Основные технологические операции ковки.

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 13Следующая ⇒

При получении изделий ковкой исходный продукт обрабатывают многократным прерывистым воздействием универсального инструмента молота или пресса. Смещаемый объем деформируемого тела по высоте свободно перемещается по контактной поверхности инструмента. Ковка находит применение при единичном и мелкосерийном производстве и выполнении ремонтных работ. Данным способом изготовляют тяжелые поковки (до 250 т и более — валы гидротурбин, цельнокованые паровые котлы и др.), поковки средней массы (50...400 кг— коленчатые валы крупных дизелей, маховики, диски и др.) и мелкие поковки массой до 50 кг самого разнообразного назначения.

Технологические процессы ковки представляют собой различные сочетания и последовательность основных и вспомогательных операций, таких, как биллетировка, осадка, протяжка, разгонка, прошивка, гибка, скручивание, рубка, кузнечная сварка и др., а также операции отделки и термической обработки, если это необходимо.

Ковку выполняют с применением кузнечного инструмента, который можно подразделить на основной, обеспечивающий деформирование металла (рис. 175), и вспомогательный, используемый для удержания и манипулирования поковкой в процессе обработки, — это всевозможные патроны, вилки, клещи с различной формой губок.

Рассмотрим основные операции ковки.

Биллетировка слитка представляет собой операцию обжатия ребер заготовки для придания ей формы тела вращения. При этом одновременно со снятием конусности слитка разрушается литая дендритная структура, происходит заварка пузырей и других дефектов литого металла.

Осадка - процесс уменьшения высоты заготовки с одновременным увеличением площади ее поперечного сечения. Осадку производят для устранения литой структуры, получения поковок с относительно малой высотой (для производства зубчатых колес, дисков ипр.) и как предварительную операцию перед прошивкой при изготовлении барабанов, колец и др. Для предотвращения продольного изгиба при осадке высоту заготовки принимают не более 2/5 ее диаметра. Этот процесс выполняют между плоскими или вогнутыми (вырезными) бойками. Высадка — это осадка части заготовки. При этом происходит увеличение площади поперечного сечения части заготовки с одновременным уменьшением ее продольных размеров. Эта операция может производиться различным образом, например, осаживанием заготовки, имеющей местный нагрев, или ограничением деформирования на определенном участке заготовки с помощью колец.

Протяжка — это удлинение заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения. Протяжку и ее разнообразные варианты используют при производстве гладких, ступенчатых, коленчатых валов и других изделии; она занимает до 70% всего времени обработки. Протяжку выполняют последовательной подачей и обжатием заготовки при ее повороте вокруг своей оси на определенном этапе обработки.

Разгонка используется для увеличения ширины части заготовки за счет уменьшения ее толщины. Разгонку чаще всего выполняют подкладным инструментом (круглым, овальным, плоским).

Прошивка представляет собой операцию получения полостей в заготовке за счет вытеснения металла. Она может выполняться сплошным прошивнем на монетах или прессах, при этом прошиваемая поковка поворачивается на 180*. При сравнительно низкой высоте заготовки прошивку выполняют на подкладных кольцах. При получении отверстии значительного диаметра (более 400 мм) прошивни делают полыми, что уменьшает усилие прошивки. Придание точных размеров отверстию по диаметру производят продавливанием калибра. Прошитая заготовка в дальнейшем может подвергаться обработке (раскатке).

Раскатка — операция, заключающаяся в увеличении диаметра кольцевой заготовки при вращении за счет уменьшения ее толщины с помощью бойка, оправки или роликов. Раскатка используется при изготовлении поковок, имеющих незначительную толщину стенки по сравнению с диаметром отверстия (кольца, бандажи, венцы, различные обечайки). Операция раскатки аналогична протяжке заготовки, концы которой соединены между собой.

Гибка — образование или изменение углов между частями заготовки или придание eй криволинейной формы. Гибку чаще всего выполняют между подкладными опорами. При операции гибки имеется тенденция к образованию складки по внутреннему контуру заготовки и трещины — по наружному.

Закручивание — поворот части заготовки вокруг продольной оси. Эту операцию применяют при производстве поковок некоторых типов коленчатых валов, крупных спиральных сверл и др. Закручивание выполняют вручную или с помощью крана, дня чего используют воротки, вилки и другой инструмент.

Отрубка — полное отделение части заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента. При этом если от заготовки отделяют часть металла по незамкнутому (наружному) контуру, то такую операцию называют разрубкой, а по замкнутому (внутреннему) контуру — вырубкой. Почти каждый технологический процесс ковки включает операцию отрубки, которая выполняется топорами различной формы — двусторонними, односторонними, угловыми и др. Разрубку и вырубку можно выполнять и в специальных штампах.

Передача металла — смещение одной части заготовки относительно другой при сохранении параллельности осей или плоскостей частей заготовки. Подобные операции применяют при ковке коленчатых валов. Заготовка деформируется на ограниченном участке, когда возникает необходимость выполнить ось заготовки ступенчатой.

Помимо рассмотренных при ковке имеют место и другие операции:

кузнечная сварка, которая утрачивает свое значение в связи с развитием электро- и газосварки, растяжка (местное уменьшение площади поперечного сечения заготовки путем растяжения), прожимка (местное уменьшение площади поперечного сечения заготовки путем обжатия), обкатка (придание заготовке формы тела вращения путем повторных ударов или нажатий), подкатка (обкатка части заготовки), засечка (выделение части объема заготовки путем нанесения углубления по ее границам), проглаживание (устранение неровностей поверхности заготовки путем пластического деформирования) и др.

Ковку выполняют на молотах и прессах. Первые представляют собой машины динамического воздействия на обрабатываемую заготовку, вторые — статического.

Молоты чаще всего характеризуются массой падающих частей. При этом в одних молотах деформирование металла обеспечивается только действием массы свободно падающих частей (молоты простого действия), в других молотах происходит принудительное ускорение падающих частей (молоты двойного действия).

Дня ковки наибольшее распространение получили паровоздушные и пневматические молоты двойного действия.

Ковку слитков более 2...3 т производят на гидравлических прессах с усилием прессования от 5 до 150 МПа и более. Гидравлические прессы деформируют поковку не ударным воздействием, а постепенным продвижением инструмента. При этом в процессе рабочего хода бойков непрерывно подводится энергия, для чего используется вода или масло под высоким давлением. Гидравлические прессы в зависимости от направления перемещения инструмента бывают вертикальными или горизонтальными.

При работе пресса давление жидкости чаще всего создается с помощью плунжерных насосов.

Наряду с применением гидравлических прессов с нагнетательным насосом получили распространение прессы с мультипликатором. Специальный аппарат — мультипликатор — позволяет повышать давление в рабочей сети до 40...60 МПа.

Горячая объемная штамповка.

Этот способ наиболее широко распространен для получения качественных заготовок. Горячей объемной штамповкой получают заготовки для ответственных деталей автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, железнодорожных вагонов, самолетов, металлообрабатывающих станков, швейных машин и т.д.

Этот способ штамповки наиболее эффективен при массовом, крупносерийном и серийном производствах деталей массой от нескольких граммов до нескольких тонн. Наиболее целесообразно изготовление штамповкой поковок массой не более 50 —100 кг.

По сравнению с ковкой горячая объемная штамповка имеет следующие преимущества:

-поковки, изготавливаемые штамповкой, имеют более сложную форму и лучшее качество поверхности; шероховатость поверхности Rа = 20 – 6, 3 мкм, а при применении холодной калибровки Rа = 3, 2 -1, 6 мкм;

-поковки можно получать со значительно меньшими допусками, чем при ковке, а при точной штамповке допуски можно довести до долей миллиметра и. подвести под классы точности, получаемые при обработке резанием; припуски снижаются в два-три раза (как правило, механической обработке подвергаются только сопрягаемые поверхности);

-значительно повышается производительность труда (десятки и сотни поковок в час).

К недостаткам горячей объемной штамповки относятся:

-ограничения по массе получаемых поковок;

-дополнительный отход металла в заусенец, масса которого составляет от 10 до 30 % от массы поковки;

-для горячей объемной штамповки требуются большие усилия деформирования, чем для ковки;

-инструмент (штамп) является более сложным и дорогим, чем универсальный инструмент для ковки.

Горячая объемная штамповка подразделяется на различные виды в зависимости от типов штампа, оборудования исходной заготовки, способа установки заготовки в штампе и т.п.

Штамповку выполняют с использованием специального инструмента — штампа, который состоит из двух частей или более. Полости штампа называются ручьями. Заготовка, деформируясь в ручьях, заполняет полости и принимает форму поковки. Течение металла при штамповке принудительно ограничивается поверхностями инструмента, что вызывает перераспределение объема заготовки.

Распространение штамповки связывают с развитием машиностроения, особенно автомобильной промышленности, когда возникла необходимость организации массового производства однотипных поковок. Хотя штамповый инструмент отличается высокой стоимостью и чаще всего используется для узкоспециализированных целей, а деформирование металла при этом требует значительно большей мощности по сравнению с ковкой, штамповка при массовом производстве однотипных поковок имеет ряд существенных преимуществ. Помимо высокой производительности штамповка обеспечивает получение поковок с высокой точностью размеров, что уменьшает расход металла на изготовление детали и снижает трудоемкость при последующей обработке металла резанием. Кроме того, штамповка обеспечивает получение высокого качества поверхности поковок, при этом исключается необходимость последующей обработки резанием всей поковки — обрабатывается лишь та ее часть, которая будет соприкасаться с другими деталями. Последующие за горячей штамповкой отделочные операции, например калибровка в холодном состоянии, повышают качество поверхности поковок, а допуски размеров при этом снижаются до ±0, 1, а иногда до ±0, 05 мм. Поэтому все повышенные расходы на штамповку и изготовление инструмента окупаются экономней металла ирасходами на механическую обработку поковок.

Вместе с тем следует отметить, что штамповка обеспечивает получение изделий сложной формы, во многих случаях невыполнимых ковкой без напусков.

Исходным материалом для горячей штамповки являются сортовой прокат, прессованные прутки, калиброванный металл, литая заготовка и жидкий металл. В крупносерийном производстве деталей находят большое применение заготовки из проката периодического профиля, что обеспечивает в процессе штамповки сокращение подготовительных операций. Исходный материал в заготовительном отделении цеха разрезают на мерные длины. Эту операцию выполняют на хладноломах, кривошипных прессах, механических пилах или производят газовой и электрической резкой. Перед штамповкой заготовки нагревают до температур, определяемых условиями деформирования.

Технологический процесс горячей штамповки отличается значительным разнообразием и определяется видом самого изделия и применяемым оборудованием. Штамповку производят на молотах, прессах, горизонтально-ковочных машинах, гибкой на бульдозерах, вальцовкой и такими способами, как раскатка, ротационная ковка и пр.

Горячую штамповку выполняют двумя методами: облойным (с заусенцем) в открытых штампах и беэоблойкым (при отсутствии заусенца) в закрытых штампах. По типу штампа она бывает: открытая, закрытая.

А) штамповка в открытых штампах.

Сущность облойного метода заключается в том, что поковка по месту разъема штампа вследствие избытка металла получается с заусенцем (облоем). Наличие облоя способствует хорошему заполнению полостей штампа, ибо сам заусенец начинает образовываться раньше заполнения ручьев. При последующем смыкании штампа сопротивление металла истечению в зазор с образованием обпоя резко увеличивается. Это создает подпор по контуру изделия, который способствует заполнению углов штампа, т. е. облой выполняет определенную технологическую функцию.

Штамп в процессе деформирования остается открытым. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа переменный, в него затекает (выдавливается) металл при деформировании, образуя заусенец, т.е. технологический припуск размеры которого зависят от размеров поковки. Назначение заусенца – компенсация колебаний исходных заготовок по массе. На наличие заусенца увеличивает расход металла и для обрезки заусенцев необходимы специальные приспособления.

Б) штамповка в закрытых штампах.

При безоблойном методе заготовку помещают в полости одной части штампа (в матрице) и процесс деформирования выполняют другой частью (пуансоном). При этом облой в изделии не предусматривается. Незначительный заусенец, который может иметь место по плоскости разъема, не оказывает влияния на процесс штамповки и является результатом неточности размеров заготовки. Для облегчения свободного удаления поковки из штампа его стенки изготовляют с уклоном или применяют выталкиватели. Пониженный расход металла при штамповке данным способом является существенным преимуществом, однако формы поковок при этом менее разнообразны, чем при изготовлении в открытых штампах с облоем.

Уместно отметить, что штамповки выдавливанием и прошивкой (закрытая прошивка) являются разновидностями процесса штамповки в закрытых штампах.

Штамп в процессе деформирования остается закрытым. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа остается постоянным и незначительным по размеру. Он только предохраняет штамп от заклинивания. Отсутствие заусенца сокращает расход металла, вызывает необходимость использовать точные заготовки из калиброванного проката или предварительно механически обработанные

Как при открытой, так и при закрытой штамповках обработка заготовки может выполняться в одном или нескольких ручьях В условиях многоручьевой штамповки заготовка постепенно изменяется при переходе от одного ручья к другому и в чистовом ручье ей придается окончательная форма и размеры. В зависимости от вида поковки, программы производства, имеющегося оборудования ручьи при многоручьевой штамповке могут размещаться в одном общем или нескольких штампах, установленных на однотипных или разнотипных ковочных машинах.

Наибольшее распространение получила штамповка на молотах (паровоздушных, фрикционных, бесшаботных), прессах (кривошипных, винтовых гидравлических) и горизонтально-ковочных машинах

Штамповка на молотах.

Широкое использование молотов при штамповке поковок массой до1000 кг определяется рядом достоинств этого вида оборудования и методов обработки. При штамповке на молотах можно быстро и многократно деформировать заготовку в каждом ручье, осуществлять чрезвычайно энергоемкие операции и большие суммарные деформации. По этим причинам парк штамповочных молотов занимает ведущее положение. Номинальное усилие молотов от 0, 6 до 25 тонн. Применяют паровоздушные, фрикционные и гидравлические молоты.

Хотя КПД фрикционных молотов выше паровоздушных, все же они получили меньшее распространение, так как производительность их более низкая из-за пониженного числа ударов в минуту. Кроме того, при работе на таких молотах затруднена возможность регулирования энергии удара, что особенно важно при обработке изделий сложной формы в заготовительных ручьях, где обычно требуется меньшая сила удара.

По принципу действия инструмента на деформируемую заготовку в процессе пластической обработки к молотам близки винтовые (фрикционные) прессы. Здесь сочетается ударное действие и статическое давление. При этом также, как и на молотах, можно деформировать металл в каждом ручье штампа за несколько ударов. Винтовые прессы являются машинами-орудиями, в которых энергия привода преобразуется в полезную работу посредством винтового механизма, т. е. деформирование металла осуществляется кинетической энергией вращательного движения винта с маховиком или без маховика и поступательного движения ползуна с верхним штампом. Штампуют мелкие поковки массой до 20 кг из алюминиевых и медных сплавов типа колпачков, стаканчиков, винты, болты и т.д., шестерни с точным профилем зуба. Ra до 6, 3мкм.

При штамповке на молотах используют не только открытые, но и закрытые штампы.

В условиях мелкосерийного производства поковок для уменьшения от ходов металла и повышения точности получаемых изделий применяют подкладные штампы, которые представляют собой инструмент с полостью поковки или отдельного участка поковки.

Штамповка на прессах

Для горячей штамповки помимо молотов широко применяют кривошипные и гидравлические прессы. Штамповка на кривошипных прессах получила значительное распространение лишь к середине XX в. я в результате заметного экономического эффекта во многих случаях вытесняет штамповку на молотах.

Преимущества штамповки на механических прессах:

-Высокая точность поковок (допуски 0, 2 – 0, 5 мм)

-Экономия металла,

Производительность механических прессов на 30....50% выше производительности молотов, так как изделие выполняется: за один ход ползуна, при этом упрощается возможность применения автоматизации, улучшаются условия труда рабочих.

Горячую штамповку на кривошипных прессах выполняют в открытых (с образованием облоя в полости разъема) и закрытых штампах. Вместе с этим на механических прессах выполняют штамповку выдавливанием, штамповку прошивкой и различные комбинированные операции. Процесс выдавливания применяют в тех случаях, когда необходимо получать поковки, имеющие длинные отростки и, следовательно, значительную разницу поперечных сечении. Этот процесс аналогичен прессованию металла.

Штамповка прошивкой представляет собой процесс вдавливания пуансона в заготовку круглого, квадратного или другого сечения.

Штамповка на гидравлических прессах получила распространение при производстве различных рычагов, зубчатых колес, полых корпусов, коленчатых валов, сферических днищ сосудов, лопастей самолетных винтов и других изделии из прокатной сортовой и листовой заготовок и из кованых заготовок с массой в несколько сотен килограммов и более (до5т). Штамповку на гидравлических прессах выполняют в открытых и закрытых штампах. Эта штамповка значительно тихоходнее и дороже штамповки на молотах. Обычно применяется, если нельзя применить молоты, т.е. наиболее крупные детали. Точность размеров до 12 квалитета.

По окончании горячей штамповки возникает необходимость применения ряда отделочных операции. К ним в первую очередь относится удаление облоя и заусенца, что выполняют в обрезных штампах, обычно устанавливаемых на кривошипных прессах, в холодном состоянии (облой поковок, получаемых на молотах с массой падающих частей выше 1...1.5 т, удаляют в горячем состоянии). После удаления облоя в некоторых случаях требуется правка поковок, которая может быть выполнена в специальном правочном или чистовом ручье. Правку мелких изделии производят в холодном состоянии, крупных — в горячем.

К отделочным операциям относят также и калибровку, которая придает поковке точные размеры и форму и повышает качество поверхности. Калибровку выполняют как в горячем, так и в холодном состоянии. Кроме того, для улучшения качества поверхности изделии и удаления окалины применяют дополнительную обработку: травление, пескоструйную и дробеструйную очистку и обработку. Большое внимание уделяется термической обработке поковок (замедленное охлаждение, нормализация, отжиг и др.).

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒