Горячая объемная калибровка

Прошивка

Прошивка - операция получения в заготовке сквозных или глухих отверстий за счет вытеснения металла (Рисунок 12.4).

Рисунок 12.4 - Схемы прошивки (а, б), гибки (в), штамповки в подкладных штампах (г)

Инструментом для прошивки служат прошивни сплошные и пустотелые. Пустотелые прошивают отверстия большого диаметра (400…900 мм).

При сквозной прошивке сравнительно тонких поковок применяют подкладные кольца (Рисунок 12.4 б). Более толстые поковки прошивают с двух сторон без подкладного кольца (Рисунок 12.4 а). Диаметр прошивня выбирают не более половины наружного диаметра заготовки, при большем диаметре прошивня заготовка значительно искажается. Прошивка сопровождается отходом (выдрой).

Виды калибровки поковок

Калибровкаприменяется для получения точных размеров и форм поковок. Различают горячую и холодную, объемную и плоскостную калибровку.

Горячая калибровка, как правило, объемная, выполняется на штамповочных молотах, фрикционных винтовых прессах и, лучше всего, на кривошипных горяче-штамповочных прессах. Калибровка проводится после горячей обрезки заусенца. При этом образуется новый, тонкий заусенец, который потом обрезается вхолодную. Холодная объемная и плоскостная калибровка выполняется на чеканочных прессах.

Схемы объемной и плоскостной калибровки приведены на рис. 86. При объемной калибровке поковка обжимается в ручье калибровочного штампа. При этом боковые стенки ручья препятствуют течению металла во всех направлениях.

При плоскостной калибровке поковка обжимается по высоте между двумя плоскими параллельными плитами. При этом металл свободно течет в стороны. Плиты изготовляются из инструментальной стали, закаливаются, тщательно шлифуются и полируются.

При калибровке происходит некоторое искажение формы торцевых поверхностей, на них образуются выпуклости, величина которых зависит от механических свойств материала, диаметра изделия, его отношения к высоте и в отдельных случаях достигает 0,5 мм. Это объясняется наличием сил трения между заготовкой и штампом и, как следствие этого, неравномерным распределением напряжений на поверхностях заготовки, соприкасающихся со штампом. По краям изделия напряжения меньше, в центре — больше. Большое давление в центре вызывает и большую упругую деформацию штампа в этом месте. В результате плоские до калибровки поверхности изделия становятся выпуклыми после калибровки. Все существующие способы получения изделий точной формы и размеров направлены на изменение конфигурации калибровочного инструмента или поверхности заготовки. Изменения заключаются в придании поверхности инструмента выпуклости, обратной той, которая получится на изделии при осадке плоскими бойками, или в сообщении заготовке соответственной предварительной вогнутости.

Так как причиной появления выпуклости являются силы трения, то для обеспечения требуемой точности необходимо эти силы уменьшить. Это достигается повышением чистоты рабочих поверхностей штампов и применением смазок соответствующей вязкости.

Единственным недостатком способа калибровки со смазками является неполное сглаживание неровностей, имеющихся на поверхности заготовки. Избежать этого можно, применяя двойную калибровку. Первый раз заготовка осаживается без смазки на 3/4 всего припуска под калибровку. При этом благодаря большим давлениям и относительному скольжению соприкасающейся поверхности изделия и твердой гладкой поверхности инструмента все неровности на торцах изделия сглаживаются. Вторая калибровка проводится со смазкой для устранения выпуклости, образовавшейся на торцах изделия при первой калибровке.

Применение эффективных смазок способствует равномерному распределению давлений на рабочей поверхности штампа, что увеличивает стойкость штампов.

Заготовки, подлежащие калибровке, должны иметь более жесткие припуски на механическую обработку, чем при горячей штамповке.

Билет 22

Степень деформации

характеризуется показателями:

абсолютное обжатие: ( - начальная и конечная высоты заготовки);

относительное обжатие:

Площадь поперечного сечения заготовки всегда уменьшается. Поэтому для определения деформации (особенно когда обжатие по сечению различно) используют показатель, называемый вытяжкой (коэффициентом вытяжки).

где: - первоначальные длина и площадь поперечного сечения, - те же величины после прокатки.

Вытяжка обычно составляет 1,1…1,6 за проход, но может быть и больше.

Степень деформации определяется по формуле:

Обычно за один проход коэффициент вытяжки не превышает 1,3, а степень деформации - 30%. При необходимости получить большую величину деформации производят многократное волочение.

Гибка

Гибка - операция придания заготовке или ее части изогнутой формы по заданному контуру (Рисунок 12.4 в).

Гибка сопровождается искажением первоначальной формы поперечного сечения заготовки и уменьшением его площади в месте изгиба (утяжка). Для компенсации утяжки в зоне изгиба заготовке придают увеличенные поперечные размеры. При гибке возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному. Для избежания этого явления по заданному углу изгиба подбирают соответствующий радиус скругления. Радиус в месте изгиба не должен быть меньше полутора толщин заготовки.

Этой операцией получают угольники, скобы, крючки, кронштейны.

Скручивание - операция, заключающаяся в повороте одной части поковки вокруг общей оси по отношению к другой ее части под определенным углом.

Различают два случая:

поворот на угол до 180 ⁰ - для пространственной ориентации отдельных частей;

многократное скручивание на 360 ⁰ - для придания витого характера (используется как элемент украшения композиций решеток, перил, лестниц и т.д.).

К скручиванию относится и свивание нескольких тонких прутков (проволок) в шнуры.

При изготовлении небольшой партии поковок с относительно сложной конфигурацией применяют штамповку в подкладных штампах (Рисунок 12.4 г). Подкладной штамп может состоять из одной или двух частей, в которых имеется полость с конфигурацией поковки или ее отдельных участков.

Технологический процесс ковки включает операции: резку исходной заготовки в требуемый размер, нагрев материала до требуемой температуры, формообразующую операцию, очистку заготовок от окалины, контроль поковки.

Точность и производительность резки определяется способом резки.

На практике обычно применяют нагрев в пламенной печи, как способ, не требующий дополнительных затрат.

Основная операция включает переходы: установку - снятие заготовки, формоизменяющую операцию (осадку, вытяжку, прошивку и т.д.).

Очистку поковок от окалины осуществляют в галтовочных барабанах, обдувкой стальной дробью, травлением в водных растворах серной или соляной кислоты.

При контроле поковок выявляют внешние и внутренние дефекты, проверяют соответствие геометрическим и функциональным техническим условиям.

Правка штампованных поковок

Правку штампованных поковок необходимо назначать в тех случаях, когда она оказывается экономически целесообразнее мероприятий, предупреждающих искривления.

Наиболее экономичной и производительной является холодная правка в штампах на фрикционных молотах, винтовых фрикционных прессах или на обрезных прессах, осуществляемая после термообработки и очистки от окалины (перед холодной калибровкой). В этом случае кривизну поковок перед правкой особо не оговаривают, но необходимо, чтобы она допускала свободную укладку поковок в ручей иравочного штампа, притом так, чтобы они не защемлялись и не забивались н нем при правке. Особо крупные поковки, а также поковки, правка которых в силу их значительного пружн-нения требует перегиба в сторону, противоположную искривлению, правят на правильных прессах, обычно с помощью универсальных призм, что требует дополнительного контроля, часто в контрольных приспособлениях.

Горячая правка в правочных штампах на молотах и прессах с использованием нагрева под штамповку или термообработку рекомендуется, если усилия молотов и прессов недостаточны для холодной правки.

Горячая правка в окончательном ручье основного штампа после обрезки, прошивки и других горячих завершающих операций исключает необходимость в правочных штампах и дополнительном оборудовании для них, но снижает производительность штамповки и может быть применена лишь в тех случаях, когда при указанных завершающих операциях форма поковки не изменяется, а происходящая при этом усадка поковок не препятствует свободной укладке их в окончательный ручей.

Горячая правка обычно не исключает вторичной холодной правки, которая выполняется с меньшими трудностями.

Билет 23

Ковка

Ковка - способ обработки давлением, при котором деформирование нагретого (реже холодного) металла осуществляется или многократными ударами молота или однократным давлением пресса.

Формообразование при ковке происходит за счет пластического течения металла в направлениях, перпендикулярных к движению деформирующего инструмента. При свободной ковке течение металла ограничено частично, трением на контактной поверхности деформируемый металл - поверхность инструмента: бойков плоских или фигурных, подкладных штампов.

Ковкой получают разнообразные поковки массой до 300 т.

Первичной заготовкой для поковок являются:

слитки, для изготовления массивных крупногабаритных поковок;

прокат сортовой горячекатаный простого профиля (круг, квадрат).

Ковка может производиться в горячем и холодном состоянии.

Холодной ковке поддаются драгоценные металлы - золото, серебро; а также медь. Технологический процесс холодной ковки состоит из двух чередующихся операций: деформации металла и рекристаллизационного отжига. В современных условиях холодная ковка встречается редко, в основном в ювелирном производстве.

Горячая ковка применяется для изготовления различных изделий, а также инструментов: чеканов, зубил, молотков и т.п.

Материалом для горячей ковки являются малоуглеродистые стали, углеродистые инструментальные и некоторые легированные стали. Каждая марка стали имеет определенный интервал температур начала и конца ковки, зависящий от состава и структуры обрабатываемого металла. Температурные интервалы начала и конца ковки для углеродистых сталей приведены в табл.12.1.

Таблица 12.1 - Температурные интервалы начала и конца ковки для углеродистых сталей

Марка стали	Температуры ковки
начала	конца
Ст 1
Ст 2
Ст 3
Сталь У7, У8, У9
Сталь У10, У12, У13

Операции ковки

Различают ковку предварительную и окончательную. Предварительная (или черновая) ковка представляет собой кузнечную операцию обработки слитка для подготовки его к дальнейшей деформации прокаткой, прессованием и т.п. Окончательная (чистовая ковка) охватывает все методы кузнечной обработки, с помощью которых изделию придают окончательную форму.

Предварительные операции

Биллетирование - превращение слитка в болванку или заготовку: включает сбивку ребер и устранение конусности.

Обжатие при биллетировании составляет 5…20%. Проковка слитка предназначена для обжатия металла в углах слитка с целью предварительного деформирования литой структуры - дендритов, которые имеют стыки в этих углах. Биллетирование способствует заварке воздушных пузырей и других подкорковых дефектов литой структуры, созданию пластичного поверхностного слоя металла, благоприятно влияющего на дальнейшую деформацию. После биллетирования производят обрубку донной части слитка.

Скручивание

Различают два случая:

поворот на угол до 180 ⁰ - для пространственной ориентации отдельных частей;

К скручиванию относится и свивание нескольких тонких прутков (проволок) в шнуры.

Точность и производительность резки определяется способом резки.

На практике обычно применяют нагрев в пламенной печи, как способ, не требующий дополнительных затрат.

Плоскостная калибровка

Плоскостная калибровка служит для получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках поковки. Объемной калибровкой повышают точность размеров поковки в разных направлениях и улучшают качество ее поверхности. Калибруют в штампах с ручьями, соответствующими конфигурации поковки

Билет 24

Холодная ковка

Холодная ковка – это не только менее трудоемкий, но и более экономичный технологический процесс по изготовлению кованых изделий. Она предназначена для получения изделий и деталей из листового или сортового металла, которые можно тиражировать. В основу заложена работа с холодным металлом: заготовки подвергаются механической обработке без предварительного нагрева.

В процессе холодной ковки есть возможность изгибать или вырезать детали по трафарету, что значительно облегчает процесс изготовления большой партии кованых изделий а также сокращает сроки и трудозатраты на их производство. Надо отметить, что в некоторых случаях здесь также предполагается нагрев металла, однако заготовки нагреваются лишь в местах стыков и швов для сглаживания шероховатостей.

Художественная ковка как способ обработки металла для придания ему необходимой формы и размеров производится по двум основным технологиям – горячая ковка и холодная ковка. Эти технологии имеют существенные отличия и свои характерные особенности. Основу технологии горячей ковки составляет нагрев металла до ковочной температуры в специальных печах. Нагретый металл обрабатывается с помощью инструментов, а использование основных методов ковки позволяет получать кованые изделия самых причудливых форм.

Кованые изделия, получаемые методом горячей ковки, выглядят очень эстетично и изысканно. Они практически вечны и позволяют воплощать в жизнь сложные художественные задумки. При этом горячая ковка считается достаточно кропотливой работой, требующей от мастера большого профессионализма и усердия. Для изготовления современных кованых изделий эта почти технология утратила свою актуальность и используется преимущественно при изготовлении ювелирных изделий.

Холодная ковка представляет собой технологический процесс, состоящий из последовательного выполнения различных операций с использованием специальных инструментов и оборудования. При использовании данной технологии происходит увеличение прочности металла и уменьшение его пластичности, что осложняет его дальнейшую механическую обработку. Во избежание этого необходима такая технологическая операция, как рекристаллизационный отжиг.

Это вид ковки создает оптимальные условия для автоматизации технологического процесса, что достигается благодаря отсутствию такой операции, как нагрев металла до ковочной температуры. Кроме этого, в процессе листовой штамповки режущие кромки инструмента не так глубоко внедряются в заготовку, как при горячей ковке. Холодная ковка обеспечивает разную степень деформации участков заготовки и оптимальную степень их прочности и износостойкости.

Основное применение это изготовления кованых изделий для оформления экстерьера и прилегающей территории. К этим изделиям относятся заборы, ворота, решетки и другие изделия и конструкции, которые не только огораживают территорию и предотвращают проникновение иных лиц, но и становятся украшением фасада здания – как, например, оконные или балконные решетки. Холодная ковка незаменима для создания деталей интерьерной обстановки в квартирах или коттеджах. Соединение деталей изделия происходит посредством сварки, а для улучшения декоративных характеристик могут использоваться и вспомогательные технологии, в частности, напыление позолотой и покрытие слоем меди.

Холодная ковка может быть не только автоматизированной, но и ручной. Для ручной используются различные инструменты: гнутик, «улитка», твистер, «фонарик», «волна» и пр. В частности, гнутик позволяет сгибать металлический пруток под любым углом, а благодаря использованию «улитки» можно получать спиральные завитки. Для получения волнообразных узоров используется «волна», а для закручивания металла вдоль продольной оси – твистер. Однако для изготовления больших партий кованых изделий ручная холодная ковкасчитается достаточно трудоемкой и неэкономичной технологией, поэтому в этом случае необходимо закупить специальные станки для ковки.

Эстетические и эксплуатационные характеристики изделий, получаемых методом холодной ковки, напрямую зависят не только от профессионализма мастеров, но и от качества и надежности используемых станков.Холодная ковка производится на специальном оборудовании, которое можно приобрести в компании «МАН». Если у Вас намечается крупный заказ на изготовление кованых изделий или Вы решили открыть свое производство, предлагаем ознакомиться с ассортиментом нашего оборудования для холодной ковки.Производственное предприятие «МАН» представляет самые современные станки, позволяющие идеально сочетать возможности традиционной ковки с новейшими технологиями обработки металла.

Виды скручивания

Изготовление поковок доя деталей типа коленчатых валов, спиральных перьевых сверл и других осуществляется с использованием операции скручивания, которая заключается в повороте одной части заготовки относительно другой вокруг продольной оси. Использование скручивания во многих случаях позволяет ковать отдельные участки поковки в одной плоскости, что весьма удобно, а затем разворачивать эти части на разные углы.

Основные приемы выполнения операции скручивания при ручной ковке. Скручивание заготовок в форме тонких полос осуществляют вручную, зажав концы нагретой заготовки клещами (рис. 623,а). Деформируемая заготовка должна иметь одинаковое сечение по длине и равномерное распределение температуры. Скручивая полосу несколько раз, получают поковку — заготовку, например, будущего спирального сверла. Полосу можно скручивать и с одного конца, тогда второй конец закрепляют в слесарных тисках.

Скручивание полосы или прутка некруглой формы удобно выполнять с помощью воротка с двумя рукоятками (рис. 6.23,6), имеющего в центральной части отверстие, по форме и размерам соответствующее профилю заготовки. Более универсальным является вороток со специальной планкой, с помощью которой заготовка болтами зажимается в корпусе воротка.

6.23 – Способы скручивания металла

Изготовление поковок типа передаточного вала с развилинами (рис. 6.23, в) осуществляется в две стадии. Сначала изготовляют поковку вала с развилинами в одной плоскости. Затем один конец поковки зажимают в тисках, а второй с помощью вилки или воротка скручивают так, чтобы развилины развернулись друг относительно друга на требуемый угол. При скручивании заготовки большого сечения на вилку надевают надставку в виде трубы. Скручивание на большой угол сопровождается заметным уменьшением длины заготовки в зоне скручивания и, кроме того, возможно появление продольных трещин на металле (последнее особенно характерно дня заготовок из низкопластичных сплавов) .

Участок, подвергаемый скручиванию, должен иметь одинаковые поперечные размеры на всей длине. Поверхность деформируемого участка должна быть гладкой, без складок, трещин, глубоких царапин. Так, при изготовлении деталей ответственного назначения скручиваемый участок заготовки должен быть предварительно обработан на токарном станке. Подготовленную дня скручивания заготовку или только ее деформируемую часть нагревают равномерно по сечению и длине до температуры максимальной пластичности (как правило, до температуры начала ковки Т_н). Для того чтобы после скручивания поковку при остывании не коробило, а также дня снижения остаточных напряжений поковку следует охлаждать медленно, а еще лучше подвергнуть ее дополнительному отжигу.

С увеличением площади поперечного сечения заготовки необходимый дня скручивания крутящий момент увеличивается.

Скручивание заготовок большого сечения выполняют машинной ковкой

Объемная калибровка

Горячая объемная калибровка

Тип заусенечных канавок представляет собой гладкий зазор а. Глубина полости ручья уменьшается в каждой вставке соответственно на величину, следовательно, при соответствующей настройке штампа толщина заусенца должна получаться равной а, а высота поковки равной номиналу.

Однако гладкий зазор между плоскостями разъема калибровочных вставок не обеспечивает получение точных псковск по высоте. Вследствие упругой деформации пресса, меняющейся в зависимости от нагрузки, зазор между вставками при нижнем мертвом положении шатунно-кривошипного механизма пресса будет зависеть от фактических размеров и температуры калибруемой поковки. Следовательно, точность поковок после калибровки будет зависеть от точности тех поковок, которые были получены после штамповки. Поковки, имеющие большие колебания высотных размеров после штамповки, хотя и будут после калибровки получаться с тонким заусенцем, но размеры их по высоте могут быть выдержаны с точностью не более + 0,5 мм (имеется в виду при относительно ровной температуры поковки).

В тех случаях, когда необходимо получать поковки с большей точностью, + 0,15-0,25 мм, необходимо применять на калибровочных вставках заусенечные канавки. При такой конструкции калибровочной вставки во время штамповки плоскости разъема вставок соприкасаются. Настройка штампа на прессе делается при этом так, чтобы усилие, возникающее в прессе при соприкосновении вставок по плоскости разъема, было бы заведомо больше, чем усилие, необходимое для деформации поковки. В этом случае упругая деформация пресса будет одинаковой вне зависимости от того, производится ли холостой удар (ход) пресса или штамповка и, следовательно, эта упругая деформация пресса не может повлиять на размеры поковки по высоте. Глубина полости ручья в этом случае делается полной, без уменьшения на толщину заусенца, так как плоскости разъема вставок всегда соприкасаются.

Существенный недостаток калибровки поковск на прессах с выбранной заусенечной канавкой по типу II заключается в том, что нужно очень осторожно производить настройку штампа клиновой подушкой пресса, так как в противном случае неминуем ввод ползуна пресса в распор.

Билет 25

Горячая ковка

Таблица 12.1 - Температурные интервалы начала и конца ковки для углеродистых сталей

Марка стали	Температуры ковки
начала	конца
Ст 1
Ст 2
Ст 3
Сталь У7, У8, У9
Сталь У10, У12, У13

Технологический процесс ковки (последовательность операций)

Операции ковки

Предварительные операции

Рубка - применяется для отделения от основной заготовки негодных частей или для разделения заготовки на части.

Рубка производится в холодном и горячем состоянии. В холодном состоянии рубят тонкие и узкие полосы и прутки сечением 15…20 мм. Более толстые заготовки нагревают.

Схема рубки основана на действии деформирующей силы на малую площадь соприкосновения инструмента с заготовкой, а реакция этой силы со стороны нижней части распределена по большой поверхности заготовки, и пластической деформации здесь не возникает.

Рисунок 12.1 - Схема рубки

В зависимости от габаритов и формы заготовок используют способы рубки:

с одной стороны - для тонких заготовок;

с двух сторон, сначала осуществляется предварительная надрубка заготовки на 0,5…0,75 высоты, после кантовки на 180⁰ проводится окончательная рубка;

с трех сторон - для круглых и крупных заготовок, осуществляются две надрубки на глубину 0,4 диаметра заготовки с кантовкой на 120⁰, после второй кантовки на 120⁰ проводят окончательную рубку;

с четырех сторон - для крупных заготовок, после надрубки с четырех сторон в центре остается перемычка прямоугольного сечения, по месту которой производят разделение заготовки на части.

Оборудование для горячей объемной штамповки

Оборудование для горячей объемной штамповки молоты штамповочные, горячештамповочные кривошипные прессы, горизонтально-ковочные машины. Процессы штамповки на этих машинах имеют свои особенности, обусловленные устройством и принципом их действия.

Горячая объемная штамповка на молотах

Основным типом молотов являются паровоздушные штамповочные молоты. Их конструкция несколько отличается от ковочных молотов. Стойка станины устанавливается непосредственно на шаботе. Молоты имеют усиленные регулируемые направляющие для движения бабы. Масса шабота превышает массу падающих частей в 30…30 раз. Все это обеспечивает необходимую точность соударения штампов.

Масса падающих частей составляет 630…25000 кг.

Используются молоты бесшаботной конструкции. Шабот заменен подвижной нижней бабой, связанной с верхней бабой механической или гидравлической связью. Энергия удара поглощается механизмами молота. При соударении верхней и нижней баб развивается значительная энергия, что позволяет штамповать поковки в одноручьевых штампах.

Особенностями ГОШ на молотах являются ударный характер деформирующего воздействия и возможность регулирования хода подвижных частей и величины удара при одновременном кантовании заготовки, что позволяет более эффективно производить перераспределение металла. На молотах возможно выполнение всех заготовительных переходов, в том числе протяжки и подката. Верхняя часть штампа заполняется лучше. Части штампа при штамповке на молоте должны смыкаться.

При штамповке в открытых штампах облойная канавка имеет вид, представленный на Рисунок 14.1

Рисунок 14.1 - Виды облойной канавки при штамповке на молотах

Размеры облойной канавки (Рисунок 14.1 а) назначаются в зависимости от сложности поковки и ее размеров в плане. Клиновая облойная канавка (Рисунок 14.1 б) позволяет снизить потери на облой в результате повышения сопротивления течению металла.

При закрытой штамповке на молотах применяются штампы с одним и двумя замками. Конструкции штампов представлены на Рисунок 14.2

Штампы с одним замком используются чаще, так как они проще в изготовлении. Но они требуют точной наладки и хорошего состояния оборудования. Второй замок (больший конус) предохраняет первый замок и упрощает наладку штампа, но при этом увеличиваются его размеры и масса.

Рисунок 14.2 - Конструкции закрытых молотовых штампов

а - с одним замком; б - с двумя замками

Геометрическая точность поковок, полученных на молотах

На молотах поковки изготавливаются с самыми низкими классами точности: Т4, Т5. Это обусловлено возможностью смещения частей штампа, отсутствием направляющих в конструкции штампа, ударным характером деформирования.

Допускаемые отклонения от номинальных размеров поковки соответствуют припускам, поэтому также являются увеличенными.

Кузнечные напуски имеют максимальные значения. Ввиду ударного характера работы молота в конструкции штампа нельзя использовать выталкиватели, поэтому для извлечения поковки из ручья штампа на вертикальных поверхностях поковок оформляются значительные штамповочные уклоны: наружные - до 7 ⁰, внутренние - до 10 ⁰. Радиусы закругления назначаются для облегчения течения металла, повышения стойкости штампа, обеспечения расположения волокон.

Горячая объемная штамповка на прессах

Наиболее часто используются кривошипные горячештамповочные прессы. Выбор пресса осуществляется по номинальному усилию, которое составляет 6,7…100 МН.

К особенностям конструкции пресса следует отнести жесткий привод, не позволяющий изменять ход ползуна, отсутствие ударных нагрузок.

Жесткий привод не позволяет производить переходы, требующие постепенно возрастающего обжатия с кантованием, (протяжка, подкат). Для фасонирования заготовки могут быть использованы заготовительные ручьи: пережимной, гибочный. Поэтому при штамповке на прессах сложных заготовок, имеющих удлиненную форму в плане (шатуны, турбинные лопатки), фасонирование осуществляется ковочными вальцами, свободной ковкой, высадкой на горизонтально-ковочных машинах.

Билет 26

Предварительная ковка

Предварительные операции

Рисунок 12.1 - Схема рубки

В зависимости от габаритов и формы заготовок используют способы рубки:

с одной стороны - для тонких заготовок;

Оборудование для ковки

В качестве оборудования применяются ковочные молоты и ковочные прессы.

Оборудование выбирают в зависимости от режима ковки данного металла или сплава, массы поковки и ее конфигурации. Необходимую мощность оборудования определяют по приближенным формулам или справочным таблицам.

Молоты - машины динамического ударного действия. Продолжительность деформации на них составляет тысячные доли секунды. Металл деформируется за счет энергии, накопленной падающими частями молота к моменту их соударения с заготовкой. Часть энергии теряется на упругие деформации инструмента и колебания шабота - детали, на которую устанавливают нижний боек. Чем больше масса шабота, тем выше КПД. Обычно масса шабота в 15 раз превышает массу падающих частей, что обеспечивает КПД на уровне 0,8…0,9.

Для получения поковок массой до 20 кг применяют ковочные пневматические молоты, работающие на сжатом воздухе. Сила удара определяется силой давления сжатого воздуха, и может регулироваться в широких пределах. Масса падающих частей составляет 50…1000 кг. Основные параметры молотов регламентируются ГОСТами.

Для получения поковок массой до 350 кг применяют ковочные паровоздушные молоты. Они приводятся в действие паром или сжатым воздухом давлением 0,7…0,9 МПа. Масса падающих частей составляет 1000…8000 кг. Параметры регламентируются ГОСТами.

Различают молоты простого действия, когда пар или воздух только поднимают поршень, и двойного действия, когда энергоноситель создает дополнительное деформирующее усилие.

Прессы ковочные гидравлические - машины статического действия. Продолжительность деформации составляет до десятков секунд. Металл деформируется приложением силы, создаваемой с помощью жидкости (водной эмульсии или минерального масла), подаваемой в рабочий цилиндр пресса. Выбираются прессы по номинальному усилию, которое составляет 5…100 МН. Применяют в основном для получения крупных заготовок из слитков.

Конструирование кованых заготовок

Чертеж поковки составляют по рабочему чертежу детали установлением припусков на механическую обработку, допусков на ковку и напусков на поковку. Значения этих величин устанавливаются ГОСТами: на поковки, получаемые на молотах - ГОСТ 7829; на поковки, получаемые на прессах - ГОСТ 7869.

При разработке чертежа поковки следует учитывать специфику техники ковки и избегать нехарактерных для нее форм и конфигураций. Поковки должны быть простыми, очерченными цилиндрическими поверхностями и плоскостями (Рисунок 12.5, 1…4).

Рисунок 12.5 - Правильные и нежелательные формы поковок

В поковках следует избегать конических (Рисунок 12.5,5) и клиновых (Рисунок 12.5,6) поверхностей, взаимных пересечений цилиндрических поверхностей (Рисунок 12.5,7), а также пересечений цилиндрических поверхностей с призматическими участками деталей (Рисунок 12.5,8). Предпочтительнее назначать односторонние выступы, взамен двухсторонних, особенно для мелких деталей. Следует избегать ребристых сечений, бобышек, выступов и т.п., так как эти элементы в большинстве случаев получить ковкой невозможно. Ребра жесткости в поковках недопустимы. Детали с резкой разницей размеров поперечных сечений или сложной формы следует заменять сочетанием более простых кованых деталей. Детали сложной формы целесообразно выполнять сварными из нескольких поковок или из кованых и литых элементов.

Билет 27

Чистовая ковка

Окончательная (чистовая ковка) охватывает все методы кузнечной обработки, с помощью которых изделию придают окончательную форму.

Чистовая (прецизионная) ковка. Ковка с чрезвычайно жестким допуском и маленькой или отсутствующей неровностью поверхности, которая требует минимальной механической обработки. Горячая объемная штамповка Объемной штамповкой называют процесс получения поковок, при котором формообразующую полость штампа, называемую ручьем, принудительно заполняют металлом исходной заготовки и перераспределяют его в соответствии с заданной чертежом конфигурацией. Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки. Объемную штамповку осуществляют при разных температурах исходной заготовки и, в соответствии с температурой, делят на холодную и горячую. Наиболее широкое распространение получила горячая объемная штамповка (ГОШ), которую ведут в интервале температур, обеспечивающих снятие упрочнения. Исходным материалом для горячей объемной штамповки являются сортовой прокат, прессованные прутки, литая заготовка, в крупносерийном производстве - периодический прокат, что обеспечивает сокращение подготовительных операций. Формообразование при горячей объемной штамповке Формообразование при горячей объемной штамповке Основная операция ГОШ может быть выполнена за один или несколько переходов. При каждом переходе формообразование осуществляется специальной рабочей полостью штампа - ручьем (гравюрой). Переходы и ручьи делятся на две группы: заготовительные и штамповочные. Схема технологического процесса получения сложной заготовки в нескольких ручьях представлена на Рисунок 13.1

Рисунок 13.1 Стадии получения сложной поковки в нескольких ручьях 1 - черновой ручей; 2 - подкатной ручей; 3 - протяжной ручей; 4 - чистовой ручей, 5 - гибочный ручей Билет 28 Биллетирование Биллетирование - превращение слитка в болванку или заготовку: включает сбивку ребер и устранение конусности. Обжатие при биллетировании составляет 5…20%. Проковка слитка предназначена для обжатия металла в углах слитка с целью предварительного деформирования литой структуры - дендритов, которые имеют стыки в этих углах. Биллетирование способствует заварке воздушных пузырей и других подкорковых дефектов литой структуры, созданию пластичного поверхностного слоя металла, благоприятно влияющего на дальнейшую деформацию. После биллетирования производят обрубку донной части слитка. Холодная объемная штамповка Объемная холодная штамповка применяется для изготовления деталей сложной формы, но малых размеров из металлов, обладающих высокой пластичностью. Процесс объемной штамповки — пластическая деформация деталей — подобен горячей штамповке. Однако отсутствие нагрева позволяет получить более точные детали и с более чистой поверхностью. Применение объемной штамповки в сочетании с другими штамповочными операциями позволяет получить детали, не требующие или почти не требующие дальнейшей механической обработки. К числу операций объемной штамповки относятся: осадка, объемная формовка, холодное выдавливание, высадка, чеканка, клеймение. Осадка среди других операций объемной штамповки является наиболее простой и часто применяемой. Она используется для расплющивания заготовок и при изготовлении деталей с односторонними и двусторонними выступами (рис. 43 а—в). При осадке металл свободно течет в радиальном направлении, а при наличии полостей в верхней или нижней частях штампа заполняет их. Штамповка жидкого металла Штамповка жидкого металла Штамповка жидкого металла является одним из прогрессивных технологических процессов, позволяющих получать плотные заготовки с уменьшенными пропусками на механическую обработку, с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Технологический процесс штамповки жидкого металла объединяет в себе процессы литья и горячей объемной штамповки. Процесс заключается в том, что расплав, залитый в матрицу пресс-формы, уплотняют пуансоном, закрепленным на ползуне гидравлического пресса, до окончания затвердевания. Сопряжение пуансона и матрицы образует закрытую фасонную полость. Наружные контуры заготовки получают разъемной формой, если деталь имеет наружные выступы, или неразъемной формой - при отсутствии выступов. Внутренние полости образуются внедрением пуансона в жидкий металл. После извлечения из пресс-формы заготовку подвергают различным видам обработки или используют без последующей обработки. Под действием высокого давления и быстрого охлаждения газы, растворенные в расплаве, остаются в твердом растворе. Все усадочные пустоты заполняются незатвердевшим расплавом, в результате чего заготовки получаются плотными, с мелкокристаллическим строением, что позволяет изготавливать детали, работающие под гидравлическим давлением. Этим способом можно получить сложные заготовки с различными фасонными приливами на наружной поверхности, значительно выходящими за пределы основных габаритных размеров детали. В заготовках могут быть получены отверстия, расположенные не только вдоль движения пуансона, но и в перпендикулярном направлении. Возможно запрессовывать в заготовки металлическую и неметаллическую арматуру. Процесс используется для получения фасонных заготовок из чистых металлов и сплавов на основе магния, алюминия, меди, цинка, а также из черных металлов. Билет 29 Рубка Рубка - применяется для отделения от основной заготовки негодных частей или для разделения заготовки на части. Рубка производится в холодном и горячем состоянии. В холодном состоянии рубят тонкие и узкие полосы и прутки сечением 15…20 мм. Более толстые заготовки нагревают. Схема рубки основана на действии деформирующей силы на малую площадь соприкосновения инструмента с заготовкой, а реакция этой силы со стороны нижней части распределена по большой поверхности заготовки, и пластической деформации здесь не возникает.

Рисунок 12.1 - Схема рубки В зависимости от габаритов и формы заготовок используют способы рубки: с одной стороны - для тонких заготовок; с двух сторон, сначала осуществляется предварительная надрубка заготовки на 0,5…0,75 высоты, после кантовки на 180⁰ проводится окончательная рубка; с трех сторон - для круглых и крупных заготовок, осуществляются две надрубки на глубину 0,4 диаметра заготовки с кантовкой на 120⁰, после второй кантовки на 120⁰ проводят окончательную рубку; с четырех сторон - для крупных заготовок, после надрубки с четырех сторон в центре остается перемычка прямоугольного сечения, по месту которой производят разделение заготовки на части. Фасонирование Фасонирование - перераспределение металла заготовки с целью придания ей формы, обеспечивающей последующую штамповку с малым отходом металла. К заготовительным ручьям относятся протяжной, подкатной, гибочный и пережимной, а также площадка для осадки. Протяжной ручей предназначен для увеличения длины отдельных участков заготовки за счет уменьшения площади их поперечного сечения, выполняемого воздействием частых слабых ударов с кантованием заготовки. Подкатной ручей служит для местного увеличения сечения заготовки (набора металла) за счет уменьшения сечения рядом лежащих участков, то есть для распределения объема металла вдоль оси заготовки в соответствии с распределением его в поковке. Переход осуществляется за несколько ударов с кантованием. Пережимной ручей предназначен для уменьшения вертикального размера заготовки в местах, требующих уширения. Выполняется за 1…3 удара. Гибочный ручей применяют только при штамповке поковок, имеющих изогнутую ось. Служит для придания заготовке формы поковки в плоскости разъема. Из гибочного ручья в следующий заготовку передают с поворотом на 90 ⁰. При штамповке поковок, имеющих в плане форму окружности или близкую к ней, часто применяют осадку исходной заготовки до требуемых размеров по высоте и диаметру. Для этого на плоскости штампа предусматривают площадку для осадки. Штамповочные ручьи предназначены для получения готовой поковки. К штамповочным ручьям относятся черновой (предварительный) и чистовой (окончательный). Основные преимущества листовой штамповки Основные преимущества листовой штамповки: возможность изготовления прочных легких и жестких тонкостенных деталей простой и сложной формы, получить которые другими способами невозможно или затруднительно; высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить механическую обработку; сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечивающая высокую производительность (30 000…40 000 деталей в смену с одной машины); хорошая приспособляемость к масштабам производства, при которой листовая штамповка может быть экономически выгодна и в массовом, и в мелкосерийном производствах. Холодная листовая штамповка заключается в выполнении в определенной последовательности разделительных и формоизменяющих операций, посредством которых исходным заготовкам придают форму и размеры детали. Операцией листовой штамповки называется процесс пластической деформации, обеспечивающий характерное изменение формы определенного участка заготовки. Различают разделительные операции, в которых этап пластического деформирования обязательно завершается разрушением, и формообразующие операции, в которых заготовка не должна разрушаться в процессе деформирования. При проектировании технологического процесса изготовления деталей листовой штамповкой основной задачей является выбор наиболее рациональных операций и последовательности их применения, позволяющих получить детали с заданными эксплуатационными свойствами при минимальной себестоимости и хороших условиях труда. Все операции выполняются при помощи специальных инструментов - штампов, которые имеют различные конструкции в зависимости от назначения. Штампы состоят из рабочих элементов - матрицы и пуансона, и вспомогательных частей - прижимов, направляющих, ограничителей и т.д. Пуансон вдавливается в деформируемый металл или охватывается им, а матрица охватывает изменяющую форму заготовку и пуансон. Билет 30 Способы рубки В зависимости от габаритов и формы заготовок используют способы рубки: с одной стороны - для тонких заготовок; с двух сторон, сначала осуществляется предварительная надрубка заготовки на 0,5…0,75 высоты, после кантовки на 180⁰ проводится окончательная рубка; с трех сторон - для круглых и крупных заготовок, осуществляются две надрубки на глубину 0,4 диаметра заготовки с кантовкой на 120⁰, после второй кантовки на 120⁰ проводят окончательную рубку; с четырех сторон - для крупных заготовок, после надрубки с четырех сторон в центре остается перемычка прямоугольного сечения, по месту которой производят разделение заготовки на части Протяжный ручей Протяжной ручей используют для увеличения длины отдельных участков заготовки за счет изменения ее поперечных размеров, при этом заготовка может обрабатываться в закрытых или открытых ручьях. Деформация металла в открытом протяжном ручье имеет' много общего с протяжкой между плоскими бойками при свободной ковке с поворотом на 90° вокруг оси, когда это необходимо. Протяжка в закрытом ручье обеспечивает более интенсивную вытяжку, при этом условия деформации во многом напоминают свободную ковку вырезными (фасонными) бойками. Высокоскоростные методы штамповки Высокоскоростные методы штамповки Особенностью таких методов является высокая скорость деформирования в соответствии с высокими скоростями преобразования энергии. Кратковременное приложение больших усилий разгоняет заготовку до скоростей 150 м/с. Последующее ее деформирование происходит за счет накопленной в период разгона кинетической энергии. Основными разновидностями высокоскоростной листовой штамповки являются: штамповка взрывом, электрогидравлическая и электромагнитная штамповка (Рисунок 16.3).

Рисунок 16.3 – Штамповка: а - электрогидравлическая, б - электромагнитная Штамповка взрывом осуществляется в бассейнах, наполненных водой (Рисунок 16.3. а). Заготовку 3, зажатую между матрицей 5 и прижимом 4 опускают в бассейн с водой 2. Полость матрицы под заготовкой вакуумируется при помощи вакуумной линии 6. Заряд с детонатором 1 подвешивают в воде над заготовкой. Взрыв образует волну высокого давления, которая, достигая заготовки, вызывает ее разгон. Процесс штамповки длится тысячные доли секунды, а скорости перемещения заготовки соизмеримы со скоростями распространения пластических деформаций в металле. При штамповке взрывом не требуется дорогостоящего прессового оборудования, конструкция штампа крайне проста. Электрогидравлическую штамповку также осуществляют в бассейне с водой. Ударная волна, разгоняющая заготовку, возникает при кратковременном электрическом разряде в жидкости. Мощный искровой разряд подобен взрыву. В результате разряда в жидкости возникает ударная волна, которая, дойдя до заготовки, оказывает на нее сильное воздействие и деформирует ее по матрице. При электромагнитной штамповке (Рисунок 16.3. б) электрическая энергия преобразуется в механическую за счет импульсного разряда батареи конденсаторов через соленоид 7, вокруг которого при этом возникает мгновенное магнитное поле высокой мощности, наводящее вихревые токи в трубчатой токопроводящей заготовке 3. Взаимодействие магнитных полей вихревых токов

с магнитным полем индуктора создает механические силы

, деформирующие заготовку. Для электромагнитной штамповки трубчатых и плоских заготовок созданы установки, на которых можно проводить обжим, раздачу, формовку иоперации получения неразъемных соединения деталей.