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

Фиг. 232. Процесс ковки четырехзубой шестерни с модульным зубом:

а— резка заготовки на две шестерни; б — обжим цапф од­ ной шестерни в заготовительном ручье; в — обжим цапф второй шестерни в том же ручье; г — предварительная фор­ мовка зубьев шестерен с поворотом на 90° во втором ручье; д — калибровочная ковка зубьев шестерен с поворотом на

90° в третьем ручье; е — эскиз поковки шестерни.

сравнению с первоначальным вариантом (фиг. 233,а, б, в}, умень­

шить расход металла в четыре раза, трудоемкость кузнечной об­ работки— в 1,85 раза и трудоемкость механической обработки —

в1,23 раза.

Внастоящее время завод вновь модернизировал конструкцию

днища, с тем чтобы получать ее с еще большей точностью (фиг.

233, III). Основные технологические переходы комбинированной

ковки-штамповки днища измененной конструкции показаны на фиг. 235. Если по второму варианту механическая обработка по­ ковок перед штамповкой производилась частично, а окончатель-

Фиг. 234. Основные переходы ковки и штамповки днища барабана второго вида:

а — диск, откованный в виде заготовки для штамповки одного днища; б — тот же диск после обдирки перед штамповкой; в — отштампованное днище.

ная обработка всесторонне (включая сложные криволинейные по­ верхности), то по третьему варианту поковка (фиг. 235,в) перед штамповкой подвергается всесторонней механической обработке (фиг. 235,г). Отштампованное днище (фиг. 235,е) обрабатывается только по торцовым поверхностям под сварку и лазовому отвер­ стию. Механическая обработка сложных сферических поверх­ ностей полностью исключается. Постепенное утолщение стен­ ки днища от торцов к ее лазовому отверстию достигается специ­ альной формой заготовки под штамповку.

Внедрение технологического процесса комбинированной ковкиштамповки днищ позволило дополнительно снизить на одно днище

расход металла в 1,67 раз, трудоемкость кузнечной обработки —

деталей, так, например, в кузнечном цехе Уральского вагоностро­ ительного завода освоена точная ковка буферного стержня. Ме­ ханическая обработка этого стержня заключается лишь в свер­ лении отверстия под шплинт, в проточке хвостовика под резьбу и нарезке резьбы.

Большое значение в технологии ковки точных поковок имеет состояние кузнечного инструмента. Кузнечный универсальный и

мерительный инструменты должны быть в образцовом состоянии. Рабочие поверхности верхнего и нижнего бойков должны быть шлифованными; рабочие кромки бойков должны совпадать; на фигурных выемках бойков не должно быть вмятин, наплывов или заусенцев; подкладной инструмент должен быть точен по разме­ рам и с хорошей чистотой рабочих поверхностей; мерительный ин­ струмент должен быть точен и т. д.

За последние годы, на опыте передовых заводов СССР, разра­

ботана новая технология точной ковки поковок «по минусовым до­ пускам».

г_тот же диск после обдирки; д — штамповка днища; е — отштампованное днище; 1 —стой­ ка; 2 — съемник; 3 — фиксатор; 4 — пуансон; 5 — протяжное кольцо.

Свободная ковка, в силу специфичности технологии, всегда от­ личалась относительно большими колебаниями размеров откован­ ных поковок. Так, например, одинаковые локовки, изготовляемые свободной ковкой на двух разных 'паровозостроительных заводах, имеют следующие средние веса: стяжка 137 и 140 кг, ось 446 и 494 кг, поперечина 60,8 и 67 кг, тяга 41,7 и 43,4 кг, скалка 192 и

210 кг, втулка 54,2 и 64,6 кг, дышло 329 и 350 кг и т. д. Разные

размеры и веса имеют даже поковки, откованные на одном и том же заводе. Поэтому в передовых бригадах кузнечных цехов заро­ дилось прогрессивное движение ковки «по минусовым допускам», иначе говоря, ковка с использованием минимального, разрешен­ ного чертежом поковки, отклонения размеров.

424

Таблица 79

Типы поковок, изготовляемых свободной ковкой «по минусовым допускам» на ЛМЗ

Вес поковки в кг, откованной по размерам

Эскизы поковок

номиналь­ максималь­ минималь­ фактиче­

Ковка «по минусовым допускам» требует большого опыта, вни­ мания и жесткого соблюдения технологической дисциплины. Пере­ косы и смещения поковок недопустимы, особенно при изготовлении пустотелых поковок, так как эти погрешности при ковке «по минусо­ вым допускам» не перекрываются допусками. Кроме того, требует­ ся большая чистота поверхности, отсутствие забоев, зажимов, вмя­

тин, окалины и пр. Разница в весе поковок, откованных с различ­ ными допусками (в пределах нормативных-плюсовых и минусо­ вых), довольно значительна. Так, одна из поковок ступенчатого вала, откованного с разными допусками, имела следующий вес: с номинальными размерами (допуск ±0) 2165 кг, с плюсовыми от­ клонениями 2376 кг и с минусовыми отклонениями 2016 кг, при ве­ се механически обработанного вала 1563 кг. Таким образом, коэф­ фициент использования металла при механической обработке по­ ковки вала составляет соответственно 0,72; 0,66; 0,77.

В табл. 79 приведены данные по изготовлению трех наименова­

ний поковок «по минусовым допускам». Кузнец Рябов отковал

425

чений. При этом рекомен­ дуется пользоваться ограни­ чителями («сторожками»),

устанавливаемыми на нако­

вальне и фиксирующими положение верхнего бойка в конце его падения, в точном соответствии с требуемой толщиной поковки на этом участке.

Ковка «по минусовым

допускам» требует повы­

тора с обычными плюсовыми отклонениями применялись слитки весом 2300 кг, при весе поковки 1470 кг. С переходом на ковку «по минусовым допускам» вес поковки снизился до 1 300 кг, а вес слит­ ка до 2000 кг.

Большой практический интерес представляет процесс ковки без плюсовых допусков поковки скруббера-промывателя диаметром 1300 мм и длиной около 15 000 мм из слитка весом 200 т, осущест­

вленный кузнечным цехом Ново-Краматорского машиностроитель­ ного завода в 1954 г. 111]. На фиг. 236 показаны чертежи поковки: до обдирки, после обдирки и после закова конца. Как видно на фиг. 236, припуски на механическую обработку корпуса скруббера

составляют по 25 мм на сторону. По действующим на заводе нор­ мативам припуски для цилиндрических полых поковок с подобны­ ми размерами диаметра и длины на сторону в номинале должны

426

быть не менее 30—35 мм. Таким образом, поковка фактически бы­ ла изготовлена с отрицательными отклонениями против номинала. Вес поковки скруббера был снижен со 145 до122 т, а вес слитка с

230 до 200 т.

Ковка поковки скруббера производилась с применением обыч­ ных инструментов и приспособлений (вырезных бойков, прошивней, раскаточных бойков, дорнов, оправок и пр.). В процессе точной ковки потребовался более тщательный контроль промежуточных размеров заготовок. Так, например, производилось контрольное взвешивание слитка до нагрева; поковки после первого, пятого и шестого нагревов и взвешивание предварительной поковки после

Фиг. 237. Поковка ступенчатого вала, откованная:

а -— с обычной точностью; б —с повышенной точностью.

седьмого нагрева. Также потребовалась более длительная и тща­ тельная рихтовка откованной поковки по всей длине. Баланс метал­ ла при ковке поковки скруббера с уменьшенными припусками

таков: вес поковки 122 т (61%), прибыльная часть слитка 45 т (22,50/о), поддонная часть 10 т (5%), выдра 7 т (3,5°/о), угар 16 т (8%), материал — сталь марки 22ГНМ.

На фиг. 237 показаны две поковки одной и той же детали, откованные с различными припусками на механическую обра­ ботку.

КОВАНО-СВАРНЫЕ ПОКОВКИ ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ

В настоящее время благодаря усовершенствованию и изысканию новых методов сварки (главным образом электрошлаковой) круп­ ные машиностроительные предприятия, как Ново-Краматорский машиностроительный, Московский автомобильный, Барнаульский

иТаганрогский котельные и другие заводы изготовляют крупные

итяжелые конструкции методом сварных соединений из отдельных кованых, литых или прокатных элементов, что позволило резко по­

высить точность сварных конструкций и соответственно уменьшить объем последующей механической обработки [46].

В течение ряда лет Ново-Краматорский машиностроительный завод поставлял кованые валы для гидравлических турбин, изго­ товляя их из 100-тонных слитков. Применив электрошлаковую свар­

427

ку, завод стал изготовлять валы в виде пустотелых поковок с тол­ щиной стенки 200 мм, сваренных из откованных колец (обечаек) и

фланцев. Переход на сварную конструкцию позволил уменьшить

вес поковки вала до 40 т и в 1,5 раза сократить производствен­ ный цикл его изготовления на заводе.

Как показали расчеты, замена кованой заготовки вала турби­ ны Куйбышевской ГЭС сварной конструкцией позволяет сокра-

а —цельнокованый; б—ковано-сварной.

тить расход металла на 35—40 т и снизить стоимость вала на

25—30%.

На Ленинградском металлическом заводе с помощью сварки изготовляются роторы газовых турбин высокого давления. Валы свариваются из откованных дисков и концевых частей из аустенит­ ной стали марки ЭИ405 общим весом 9 т. Количеством сваривае­ мых элементов пять-семь.

Переход на ковано-сварную конструкцию разрешил проблему ковки малопластичной аустенитной стали.

Ново-Краматорский машиностроительный завод благодаря при­ менению электрошлаковой сварки в короткий срок изготовил из проката и поковок крупногабаритные части мощных гидравличе­ ских прессов, изготовление которых цельноковаными практически

(в условиях завода) невозможно.

На фиг. 238 показан цельнокованый и ковано-сварной вал тур­

бины для Братской ГЭС, имеющий диаметр трубы 1800 мм, диа­ метр фланца 2450 мм и вес обработанного вала 43,7 т.

Следует отметить, что в случае изготовления ковано-сварного вала вес исходного слитка уменьшен с 200 до 105 т, отходы ме­ талла снижены с 157 до 88 т, а вес стружки — с 68 до 42 т. Таким

образом, точность ковано-сварной конструкции против кованой повысилась с 0,39 до 0,52.

428

Таблица 80

Сравнительные данные по цельнокованому и ковано-сварному цилиндрам

Большие припуски на цельнокованых поковках приводят к большим отходам металла и длительной загрузке уникального ме­ таллорежущего оборудования. Наряду с повышением точности применение ковано-сварных конструкций позволяет уменьшить или полностью устранить брак при ковке.

Фиг. 239. Сварка кованых элементов цилиндра мощного гидропресса.

Повышение точности ковано-сварных конструкций находит ре­ альное выражение в снижении трудоемкости на последующей ме­

ханической обработке. Если на механическую обработку цельноко­ ваного цилиндра прошивного устройства пресса требуется затра­ тить 2050 нормочасов, то на обработку ковано-сварной конструк­

ции потребуется всего лишь 950 нормочасов. На механическую об­ работку цилиндра шагающего экскаватора требуется соответствен­ но 750 и 450 нормочасов.

429

co

о

Фиг. 240. Примеры сварных конструкций из поковок и проката.