Основные кузнечные операции

К основным кузнечным операциям относятся осадка, протяжка, прошивка, рубка, гибка и скручивание. С помощью этих операций формоизменяют заготовку в процессе ковки.

Осадка - это кузнечная операция, в результате которой увеличивается площадь поперечного сечения заготовки за счет уменьшения ее длины (рис.1).

 

Рис. 1. Схема осадки

Заготовку диаметром D _заг, и высотой H _заг,деформируют параллельно ее оси. После осадки диаметрзаготовки увеличивается до D _мах, а боковая поверхность становится бочкообразной вследствие действия контактных сил трения t. При этом высота заготовки уменьшается на величину D Н.

Осадку применяют перед прошивкой для выравнивания торцов, уменьшения высоты прошиваемых заготовок, для получения поковок с относительно большими площадями поперечного сечения (фланцев, дисков шестерен и т.д.).

При осадке на боковой поверхности цилиндрической заготовки наблюдается бочкообразование.

Абсолютная величина бочкообразности определяется по формуле:

Dd = D _мах - D _т                                                                                  (1)

где D _мах -максимальный диаметр осаженного образца, мм;

D _тв(тн) - диаметр торца осаженного образца, мм;

D _т =(D _тв + D _тн)/ 2                                                              (2)

D _т - средний диаметр торцов осаженного образца, мм.

Относительная величина бочкообразности цилиндрического образца определяется по формуле:

d₀ = Dd / D _т                                                                                  (3)

Основными факторами, характеризующими процесс осадки, являются степень деформации eпри осадке и величина осадки q:

e = (H-H ₁ ) / H = D H / H × 100%                                                         (4)

q= H / H ₁ = F ₁ / F                                                                    (5)

где F и F ₁ - площади поперечного сечения заготовки до и после осадки.

Протяжкой называют кузнечную операцию, при которой увеличивают длину исходной заготовки при одновременном уменьшении площади ее поперечного сечения (рис.2). Она является основной формоизменяющей операцией при изготовлении гладких, ступенчатых и коленчатых валов,шатунов, цилиндров, колец и других деталей.

 

Рис.2. Схема протяжки: 1 - верхний боек; 2 - нижний боек;

3 - обжимаемая заготовка

 

Прошивка - кузнечная операция, посредством которой в заготовке получают сквозные или глухие полости (углубления) за счет вытеснения материала (рис.3). Заготовку прошивают с помощью инструментов прошивней. При ковке на молотах отверстия диаметром до 230 мм прошивают сплошными прошивнями; для получения отверстий диаметром 400- 710 мм и более используют пустотелые прошивни. Схема прошивки сквозного отверстия сплошным прошивнем представлена на рис.3.

 

Рис. 3. Схема прошивки: 1 - верхний боек; 2 - основной прошивень;

3 – заготовка;4 и 5 – надставки; 6 - прибыльная сторона слитка

 

Отрубкой называют полное отделение части заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента. Разделение заготовки на части по незамкнутому контуру называют разрубкой (рис. 4). Отрубают с помощью топоров различных форм.

Гибка - кузнечная операция, посредством которой образуют или изменяют углы между частями заготовки или придают ей изогнутую форму. Гибку применяют как основную операцию для получения изделий типа угольников, кронштейнов, крюков, хомутов и других изделий.

Скручивание - это кузнечная операция, с помощью которой часть заготовки поворачивается вокруг продольной оси. Скручивание применяет при ковке многоколенных коленчатых валов, крупных сверл, бурильных инструментов и тому подобных деталей.

Оборудование для ковки

Ковку подразделяют на ручную и машинную. При ручной ковке использует кувалды и наковальни с набором инструмента (гладилок, обсечек, клещей и т.д.). Ручную ковку применяют также для ремонтных целей и гибочных работ.

При машинной ковке различных поковок применяют пневматические молоты (рис.5) и гидравлические прессы. Молот – это машина, придающая нагретому металлу форму путем удара, а пресс изменяет форму заготовки постепенно, оказывая на нее давление.

 

 

Рис.4. Обрубка(1) и разрубка (2)

Рис.5. Кинематическая схема пневматического молота

 

Поршень компрессорного цилиндра 1, приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом 2 от электродвигателя, сжимает,то снизу, то сверху находящийся в цилиндре воздух. Сжатый воздух из компрессорного цилиндра поступает в рабочий цилиндр 3, где попеременно то снизу, то сверху давит на рабочий поршень 4, выполненный заодно со штоком 5 и бабой 6, несущей верхний боек 7. Заготовка помещается на нижний боек 8, который крепится к шаб о ту 9.

С помощью управляющего устройства 10 (воздушные краны, действующие от педали 11) можно получать любое количество ударов.

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В работе используются цилиндрические образцы из свинца и стали с различной величиной отношения Н ₀ / D ₀.Осадка производится на испытательной гидравлической машине с различной степенью деформации.

Измерения производятся штангенциркулем. Инструмент ‑ плоские бойки с набором ограничительных прокладок.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Штангенциркулем с точностью до 0,1 мм измерить размеры исходных образцов и вычислить их объем. В таблицу 1занести результаты измерений.

 

Таблица 1

Размеры исходных образцов

4.2. Произвести осадку образцов на прессе в 2 этапа. После каждогоэтапа производится измерение высоты Н, максимального диаметра D _мах,диаметра верхнего торца D _тв, диаметра нижнего торца D _тн. Полученные результаты завесятся в таблицу 2.

 

Таблица 2

Размеры деформированных образцов

4.3. Определяются значения величины бочкообразностиd_о,степень деформации при осадке eи величина осадки q.

4.4. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 2.