>>> Перейти на полную версию сайта >>>

Профессиональное обучение

Ручная ковка

Операции машинной ковки (ч 4)

Разновидности операций осадки. Кроме рассмотренных операций осадки плоскими бойками и разгонки применяют осадку с хвостовиком, в подкладных кольцах и высадку.

Осадку с хвостовиком используют в основном при изготовлении крупных поковок из слитков, когда после осадки следует протяжка. Осадку слитка или заготовки 3 с хвостовиком (рис. 10.23, а) осуществляют на прессах с использованием осадочных плит со сферической рабочей поверхностью: глухая верхняя плита 2 крепится на ползуне 1 пресса, нижняя 4 с отверстием для хвостовика — на столе 5 пресса. Сферическая форма поверхности плит обеспечивает хорошее центрование заготовки при осадке и получение поковки с выпуклыми торцами. Последние гарантируют изготовление высококачественной поковки при последующей протяжке.

Рис. 10.23. Осадка с хвостовиком (а) и в подкладных кольцах (б):
1 — ползун пресса, 2, 4 - верхняя и нижняя осадочные плиты, 3 - заготовка, 5 - стол пресса

Осадку (высадку) в подкладных кольцах (рис. 10.23, б) применяют при изготовлении поковок типа шестерен, фланцев и дисков с одним или двумя выступами. Выполнить эту операцию можно, пользуясь двумя способами: либо с затеканием металла заготовки в отверстия для образования бобышек, либо с предварительной оттяжкой бобышек, которые перед осадкой помещают в отверстия колец. В результате осадки общая высота Н₁ поковки, как правило, больше высоты Н₀ заготовки, хотя в отдельных случаях при определенных соотношениях размеров поковки она может быть равна или меньше высоты заготовки. Отверстия в кольцах бывают сквозными (для получения поковок с высокими бобышками) и глухими (для получения поковок с бобышками небольшой высоты). Уклон стенок отверстия составляет 1°30' . . . 7°. Наружный диаметр кольца целесообразно выбирать равным конечному диаметру фланца в поковке, чтобы иметь возможность использовать кольца как ограничители при операции обкатки, которую выполняют после осадки с целью устранения бочкообразное. Для получения изделий с одной бобышкой в качестве инструмента применяют одно подкладное кольцо в комбинации с плоской плитой (бойком).

На ковочных прессах изготовляют большое количество поковок дисков турбин и воздуходувок. Для получения поковок крупных дисков по обычной технологии требуются уникальные прессы усилиями, составляющими десятки тысяч тонн. Крупные диски можно получать при значительно меньших усилиях деформирования, применяя метод секционной штамповки. На секционном штампе заготовку деформируют последовательно по отдельным кольцевым участкам за несколько ходов пресса (рис. 10.24). Чаще всего как наиболее простые применяют двухсекционные штампы, состоящие из центральной 1 и наружной 2 секций. Нагретую заготовку 3 устанавливают на нижний боек 4 и вначале осаживают центральной секцией, а затем — наружной до высоты Н_к. Диаметр D₀ исходной заготовки должен быть на 10 ... 20 % больше диаметра d центральной секции. Для получения качественных поковок необходимо установить по соответствующим рекомендациям правильное соотношение размеров заготовки (D₀ и Н₀) и диаметров внутренней (d) и наружной (D) секций штампа. Принцип секционной штамповки используют при получении не только круглых поковок, но и таких, как крупные коленчатые валы.

Рис. 10.24. Осадка в двухсекционном штампе:
а - начальное положение инструмента, б, в - осадка центральной и наружной секциями; 1,2 - центральная и наружная секции, 3 - заготовка, 4 -нижний боек

Высадкой называют местную осадку, т. е осадку концевой или средней часта заготовки. При изготовлении низких поковок с одним выступом высадку производят в нижнике - кольце с отверстием, размеры которого соответствуют размерам ступицы будущей поковки (рис. 10.25, а). Диаметр заготовки должен быть несколько меньшим диаметра отверстия в кольце, чтобы заготовка опиралась торцом на нижний боек. Для облегчения удаления поковки из кольца полость в последнем выполняют с уклонами а стенок от 3 до 7 °. Если высадку ведут в кольце 3 без уклонов, то поковку 1 из него удаляют с помощью круглой подкладки 4 (рис. 10.25, б) и надставки 2. После высадки поковку с кольцом 3 приподнимают, под них по центру на нижней боек устанавливают невысокую подкладку 4 диаметром, немного меньшим диаметра отверстия в кольце, а сверху помещают надставку 2, по которой накосят слабые удары верхним бойком.

Рис. 10.25. Схемы высадки в кольце (а), удаления поковки из кольца (б), высадки в двух кольцах (в) и высадки длинных заготовок (г):
1 - поковка, 2 - надставка, 3,5,7 - кольца, 4 - подкладка, 6 - заготовки, 8 - бойки, 9 - болванка, 10 - цепь

Поковки с двусторонними выступами, например некоторые типы валков прокатных станов, изготовляют аналогичным образом между двумя кольцами. Нагретую заготовку одним концом вставляют в нижнее кольцо 7 (рис. 10.25, в), на другой ее конец надевают верхнее кольцо 5, а затем наносят по нему удары. При этом деформируется средняя часть заготовки 6 — ее диаметр увеличивается за счет уменьшения высоты. Для получения нужных размеров поковки необходимо правильно выбирать объем деформируемого участка и всей заготовки.

Высадку концов длинных заготовок, которые невозможно установить вертикально на нижний боек, производят ”романением” - с помощью подвешенной болванки. При этом нагревают только деформируемый участок заготовки. Затем заготовку 6 (рис. 10.25, г) зажимают между бойками 8 молота или пресса и по ее нагретому торцу наносят сильные удары тяжелой кованой стальной болванкой 9, подвешенной цепью 10 к крану. Болванка, часто называемая ’’романом” или ’’соколом”, иногда представляет собой обрезок блюма.

Пробивку и прошивку отверстий выполняют с помощью молотов и прессов в средних (массой до сотен килограммов) и крупных (массой до десятков тонн и более) поковках.

Пробивку отверстия в низких поковках (Н <0,3D) осуществляют на подкладном кольце 3 с подставкой 4 (рис. 10.26, а). Прошивень 1 ударами молота или нажатиями пресса внедряют в заготовку 2 до образования отверстия и полного отделения выдры (отхода 5) от поковки. Для пробивки применяют сплошные прошивни конической формы, которые устанавливают на заготовку по центру кольца большим основанием вниз.

Рис. 10.26. Схемы пробивки (а) и прошивки (б, в) отверстий:
1 - прошивень, 2 - заготовка, 3 - подкладное кольцо, 4 - подставка, 5 - отход

Получать отверстия в поковках небольшой высоты можно без подкладного кольца, комбинируя прошивку с последующей пробивкой. Нагретую заготовку укладывают на нижний боек молота (рис. 10.26, б), на нее по шаблону ставят прошивень и ударами верхнего бойка внедряют в заготовку на 2/3 ее высоты. В процессе внедрения прошивня металл из-под него течет в радиальных направлениях, что ведет к увеличению диаметра поковки и ее изгибу. После прошивки углубления поковку переворачивают, на потемневшее место устанавливают прошивень (рис. 10.26, в) и ударами верхнего бойка пробивают отверстие.

Прошивка и пробивка отверстий сопровождаются заклиниванием прошивня в поковке. Для облегчения удаления прошивня из поковки пользуются несколькими способами. После первого легкого удара по прошивню его приподнимают и в образовавшееся углубление насыпают немного угольной пыли. При дальнейшем внедрении прошивня уголь сгорает, образовавшиеся газы стремятся вытолкнуть прошивень из углубления, что облегчает его последующее извлечение из поковки. Другой способ состоит в правке поковки кольцом (рис. 10.27, а), в результате чего она разгибается и освобождает прошивень. Если поковка имеет малую высоту, то зажатый прошивень освобождают небольшой обкаткой в диаметральном направлении с периодической кантовкой поковки (рис. 10.27, б).

Рис. 10.27. Схемы удаления прошивня из заготовки:
а - нажатием кольца, б - обкаткой по диаметру

При получении в высоких поковках отверстий диаметром до 400 мм пользуются одной или двумя надставками (рис. 10.28). На этом рисунке показана последовательность выполнения прошивки (а, б) и схема окончательной пробивки отверстия в заготовке (в).

Рис. 10.28. Прошивка отверстий сплошным прошивнем с надставками:
а, б - начало и завершение прошивки, в - окончательная пробивка отверстия

Отверстия больших диаметров (свыше 400 мм) прошивают пустотелым кольцевым прошивнем 1 (рис. 10.29, а). Дня прошивки отверстий в заготовках большой высоты используют надставке 2 в виде обрезков толстостенной трубы. Диаметр отверстия в надставке должен на 15 ... 30 мм превышать диаметр отверстия в прошивне, а наружный диаметр надставки — быть на 10... 15 мм меньше наружного диаметра прошивня во избежание контакта надставки с горячим металлом заготовки.

Рис. 10.29. Схемы прошивки отверстий пустотелым прошивнем с надставками (а), установки на кольцо (б) и отделения отхода (в):
1 - прошивень, 2 - надставки, 3 - кольцо, 4 - подставка, 5 - отход

После того как толщина перемычки под торцом прошивня будет составлять 100 . . . 150 мм, заготовку вместе с прошивнем и надставками устанавливают на кольцо 3 с подставкой 4 (рис. 10.29, б) и затем срезают грибообразный отход 5 (рис. 10.29, в). Усилие, необходимое для прошивки пустотелым прошивнем, значительно меньше, чем для прошивки сплошным. Кроме того, при прошивке слитков пустотелым прошивнем удаляется в отход центральная некачественная зона слитка.

После прошивки и пробивки поковки правят: обкаткой заготовки 2 (рис. 10.30, а) на цилиндрической оправке 1 ликвидируют бочкооб-разность, а форму отверстия исправляют, продавливая через него калибровочную оправку 3 (рис. 10.30, б) .

Рис. 10.30. Схемы правки (после прошивки):
а - наружной поверхности, б - отверстия; 1 - цилиндрическая оправка, 2 - заготовка, 3 - калибровочная оправка

При выполнении рассмотренных операций необходимо соблюдать следующие правила: перед прошивкой заготовки всегда следует осаживать со степенью деформации, равной 25 ... 35 %, для выравнивания торцов и уменьшения высоты заготовок с целью облегчения их прошивки; прошивни и надставки должны иметь строго параллельные торцы и устанавливать их на заготовку следует строго вертикально; внедрение прошивней в заготовку необходимо начинать слабыми ударами молота или нажатиями пресса, и только после того, как прошивень примет устойчивое положение, продолжать его дальнейшее внедрение на требуемую глубину; крупные прошивни перед прошивкой нужно нагревать до 150 ° С для предотвращения их растрескивания при внедрении в горячий металл.

Гибку на молотах и прессах применяют как самостоятельную операцию или в сочетании с другими операциями для получения изогнутых изделий типа различных крюков, угольников, кронштейнов, хомутов и др. Операция гибки не требует больших усилий, поэтому стальные заготовки изгибают при пониженных температурах (порядка 850 . . . 950 ° С) . Применяют различные способы гибки, выбор которых зависит от габаритных размеров и сложности конфигурации изготовляемой поковки. Крупные заготовки большой толщины изгибают с помощью крана. На свободный конец зажатой в бойках усилием Л1р заготовки (рис. 10.31, а) надевают цепь с захватом и с помощью подъемного механизма крана поднимают вверх захват, в результате чего заготовка изгибается усилием Ризг- Заготовку небольшой толщины при гибке также зажимают бойками, но изгибают на требуемый угол ударами кувалды. Для гибки заготовок по более сложному контуру пользуются различными подкладными опорами и штампами (рис. 10.31, б), а также быстропереналаживаемыми приспособлениями (рис. 10.31,в).

Рис. 10.31. Способы гибки:
а - с помощью крана, б - с подкладками, в - в приспособлении; Р_пр -усилие прижима заготовки, Р_изг — усилие изгиба заготовки

При машинной гибке необходимо учитывать явления, а также причины возникновения и способы предотвращения дефектов, рассмотренные ранее при изучении ручной гибки.

Скручивание применяют при машинной ковке многоколенных коленчатых валов, крупных сверл, бурильных инструментов и других подобных деталей. Заготовку небольшого сечения при скручивании зажимают между бойками молота и с помощью вилки или клещей поворачивают ее вокруг продольной оси. При ковке крупных заготовок, например коленчатых валов, крупного бурильного инструмента, скручивание выполняют с помощью крана и вилки с шарниром (рис. 10.32) или ключом-трещоткой. Корпус 1 вилки надевают на конец заготовки, зажатой в бойках усилием /*np, и с помощью крана вращают рычаг 3 вверх. При большом угле скручивания из вилки вытаскивают фиксирующий палец 2, рычаг 3 опускают в исходное положение, с помощью пальца фиксируют его и снова с помощью крана, поднимая рычаг, докручивают заготовку на нужный угол. Пластичность металла в условиях скручивания (деформация сдвига) минимальна, поэтому скручиванию подвергают заготовки только из высокопластичных сплавов (низкоуглеродистых, углеродистых и низколегированных сталей с небольшим содержанием углерода).

Рис. 10.32. Схема скручивания с помощью крана и вилки: 1 - корпус вилки, 2 - фиксирующий палец, 3 - рычаг, 4 - хомут; Р_п - усилие прижима заготовки

Высокое качество скручивания возможно при выполнении определенных требований. Под действием усилия инструмента заготовка может изогнуться. Чтобы предотвратить изгиб, конец заготовки либо закрепляют в люнетах, либо фиксируют хомутом 4 на столе пресса, как показано на рис. 10.32. Подвергаемый скручиванию участок заготовки должен быть тщательно обработан (желательно на токарном станке) для удаления поверхностных дефектов металла, являющихся концентраторами напряжений. Исходную заготовку необходимо нагревать до максимальной ковочной температуры только на деформируемом участке равномерно по всему сечению.