МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

УКРАИНЫ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени ВЛАДИМИРА ДАЛЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам (1 – 7) по дисциплине

«Основы обработки металлов» (для студентов

специальностей "Технология и оборудование сварки" и "Технология и оборудование восстановления и повышения износостойкости машин и конструкций")

Луганск 2003

УДК 621.791

Методические указания к лабораторным работам (1 – 7) по дисциплине «Основы обработки металлов» (для студентов специальностей "Технология и оборудование сварки" и " Технология и оборудование восстановления и повышения износостойкости машин и конструкций") /Сост. Ю.А. Харламов, В.А. Шевченко. - Луганск: Изд-во Восточноукр. нац. ун-та, 2003. - с.

Приведено описание семи лабораторных работ, посвященных изучению методов получения заготовок и элементов сварных конструкций ковкой, штамповкой, механической и термической резкой металлов.

Рассмотрены требования к точности размеров, формы и качества поверхностей получаемых заготовок, конструктивные особенности используемого технологического оборудования и инструментов.

Описаны порядок выполнения работ и требования к их оформлению.

Составители: Ю.А. Харламов, проф.

Н.А. Будагьянц, проф.

В.А. Шевченко, доц.

Отв. за выпуск Ю.А. Харламов, проф.

Рецензент А.И. Серебряков, доц.

Лабораторная работа 1 изучение устройства и работы пневматического ковочного молота и основных операций ковки Задание

1. Ознакомиться с основными видами оборудования для ковки и его назначением.

2. Ознакомиться с принципиальной схемой работы пневматических ковочных молотов и конструктивными особенностями обследуемого молота.

3. Ознакомиться с основными операциями ковки и применяемыми для их исполнения инструментом и приспособлениями.

Цель работы: изучить принцип работы и особенности конструкции пневматического ковочного молота.

Оборудование, инструмент, оснастка

1. Пневматический ковочный молот с массой падающих частей 50 кг.

2. Штангенциркуль ШЦ-0-125.

3. Цилиндрические образцы из свинца.

Оборудование для ковки

Основное оборудование для ковки подразделяется на две группы: молоты и гидравлические ковочные прессы.

При ковке на молотах энергия, необходимая для деформирования металла, передается с помощью удара. Ковочный молот любой конструкции имеет следующие основные части: 1. Падающие (баба, шток, поршень, верхний боек). 2. Шабот (крупная отливка из стали, к которой крепится нижний боек, масса шабота в 10-15 раз больше массы падающих частей). 3. Станина с фундаментной плитой. 4. Фундамент.

По роду привода молоты делятся на: пневматические; паровоздушные; гидравлические; механические.

По принципу действия молоты делятся на: молоты простого действия; молоты двойного действия.

У молотов простого действия энергия удара создается за счет свободного падения подвижных частей. Подъем подвижных частей осуществляется паром, сжатым воздухом или другим энергоносителем.

У молотов двойного действия энергия удара создается за счет свободного падения подвижных частей и дополнительного воздействия на них какого-либо энергоносителя с целью увеличения силы удара.

Наиболее широко применяются паровоздушные с массой падающих частей 0,5-8 т, иногда до 25т и пневматические молоты - 0,05-1т.

Ковочные гидравлические прессы с усилием 5-100 МН применяют для изготовления крупных поковок в основном из слитков.

Паровоздушные молоты. Молотами называются технологические кузнечно-штамповочные машины ударного действия, в которых энергия привода перед ударом преобразуется в кинетическую энергию линейного движения рабочих масс с закрепленным на них инструментом, а во время удара - в полезную работу деформирования поковки.

Для привода молотов используется пар, сжатый воздух или газ, жидкость под давлением, горючая смесь, взрывчатые вещества, электромагнитные и гравитационные поля. Таким образом, в молотах используются различные виды энергии: тепловая, упругостная, химическая, электродинамическая, гравистатическая и др.

Наибольшее распространение в промышленности получили паровоздушные молоты, приводимые в действие паром или сжатым воздухом. Паровоздущные молоты вследствие высокой производительности, простоты обслуживания и универсальности широко применяются как для ковки, так и для горячей штамповки поковок массой от нескольких сотен граммов до нескольких тонн. Однако изготовление молотов в обычном исполнении с массой падающих частей более 30 тонн связано с технологическими трудностями и экономически нецелесообразно.

Паровоздушный молот представляет собой довольно сложную термомеханическую систему. В зависимости от применяемого энергоносителя пар поступает по трубам от паровых котлов или паросиловых установок, а воздух - от групповых компрессорных станций. Пар и воздух несут термическую энергию и передают ее механической системе молота, воздействуя на поверхности раздела: на поршень, а также на крышку и стенки цилиндра. Состояние энергоносителя характеризуется давлением Р, температурой Т и объемом V.

При проектировании паровоздушных молотов давление пара в соответствии с ГОСТом принимается равным 0,7-0,9 МПа, а давление воздуха - 0,6-0,8 МПа. Температура перегрева пара не должна превышать 573 К, а подогрева воздуха - 473 К (для предупреждения вспышки распыленных смазочных масел).

Принципиальная схема паровоздушного молота приведена на рис. 1.

В молотах простого действия энергоноситель служит только для подъема падающих частей в верхнее положение. Рабочая масса (падающие части) представляют собой бабу 2, на которой крепится верхний штамп (или боек). Рабочий ход (ход вниз) совершается под действием собственного веса падающих частей: бабы с верхним штампом, а также штоком 3 и поршнем 5, движущихся в рабочем цилиндре 4.

Нижний штамп (или боек) закрепляется с помощью штамподержателя или соублока на массе, воспринимающей удар, - шаботе.

Масса шаботов штамповочных молотов равна 20-25-кратной массе подвижных частей. Такое значительное повышение массы шабота необходимо для снижения уровня вибраций, возникающих при жестком ударе, которые наряду с повышенным шумом являются основными недостатками молота, существенно ограничивающими область применения.

В молотах двойного действия пар или сжатый воздух не только поднимают падающие части в верхнее положение, но и в процессе рабочего хода давит сверху на поршень, ускоряя движение падающих частей и тем самым увеличивая силу удара.

Таким образом, энергоноситель подается и в нижнюю, и в верхнюю полости рабочего цилиндра. Поступление его регулируется специальным распределительным органом-золотником, который в определенных положениях впускает энергоноситель в цилиндр и прекращает его подачу.

По своему технологическому назначению паровоздушные молоты делятся на ковочные и листоштамповочные.

Основные размеры и параметры молотов регламентируются государственными стандартами: паровоздушных штамповочных молотов - ГОСТ 7024-80; ковочных молотов - ГОСТ 9752-80.

За главный размерный параметр конструкций молотов с неподвижным шаботом принята масса подвижных частей или ударная масса m .

Параметрический ряд для штамповочных молотов представляют молоты с ударной массой 6330-25000 кг (составленные по геометрической прогрессии со знаменателем 1,6 - ряд R5).

Эффективная кинетическая энергия Т_э, развиваемая рабочей массой перед ударом, является вторым основным параметром молотов

с неподвижным шаботом. Для паровоздушных штамповочных молотов

предельные значения энергии составляют 16630 кДж.

Рис. 1. Принципиальная схема паровоздушного молота

Скорость рабочих частей перед ударом является зависимым параметром:

.