Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ТКМ -ММФ / Кузнечные операции

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
19.07.2019
Размер:
1.78 Mб
Скачать

Основные операции ковки

 

 

 

 

 

 

 

9.1. Отрубка

это

 

 

кузнечная операция, в ре-

 

зультате

которой

проис-

 

ходит полное

отделение

 

части

заготовки

путем

 

внедрения в нее дефор-

 

мирующего инструмента

 

(топора). Топоры имеют

 

длину

150…1000

мм и

 

более. Для подачи круп-

 

ных топоров

под

бойки

 

пресса применяют специ-

 

альные

подъемники

или

 

инструментальные

мани-

 

пуляторы. Отрубку

при-

Рис. 1. Схема отрубки заготовки с одной стороны топором и

квадратом (а), с одной стороны топором и квадратом с кантовкой

меняют

 

для

разделения

заготовки на 180 0 (б), с двух сторон без оставления перемычки

прутков (проката) и слит-

(в), с двух сторон с оставлением перемычки (г).

ков на мерные заготовки,

 

удаления

концевых

из-

 

лишков на поковках, прибыльной и донной частей слитка.

Отрубка с одной стороны. Нагретую за-

готовку надрубают односторонним топором почти на всю высоту, оставляя небольшую перемычку. Вынув топор, заводят под надрубленную часть заготовки квадратную просечку и ударом верхнего бойка разрубают заготовку (рис. 1, а). Разрубку выполняют также с предварительной кантовкой заготовки на 1800, устанавливая квадрат сверху над перемычкой (рис. 1, б). Место установки квадрата определяют по потемневшему (остывшему) металлу перемычки.

Отрубку с двух сторон применяют для более крупных заготовок. Вначале заготовку надрубают на половину высоты, затем кантуют на 1800 и, установив топор против надрубленного места, производят окончательную отрубку (рис. 1, в). На торце заготовки при этом, как правило, образуется заусенец. Двухстороннюю отрубку без заусенца осуществляют с оставлением перемычки, которую удаляют топором, повернутым обухом вниз (рис. 1, г).

Отрубку с трех сторон (рис. 2) приме-

Рис. 2. Схема (а) и последователь-

няют для разделения круглых заготовок на прес-

ность (б – г) отрубки круглой заго-

сах и производят чаще всего с использованием

товки с трех сторон:

 

нижнего вырезного бойка 1 для уменьшения

1 – нижний вырезной боек, 2, 4 –

трапе-

смятия металла. Первые две надрубки делают

цеидальный и обычный топоры,

3 – за-

прямым топором 4 (рис 2, б, в), а окончательную

готовка.

 

 

 

– трапецеидальным топором 2 (рис. 2, г). После каждой надрубки заготовку поворачивают на 1200.

Отрубку с четырех сторон с перемычкой (рис. 3. а) применяют при необходимости получения торца заготовки без заусенца или для очень крупной заготовки. Сначала заготовку надрубают с четырех сторон, оставляя в середине перемычку, для удаления которой используют перевернутый топор или квадрат.

Отрубку на выдви-

нутом бойке осуществляют на прессах с выдвижным столом. При отделении на-

пример донной части слитка перед отрубкой на заготовке, уложенной в вырезной боек, делают кольцевую наметку раскаткой (круглым прутком) и совмещают кольцевую полость с краем бойка. Затем нижний боек вместе со слитком перемещают таким образом, чтобы ось верхнего бойка проходила в плоскости наметки заготовки. Вставляя в углубление заготовки топор, производят отрубку (рис. 3, б). При этом способе топор не уводит в сторону, что обеспечивает качественную отрубку небольшой части металла.

Для отрубки крупных слитков применяют топоры высотой 450 мм, длиной 1250 мм и массой около 300 кг. Для работы топор с противовесом 1 подвешивают с помощью рым-болта 2 на качающемся монорельсе 5 (см. рис. 4), по которому может передвигаться тележка 4. Монорельс одним концом шарнирно крепится шкворнем 3 к державке верхнего бойка пресса, а вторым подвешен к плунжеру подъемного цилиндра пресса цепью 6. При подъеме левого конца монорельса тележка 4 плавно передвигается вправо, перемещая топор к слитку. Рабочий, нажимая на противовес, легко устанавливает топор в нужном положении. После отрубки при ходе траверсы пресса

вверх осуществляется вынос топора из рабочей зоны.

Основными дефектами на отрубленных заготовках являются заусенцы и трещины в месте разрубки. Заусенцы на торце заготовки удаляют односторонним топором (рис. 6.5, а), а находящиеся на ее краю отсекают квадратом (рис. 6.5, б).Трещины в зоне отрубки образуются при пониженной пластичности металла (недостаточный нагрев в печи заготовки или ее охлаждении в процессе ковки).

9.2. Осадка – это кузнечная операция, при которой увеличивается площадь поперечного сечения исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты. В процессе этой операции заготовка деформируется неравно-

мерно из-за сил трения, возникающих на поверхности бойков и затрудняющих течение металла, а также охлаждения торцов нагретой заготовки, контактирующих с инструментом. Результатом этого является бочкообразность, для устранения которой после осадки часто применяют отделочную операцию – обкатку по диаметру.

Осадку используют для получения поковок типа дисков и шестерен, а также как предварительную операцию перед прошивкой отверстий в полых поковках. При ковке из слитков осадка может быть назначена и для длинных поковок с целью обеспечения требуемого укова (У = 3…5), который способствует устранению литой структуры и повышению механических свойств материала поковок.

Осадку заготовки плоскими бойками (рис. 6.6, а) выполняют на молотах или прессах для получения заготовок, которые затем могут подвергаться прошивке. После каждого удара (или нажатия) верхним бойком по торцу заготовки ее поворачивают вокруг вертикальной оси на некоторый угол. Крупные заготовки и слитки осаживают на прессах без поворота вокруг вертикальной оси.

Осадку слитка с хвостовиком

(рис. 6.6, б) применяют преимущественно перед протяжкой при получении поковок типа валов. Хвостовик 2 предварительно оттягивают и вставляют в отверстие нижней плиты. Ра-

бочие поверхности осадочных плит 1 и 3 для обеспечения надежного центрирования слитка имеют, как правило, вогнутую форму.

Осадку в подкладных кольцах выполняют с предварительной оттяжкой хвостовиков (рис. 6.7, а) и с затеканием металла в отверстие колец (рис. 6.7, б). При первом способе один конец ступенчатой заготовки 1, полученной протягиванием на необходимый размер, вставляют в отверстие нижнего кольца 3. На другой конец заготовки надевают верхнее кольцо 5, которое при ударах верхнего бойка 6 перемещается вниз, осажи-

вая центральную часть заготовки. Для удаления заготовки из колец после осадки стенки отверстий выполняют в зависимости от высоты бобышек с уклоном равным 1о30'…7 о. Второй способ применяют при небольшой высоте бобышек, когда получение их протяжкой затруднительно.

Разновидностью осадки является высадка (рис. 6.8, а), при которой осуществляют увеличение поперечного сечения заготовки на некоторой ее части по длине. При этом часть заготовки, не подлежащая осадке, должна быть расположена в отверстии подкладного кольца. Предельная высота высаживаемой части или осаживаемой заготовки h0 не должна быть больше 2,5...3 диаметров (или стороны квадрата) во избежание продольного изгиба.

Для удаления высаженной поковки (см. рис. 6.8, б) кольцо 2, на которое устанавливают кольцо-съемник 5, ставят на подкладку 6, диаметр которой меньше диаметра стержня поковки. Удаление поковки происходит после нажатия верхнего бойка 4 на съемник. Отверстие штампа рекомендуется выполнять с уклоном от 3о до 7о.

Осадку разгонкой применяют в том случае, если мощность молота или пресса недостаточна для обычной осадки. Осадку разгонкой небольших поковок (рис. 6.9, а) проводят полукруглой раскаткой 1, которую после каждого обжатия поворачивают вокруг вертикальной оси на некоторый угол. Для выравнивания волнистой поверхности используют плоские раскатки.

При осадке разгонкой узкими бойками (рис. 6.9, б) заготовку устанавливают на нижний боек 2 и подставку 4. Разгонка полотна производится верхним бойком 3, после каждого удара которого заготовку поворачивают вокруг вертикальной оси. Разгонку полотна крупного диска под прессом выполняют часто узким бойком 5, имеющим вырез 6 под бобышку (рис.6.9, в). После каждого нажатия верхний боек или нижнюю плиту с поковкой поворачивают вокруг вертикальной оси.

Основными дефектами поковок при осадке являются косогранность (смещение торцов заготовки друг относительно друга), зажимы и трещины. Косогранность появляется по следующим причинам: удары бойка молота наносились не посередине, а по краям заготовки; заготовку в процессе осадки не поворачивали вокруг вертикальной оси и не проводили правку ее после появления даже незначительного продольного изгиба. Зажимы (складки) могут появиться в результате продольного изгиба заготовки, если его не избежать в самом начале осадки.

9.3. Протяжка – это кузнечная операция, при которой увеличивают длину заготовки за счет уменьшения поперечного сечения (рис. 6.10). Протяжку применяют как главную операцию при ковке гладких, ступенчатых и коленчатых валов, поковок удлиненной формы (типа шатунов) и т. п. Протяжка заключается в последовательных обжатиях заготовки поперек ее оси по отдельным смежным участкам с кантовкой вокруг оси и продольной подачей после каждого обжима.

За каждое нажатие пресса или удар молота происходит уменьшение высоты заготовки на величину ∆H=Hо H1, называемую обжатием. Отношение обжатия к первоначальной высоте заготовки называют относительным обжатием. При протяжке деформирование заготовки сопровождается удлинением, а также уширением (B1 B0). Если уширение не требуется, то его устраняют вторым проходом после кантовки на 90о. Уширение будет тем меньше, чем меньше

относительная подача L0 /B0. Однако чрезмерно малая подача приводит к снижению производительности. На практике относительную подачу устанавливают на уровне зна-

чений L0 /B0 = 0,5–1,0.

Протяжку плоскими бойками выполняют двумя способами.

1.Часть заготовки деформируют с одной стороны, затем кантуют на 90о и вновь обжимают (рис. 6.11, а, поз. I). После этого сообщают заготовке движение подачи и осуществляют деформирование следующего участка. Этот способ широко распространен при ковке крупных заготовок из проката и слитков.

2.Заготовку деформируют с непрерывной ее кантовкой на 90о и после четырех ударов производят подачу (рис. 6.11, а, поз. II). Таким образом, деформирование металла осуществляется как бы по винтовой линии, а заготовка обжимается с четырех сторон. Этот способ применяют для протяжки заготовок из легированных сталей и сплавов с пониженной пластичностью.

При протяжке плоскими бойками у контактной поверхности образуются застойные зоны в форме клина (рис. 6.11, б, поз. III) из-за сил трения и подстывания металла, в то время как металл интенсивно течет в стороны вдоль горизонтальной оси поперечного сечения. В центре поковки возникают значительные растягивающие напряжения, которые могут привести к образованию трещин.

При протяжке вырезными бойками тече-

ние металла в стороны сдерживается стенками бойков (рис. 6.11, б, поз. IV), что позволяет интенсифицировать процесс деформирования без образования трещин. Протяжку вырезными бойками производят с большими подачами, поэтому

производительность этого способа выше на 20…40 % по сравнению с протяжкой плоскими бойками. Часто на практике применяют комбинированные бойки (нижний вырезной и верхний плоский).

Оттяжка хвостовика (цапфы) является вспомогательной операцией. Оттяжку хвостовика у слитка осуществляют обычно со стороны прибыльной части слитка, стремясь при этом обеспечить соосносность хвостовика и слитка, с применением манипулятора (рис. 6.12, а) или с помощью патрона и кантователя (рис. 6.12, б). При ковке тяжелых слитков оттяжку хвостовика могут проводить и со стороны донной части. Диаметр цапфы должен быть не менее половины диаметра слитка, длина хвостовика обычно составляет 1,5…2 его диаметра.

9.4. Протяжка на оправке (рис. 6.13) применяется при ковке пустотелых поковок (валов, цилиндров, орудийных стволов, обечаек и др.). Она заключается в том, что предварительно прошитую заготовку 2 надевают на оправку 1 и проводят протяжку в вырезных или комбинированных бойках 3, 4. Для облегчения съема поковок с оправки последнюю выполняют в виде конусного стержня (конусность 1:100) с буртом. Протяжку начинают вести с противоположного от бурта конца заготовки. При первых обжатиях заготовка плотно охватывает оправку, однако при обжатии следующих участков заготовки (после ее подачи) предварительно обжатый участок перемещается в сторону меньшего диаметра оправки, так как перемещению металла в другую сторону препятствует бурт. При протяжке крупных заготовок оправку выполняют со сквозным внутренним отверстием для охлаждения ее водой.

9.5. Раскатка на оправке служит для одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров полой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок. Для выполнения этой операции предварительно прошитую заготовку с наружным диаметром D0 (рис. 6.14) надевают на оправку, установленную на стойках. Ковку осуществляют верхним бойком, при этом заготовку после каждого нажатия поворачивают. При раскатке уменьшается толщина и увеличивается длина окружности кольца (D1 > D0) при некотором уширении H = H1 H0. По-

Рис. 6.14. Схема раскатки на оправке этому высоту заготовки перед прошивкой отверстия выбирают на 20 % меньше требуемой высоты H1 для небольших поковок и на 10 % – для крупных. Диаметр отверстия под

прошивку выбирают не более 0,25...0,35 наружного диаметра заготовки после осадки. Основными дефектами поковок при протяжке являются зажимы, вогнутость

торца, трещины и саблевидность. Зажимы (рис. 6.15, а) могут образовываться том случае, если подачу заготовки устанавливают больше 0,8 ширины бойка или при подаче меньше высоты ∆H уступа. При невыполнении указанных требований металл «наплывает» на деформированный ранее участок заготовки, образуя в дальнейшем зажим. Зажимы могут образовываться при деформировании заготовок с отношением высоты к ширине более 2,5. Для предотвращения появления зажимов в этом случае необходимо своевременно исправлять изгиб заготовки.

Вогнутость торца (рис. 6.15,б) может возникать при слабых ударах молота, когда деформируются только поверхностные слои металла. Поэтому протяжку заготовки необходимо вести частыми и сильными ударами. Устранить вогнутость торца при ковке слитков помогает предварительная осадка слитка

с применением осадочных плит, рабочие поверхности которых имеют вогнутую форму.

При последующей протяжке выпуклость торца компенсирует неравномерное течение металла (рис. 6.15, в). Саблевидность (рис. 6.15, г) появляется чаще всего при протяжке на прессе в результате неравномерного охлаждения поковки при контактировании с холодным нижним бойком. Для предупреждения этого дефекта заготовку необходимо чаще кантовать вокруг оси. При появлении искривления, заготовку поворачивают на 180о, протягивают, а затем снова кантуют «на ребро».

9.6. Прошивка – операция, с помощью которой в заготовке с помощью прошивня получают отверстие или углубление. Обычно прошивке предшествуют отрубка прибыльной или донной части слитка, а также осадка исходной заготовки. Помимо сплошных или пустотелых прошивней, используют соответствующие надставки, подкладные плиты и кольца.

При прошивке сплошным прошивнем (рис. 6.16, а) заготовку 1 помещают на нижний боек, прошивень 2 конической формы устанавливают на торец заготовки и легкими ударами или нажатием верхнего бойка 1 вдавливают в заготовку на небольшую глубину. Вынув прошивень, насыпают в образовавшееся углубление толченый уголь, кокс или графит для устранения сваривания прошивня с металлом заготовки. После установки прошивня в углубление вдавливают его на большую глубину. Дальнейшее внедрение прошивня в заготовку производят с помощью одной или нескольких надставок 3, диаметр которых меньше диаметра прошивня. После переворота заготовки на 180о надставки выпадают из полученного углубления, а прошивень остается в заготовке. Затемна заготовку устанавливают (теперь меньшим торцом вверх) другой прошивень 4, диаметр которого меньше диаметра первого и производят пробивку отверстия с удалением перемычки, называемой ²выдрой², и основного прошивня. Толщина ²выдры² примерно равна 0,1...0,2 высоты исходной заготовки и должна быть не менее 0,3 диаметра прошивня.

При прошивке форма заготовки изменяется – увеличивается наружный диаметр заготовки, усиливается бочкообразность, торцы заготовки искривляются (верхний торец заготовки приобретает вогнутую форму). Торцы правят на плоских легкими ударами молота или нажатиями пресса.

Искажение формы при прошивке вносит ограничения на условие ее применения. Так, наибольший диаметр прошиваемого отверстия не должен быть больше 0,3…0,4 наружного диаметра заготовки D, иначе будет интенсивнее уменьшаться высота заготовки. Наименьший диаметр прошиваемого отверстия составляет не менее 40 или 75 мм при прошивке на молоте или прессе.

Заготовки под прошивку должны быть невысокими и обычно отношение высоты к диаметру H/D не превышает значений больше 1. В противном случае потребуется большое количество надставок, а прошивень может отклониться от требуемого направления. Если это условие не выполнено, то применяют предварительную осадку заготовки.

Прошивку полым прошивнем (рис.6.16, б) применяют для получения отверстий диаметром более 500 мм. При прошивке высоких заготовок применяют полые надставки 5, наружный диаметр которых меньше диаметра получаемого отверстия, а внутренний – больше отверстия прошивня 6. После прошивки заготовку с прошивнем и надставками устанавливают на кольцо 7 и пробивают отверстие. На прошивне остается отход (выдра) 8, имеющий грибовидную форму, который затем выбивают из прошивня.

После прошивки поковку правят на плоских бойках, а отверстие калибруют. Иногда для правки используют плоские раскатки. Боковую поверхность поковки правят со

вставленной в отверстие оправкой с периодическим поворотом вокруг оси. Отверстие калибруют с помощью специального прошивня бочкообразной формы.

Пробивку на подкладном кольце (рис. 6.16, в) применяют при получении отверстия в невысоких заготовках, имеющих отношение высоты к диаметру не более 0,35. Заготовку 9 устанавливают на подкладное кольцо 10, диаметр отверстия которого немного больше диаметра пробиваемого отверстия. На заготовку ставят прошивень большим торцом вниз и с помощью верхнего бойка внедряют в нее до тех пор, пока перемычка не провалится в кольцо. При этом способе прошивки искажение заготовки меньше, но отход металла больше.

При прошивке возможны следующие дефекты поковок:

сильно затянутые края отверстий (дефект возникает, когда прошивень вгоняют в заготовку, имеющую значительную толщину);

смещение осей отверстий, полученных прошивкой сплошным прошивнем (избе-

жать этого дефекта можно при тщательной установке прошивней с использованием разметки или приспособлений);

разрывы и трещины по краям пробиваемого отверстия (возникают при несоблю-

дении теплового режима);

отклонение от перпендикулярности оси отверстия торцам заготовки (возникает при неравномерном нагреве слитка или отклонением от параллельности торцов заготовки перед прошивкой).

9.7. Гибка и скручивание

Гибкой называют кузнечную операцию, в результате которой заготовке придают заданную изогнутую форму. При гибке наружные слои заготовки на участке изгиба подвергаются изгибу, а внутренние сжатию. При этом происходит искажение начальной формы поперечного сечения заготовки (рис. 6.17, а): квадратное сечение приобретает форму неправильной трапеции, а круглое – форму овала. В заготовке может возникнуть утяжина (рис. 6.17, б) – уменьшение части сечения заготовки, для ее предотвращения создают местные утолщения металла рис. 6.17, в). Зоны растяжения и сжатия на изгибаемом участке разделяются нейтральной линией, которая смещена в сторону сжатого участка (рис. 6.18). Искажение заготовки при гибке и смещение нейтральной линии увеличивается при уменьшении внутреннего радиуса r заготовки. Длину исходной заготовки определяют по длине нейтральной линии в зависимости от внутреннего радиуса изгиба r заготовки. При r > а/2 искажением формы заготовки пренебрегают, при r а/2 принимают смещение нейтральной линии в сторону сжатого участка на величину, равную 1/6 толщины заготовки.

Гибку заготовки, зажатой между бойками,

осуществляют вручную кувалдой (рис. 6.20, а) или с помощью крана (рис. 6.20, б).

Гибку в подкладных штампах при-

меняют для получения значительного количества одинаковых поковок. Гибку осуществляют с помощью раскатки (рис. 6.20, в) или в штампе, состоящем из верхней и нижней половин (рис. 6.20, г).

Дефектами поковок являются раз-

рывы металла, утяжина и несоответствие фактических размеров и указанным в чертеже поковки. Нарушение размеров поковки часто происходит из-за неправильного расчета длины исходной заготовки.

Скручивание – это кузнечная операция, в процессе которой часть заготовки поворачивается вокруг продольной

оси. Если при гибке ось заготовки получает изгиб, то при скручивании направление оси остается неизменным. Эту операцию применяют при ковке коленчатых валов, крупных сверл и производят вручную или с помощью крана (рис. 6.21).

Соседние файлы в папке ТКМ -ММФ