Определение массы и размеров исходной заготовки

Исходной заготовкой при ковке средних и крупных поковок на прессах являются кузнечные слитки. Слитки подразделяются по назначению на кузнечные, прокатные и специальные, по конструкции на сплошные и полые, по конфигурации на укороченные, нормальные и удлиненные, по форме поперечного сечения на круглые, квадратные, прямоугольные, восьмигранные и многогранные (12 граней и более).

У укороченного слитка соотношение высоты тела слитка к его среднему диаметру равно 0,8-1,2. У нормальных слитков . У удлиненных слитков .

Наибольшее распространение в кузнечно-прессовых цехах получили нормальные и удлиненные слитки с восьмигранным поперечным сечением. Масса таких слитков колеблется от 1,0 до 350 т. Сортамент и характеристики нормальных и удлиненных слитков приведены в таблицах 1 и 2.

Слиток состоит из трех основных частей. Масса донной части обозначается , масса тела слитка , масса прибыльной части . Для нормальных слитков и от массы всего слитка, для удлиненных слитков и .

Масса слитка, необходимого для изготовления поковки:

,

где – масса металла на угар (окалину) при нагреве; –масса технологических отходов.

Отход металла на угар при нагреве слитков и заготовок в печах, работающих на жидком и газообразном топливе, составляет примерно 2% от массы поковки за первый нагрев (вынос) и 1,5% за каждый последующий нагрев, т.е.

,

где – число подогревов в соответствии с выбранным технологическим процессом). В электропечах отход металла на угар составляет примерно 1,0% за каждый вынос.

В технологические отходы входят концевые обрубки (излишки металла, отрубаемые от концевых ступеней поковки), обсечки, получаемые при разрубке заготовок, выдра (металл, удаляемый из заготовки при образовании в ней отверстия) и т.д. Масса технологических отходов зависит от конфигурации и размеров поковки, формы и размеров слитка и других факторов и определяется индивидуально для каждого технологического процесса.

Обычно масса обсечек составляет , масса выдры . При ковке сплошных поковок масса выдры равна нулю, и в массу отходов входит только масса обсечек, которую определяют по специальным номограммам. Ориентировочно массу обсечек при ковке на прессах можно определить по следующим зависимостям:

при рубке поковок круглого сечения диаметром

,

при рубке поковок прямоугольного сечения с размерами

.

Зная что масса тела слитка выбираем по таблице 3 или 4 массу исходного слитка.

При выборе кузнечного слитка следует сначала попытаться подобрать удлиненный слиток, так как от имеет меньше отходов в виде прибыльной и донной части, а значит у него больше «выход годного».

В случае, если для изготовления поковки не нашлось подходящего слитка, то необходимо из одного слитка ковать несколько поковок. Для этого количество поковок увеличивают до тех пор, пока не удастся подобрать оптимальный по массе слиток.

Затем определяется разность . Каждая половина этой разности прибавляется к массе донной и прибыльной частей слитка. Делается это для того, чтобы учесть потери металла при отрубке от поковки прибыли и низа слитка. Если эта разность больше 100-150 кг, то получающие излишки металла необходимо использовать для изготовления годного остатка, который в дальнейшем может быть применен в качестве исходной заготовки для ковки мелких поковок.

После выбора кузнечного слитка необходима его проверка по величине укова:

,

где – площадь поперечного сечения до протяжки, при ковке из слитка – среднее его сечение; – площадь поперечного сечения после протяжки; – средний диаметр тела слитка; – диаметр поковки.

Величина укова во многом зависит от структурного строения стали: для углеродистых, низко- и среднелегированных конструкционных и инструментальных сталей (меньшее значение коэффициента принимают для удлиненных слитков); для высоколегированных и специальных сталей и сплавов .

Если получившейся в результате расчета величины недостаточно, то ее можно увеличить, выбрав больший по сечению слиток или введя в технологический процесс промежуточную дополнительную операцию осадки заготовки.

Для полых заготовок типа втулок, колец и т.п. величина укова не подсчитывается, так как в технологическом процессе их изготовления операция осадки обязательна.

Затем составляется баланс металла кузнечного слитка:

Таблица 3: Основные параметры обычных кузнечных слитков (номенклатура НЗЛ)

Таблица 4: Основные параметры удлиненных кузнечных слитков (номенклатура НЗЛ)