Основные технологические операции свободной ковки

Саратовский Государственный Технический Университет

 

 

Производство заготовок свободной ковкой

 

Методические указания к выполнению

Лабораторной работы

по курсу «Технологические процессы в машиностроении»

Для специальности 120100

 

 

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета

 

Саратов 2006

 

Снижение металлоемкости, трудоемкости, себестоимости детали машин во многом зависит от вида заготовки (прокат, отливка, поковка, штамповка), который определяет степень близости ее к форме и размерам готовой детали. Эффективным методом снижения металлоемкости, трудоемкости, себестоимости производства деталей является расширение применения способов обработки металлов и сплавов давлением, обеспечивающих формо­образование заготовки (изделия) процессом пластического перераспределения массы металла без снятия стружки. В процессе обработки материалов давлением наблюдается улучшение основных прочностных характеристик, что позволяет либо уменьшить сечения детали при прежних нагрузках, либо повышать нагрузи при работе машины, конструкции. Это способствует повышению долго­вечности, надежности изделия.

Процессы обработки материалов давлением, отличаясь, простой рабочих движений, легче механизируются иавтоматизируются.

Одним из основных способов производства изделий - заготовок обработкой давлением является свободная ковка.

 

Цель работы: ознакомление с основами разработки технологии и производства заготовки способом свободной ковки.

 

Оборудование и исходные документы: паровоздушный молот, набор кузнечного инструмента, чертеж детали, исходная (черновая) заготовка, нормативы (нормали, ГОСТы).

 

Задание

 

1. Ознакомиться с основными видами операций свободной ковки на молотах, применяемым инструментом, устройством и работой (управлением) - пневматического молота.

2. По чертежу детали разработать эскиз получаемой заготовки-поковки по приведенной в указаниях методике, определить потребную мощность на основные операции свободной ковки.

3. Составить план-схему последовательности операции ковки для изготовления поковки заданной детали, назначить тепловые режимы ковки.

Общие положения

Для производства поковок используются прокат и слитки (для круглых поковок). Физико-механические характеристики материала регламентируются ГОСТ или ТУ.

Свободной ковкой называют процесс горячей или холодной обработки металлов и сплавов посредством применения ударного воздействия инструмента к исходной заготовке с целью придания ей желаемой формы, основных размеров, полученных желаемых изменений структуры и механических свойств материала, измельчения зерна.

В процессе свободной ковки материал исходной заготовки свободно течет (перемещается) в направлениях наименьшего сопротивления, не ограниченных поверхностями молота и инструмента.

Свободная ковка применяется при единичном или мелкосерийном производстве заготовок сравнительно простой формы весом от 0,3 кг (даН) до 350 т. Различают ручную и машинную ковку. Мелкие заготовки до 20-30 кг (даН) куют вручную или (до 250 кг, даН) не пневматических молотах с весом падающих частей 500-1000 кг, даН по ГОСТ 712-75.

Поковки весом 20-350 кг, даН куют на паровоздушных молотах двойного действия с массой падающих частей 1-8000 кг, даН (ГО0Т 5752-75).

Основные технологические операции свободной ковки

Технология ковки включает этапы: разрез слитка или проката на исходные мерные заготовки, нагрев, формоизменение (ковка), первичная термообработка (отжиг, нормализация и т.п.),контроль качества, исправление дефектов.

Для крупных или сложной формы поковок применяют нагрев и давку многократно.

Основные операции свободной ковки схематично показаны на рис.1.

Осадка – рис. 1, а - операция увеличения поперечных (усилию размеров, сечения исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты Н₀).

Высадка– рис. 1, б – операция местного увеличения сечения поковки матриц (колец и других) для образования головок, буртов и т.п.

Вытяжка – рис. 1, в – операция увеличения длины исходной заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Разновидностями вытяжки являются: раскатка – рис. 1, г, разгонка – рис. 1, д, расплющивание, уширение и т.д.

Гибка – рис. 1, е – операция изгибания заготовки по заданному контуру.

Закручивание – рис. 1, ж – операция поворота одной части заготовки относительно другой вокруг продольной оси.

Рубка – рис. 1, з – операция ударного отделения (отрезки, обрезки) одной части заготовки от другой, производимая топорами различной формы (обычно, в два приема с поворотом на 180°).

Передача – рис.1, и – смещение одной части заготовки относительно другой вдоль усилия удара; при процессе «передачи с двух сторон» сначала заготовку надрубают, а затем применяют вспомогательные подкладки (п).

Прошивка – рис. 1, к – операция получения в заготовке углубления или сквозного отверстия с использованием инструмента (прошивания, прошивки) соответствующей формы (конуса, пирамиды); сквозное отверстие получают с применением подкладного кольца (матрицы) или с переворотом заготовки, в два приема. Образующийся при сквозном прошивании отход материала называется выдрой. Предельные размеры прошиваемых отверстий регламентируются ГОСТ 7062-79.

При ковке применяют такие операции наметки, надрубки, пережимки и другие, а также отделочные операции правки, обрезки, проглаживания и клеймения.

Кузнечный инструмент

 

Технологические операции ковки производятся большей частью применением специальных инструментов, приспособлений.

К основному инструменту (рис. 2) относят тот,

 

 

 

 

Рис. 1.

 

с помощью, которого производится формоизменение заготовки: раскатки 1-5 круглая, полукруглая, овальная, прямоугольная, фасонная; обжимки 6-7 с соответствующей формой внутренних полостей полуматриц; сменные вырезные бойки 8; вкладыши 9 врезных бойков; оправки 10-11 коническая и цилиндрическая; скоба 12; козлы 13; пережимки 14-17 круглого или сложного профиля режущей частью - фасонные, кольцевые; прошивни 18-21; надставки 22-23; кольцо; оправки калибровочные, бочкообразные 25; конические 26; подкладной штамп 27; вилки 28,29; топоры 30-33; квадрат 34 в другие.

Рис. 2.

 

К вспомогательному относят инструмент, посредством которого производится захват, удержание, вращение заготовки какого-то основного инструмента: клещи, патроны, воротки и т.п.

К измерительному и контрольному относят инструмент для промежуточного или конечного измерения размеров, геометрии получаемой поковки: кронциркули, линейки, угольники, шаблоны и т.п.

ПРИМЕЧАНИЕ: При ручной ковке к основному инструменту относят также ручные молота, молотки, зубила.

 

Молот

В лаборатории СПИ, установлен пневматический молот двойного действия с электрическим приводом компрессорной части.

Конструктивно - кинематическая схема молота, показана на рис.З. Там же стрелками показаны движения основных деталей и воздуха.

Рис. 3

В общем, литом корпусе молота, выполнены компрессорный I и рабочий молотовый 2 цилиндры. Поршень 3 компрессора, приводимый в движение посредством кривошипно-шатунного механизма 5 и клиноременной передачи от электродвигателя 6, производит засасывание и сжатие рабочего газа-воздуха попеременно в верхней В_к и нижней Н_к полостях-цилиндрах. Компрессорные полости соединены каналами соответственно с верхней В_м и нижней Н_м полостями молотового цилиндра 2 через управляемые краны-золотиики 8 и 9. Поступающий из компрессора сжатый (высокого давления) воздух попеременно оказывает давление на поршень 4 молота. Поршень 4 изготовлен монолитно со штоком 10 и бабой II, в нижней части которой посредством хвостовика формы ласточкиного хвоста и запорного клина закреп­лен верхний боек Б. Нижний боек 12 аналогично укреплен и подушке 13, установленной в гнезда массивного металлического основания – шаботе 14, опирающегося на независимый от станины молота фундамент. Вес шабота в 15-20 раз больше веса падающих частей молота. Управление молотом осуществляется посредством ножной педели 15 (или рукоятки), приводящей краны 8 и 9. Крановое воздухораспределение обеспечивает работу молота единичными или несколькими ударами, автоматически следующими друг за другом, а также позволяет удерживать бабу в верхнем положении неподвижно при работающем компрессоре. Число ударов бойка можно менять от 25 до 225 в минуту (в автоматическом режиме).