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).