книги из ГПНТБ / Повышение точности поковок С. И. Ключников. 1960- 23 Мб

Фиг. 171. Схемы раскатки (I—V) типичных поковок подшипниковых колец:

/ - нажимной ролик; 2 - упорный ролик; 3 - раскатной ролик; 4 - раскатываемая поковка; 5 - контрольный ролик.

311

одной-двух заготовок с определением правильности установки инст­

румента после измерения раскатанных поковок.

Раскатка крупных колец на бандажепрокатном стане. Крупные

кольцевые заготовки изготовляются методом свободной ковки, прошивкой, протяжкой, гибкой с последующей сваркой и раскат­ кой на бандажепрокатном стане. Рассмотрим четыре указанных способа изготовления крупного венца шестерни дифференциала

трактора (фиг. 172).

1. Свободной ковкой поковки изготовляются из конструкцион­ ной стали марки 40Х. Из слитка весом 1 т получается 6 заготовок.

После первого нагрева слиток проковывается на квадрат 200Х

Фиг. 172. Эскизы поковок (с разной результирующей точностью) крупного венда шестерни дифференциала трактора, изготовленного:

а— свободной ковкой; б— прошивкой и протяжкой; в — гибкой с последующей сваркой; г —раскаткой на бандажераскатном стане.

Х200 мм и разрубается на 6 кусков длиной 380 мм каждый. После второго нагрева заготовки осаживаются до высоты 105 мм и в них

прошиваются отверстия диаметром 150 мм. После третьего нагрева

прошитые заготовки раскатываются на оправке до заданных разме­ ров.

2. При прошивке и протяжке в качестве заготовки применяется бесприбыльный слиток весом 2,6 т. Нагретый до ковочной темпера­ туры слиток прошивается в специальном штампе, установленном на вертикальном гидравлическом прессе, а затем протягивается через кольца на горизонтальном гидропрессе. Из полученной цельноко­

ваной трубы изготовляется 17 штучных заготовок, примерно тако­ го же размера, как и в первом случае.

3. Способ горячей гибки в кольцо катаной полосы сечением 45X86 мм, длиной 2000 мм, с последующей электросваркой в стык с оплавлением на сварочном автомате. Поковка в месте шва имеет высокую прочность, равную прочности металла заготовки.

4. Способ изготовления кольцевой заготовки раскаткой на бан­ дажераскатном стане является более экономичным, что подтверж­ дается материалами, помещенными в табл. 50.

312

Раскатка турбинных дисков. Производство дисков турбин в куз­ нечных цехах является весьма трудоемким и металлоемким, так как на «разгонку» полотна дисков затрачивается много времени, а

припуски на механическую обработку превосходят в 8—10 раз тол­ щину полотна после механической обработки. На фиг. 173 показа­

ны — установившийся в кузнечной практике технологический про­ цесс и новый процесс ковки в комбинации с раскаткой дисков тур­ бин. В обоих случаях исходным материалом является слиток весом

3,5 т из стали марки 32ХНМ.

Новый технологический процесс ковки-раскатки дисков с мини­ мальными припусками под обработку разработан И. А. Горбачевым и В. И. Васильевым (см. правую часть фиг. 173). Точность поковок дисков турбин, выраженная через Кмех , по новому процессу была

Таблица 51

Сравнительные показатели изготовления катаной 40-тонной трубы (наружный

314

Таблица 52

Размеры барабанов высокого давления, изготовляемых раскаткой на стаде Рекнера (с последующим окуполиванием концов на прессах)

повышена с 0,12 до 0,55, т. е. в 4,5 раза. Отличительной его особен­ ностью является раскатка на специальном роликовом прокатном стане фасонной заготовки, предварительно отштампованной на мощ­ ном гидравлическом прессе. В результате раскатки припуск по по­

лотну с 55 мм на сторону снижается до 5 мм, и из прежнего слитка весом 3,5 т стало возможным изготовлять вместо одной уже три поковки весом по 630 кг каждая с количеством металла, уходящего в стружку, всего лишь 280 кг, вместо 1760 кг на один диск при старом процессе.

Изготовление толстостенных сосудов раскаткой на специальном

стане. Бесшовные цилиндры, используемые для баллонов, орудий­ ных стволов, резервуаров, а также барабанов высокого давления

315

Таблица 53

Точность КмцЧ коэффициент использования металла А при изготовлении барабанов из сплошных слитков с прошивкой отверстия и последующей раскаткой-протяжкой

Примечание. А, Б и Е1 —• ТИПЫ H3Jхелий.

могут быть изготовлены с значительно большей точностью, чем ко­

ваные на специальном стане. Исходная заготовка в зависимости от метода прокатки прошивается на прессе или на прошивном ста­

не или же готовится в виде пустотелой отливки. Иногда внутренняя

полость в слитке получается методом трепанации (сверлением се­ редины). В немецкой практике наибольшее распространение полу­ чил способ центробежной отливки слитков весом от 2 до 40 т. Установлено, что качество пустотелого слитка, отлитого центробеж­ ным способом, превосходит качество слитков, отлитых другими ме­

тодами.

Технико-экономические преимущества полых слитков, отлитых

центробежным способом, показаны в табл. 51, в которой приведены показатели и других способов получения исходной заготовки.

Заготовки подвергаются раскатке на специальном стане Рекнера

до получения заданной толщины стенки. После этого цилиндр про­ ходит заковку концов для образования лазовых отверстий.

В табл. 52 приведены размеры барабанов высокого давления, изготовленные раскаткой на стене Рекнера с последующим окумполиванием концов на гидравлических прессах. Следует отметить,

что полученные припуски на раскатанных баллонах резко умень­ шены против обычных при изготовлении кованых барабанов с пред­ варительной прошивкой и раскаткой под прессом, как указано в

табл. 52, этому также способствует исходный слиток, изготовлен­ ный центробежной отливкой.

При изготовлении барабанов из сплошных слитков во всех слу­ чаях требуется прошивка отверстия, необходимого для осуществ-

316

ления последующей раскатки-протяжки. Получаемая у таких ба­ рабанов точность и коэффициент использования металла достига­ ют значений, показанных в табл. 53.

ПРОКАТКА ВЗАМЕН КОВКИ ФАСОННЫХ ПОКОВОК

Периодический прокат. При штамповке значительной части по­ ковок деталей машин приходится применять многоручьевые штам­ пы для фасонирования заготовки перед штамповкой в окончатель­ ном ручье. Важнейшими заготовительными ручьями при штампов­ ке являются протяжные и подкатные. При штамповке на молотах каждая следующая фасонная заготовка, полученная в заготовитель­ ных ручьях, отличается от предыдущей как по распределению объ­ ема металла по длине, так и по геометрической форме отдельных сечений заготовки. Эти колебания в объемах и форме фасонной за­

готовки тем больше, чем ниже квалификация штамповщика. Раз­

мерные допуски в поковках, отштампованных из таких фасонных заготовок в окончательных ручьях, в известной мере будут зави­ сеть от колебаний параметров отдельных сечений заготовки. Наи­

более благоприятными являются такие фасонные заготовки, у ко­ торых конфигурационная точность относительно стабильна. Этому

требованию удовлетворяют фасонные заготовки, полученные в ви­ де периодического проката.

Применение периодического проката в качестве фасонной заго­ товки при штамповке наряду с повышением точности обеспечивает резкое повышение производительности кузнечных машин. Прин­ ципиальным недостатком многоручьевой штамповки является

проката.

На металлургическом заводе им. Петровского освоено произ­ водство периодического проката на стане 550 для последующей штамповки из него крупных поковок кулачковых валов и передних осей автомобилей ЗИЛ-5, ЗИЛ-150 и др., лап культиваторов и ле­

мехов, распределительных валиков для тракторов С-65, С-80 и ДТ-54, шатунов автомобиля ЗИЛ-150, коленчатого вала автомоби­

ля М-20, коленчатой оси трактора ДТ-54, оси катка трактора СТЗ-НАТИ и др.

На станах продольного периодического проката может также изготовляться ряд заготовок периодического профиля для последу­ ющей штамповки из них деталей различных транспортных и сель­

хозмашин. Только по 12 маркам автомобилей и сельскохозяйствен­

ных машин можно перевести около 200 наименований поковок на

штамповку из периодического проката.

Продольной прокаткой на станах можно получить такие фасон­ ные заготовки, которые вполне соответствуют размерам готовых

поковок.

317

Существует продольная прокатка периодических профилей без заусенца и с образованием заусенца. Максимальное обжатие за один проход в первом случае доходит до 40—50% и во втором — до 80%. Л4аксимальное сечение прокатываемой заготовки периоди­ ческого профиля обычно не превышает площади минимальных се­ чений больше чем в 2 раза, так как в противном случае угол захва­

штучных заготовок. После разрезки штанги периодического прока­ та заготовки проходят лишь штамповку концов и подрессорных площадок, которые в дальнейшем проходят механическую обра­ ботку. Для нагрева таких фасонных заготовок под штамповку при­ меняются печи специальной конструкции: двухканальные (соот­ ветственно двум нагреваемым концам заготовки) механизирован­

ные — с конвейером, проходящим в холодной зоне печи под сред­ ней ненагреваемой частью заготовки.

При штамповке поковок из заготовок периодического профиля штампы и направляющие станин молота, в отличие от штамповки в многоручьевых штампах с заготовительными ручьями, не испыты-

318

вают усилий, которые смещали бы их вправо и влево от оси штам­ па, что обеспечивает большую стабильность (точность) размеров поковок, штампованных из заготовок периодического профиля.

Фиг. 175. Последовательность формоизменения поковки передней оси в про­ цессе продольной прокатки фасонной заготовки и последующей ее штамповки

(США):

а—поперечный профиль периодического проката после первого перехода: б—после второго перехода; в —поперечные профили поковки после штамповки.

Из рассмотрения данных о применении периодических профи­ лей продольного проката для штамповки ключей и изготовления лемехов следует, что при существующем способе изготовления

319

гаечных ключей на молотах коэффициент использования металла составляет 0,60, при штамповке же заготовок периодического про­ филя расход металла сокращается на 15%.

Диски колес автомобилей ЗИЛ-150, ЗИЛ-5 и ГАЗ-51 в настоя­ щее время изготовляются из листовой стали толщиной 8—10 мм.

Металл поставляется квадратными картами или кратной широкой

полосой. При существующем методе раскатки дисков с 8—10 до 2,75—3,75 мм отходы на обрезку карт до и после раскатки дости­ гают 40%• Опытная партия периодического проката для заготовок дисков колес, прокатанная на заводе им. Дзержинского (на универ­ сальном стане), показала высокую эффективность периодического проката при изготовлении дисков. Периодический прокат имеет се­ чение, полностью соответствующее окончательному профилю дис­ ка, поэтому операция раскатки дисков на специальных станах от­ падает. Обрезаемые концы дисков из периодической полосы будут иметь толщину уже не 10—8 мм, а 2,75—3,75 мм, в связи с чем

расход металла сокращается на 30%.

Поперечный периодический прокат. За последнее время в круп­ носерийном и массовом производстве поковок большое значение приобретает изготовление фасонных заготовок под штамповку или

непосредственное получение готовых поковок методом поперечной прокатки. Поперечная прокатка характеризуется подачей исходно­

го прутка и выдачей фасонного проката вдоль осей валков.

Поперечной прокаткой изготовляются круглые фасонные заго­ товки стержневого типа, имеющие разные поперечные сечения по длине. Опытом 1 Государственного подшипникового завода, Горь­ ковского автомобильного завода и Московского завода малолит­ ражных автомобилей установлена экономическая целесообразность изготовления поперечной прокаткой: фасонных заготовок, поступа­ ющих на механическую обработку, минуя кузнечную; фасонных за­ готовок в виде круглого периодического подката для последующей штамповки из него поковок некруглого сечения; изделий, проходя­ щих механическую обработку по снятию припусков вместо изготов­ ления их непосредственно обточкой из прутка. На трехвалковом стане 70 конструкции ЦКБММ ЦНИИТМАШ производится попе­ речная прокатка периодических профилей диаметром от 20 до 70 мм и длиной до 2500 мм. Прокатка осуществляется тремя вал­ ками (коническими или дисковыми), корпуса которых укрепляются на трех подвижных цилиндрах, расположенных в рабочей клети стана под углом 120° друг к другу. Схема поперечной прокатки ко­ ническими и дисковыми валками показана на фиг. 176. Валки при­ водятся во вращение двигателем постоянного тока ПН-550 через клиноременную передачу, шестеренную клеть и универсальные шпиндели. Конические валки предназначаются для прокатки сплош­ ных заготовок с обжатием по диаметру до 2. Дисковые валки при­ меняются при прокатке полых заготовок, а также при прокатке с малыми обжатиями. Прокатка на станах с дисковыми валками по сравнению с коническими обеспечивает наименьший отход металла переднего конца заготовки, зажимаемого в патрон, дает возмож-

320