3.6. Оборудование для ковки

В процессе ковки ковочное оборудование выполняет две основ­ные функции: создание энергии, необходимой для деформирования заготовки, и перемещение верхнего бойка.

Ковочное оборудование, как и штамповочное, в зависимости от характера и времени воздействия на заготовку подразделяется на молоты и прессы. На молотах и на прессах нижний боек закрепляется в основаниях, а верхний боек перемещается рабочими ча­стями. Молоты имеют большую скорость (см. рис. 3.14, с.49) рабочих частей (v_mах ≤ 20 м/с) и деформируют заготовку в течение 0,01—0,001 с, т. е. наносят по заготовке удар. Гидравлические прессы имеют сравнительно небольшую скорость рабочих частей (v_mах ≤ 0,3 м/с) и деформируют заготовку в течение 0,1—100 с и более, т. е. оказывают на нее статическое воздействие. Для ковки применяют преимущественно два типа молотов: пневматический и паровоздушный ковочный молот.

3.6.1. Пневматический ковочный молот (рис. 3.25) служит для получе­ния мелких и простых по форме средних поковок. Молот имеет два вертикально расположенных цилиндра: рабочий 6 и компрессорный 9. В компрессорный цилиндр из окружающей атмосферы поступает воздух, который подвергается попеременному сжатию и разряжению при возвратно-поступательном движении поршня 8 компрессора.

Рис. 3.25. Схема пневматического молота

Поршень компрессора получает возвратно-поступатель­ное движение от шатуна 11, сидящего на кривошипном валу 12. Последний приводится во вращение электродвигателем 14 через редуктор 13. Компрессорный цилиндр сообщается с рабочим двумя переходными кранами 7. При движении поршня компрессора вверх сжатый воздух поступает в верхнюю полость рабочего цилиндра и давит на поршень 5, который под действием силы давления воздуха и силы тяжести собственного веса перемещается вниз. При движении поршня компрессора вниз сжатый воздух поступает под кольцевую поверхность поршня рабочего цилиндра и поднимает его вверх. Поршень рабочего цилиндра жёстко соединяется с бабой молота 4. К бабе с помощью ласточкина хвоста крепится верхний боек 3. Все узлы и детали молота, смонтированы на литой пустотелой станине 10. Поршень, баба и верхний боек называются в данном случае падающими частями молота. Перемещаясь вниз, падающие части наносят удары по заготовке, расположенной на нижнем бойке 2, который закреплен в основании молота (шаботе) 1. При работе молота число ударов равно числу оборотов кривошипного вала. Молот управляется педалью или рукояткой. Скорость движения падающих (рабочих) частей молота, а следовательно, и энергия удара зависят от силы нажима на педаль или рукоятку.

Пневматические молоты, имеющие индивидуальный привод от электродвигателя, устанавливаются как в кузнечных цехах заводов, так и в ремонтных мастерских и имеют очень широкое применение. Пневматические молоты изготавливаются в соответствии с ГОСТ 712—75 семи типоразмеров с массой падающих частей от 50 до 1000 кг.

3.6.2. Паровоздушный ковочный молот (рис. 3.26) служит для получения средних поковок массой до 2 т. Молот имеет станину, состоящую из одной или двух стоек 5, 12, на которой смонтированы все узлы и механизмы молота.

Рис 3.26. Схема ковочного паровоздушного молота: 1- шабот; 2-нижний боёк (штамп); 3-верхний боёк боёк (штамп); 4- баба; 5-стойка левая; 6-шток; 7-поршень; 8-цилиндр; 9-канал паровоз-душный; 10-золотниковый меха-низм; 11-направляющие станины; 12- стойка правая; 13-рукоятки управления золотниковым меха-низмом

В верхней части станины устанавливается рабочий цилиндр 8, в котором ходит поршень 7, штоком 6 соединенный с бабой 4. Баба представляет собой массивную деталь, которая вертикально перемещается в направляющих станины 11. К бабе крепится верхний боек 3, Поршень, шток и баба с верхним бойком называются падающими частями молота. Нижний боек 2 через переходную подушку крепится к шаботу 1, не связанному со стойками молота. Шабот представляет собой массивную отливку, вос­принимающую удар. Масса шабота в 15 раз превышает массу па­дающих частей молота. Большая часть шабота находится ниже уровня пола в фундаменте молота.

Энергоносителями, приводящими в движение падающие части молота, могут служить сжатый воздух или перегретый водяной пар с избыточным давлением 0,6…0,8 МПа. В настоящее время большинство машиностроительных предприятий используют пар. Молотом управляет машинист, который по знаку кузнеца перемещает рукоятку управления золотниковым механизмом 13 (см. рис. 3.26) и подаст пар в цилиндр молота по каналам 9. Для подъема падающих частей вверх пар подается в нижнюю, кольцевую полость цилиндра. Для движения падающих частей вниз и нанесения удара по заго­товке пар подается в верхнюю полость цилиндра и оказывает дополнительное силовое воздействие на падающие части молота. Таким образом, стремительное движение падающих частей вниз осуществляется в результате действия двух сил: силы тяжести собственной массы и силы давления пара. Такой принцип работы является характерным для молота двойного действия.

Для регулирования впуска в цилиндр и выпуска из него пара предназ­начено парораспределительное золотниковое устройство. Свежий пар поступает в полость золотника (рис.3.27, а) через отверстие 6 трубопровода. При опущенном золотнике 7 пар по каналу 10 проходит в рабочий цилиндр и поднимает поршень 4 со всеми соединенными с ним ударными частями 1, 2, 3.

Рис. 3.27. Схема работы парораспределительного устройства: 1 – верхний боёк; 2 – баба; 3 – шток; 4 – поршень; 5 – канал подвода пара в надпоршневую полость; 6 – отверстие трубопровода; 7 – золотник; 8 – выхлопная труба; 9 –шток; 10 – канал подвода пара в подпоршневую полость

Пар, находившийся над поршнем в верхней части цилиндра, через канал 5 и осевое отверстие в теле золотника 7 поступает в выхлопную трубу 8. Нажимая тягой шток 9, поднимают вверх золотник 7 и впускают пар по каналу 3 (рис. 3.27, б). В этот момент отработанный пар из-под поршня, выходит наружу, баба опускается. Свежий пар впускается через канал 5 в верхнюю часть цилиндра над поршнем, благодаря чему происходит ускоренное падение бабы.

Паровоздушные штамповочные молоты получают пар из котельных под давлением 700…900 кПа. В очень редких случаях они работают на получаемом от компрессоров под давлением до 700 кПа сжатом воздухе. Скорость движения ударных частей этих молотов в момент удара 7-8 м/с, а количество ударов в зависимости от массы ударных частей.- от 60 до 80 в минуту.

Для автоматизации управления паровоздушным штамповочным мо­лотом и создания необходимых условий для штамповки различных поковок в оптимальном технологическом режиме ЭНИКМашем была разработана специальная установка, в которой требуемая энергия удара обеспечивается перемещением золотника молота вниз и вверх на требуемую величину по командам, подаваемым бабой молота через сигнальную систему. Управление силой удара программируется специальным барабаном с кулачками-упорами, регулировку которых выполняет штамповщик.

Несмотря на простоту конструкции и невысокую стоимость, применение паровоздушных молотов ограничено крупными кузнечными цехами ввиду необходимости группового привода от компрессорной или котельной.

Паровоздушные ковочные молоты изготавливаются по ГОСТ 9752—75 пяти типоразмеров с массой падающих частей от 1000 до 8000 кг.

3.6.3. Гидравлический ковочный пресс служит для ковки крупных поковок массой более 350 кг и до 250 т. На рис. 3.28 изображена простейшая схема гидравлического пресса.

В состав гидропрессовой установки входят гидравлический пресс и его привод, представляющий собой систему насосов, распределительных, регулирующих и вспомогательных устройств

. Гидравлические ковочные прессы для ковки поковок массой до 2 т изготавливаются по ГОСТ 7284—70 семи типоразмеров с номинальным усилием от 2 до 31,5 МН (200…31500 тс). Для ковки поковок с большей массой применяются нестандартные гидравлические ковочные прессы с большим усилием.

Рис. 3.28. Схема ковочного гидравлического пресса: 1 – возвратный цилиндр; 2 – поперечина нижняя; 3 – колонны; 4- плунжеры; 5 - поперечина подвижная; 6 – поперечина верхняя; 7 – плунжер; 8 – рабочий цилиндр; 9 – трубопровод, 10 – верхний боёк, 11 - нижний боёк

Станина пресса состоит из двух неподвижных поперечин верхней 6 и нижней 2, соединенных четырьмя колоннами 3 в жесткую раму. На станине устанавливаются все узлы пресса. Главным узлом гидравлического пресса является рабочий цилиндр 5, закрепленный в верхней поперечине 6. В верхнюю часть цилиндра по трубопроводу 9 поступает рабочая жидкость. Под давлением рабочей жидкости плунжер 7 перемещается вниз. Вместе с плунжером перемещается вниз подвижная поперечина 5, к которой крепится верхний боек 10. В процессе дефор­мирования плунжер передает на заготовку усилие Р_пр, создаваемое давлением рабочей жидкости. Усилие гидравлического пресса без учета потерь определяется по формуле

где р_Р — давление рабочей жидкости, равное 32 МПа и более; F_пл—• поперечное сечение плунжера. Нижний боек 11 крепится в нижней поперечине 2. Для подъема подвижной поперечины вверх после совершения рабочего хода служат возвратные цилиндры 1, закрепленные в нижней поперечине 2. Рабочая жидкость, поступая снизу в возвратные цилиндры 1, давит на плунжеры 4 и выталкивает их из цилиндров вверх, поднимая подвижную поперечину 5.

При ковке крупных поковок используют тяжелые заготовки. Для перемещения их в процессе ковки применяются различные механизмы. Наиболее удобным современным механизмом является напольный рельсовый манипулятор (рис. 3.29).

Рис. 3.29. Схема рельсового манипулятора с поворотной тележкой: 1- рельсы; 2- те-лежка; 3- платформа; 4- меха-низм подвески; 5-хобот; 6- зах-ват

С помощью манипулятора заготовку загружают в печь, извлекают из печи, подают к молоту или прессу, перемещают между бойками в процессе ковки и складируют готовые поковки. Манипулятор представляет собой самоходную тележку 2, перемещающуюся по рельсовому пути 1, на которой установлена поворотная платформа 3 с хоботом 5. На свободном конце хобота имеется клещевидное захватывающее уст­ройство 6. Захватывающее устройство зажимает слиток или заго­товку. Тележка 2 перемещает платформу с хоботом к прессу и от него. Платформа вместе с хоботом вращается вокруг вертикальной оси. Хобот с заготовкой перемещается вверх и вниз, а также может поднимать и опускать заготовку под некоторыми углами (различные положения оси хобота показаны пунктиром).Кантовка заготовки в процессе ковки осуществляется за счет поворота захваты­вающего устройства вокруг горизонтальной оси. Для поддержания хобота в устойчивом положении и для смягчения ударов во время работы служит механизм подвески 4. Рабочее место оператора на­ходится на платформе 3.