката резьб, шлицев и т. д.).

Способы горячей объемной штамповки. Существует два основ­ ных метода объемной штамповки.

1. Штамповка в открытых штампах (рис. 125, а) предусматри вает выход части металла заготовки в заусенечную канавку 1 (на­ правление выхода перпендикулярно движению штампа 2). Толщина заусенца в процессе штамповки уменьшается и при достижении определенных размеров способствует'Заполнению углов (трудно

218

заполняемых частей) штампа. При штамповке в открытых штампах из заготовки с размерами малой точности получают поковки высо­ кой точности за счет различного объема заусенца. Заусенец подле­ жит обрезке в обрезных штампах, при этом по месту обрезки волок­ на у поковки оказываются перерезанными (рис. 125, в).

2. Штамповка в закрытых штампах (рис. 125, б) не предусмат­ ривает образования заусенца. Образующийся вследствие затекания металла в зазор 1 по месту разъема заусенец незначительный, имеет постоянную толщину. Макроструктура поковок такова, что волокна

обтекают контур (рис. 125, а). Для штамповки в закрытых штампах требуются заготовки высокой точности по объему. Она применяется для поковок простой формы, в основном имеющих форму тел вра­ щения, круглых и квадратных в плане.

В зависимости от типа производства, наличия оборудования и инструментальной базы различают следующие способы штамповки.

Штамповка в подкладных штампах осуществляется на ковоч­ ном оборудовании (пневматический, паровоздушный молот). Штамп состоит из двух частей, перемещающихся друг относительно друга по направляющим штырям; ручей соответствует фигуре по­ ковки с заусенцем. Откованную свободной ковкой заготовку укла­ дывают в штамп, штамп устанавливают на нижний боек молота и ударами по верхнему штампу производят штамповку. При этом ме­ тоде окалина из-за невозможности ее удаления заштамповывается в поковку, бойки молота или пресса быстро изнашиваются.

Одноручьевая штамповка кованой заготовки производится в од­ ном окончательном ручье. Штамп не имеет направляющих, верхняя часть его крепится в бабе молота, нижняя — в подштамповой плите. Совпадение обеих половин штампа обеспечивается направляющими молота. Окалина сбивается при ударах и выдувается сжатым воз­ духом.

Многоручьевая штамповка (рис. 128, а) — изменение заготовки в готовую поковку — производится в одном многоручьевом штампе на паровоздушных штамповочных молотах, механических ковочных прессах (МКП), горизонтально-ковочных машинах (ГКМ).

219