Основные технологические операции ковки.

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.