Технология свободной ковки

Тип работы: Курсовая работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 50 страниц
В избранное:

Министерство Образования и науки Республики Казахстан
университет

Курсовая работа
Тема: Технология свободной ковки

Выполнил:
Принял:

2021 год

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
1. КУЗНЕЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ 6
1.1. Основные кузнечные операции 6
1.1.1. Осадка 6
1.1.2. Протяжка 14
1.1.3. Прошивка 23
1.1.4. Отрубка 26
1.1.5. Гибка 30
1.1.6. Закручивание 32
1.2. Вспомогательные операции ковки 32
1.2.1. Биллетировка слитков 32
1.2.2. Передача 33
1.2.3. Кузнечная сварка 34
1.3. Отделочные операции 36
1.3.1. Проглаживания 36
1.3.2. Правка 37
2. ТЕХНОЛОГИЯ СВОБОДНОЙ КОВКИ 39
2.1. Основы технологического процесса ковки 39
2.2. Разработка технологического процесса ковки 41
2.2.1. Составление чертежа поковки 41
2.2.2. Объёмы и масса поковки 43
2.2.3. Обрубка 44
2.2.4. Уковка 44
2.2.5. Определение объёма и массы исходной заготовки 45
2.2.6. Определени размера загатовки 46
2.2.7. Выбор операций ковки и последовательности их выполнения. Подбор инструментов и приспособлений 47
2.2.8. Выбор оборудования для ковки 47
2.3. Технология ковки на прессах 48
2.3.1. Ковка под прессом кольца диаметром до 3000 мм 48
2.3.2. Ковка одноколенчатого вала под прессом 1000 т 49
2.3.3. Ковка многоколенчатого вала 53
2.4. Технология ковки на молотах 54
2.4.1. Ковка фланца под молотом 1500 кг 54
2.4.2. Ковка под молотом кузнечных клещей 55
2.4.3. Ковка высоколегированных сталей 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ 57

ВВЕДЕНИЕ

Ковка является одним из способов обработки металлов давлением. Про- цесс ковки обычно состоит из ряда чередующихся операций, при которых фор- моизменение исходной заготовки происходит в результате свободного течения металла в стороны, перпендикулярные движению деформирующего инструмен- та (по этой причине ковку часто называют свободной ковкой). В качестве инст- румента применяют плоские или фигурные (вырезные бойки), а также различ- ный прикладной инструмент.
Ковкой получают заготовки, называемые поковками, для последующей механической обработки при единичном и мелкосерийном производстве. При выполнении ремонтных работ только ковкой можно изготавливать круп- ные поковки для роторов и дисков турбин, котлов высокого давления, колонн гидравлических прессов и другие крупногабаритные, тяжелые поковки ответст- венного назначения. Такие поковки могут иметь массу в десятки тонн, а габа- ритные размеры в десятки метров. Поковки массой до 0,5 тонн относятся к средним, это поковки коленчатых валов крупных дизелей, вагонных осей, раз- личных шестерен, маховиков и т. п. мелкие поковки массой менее 50 кг очень разнообразны, к ним относятся, например, поковки, изготавливаемые в ремонт- ных целях.
Большое разнообразие поковок единичного и мелкосерийного производ- ства обуславливает применение универсального инструмента, определенный набор которого обеспечивает изготовление поковок всевозможной формы и размеров. В качестве универсальных машин-орудий для ковки применяют ко- вочные приводные пневматические молоты, ковочные паровоздушные молоты и ковочные гидравлические прессы. На прессах куют преимущественно круп- ные слитки, а на молотах мелкие слитки и катаные профили (болванки и прут- ки), кованные поковки отличаются высоким качеством металла, но имеют толь- ко приближенную к деталям форму. При относительно низком коэффициенте

использования металла и невысокой по сравнению со штамповкой производи- тельностью труда свободная ковка имеет следующие достоинства:
1) Высокое качество металла поковок по сравнению с отливками.
2) Возможность получать крупные поковки, изготовление которых дру- гими способами невозможно или не целесообразно.
3) Для изготовления поковок используются прессы и молоты сравни- тельно небольшой мощности, т. к. поковки куются по частям.
4) Использование универсального оборудования и инструмента позволя- ет получать поковки с минимальными затратами, что в единичном и мелкосе- рийном производстве является экономически выгодным.
Ковка имеет также недостатки:
1) Низкая производительность по сравнению со штамповкой.
2) Большие напуски и припуски на поковках приводят к большому расхо- ду металла и высокой трудоемкости последующей механической обработки.

1. КУЗНЕЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Процесс ковки состоит из нескольких этапов: нагрева металла, соверше- ния кузнечных операций (как правило, на одном прессе или молоте), первичной термической обработкой поковок. Поковки простой формы после одного нагре- ва заготовок (за один вынос из печи) подвергаются небольшому числу кузнеч- ных операций. Поковки сложной формы изготовляются при нескольких выно- сах металла из печи (т. е. полуфабрикат поковки поступает в печь на подогрев один или более раз, в зависимости от сложности поковки).
Технологический процесс ковки подразделяется на основные, вспомога- тельные и отделочные операции.
К основным кузнечным операциям относятся: осадка, протяжка, прошив- ка, отрубка, гибка и закручивание. С помощью основных операций производит- ся главное формоизменение при ковке, в то время как вспомогательные и отде- лочные операции выполняют функции подготовки и доделки перед или после основных операций.
Каждая кузнечная операция определяется характером деформирования и применяемым инструментом.

2.1. Основные кузнечные операции

2.1.1. Осадка

Осадка - это кузнечная операция, заключающаяся в увеличении площади поперечного сечения заготовки за счет уменьшения ее высоты. При осадке за- готовку устанавливают вертикально (на торец), а инструмент движется вдоль ее оси (рис. 1.1). В процессе этой операции заготовка деформируется неравномер- но вследствие влияния сил трения, возникающих на поверхности бойков и за- трудняющих течение металла, а также из-за охлаждения торцов нагретой заго- товки, контактирующих с инструментом. Результатом этого является бочкооб-

Рис. 1.1. Схемы осадки:
а - плоскими бойками, б - слитка с хвостовиком: 1, 3 - плиты, 2 - хвостовик слитка

Осадку слитка с хвостовиком (рис. 1.1, б) применяют преимущественно в тех случаях, когда после нее следует протяжка. Хвостовик 2 слитка предвари- тельно оттягивают и при осадке вставляют в отверстие нижней плиты. Плиты 1 и 3 для осадки имеют, как правило, вогнутые рабочие поверхности, обеспечи- вающие надежное центрирование слитка.
Осадку в подкладных кольцах выполняют с предварительной оттяжкой хвостовиков (рис. 1.2, а) и с затеканием металла в отверстия колец (рис. 1.2, б). При осадке по первому способу исходную заготовку протягивают на необходи- мый размер, в результате чего заготовка 1 приобретает ступенчатую форму с

утолщенной серединой. Затем один конец заготовки вставляют в отверстие нижнего кольца 3, а на другой надевают верхнее кольцо 5. При ударах верхнего бойка 6 по кольцу последнее перемещается вниз, осаживая центральную часть заготовки. Для облегчения удаления заготовки из колец после осадки стенки отверстий выполнены с уклоном а, равным 1°30' - 7° (в зависимости от высоты бобышек). Второй способ применяют, если высота бобышек невелика и оттяжка их затруднительна.

1

Рис. 1.2. Схемы осадки в подкладных кольцах: а - с предварительной оттяжкой хвостовиков, б - с затеканием металла в отверстия колец; 1, 4 - заготовки до и после осадки;
2, 6 - нижний и верхний бойки; 3, 5 - нижнее и верхнее кольца

При высадке (рис. 1.3, а) деформируется только часть заготовки. Длина выступающего из кольца 2 конца заготовки 3 не должна превышать 2,5 диамет- ра (или стороны квадрата) во избежание продольного изгиба. При необходимо- сти получения большого фланца с тонким стержнем применяют ступенчатую заготовку с оттянутым хвостовиком. Для удаления высаженной поковки (рис. 1.3, б) кольцо 2 приподнимают и ставят на подкладку 5, диаметр которой меньше диаметра стержня поковки; на штамп устанавливают кольцо-съемник 5; нажатием верхнего бойка 4 на съемник удаляют поковку. Если допускается ко- нусность стержня извлекаемой поковки, отверстие штампа следует делать с ук- лоном 3 - 7°.

Рис. 1.3. Схемы высадки в штампе (а) и удаление высаженной поковки (б): 1, 4 - нижний и верхний байки; 2, 5 - кольца; 3 - заготовка; 6 - подкладка

Осадку разгонкой применяют для уменьшения высоты и увеличения диа- метра заготовки, если мощность молота или пресса оказывается недостаточной для обычной осадки. Для разгонки небольших поковок (рис. 1.4, а) применяют полукруглую раскатку 1, которую после каждого обжатия поворачивают вокруг вертикальной оси на некоторый угол. После разгонки поверхность полотна ока- зывается волнистой и для ее выравнивания пользуются плоскими раскатками.

Рис. 1.4. Схемы осадки разгонкой: а - полукруглой раскаткой; б - бойками; в - узким вы- резным бойком; 1 - раскатка; 2, 3 - нижний и верхний бойки; 4 - подставка; 5 - узкий боек; 6 - вырез под бобышку

Разгонка бойком молота, аналогична осадке раскаткой, только роль рас- катки выполняет верхний боек 3 (рис. 1.4, б). Заготовку устанавливают на ниж-

ний боек 2 и подставку 4 и разгоняют полотно верхним бойком 3, после каждо- го удара поворачивая заготовку вокруг вертикальной оси. Разгонку полотна крупного диска прессом выполняют узким бойком 5, имеющим вырез 6 под бо- бышку (рис. 1.4, в). Заготовку устанавливают на подкладную плиту с отверсти- ем под бобышку. После каждого обжатия верхний боек или нижнюю плиту с поковкой поворачивают вокруг вертикальной оси.
Основными дефектами поковок являются косогранность, зажимы, трещи- ны. Косогранность (смещение торцов заготовки друг относительно друга) по- является по следующим причинам: длина осаживаемой части заготовки была более 2,5 диаметра (или стороны квадрата); удары бойка молота наносились не по середине, а по краям заготовки; заготовку в процессе осадки не поворачива- ли вокруг вертикальной оси и не правили после появления незначительного продольного изгиба. Зажимы (складки) могут появиться в результате продоль- ного изгиба заготовки, если его не ликвидировать в самом начале осадки.

Правила осадки
1. Высота исходной заготовки должна быть не более 2,5 ее диаметра
( H 2,5 ), в противном случае возможен продольный изгиб.
L
2. Заготовка перед осадкой должна быть равномерно прогрета. Для сни-
жения усилия деформации нагрев производят до максимально допустимой тем- пературы, т. к. осадка является самой тяжелой операцией (максимальное усилие в конце процесса). Если в технологическом процессе есть осадка, то мощность пресса или молота подбирают по усилию осадки.
3. Торцы заготовки должны быть ровными и перпендикулярными к оси. Заготовку перед осадкой желательно подкатать до цилиндрической формы.
Осадку, применяют в следующих случаях: как основную операцию для получения поковок, имеющих большие поперечные сечения, чем исходные за- готовки (поковки фланцев, дисков, шестерен и др.); как предварительную опе- рацию перед прошивкой отверстий для выравнивания торцов и увеличения

диаметра при изготовлении полых поковок типа колец, барабанов, муфт; как промежуточную операцию для увеличения степени укова, если в процессе ков- ки не удаётся ликвидировать литую структуру металла и перед протяжкой с той же целью и для уменьшения неравномерности свойств в поперечном и про- дольном направлениях; для обеспечения в поковках радиальной волокнистой структуры.
Процесс осадки сопровождается искажением свободной поверхности за- готовок, так цилиндрические заготовки принимают одну из трех форм: в виде одинарной бочки, в виде двойной бочки и в виде рюмки. Искажается форма не только вертикальных, но и горизонтальных сечений заготовки, причем любая форма поперечного сечения стремится перейти в круг (закон наименьшего со- противления). Основной причиной искажения формы являются силы трения на контактных поверхностях (бойка и заготовки). Бочкообразность тем больше, чем больше коэффициент трения. Подхолаживание торцов заготовки при горя- чей деформации также увеличивает бочкообразность.
Степень деформации при осадке определяется выражением
H H ΔH
ε 1 100 % 100 %.
H H
Величину деформации оценивают также отношением высоты заготовки к

высоте поковки
q H F1 , либо логарифмом этого отношения ln H .

H1 F H1
Осадка уменьшает анизотропию механических свойств и улучшает свой- ства в радиальном направлении, способствует равномерному распределению и измельчению карбидов. Слитки с подкорковыми дефектами рекомендуется предварительно обжимать для заваривания пузырей, чтобы они не заварились при осадке.
Для уменьшения бочкообразности и неравномерности деформаций ис- пользуют смазки и подогрев бойков. В качестве смазок применяют опилки, графитные смазки, стеклосмазки и т. п.

Выбор молота и пресса. При осадке требуются усилия, являющиеся, как правило, максимальными во всем технологическом процессе ковки. Если мощ- ность молота или пресса достаточна для осадки, то на этом оборудовании мож- но осуществить все остальные операции ковки. Поэтому выбор молота или пресса для осадки имеет особое значение.
s k
Выбор молота для осадки производят по необходимой работе де- формации за последний удар по формуле

G 1,7(1
0,17
D1 )σ ε V, H 1

где G - вес падающих частей молота в кг; εk - степень деформации за послед- ний удар, принимается εk = 0,025 - для крупных и εk = 0,060 - для мелких поко- вок; V − объём заготовки в см[3]; σs - напряжение текучести металла при темпе- ратуре осадки, примерно равное пределу прочности при той же температуре в МПа. Предел прочности деформируемого металла выбирают, пользуясь спра-
вочными данными. Остальные обозначения те же, что и в предыдущей формуле.
Средний диаметр поковки после осадки (без учета бочкообразности) оп- ределяют по формуле
H0
H1
D D , 1 0

где D0 и H0 - исходные диаметр и высота заготовки.
Пример. Определить массу подвижных частей молота для осадки заго- товки диаметром D0 = 110 мм и высотой H0 = 180 мм до высоты H1 = 90 мм. Температура начала осадки 1200 °С, конца - 900 °С; материал заготовки - сталь, имеющая при комнатной температуре σв = 380 МПа.
Решение. По справочнику находим, что при температуре 900 °С сталь имеет σв= 45 МПа.
0,18
0,09
Средний диаметр поковки после осадки

H0
H1
D1 D0
0,11
0,155 м.

Объем заготовки

V заг
PID [2]
0
4 H 0
PI 0,11 [2] 0,18
4

1,72

10 [ ][3] м [3] .

Относительную деформацию ε принимаем равной 0,06, так как осадке подвергается небольшая заготовка.
Масса подвижных частей молота

G 1,5 10 2 45(1 0,17 0,155
0,09
)0,06 1,72 10 3 0,88 т.

Выбираем, молот с массой подвижных частей, равной 1 т. Выбор пресса производят в зависимости от усилия осадки.
Усилие пресса, необходимое для осадки, определяют по формуле

P ψ(1
0,17
D1 )σ
H 1
s F,

где Ψ - масштабный коэффициент; D1 и H1 - диаметр и высота заготовки после осадки в мм; F - площадь поперечного сечения поковки после осадки в мм[2].
При осадке крупных заготовок и слитков на прессах металл охлаждается меньше, чем при деформировании мелких заготовок на молотах, что и учиты- вается с помощью масштабного коэффициента ψ (чем больше масса слитка, тем меньше значение ψ). Для слитков массой 0,5 тонн ψ = 0,8; при массе слитка 100 тонн - принимают равным 0,5.
Пример. Определить усилие ковочного пресса для осадки заготовки диа- метром D0 = 0,74 м и высотой H0 = 1,2 м до высоты H1 = 0,6 м. Температура окончания ковки 1100 °C; предел прочности стали при комнатной температуре σв = 800 МПа.
Решение. При температуре 1100 °С σв = 51 МПа. Масса заготовки немно- го выше 4 тонн; для такой заготовки принимаем ψ = 0,75.
1,2
0,6
После осадки средний диаметр поковки

D 1
0,74
1,046 м,

а площадь

1
Усилие пресса
F

1 ,046 [2]
4

0 ,86

м [2] .

P 0,75 51(1 0,17 1,046
0,6

)0,86
42 МН.

Выбираем пресс с усилием 50 МН.

2.3.1. Протяжка

Протяжка - это кузнечная операция, заключающаяся в удлинении заго- товки (или ее части) за счет уменьшения площади поперечного сечения (рис. 1.5) и являющаяся основной формообразующей операцией при ковке гладких, ступенчатых и коленчатых валов, поковок типа шатунов и т. п.
При протягивании последовательно деформируют отдельные участки за- готовки с кантовкой вокруг оси и подачей вдоль нее (при этом бойки не пере- крывают заготовку целиком).

Рис. 1.5. Схема изменения размеров заготовки при протяжке

За каждое нажатие пресса или удар молота происходит уменьшение вы- соты заготовки на величину ∆Н = Н0 - Н1 называемую обжатием.

Отношение обжатия к первоначальной высоте заготовки называют отно- сительным обжатием ε, т. е. ε = ∆НН1. В процессе протягивания заготовка удлиняется, а также получает некоторое уширение. Отношение приращения длины заготовки (∆L) к ее длине до протягивания (L0) называют относитель- ным удлинением, а отношение приращения ширины заготовки (∆B) к ее перво- начальной ширине (В0) - относительным уширением. Отношение площади F0 поперечного сечения исходной заготовки к площади F1 поперечного сечения протянутой заготовки называют уковом. Увеличение укова способствует про- работке структуры металла и улучшению механических характеристик детали. Осадка заготовки перед протягиванием увеличивает площадь ее поперечного сечения, а следовательно, и уков после протягивания.
Протяжка является основной формообразующей операцией при из- готовлении поковок удлинённой формы: гладких и ступенчатых валов, колен- чатых валов, фасонных поковок типа шатунов, рычагов, дышел и др.
Получение поковок протяжкой требует многократных обжатий, т. к. де- формируются одновременно только отдельные участки заготовки в определён- ной последовательности, причём бойки не перекрывают целиком заготовку. Продолжительность протяжки составляет 60 - 70 % всего времени ковки.
Различают три способа ведения протяжки при ковке плоскими бойками:
1. После каждого обжатая следует кантовка на 90° в одну и ту же сторону без перемещения заготовки вдоль оси. Подача производится после каждых че- тырёх обжатий. Этот способ, называемый ковкой по винтовой линии, очень трудоёмок, его применяют только для ковки твёрдых инструментальных сталей (рис. 1.6, а).
2. Производят два обжатия с кантовкой на 90°, затем следует подача и кантовка, и так до конца протяжки (рис. 1.6, б).
3. Обжатия и подачи следуют одни за другими, на всю длину протяжки (на весь проход), затем следует кантовка и последовательное обжатие заготовки с другой стороны (рис. 1.6, в).

Рис. 1.6. Способы чередования обжатий и кантовок при протяжке.

Направление подачи при протяжке зависит от массы, длины про- тягиваемой заготовки и от способа её удержания. При протяжке длинных заго- товок ковку начинают с их середины. Протяжку коротких, мелких заготовок начинают с дальнего конца от кузнеца, причём каждая последующая подача приближает кузнеца к месту ковки: это так называемая протяжка на себя. Крупные поковки протягивают от себя, т. е. по направлению к рабочему мес- ту кузнеца, что облегчает удержание поковки.
Основные правила протяжки:
1. Во избежание продольного изгиба отношение высоты заготовки к ши-

рине
Hn 1 , не должно превышать 2 - 2,5.
Bn 1
2. Относительная подача должна быть в пределах 0,5

Ln 1 Hn 1

1,

где
Ln 1 - величина подачи,
H n-1
- величина сечения в направлении приложения

усилия.
3. Границы подач следует смещать после каждого прохода. Более благо- приятной является протяжка с последовательным обжатием по всей длине пе- ред кантовкой.
4. Обжатия следует осуществлять максимально возможные, допускаемые пластичностью металла при данной схеме напряжённого состояния. Однако не-

обходимо учитывать возможность образования зажимов при величине обжатия
ΔH, превышающей величину подачи.
5. Первоначальная протяжка слитков должна производиться с малыми обжатиями, чтобы избежать вскрытия подкорковых пузырей.
Одной из основных характеристик операции протяжки является общая степень укова (степень вытяжки) у, определяемая по формуле
y Lk F0 ,

L0 Fk

где
L0 ,Lk
и F0 ,Fk
исходные и конечные длины и площади поперечных сече-

ний заготовок.

Уков на каждом проходе

y Fn 1 .
n
Fn

За несколько проходов уков равен произведению уковов за каждый проход:
y y1 y2 ...yk , , т. к.
y F0 F0 F1 ... Fk 1 .

Fk F1 F2 Fk
Чтобы определить количество проходов, необходимых для заданного уменьшения площади поперечного сечения, необходимо знать, какой получает- ся уков за каждый проход. При равенстве значений укова на каждом проходе количество проходов
m ln F0 ln Fk .
ln y
Зная уков на каждом проходе и исходные размеры заготовки для данного перехода, можно определить все размеры заготовки после данного перехода:

F Fn 1 , B Fn , L

y L .

y
H
n n n
n n
n n 1

Исходные размеры
Hn 1 ,Bn 1 ,Fn 1 ,Ln 1 .

Конечные размеры после прохода
Hn ,Bn ,Fn ,Ln .

Протяжкой на плоских бойках получают в основном поковки, имеющие форму поперечного сечения квадрата или прямоугольника. Протяжку круглых

заготовок на круглые большей длины в плоских бойках не осуществляют из-за появления растягивающих напряжений и возможности трещинообразования в осевой области заготовки. Обычно для протяжки на круг сначала производят протяжку на квадрат со стороной квадрата, равной диаметру поковки, затем сбивают углы и округляют заготовку.
Для быстрого получения поковок круглого сечения из квадратного, а также для протяжки с круга на круг применяют вырезные бойки, которые бы- вают с круглым вырезом - радиусные или овальные и угловым вырезом с за- круглением в вершине углов - ромбические бойки. Широко применяют комби- нированные бойки - верхний плоский, нижний вырезной (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Протяжка в вырезных бойках: а - в овальных, б - в ромбических, в - в комбинированных

Применение вырезных бойков устраняет возможность образования осе- вых трещин, ввиду отсутствия интенсивного течения металла в стороны. Про- тяжка в вырезных бойках проходит более интенсивно, с большими подачами и большим уковом за каждое обжатие, чем протяжка на плоских бойках, произ- водительность при этом выше на 20 - 40 %.
Усилие пресса, необходимое для осуществления протяжки, определяется по формуле, полученной так же как и для осадки, т. к. каждое нажатие при про- тяжке можно рассматривать как местную осадку.

P ψγ(1 0,17
Ln 1 H n 1
)Bn 1
Ln 1σв ,

где ψ - масштабный коэффициент; - коэффициент, учитывающий увеличе-
ние удельного усилия при изменении формы бойков (для плоских бойков γ 1,

для вырезных
γ 1,25 ); σв - предел прочности материала поковки при темпера-

туре протяжки;
Hn 1 ,Bn 1
- исходные высота и ширина заготовки в мм (при

протяжке круглой заготовки в круглых вырезных бойках принимают
Hn 1 Bn 1 D,

где D - диаметр заготовки в мм;
Ln 1 - величина подачи в мм.

Выбор молота для протяжки производится по формуле

G 1,5 10[ ][3] γσв
(1 0,17
Ln 1 Hn 1
)εn
Hn 1
Bn 1
Ln 1 ,

где
n - принимаемая степень деформации за 1 удар (выше критической, но

не более 0,3).
Для облегчения расчётов усилия-пресса и массы падающих частей молота используют таблицы и диаграммы. Следует иметь ввиду, что усилие протяжки будет максимальным при первом проходе.
Разновидности операций протяжки:
1. Протяжка с оправкой (рис. 1.8) применяется при ковке относительно длинных поковок типа цилиндров и труб. Процесс заключается в том, что пред- варительно прошитая заготовка надевается на коническую оправку (стержень, диаметр которого равен внутреннему диаметру поковки) и обжимается вырез- ными бойками как сплошная поковка. При этом толщина стенок заготовки уменьшается, а длина увеличивается. Извлекать оправку необходимо тотчас по- сле ковки.

Рис. 1.8. Схема раскатки на оправке: 1 - стойки, 2 − оправка, 3 − заготовка, 4 − верхний боек

2. Раскатка на оправке (рис. 1.9) применяется при ковке коротких полых поковок типа колец и обечаек. Для раскатки прошитую заготовку подвешивают с оправкой на стойки, при этом кольцевую заготовку по толщине стенки обжи- мают между верхним узким плоским бойком и круглой оправкой. Ковку ведут с вращательной подачей заготовки. При раздаче (раскатке) происходит интен- сивное увеличение наружного и внутреннего диаметров заготовки и уменьше- ние толщины стенки. В ширину течение металла затруднено, т. к. боёк делают узким и длинным и располагают длинной стороной параллельно оправке. Целе- сообразно, чтобы длина бойка перекрывала всю ширину (длину) кольца.

Рис. 1.9. Схема протягивания с оправкой:
1 − оправка; 2 − заготовка; 3, 4 − верхний и нижний бойки

3. Для получения большой поверхности поковки при небольшой её высо- те используют разгонку (рис. 1.10, а). При разгонке (расплющивании, ушире- нии) заготовка раздается в ширину при малом удлинении. Этот процесс обычно

ведут широкими бойками с большими подачами. Для увеличения уширения применяют раскатки (рис. 1.10, б), ось которых устанавливают параллельно оси заготовки.

Рис. 1.10. Схема разгонки (а) и разгонка с полукруглой раскаткой (б)

Оттяжка хвостовика (цапфы) под патрон является вспомогательной операцией. (Хвостовик необходим для захвата и удержания слитка при даль- нейшем его протягивании.) Слиток с хвостовиком протягивают с применением манипулятора (рис. 1.11, а) и с помощью патрона и кантователя (рис. 1.11, б).

Рис. 1.11. Схемы протягивания слитка с хвостовиком с применением манипулятора (а)
и кантователя (б): 1, 2 - верхний и нижний бойки; 3 - слиток; 4 - клещи; 5 - манипулятор; 6 - противовес; 7 - цепь кантователя; 8 - патрон

Оттяжку хвостовика осуществляют обычно со стороны прибыльной части слитка, но иногда (при ковке очень тяжелых слитков) − со стороны донной час- ти. Операцию выполняют с особой ответственностью, стремясь обеспечить со- осность хвостовика и слитка. Диаметр цапфы должен быть не менее 12 диа- метра слитка; длина обычно составляет 1,5 - 2 ее диаметра.
Основными дефектами поковок при протягивании являются зажимы, вогнутость торца, трещины, саблевидность, недостаточный уков.
Зажимы (рис. 1.12, а) могут образовываться в том случае, если подачу L0 заготовки устанавливают больше 0,8 ширины бойка (при ширине бойка 200 мм подача должна быть не более 160 мм). При этом также следят за тем, чтобы по- дача была не менее высоты ∆H уступа. При невыполнении указанных требова- ний металл может наплывать на протянутый участок заготовки, образуя за- жим. Зажимы могут образовываться также при протягивании заготовок с отно- шением высоты к ширине более 2,5; во избежание этого следует своевременно исправлять изгиб заготовки.

Рис. 1.12. Дефекты, возникающие в заготовке при протягивании:
а - зажимы; б, в - вогнутость торца и схема его устранения; г - саблевидность

Вогнутость торца (рис. 1.12, б) может возникать при слабых ударах мо- лота, деформирующих только поверхностные слои металла. Для предотвраще- ния этого явления заготовку протягивают частыми и сильными ударами. Уст- ранить вогнутость торца при ковке крупных слитков помогает предварительная осадка слитка сферической осадочной плитой. При последующем протягивании выпуклость торца компенсирует неравномерное течение металла (рис. 1.12, в). Причиной появления осевых трещин является недостаточная пластичность ме- талла.
Саблевидность (рис. 1.12, г) наиболее часто наблюдается при протягива- нии под прессом. Причиной ее возникновения является неравномерное охлаж- дение поковки, контактирующей с холодным нижним бойком. Для предупреж- дения этого дефекта заготовку при протягивании периодически кантуют. Если искривление все-таки появилось, заготовку поворачивают на 180°, протягива- ют, а затем снова кантуют на ребро.

.3.1. Прошивка

Прошивка является основной кузнечной операцией, при которой в заго- товке получают отверстие или углубление. Она осуществляется с помощью специального инструмента − прошивня (пуансона, дорна). Заготовку перед прошивкой обязательно осаживают. Основными способами прошивки являют- ся: прошивка сплошным прошивнем, прошивка на подкладном кольце, про- шивка пустотелым прошивнем.
Прошивку сплошным прошивнем применяют для получения отверстий в сравнительно высоких заготовках (рис. 1.13). Диаметр отверстий, получаемых этим способом, не превышает 500 мм (при ковке слитков).
После погружения прошивня 2 до уровня торца заготовки на него уста- навливают надставки 3, которые внедряют прошивень на 80−90 % от высоты заготовки, при этом образуется удаляемая перемычка. Затем заготовку кантуют

на 180°, немного обжимают, после чего её дно пробивают другим прошивнем
(его устанавливают тупым концом к заготовке).

Рис. 1.13. Схемы образования отверстий прошивкой сплошным (а) и полым (б) прошивнями и пробивкой сплошным прошивнем (в): 1, 9 - заготовки; 2, 4, 6 - прошивни;
3, 5 - надставки; 7, 10 - кольца; 8 - отход

Прошивку на подкладном кольце (рис. 1.14) применяют для сравнительно

низких заготовок при
H 13 14. Прошивень располагают по оси подкладно-
D

го кольца, диаметр которого несколько больше диаметра прошивня. Верхним бойком вдавливают прошивень до тех пор, пока выдра не провалится в отвер- стие кольца.
Прошивку полым прошивнем осуществляют для получения больших по диаметру отверстий, а также для удаления средней, ликвационной зоны слитка. Применение пустотелых прошивней резко снижает усилие прошивки. Глубо- кую прошивку ведут с применением кольцевых надставок. Процесс осуществ- ляют так же, как и сплошным прошивнем, до момента образования перемычки толщиной 100 − 150 мм. Затем заготовку переставляют на кольцо.
Отход металла при пробивке на подкладном кольце больше, чем при ис- пользовании других способов, но искажение заготовки меньше.

Рис. 1.14. Схема прошивки: на подкладном кольце

При прошивке и пробивке отверстий возможны следующие дефекты поковок:
сильно затянутые края отверстий (дефект возникает, когда прошивень сразу, без предварительной подготовки, вгоняют в заготовку, имеющую значи- тельную толщину);
смещение осей отверстий, полученных прошивкой и пробивкой после кантовки заготовки на 180° (во избежание этого дефекта следует тщательно ус- танавливать прошивни, используя разметку или приспособления);
рванины и трещины по краям пробиваемого отверстия (возникают при недостаточном нагреве заготовки или слишком охлажденном металле);
отклонение от перпендикулярности оси отверстия к торцам заготов- ки (возникает при неравномерном нагреве слитков или отклонении от взаимной параллельности торцов заготовки перед прошивкой).
Усилие, необходимое для образования отверстия сплошным прошивнем, приближённо определяют по диаграмме либо по следующей формуле:

P σ
PId 2 (2,0 1,1ln D ),

в 4 d
где d - диаметр прошивня в мм; D - диаметр заготовки в мм; σв - предел проч- ности металла при температуре прошивки в кгмм[2], σв σs.

1.3.1. Отрубка

Отрубка − это кузнечная операция, в результате которой происходит полное отделение части заготовки путем внедрения в нее деформирующего ин- струмента (топора, зубила). Отрубку применяют для разделения прутков и бол- ванок на мерные заготовки, удаления концевых излишков на поковках, при- быльной и донной частей слитка. Отрубку под молотами и прессами осуществ- ляют только в горячем состоянии заготовок по одному из нижеследующих способов.
Отрубка с одной стороны. Нагретую заготовку надрубают двусторон- ним топором почти на всю высоту, оставляя небольшую перемычку. Вынув то- пор, заводят под надрубленную часть заготовки квадратную просечку и ударом верхнего бойка разрубают заготовку (рис. 1.15, а).

Рис. 1.15. Схемы отрубки заготовки: а − с одной стороны топором и квадратом,
б − с одной стороны топором и квадратом с кантовкой заготовки на 180°, в − с двух сторон без оставления перемычки, г − с двух сторон с оставлением перемычки:
1, 4 − нижний и верхний бойки, 2 - заготовка, 3 - топор, 5 - просечка

Разрубку заготовки выполняют также с предварительной ее кантовкой на 180°, устанавливая квадрат сверху над перемычкой (рис. 1.15, б); при этом ме- сто установки квадрата определяют по потемневшему (остывшему) металлу пе- ремычки. Отрубку с одной стороны топором и квадратом применяют для заго- товок сравнительно небольшого сечения, которое ограничено размерами рабо- чей части топора.
Отрубку с двух сторон применяют для крупных заготовок, которые не удается разделить первым способом. Вначале заготовку, уложенную на нижний боек, надрубают на половину высоты, затем кантуют на 180° и, установив то- пор против надрубленного места, производят окончательную отрубку; при этом на торце заготовки образуется заусенец (рис. 1.15, в). Двустороннюю отрубку без заусенца осуществляют с оставлением перемычки, которую затем удаляют топором, повернутым обухом вниз (рис. 1.15, г).
Отрубку с трех сторон применяют для разделения круглых заготовок на прессах и производят, как правило, с использованием нижнего вырезного бойка 1, что уменьшает смятие металла (рис. 1.16, а). Первые две надрубки делают прямым топором 4 (рис. 1.16, б, в), а окончательную − трапецеидальным топо- ром 2 (рис. 1.16, г). После каждой надрубки заготовку поворачивают на 120°.

Рис. 1.16. Схема (а) и последовательность (б−г) отрубки круглой заготовки с трех сторон: 1 − нижний вырезной боек; 2, 4 − трапецеидальный и обычный топоры; 3 − заготовка

Отрубку с четырех сторон с перемычкой (рис.1.17, а) применяют при необходимости получения заготовки с чистым торцом без заусенца или для очень крупной заготовки. Сначала заготовку надрубают с четырех сторон, ос- тавляя в середине перемычку, для последующего удаления которой используют перевернутый высокий топор или квадрат.
Отрубку на выдвинутом бойке осуществляют на прессах с выдвижным столом. При необходимости отделения от заготовки небольшой части, напри- мер, 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 пере- мещают таким образом, чтобы ось верхнего бойка проходила в плоскости на- метки заготовки. Вставляя в углубление заготовки топор, производят отрубку (рис. 1.17, б); при этом топор не уводит в сторону, что обеспечивает высоко- качественную отрубку донной части.

Рис.1.17. Схемы отрубки: а − заготовки с ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.