4 модуль

31

Растяжение происходит выше нейтрального слоя. Сжатие, иногда с образованием складок, − ниже этого слоя и тем больше, чем меньше радиус закругления и больше угол загиба. При гибке нейтральная линия смещается в сторону сжатого волокна. Если r (1 1,5)a, можно считать, что нейтральная линия проходит от внутренней поверхности угловой части поковкина расстоянии, равном а /3. Наиболее распространённые и простые приёмы гибки: ручная гибка кувалдой (рис.1.21, а); гибка с помощью крана (рис.1.21, б); гибка в штампе (рис.1.21, в); гибка на плите со штырями при помощи рычага и др.

Рис. 1.21. Схемы гибки: а – кувалдой, б – краном, в – в одном штампе раскаткой, г – в штампе из двух половин

Дефектами поковок, получаемых гибкой, являются разрывы металла, утяжина, несоответствие фактических размеров поковки указанным в чертеже. Разрывы металла могут образовываться на выпуклой стороне изгибаемой заготовки, где имеют место значительные растягивающие напряжения. Как правило, трещины появляются при недостаточной пластичности недогретой или охладившейся заготовки. Значительная утяжина металла с внешней стороны изгибаемой заготовки уменьшает часть ее сечения и может принести к браку изделия. Для предотвращения утяжины предварительно создают местные утолщения металла. Нарушение размеров поковки часто происходит из-за неправильного расчета длины исходной заготовки.

32

1.1.6. Закручивание

Закручивание − операция, с помощью которой одну часть заготовки поворачивают по отношению к другой на определённый угол (рис. 1.22).

Рис. 1.22. Схемы гибки: 1 – упор, 2 – заготовка, 3, 4 – верхний, нижний байки

Закручивание применяют при изготовлении коленчатых валов, крупных свёрл, бурильных инструментов и т. п. Операция закручивания сопровождается некоторым уменьшением длины шейки и увеличением её диаметра. Чтобы избежать образования трещин и разрывов, закручиваемая часть должна быть равномерно прогрета до максимально допустимой температуры, угол закручивания должен быть выбран возможно меньшим (для коленчатых валов не более 60° и

вкрайнемслучае90°), послезакручиваниянеобходимомедленноеохлаждение.

1.2.Вспомогательные операции ковки

1.2.1.Биллетировка слитков

Эта операция относится к вспомогательным (предварительным) и предназначена для превращения слитка в болванку или заготовку. Биллетировка заключается в обжатии металла в углах слитка с целью предварительного деформировании литой структуры − дендридов, которые имеют стыки в этих углах

33

(рис.1.23). При этом металл поверхностного слоя становится более пластичным и менее подвержен поверхностным дефектам при дальнейшей ковке.

Рис. 1.23. Схема биллетировки, оттяжки хвостовика и отрубки донной части слитка

Операции, совершаемые одновременно с биллетировкой, являются предварительными. Перед биллетировкой у слитка оттягивают хвостовик, который необходим для перемещения и вращения слитка в процессе ковки с помощью манипулятора или в отсутствие кантователя и специального патрона с противовесом, надеваемого на хвостовик. В хвостовик обычно оттягивают прибыльную часть слитка, идущего в отход, затем его отрубают. Для биллетировки применяют вырезные и комбинированные бойки − верхний плоский и нижний вырезной (см. операцию «протяжка»). Округление граней: протекает при последовательных нажатиях верхнего бойка на слиток и кантовках вокруг и вдоль своей оси. После биллетировки донную часть слитка отрубают.

1.2.2. Передача

Передача заключается в смещении одной части заготовки относительно другой (при этом металл деформируется только на небольшом участке). Ее применяют для получения поковок с односторонними выступами, например, коленчатых валов. Схемы передачи показаны на рис. 1.24, а−в. При передаче смещенными бойками 1, 3 (рис. 1.24, а) под один конец заготовки 2 во избежание ее изгиба ставят подставку 4; другой конец удерживается в патроне или клещами манипулятора. Кроме того, применяют передачу с помощью двух (рис. 1.24, б) или трех (рис. 1.24, в) прокладок 5.

34

Рис. 1.24. Схемы передачи: а – на смещенных бойках; б, в – соответственно на двух и трех квадратных прокладках: 1,3 – верхний и нижний бойки; 2 – заготовка; 4 – подставка; 5 – прокладки

1.2.3. Кузнечная сварка

Кузнечной сваркой, применяющейся главным образом при ремонтных работах, соединяют отдельные части или концы заготовок. Места, подлежащие соединению (концы), предварительно нагревают до ковочной температуры, а сварку осуществляют ударами кувалды или молота. Подготовка концов к сварке заключается в образовании на них утолщений и в придании им выпуклой формы. Утолщения необходимы для того, чтобы после сварки и проковки получить то же сечение заготовки, которое было до сварки. Выпуклость торцов облегчает удаление окалины и шлака в процессе соединения.

Заготовки нагревают в горнах или специальных сварочных печах (обычные печи для этого непригодны, так как не обеспечивают нагрева до высокой сварочной температуры). Лучшим топливом при нагреве является древесный уголь, в котором отсутствует сера, ухудшающая качество сварки. Мягкую сталь нагревают до 1350 – 1370 °С, но во избежание интенсивного окисления и пережога металл сначала нагревают до 950 – 1050 °С, а затем посыпают флюсом (порошкообразной смесью мелкого речного песка, буры и поваренной соли). Окалина соединяется с флюсом и образует жидкотекучий шлак, который при

35

сварке выжимается из зоны стыка. При нагреве под сварку не допускают окислительного пламени. Охлаждение металла снижает качество сварки, поэтому сварку ведут как можно быстрее. Температура, ниже которой свойства шва ухудшаются, называется порогом свариваемости (для низкоуглеродистой стали порогом свариваемости является температура, равная 1100 °С). Существует

четыре основных способа кузнечной сварки.

Рис. 1.25. Способы кузнечной сварки

Первый способ (рис. 1.25, а), называемый иначе сваркой внахлестку, является наиболее распространенным способом кузнечной сварки, обеспечивающим большую площадь соприкосновения свариваемых концов. Перед сваркой концы сначала высаживают, затем отковывают в виде «лацканов» (поз. 1). После нагрева очищенные от окалины и шлака лацканы накладывают один на другой и легкими ударами прижимают друг к другу (поз. 2); при этом плоскость контакта составляет с осью заготовки угол, приблизительно равный 30°. Затем место сварки проковывают сильными ударами и отделывают (поз. 3).

Второй способ (рис. 1.25, б) применяют для соединения крупных кусков металла, а также сталей различных марок. Один конец высаживают и разрубают, после чего обе части разводят, а другой конец оттягивают на клин (поз. 7). После нагрева и очистки от окалины заостренный конец заводят в разруб другого конца (поз. 2). Место соединения проковывают и отделывают (поз. 3).

Третий способ – стыковую сварку (рис. 1.25, в) применяют, когда невозможно отковать лацканы из-за наличия рядом с местом сварки буртов (либо отверстий) или когда требуется сварить короткие концы. В этом случае подготов-

36

ка концов сводится к незначительному закруглению торцов (поз. 1) или к небольшому набору (поз. 2). После нагрева и очистки концы соединяют ударами вдоль оси заготовки по холодным торцам, затем место сварки хорошо проковывают и отделывают (поз. 3).

Четвертым способом (рис. 1.25, г) соединяют заготовки из полосового материала.

После сварки поковку подвергают нормализации или отжигу для снятия сварочных напряжений и получения однородной структуры металла. Качество сварки определяется прочностью сварного шва (если его прочность больше 85 % прочности основного металла, то качество считается удовлетворительным). Проверку качества сварки прутков и полос производят изгибом по месту шва (еслиприэтомнепоявляются трещины, тосваркасчитаетсядоброкачественной).

К дефектам сварки относятся непровар, провал размера, пережог. Непровар может появляться при окислении соединяемых поверхностей, вызываемом неправильным режимом нагрева или небрежным флюсованием. Провал размера имеет место в том случае, если перед сваркой концы заготовок не были утолщены (в результате сечение в месте сварки окажется меньше необходимого). Пережог является результатом несоблюдения режима нагрева заготовок перед сваркой и считается неисправимым дефектом.

1.3.Отделочные операции

1.3.1.Проглаживания

Проглаживание служит для придания поковке гладкой поверхности и осуществляется легкими ударами молота или короткими ходами пресса (при этом заготовке сообщают возможно большую подачу). Проглаживание ведут плоскими бойками, причем желательно применение более широких бойков. При возможности заготовку располагают вдоль оси бойков, т. е. перпендикулярно положению, имеющему место при обычном протягивании.

37

1.3.2. Правка

Правку применяют с целью устранения возникающих в процессе ковки, при охлаждении или термообработке искривлений поковки или отдельных ее участков. Ее выполнение обязательно также после передачи, результатом которой является изгиб смещаемого участка заготовки относительно оси. Правку проводят без нагрева и с нагревом поковки. Холодную правку применяют с целью упрощения процесса, однако, она не всегда допустима. Например, ручная холодная правка молотком противопоказана для поковок деталей, работающих при знакопеременных нагрузках. Холодная правка требует больших усилий, чем горячая. Ее нельзя применять для металлов с пониженной пластичностью. Правку поковок с вытянутой осью и колец проводят разными способами. Длинноосные поковки 1 правят краном (рис. 1.26, а), а также с помощью правильной плиты 2, верхнего бойка 4 и прокладок 3 (рис. 1.26, б, в).

Рис. 1.26. Схемы правки длинноосным краном (а) с помощью бойка и прокладок (б, в): 1 – поковка, 2 – правильная плита, 3 – прокладки, 4 – верхний боек

Более надежной является правка в призмах, предотвращающих поворот поковки вокруг оси. Кольца правят на оправке и растяжением. Первый способ применяют в единичном производстве, используя круглую оправку 1 и правильный боек 2 (рис. 1.27, а). При правке растяжением (рис. 1.27, б), применяющейся в серийном производстве, кольцо 3 в нагретом состоянии надевают

38

на круглую оправку, состоящую из подвижных элементов 4. При перемещении вниз с помощью плунжера пресса многогранного клина 5 подвижные секторы раздвигаются, осуществляя правку кольца.

Рис. 1.27. Схемы правки поковок колец на оправке (а) и растяжением (б): 1 – оправка, 2 – правильный боек, 3 – кольцо, 4 – подвижные элементы, 5 – клин

39

2. ТЕХНОЛОГИЯ СВОБОДНОЙ КОВКИ

Процесс изготовления поковки в кузнечном цехе состоит из следующих основных этапов (операций):

1.Подготовка слитков к ковке и резка мерных заготовок.

2.Нагрев заготовок.

3.Ковка.

4.Термическая обработка и охлаждение поковок.

При свободной ковке высоколегированных стальных слитков проводится предварительный отжиг для снятия напряжений, полученных при охлаждении, снижения твердости для обдирки, выравнивание химического состава, частичного разрушения ледебуритной (цементитной) сетки по границам зерен.

Собственно процесс ковки осуществляется по типовым технологическим схемам, принятым для определения групп поковок.

Поковки наиболее простой формы, имеющие постоянное по длине поперечное сечение, относятся к I группе (таблица 2.1.). Их изготовляют протяжкой. Поковки II группы имеют по длине переменное поперечное сечение, их изготовляют или протяжкой, или осадкой и протяжкой. Самые сложные поковки объединены в VI – IX группах.

2.1. Основы технологического процесса ковки

Разработку технологического процесса изготовления той или иной поковки выполняют в такой последовательности:

На основании чертежа детали с учетом припусков, допусков и напусков составляют чертеж поковки и определяют ее объем и массу;

–в зависимости от массы поковки выбирают вид заготовки – слиток или

прокат;

–назначают величину укова, необходимого для обеспечения требуемых механических свойств поковки;