Этот технологический процесс на сегодняшний день достаточно широко применяется в машиностроении, он регламентирован соответствующими государственными стандартами, техническими нормами и правилами. Состоит он в том, что предварительно разогретую до пластического состояния заготовку подвергают обработке ручным или механизированным молотом, нанося по ней в определенной последовательности целый ряд ударов, в результате которых она приобретает необходимую геометрическую конфигурацию (то есть определенную форму и размеры). Свободной ковкой этот процесс называют по той простой причине, что он предполагает свободное расширение металла при деформации в тех направлениях, которые не ограничены поверхностями инструмента.
Во время свободной ковки происходят существенные изменения не только размера и формы исходной заготовки, но также механические свойства металла, а также его структура. Как показывает практика, правильно откованный металл обладает гораздо лучшими характеристиками, чем металл литой. Те изделия, которые получаются методом свободной ковки, в технике принято называть поковками.
Что касается степени механизации свободной ковки, то она подразделяются на ручную и машинную. В настоящее время применение ручной свободной ковки весьма ограничено, и она используется обычно в небольших механических мастерских для того, чтобы изготавливать заготовки для дальнейшего производства деталей малой серии или штучных запасных частей различных машин и механизмов.
Видео:Процесс ковки металла, который не доступен для простого человека! Мастерство, которому нужно учитьсяСкачать
Основные операции ковки
При свободной ковке основным операциями являются осадка, гибка, прошивка, протяжка, рубка и закручивание. Применяются также и некоторые другие, достаточно специфические операции.
Под осадкой в технике подразумевается такая ковочная операция, следствием которой является увеличение поперечных размеров исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты. Именно способом осадки осуществляется поковка зубчатых колес, дисков и подобных им изделий. Для осадки используется такая оснастка, как осадочные плиты и бойки.
Одной из наиболее распространенных разновидностей осадки является высадка. Суть ее состоит в том, что за счет уменьшения высоты заготовки увеличивается сечение определенной ее части. При этом остальные участки исходной заготовки остаются практически неизменными. С помощью технологического процесса высадки получают такие разновидности поковок, как диски с бобышками, фланцы, а также местные утолщения на длинных стержнях.
Протяжкой является такое увеличение длины исходной заготовки, которое производится за счет уменьшения ее поперечного сечения. На практике операции протяжки часто предшествует осаживание. Основная область применения протяжки – это изготовление валов, колонн, рычагов и тяг.
Прошивка используется для того, чтобы получить в поковках сквозные отверстия. Для этого исходная заготовка нагревается, затем укладывается на наковальню с отверстием, и по ней специальным пробойником наносятся удары.
Гибка также является одним из широко распространенных технологических процессов изготовления различных деталей машин и механизмов, а также предметов широкого потребления. В ее процессе исходным заготовкам придается требуемая форма с использованием подкладных штампов и других приспособлений.
При рубке одна часть предварительно разогретой заготовки при помощи кузнечного топора отделяется от другой.
В условиях современного производства наиболее часто используется машинная ковка на прессах и молотах, которая имеет массу преимуществ перед ручной свободной ковкой. Она обеспечивает большую производительность и высокую точность изделий.
Видео:Изготовление поковокСкачать
Технология свободной ковки
Технологическим процессом ковки называется совокупность действий, непосредственно связанных с изменением размеров, формы заготовки, ее свойств и состояния, а также транспортированием от момента поступления заготовки (металла) в обработку до получения готовой поковки. Технологический процесс состоит из ряда операций: разделка металла на штучные заготовки, нагрев металла перед ковкой, ковка, охлаждение поковки, термическая обработка (при необходимости), очистка поковок, клеймение и контроль.
Операцией называется часть технологического процесса ковки, осуществляемая одним или несколькими рабочими (бригадой) на одного типа машине (при пользовании дублером) и охватывающая собой все последовательные действия над данной заготовкой (группой заготовок) до начала обработки следующей заготовки (группы заготовок). В свою очередь операция состоит из переходов.
Переходом называется часть операции, ограничиваемая неизменностью заготовки, инструмента (одного или нескольких одновременно работающих), обрабатываемого участка заготовки.
Для получения высококачественной поковки с наименьшей затратой металла и времени кузнец должен точно знать, какими операциями и переходами, в какой последовательности, при помощи какого инструмента и на каком оборудовании он может наилучшим образом выполнить поставленную перед ним задачу.
Формы и размеры поковок, которые могут быть получены методом свободной ковки, весьма разнообразны, однако число операций, применяемых при формообразовании металла заготовки в поковку, сравнительно невелико.
Ковку относительно легких заготовок на наковальне с применением подкладного и ударного кузнечного инструмента осуществляет кузнец с одним или несколькими молотобойцами.
«Свободная ковка», Я.С. Вишневецкий
Поковки среднего и тяжелого веса не могут быть изготовлены ручной ковкой, их получают ковкой на молотах и прессах (машинная свободная ковка). Поковку получить можно разными приемами из заготовок разного сечения…
Разработка технологического процесса изготовления поковок методом свободной ковки заключается в рациональном разделении процесса на отдельные операции и переходы и в выборе приемов их выполнения. Технологический процесс ковки разделяют обычно по…
Схема переходов, принятая при ковке восьмиколенчатого вала с использованием процесса передачи металла. Кованую пластину (из слитка) подвергают пережиму между вторым и седьмым коленами и протягивают со смещением металла для образования…
Читайте также: Какие размеры вала 402 двигателе
После передачи металла для получения колена осуществляют пережим для образования внешней шейки и приступают к завершающему переходу: протягивают и скругляют оставшуюся часть заготовки, расположенную слева от колена 8, оформляя внешнюю…
Количество заказанных поковок, или размер партий, оказывает решающее влияние на выбор способа изготовления. Если требуется изготовить небольшое количество поковок и повторного заказа на них не предвидится, выбирают наиболее простой технологический…
Карта технологического процесса (технологическая карта) представляет собой документ, в котором даются указания о том, что надлежит делать, какой взять для этого материал, где и чем его обрабатывать, в какой последовательности…
Видео:Производство поковок, свободная ковкаСкачать
Основы производства заготовок свободной ковкой
Видео:Весь процесс ковки и обработки гигантского корабельного валаСкачать
Общие сведения
Свободной ковкой называют процесс последовательного деформирования металла между плоскими бойками кувалды, кузнечного молота или пресса, в котором имеет место свободное течение металла в стороны. Различают ручную и машинную свободную ковку.
Ручная ковка осуществляется на наковальне с помощью кувалды и различного кузнечного инструмента, включающего различной конструкции клещи, обжимки, намётки, пережимки, раскатки, топоры, прошивки и др.
Машинная свободная ковка осуществляется на кузнечно-прессовых машинах. Мелкие и средние поковки (массой до 750 кг) обрабатывают на молотах, а крупные (массой до 350 т и более) обрабатывают на прессах.
Рассматриваемый способ обработки металлов давлением экономически целесообразен при получении фасонных заготовок стальных деталей с высокими механическими свойствами в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.
Свободная ковка по сравнению с другими способами обработки металлов, например литьём, резанием, штамповкой, имеет преимущества, к которым можно отнести: универсальность обработки, обеспечение высоких механических свойств металла в изделиях за счёт получения в структуре мелкого зерна, использование сравнительно недорого инструмента и оснастки, возможность концентрированного приложения сил в ограниченном объёме деформируемого металла.
В производстве свободная ковка применяется для изготовления поковок шестерён, турбинных роторов и дисков, валов, шатунов, колец и других ответственных деталей машин. Свободная ковка остаётся всё ещё незаменимой в производстве крупных деталей, несмотря на ряд присущих ей недостатков. К ним относятся, например, сравнительно низкая производительность труда и небольшая точность размеров после ковки, вызывающая необходимость назначения значительных припусков и напусков металла. Увеличенные размеры поковки приводят к повышению расхода материала и стоимости готовых деталей.
Видео:Операции свободной ковки, расчёт поковки ТокаревСкачать
Основные операции технологического процесса ковки, приёмы их выполнения, ковочный инструмент
Технологический процесс машинной свободной ковки состоит из ряда элементарных кузнечных операций, выполняемых в определённой последовательности с целью получения из исходной заготовки простой формы (слитка, блюмса) фасонной поковки требуемых размеров и формы.
Кроме чисто кузнечных операций полный технологический процесс изготовления поковки, фиксируемый в специальной технологической карте, включает также заготовительные операции (резку или рубку заготовок и их контроль), нагрев металла под ковку, охлаждение поковок, контрольные операции по проверке размеров и механических свойств поковок (если это требуется техническими условиями). Операции первичной термической обработки поковок (отжиг, нормализация) чаще всего выполняются обычно в кузнечном цехе.
Основными операциями процесса свободной ковки являются осадка, вытяжка, прошивка, гибка, рубка. К менее распространённым кузнечным операциям относятся передача металла, закручивание и кузнечная сварка. Кроме перечисленных операций в процессе изготовления поковок применяются и их разновидности: высадка в подкладных кольцах, представляющая собой частичную осадку заготовки по её высоте; обкатка по диаметру (после осадки), вытяжка и раздача кольцевых поковок на оправке. В ряде случаев технологический процесс ковки включает операции горячей штамповки в подкладных штампах под молотом.
Наличие тех или иных кузнечных операций, а также порядок их чередования определяются формой изготовляемой поковки. Так, например, при изготовлении поковок типа валов применяются главным образом вытяжка и рубка, а в случае ковки коленчатых валов вытяжка и передача металла. При изготовлении кольцевых поковок применяют осадку, прошивку, раздачу, а иногда и вытяжку на оправке. Для ковки фланцевых поковок применяют высадку, прошивку и обкатку по диаметру.
При машинной ковке заготовка укладывается на нижний неподвижный боек молота или пресса, а затем деформируется или непосредственно верхним подвижным бойком или с применением подкладного инструмента, помещаемого между верхним бойком и заготовкой.
Бойки бывают плоскими и вырезными (рис. 2.16, а). Вырезные бойки используют при ковке валов, их применение ускоряет процесс ковки и повышает пластичность металла во время деформации.
Рис. 2.16. Инструмент для машинной ковки: а — бойки плоские и вырезные; б — обжимки; в — раскатки; г — пережимки; д — топоры; е — прошивни; ж — клещи
Подкладными инструментами служат:
- — обжимки (рис. 2.16, б) для отделки цилиндрических и гранёных поверхностей после предварительной вытяжки поковок на плоских бойках;
- — раскатки (рис. 2.16, в) для местной деформации металла, например при ковке односторонних уступов;
- — пережимки (рис. 2.16, г) для разметки материала при ковке и пережима металла заготовки на объёмы, идущие на образование отдельных частей поковки;
- — топоры (рис. 2.16, д) и квадраты для рубки металла;
- — прошивни (рис. 2.16, е) для пробивки отверстий;
- — клещи различных конструкций и размеров (рис. 2.16, ж), используемые для переноса, поддержания, подачи и кантовки небольших заготовок;
- — оправки для выполнения различных операций ковки и др.
Читайте также: Тойота альфард установка балансировочных валов
Существует большое число операций ковки, часть из которых схематично представлена на рисунке 2.17.
Осадка (рис. 2.17, а) представляет собой операцию уменьшения высоты заготовки при увеличении площади её поперечного сечения. Она осуществляется с полным перекрытием инструментом (бойками 1, 2) всей заготовки 3. Чаще всего осадка является предварительной операцией для улучшения механических свойств металла (уничтожение литой структуры), перед прошивкой заготовки и т.д. Осадка является основной операцией при получении поковок дисков, зубчатых колёс, колец и т.п.
Высадка (рис. 2.17, б) представляет разновидность осадки, при которой металл осаживается лишь на части длины заготовки. Её используют для получения поковок 4 с утолщением на конце или в середине. В последнем случае ограничивают деформацию заготовки на некоторой её части подкладкой кольцевых плит 3, закрепляемых на бойках 1,2. Таким образом, создаются поковки болтов, деталей с буртами, фланцами и т.п.
Рис. 2.17. Схемы операций свободной ковки: а — осадка: 1 — верхний боёк; 2 — нижний боёк; 3 — заготовка; б — высадка: 1 — верхний боёк; 2 — нижний боёк; 3 — кольцевые плиты; 4 — заготовка; в — прошивка: 1 — верхний боёк;
- 2 — нижний боёк; 3 — прошивень; 4 — поковка; г — гибка:
- 1 — заготовка; 2 — подкладные опоры; д — протяжка; е — протяжка круглой заготовки; 1 — верхний боёк; 2 — нижний боёк; ж — разгонка; з — протяжка на оправке: 1 — верхний боёк; 2 — нижний боёк; 3 — оправка; и — раскатка на оправке: 1 — боёк; 2 —цилиндрическая оправка; 3 — заготовка; к — рубка: 1 — топор; 2 — боёк; 3 — заготовка; л — скручивание:
- 1 — верхний боёк; 2 — нижний боёк; 3 — ключ; 4 — заготовка; м — передача металла: 1 — заготовка
Прошивка (рис. 2.17, в) — это операция, предназначенная для получения отверстий или полостей в поковке 4, установленной на бойке 2, прошивнем 3, закреплённым на бойке 1. Прошивка часто используется для удаления некачественной сердцевины слитка. Отход металла при прошивке называется выдрой. Применяют два способа прошивки: с применением подкладного кольца и последовательную прошивку с двух сторон. При прошивке со второй стороны поковку переворачивают.
При прошивке на кольце осаженная заготовка обычно небольшой толщины, укладывается на стальном кольце, находящемся на нижнем бойке молота. В центре заготовки устанавливается конусный прошивень, широким основанием вниз, который затем внедряется в заготовку сначала лёгкими, а затем сильными ударами верхнего бойка. Металл вначале выдавливается из-под прошивня в стороны, а затем происходит сдвиг сердцевины под торцом прошивня вдоль цилиндрической поверхности, с образованием выдры, проваливающейся вниз под давлением прошивня. При этом способе прошивки объём металла выдры составляет около 3/4 объёма получаемого отверстия.
При прошивке с двух сторон, применяемой для поковок большой толщины, заготовку укладывают непосредственно на боек молота, устанавливают на ней конусный прошивень, узким основанием вниз и лёгкими ударами верхнего бойка по прошивню производят глухую прошивку примерно на 3/4 высоты заготовки. Затем прошивень удаляют клещами или ударами по тыльной стороне поковки, положенной на кольцо, и, установив поковку на боек глухим отверстием вниз, производят сквозную прошивку её с обратной стороны. Выдра получается небольшой высоты и по объёму составляет около 1/4, объёма прошиваемого отверстия.
Гибка (рис. 2.17, г) представляет операцию придания заготовке 1 изогнутой формы по заданному контуру. Процесс гибки заготовки осуществляется на подкладных опорах 2. Гибка сопровождается искажением первоначальной формы поперечного сечения заготовки и уменьшением его площади в зоне изгиба. Это явление называют утяжкой. Для компенсации утяжки в зоне изгиба, заготовке придают увеличенные поперечные размеры. При гибке заготовки возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному. На практике по углу изгиба подбирают соответствующий минимальный радиус закругления. Гибкой изготовляются угольники, скобы, крюки.
Протяжка (рис. 2.17, д) представляет собой процесс увеличения длины заготовки за счёт уменьшения её поперечного сечения. Протяжка является наиболее распространённой операцией свободной ковки. Она совершается последовательными ударами или нажатиями на отдельные смежные участки заготовки. Процесс изготовления круглой заготовки меньшего диаметра, чем исходный круглый прокат, производят в вырезных бойках 1, 2 (рис. 2.17, е). Протяжка круглых заготовок в вырезных бойках способствует повышенной пластичности металла вследствие приближения к схеме напряжённого состояния всестороннего сжатия. Протяжкой получают поковки с удлинённой осью, из которых изготовляются валы, рычаги, шатуны, тяги и т.п.
Разгонка (рис. 2.17, ж) представляет операцию увеличения ширины части заготовки за счёт уменьшения её толщины.
Протяжка на оправке (рис. 2.17, з) представляет собой операцию увеличения длины пустотелой заготовки за счёт уменьшения толщины её стенок. Наружный диаметр заготовки уменьшается. Обжатие происходит между бойками 1,2 и оправкой 3. Эта операция применяется при изготовлении пустотелых поковок котельных барабанов, роторов турбин и др.
Читайте также: Болт шкива коленчатого вала ваз 2109
Раскатка на оправке (рис. 2.17, и) представляет собой операцию одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров за счёт уменьшения толщины её стенок. Заранее прошитая заготовка 3 подвергается протяжке между длинным бойком 1 и цилиндрической оправкой 2. После каждого нажатия заготовку поворачивают относительно оправки. Метод используется в производстве поковок колец, бандажей, барабанов.
Рубка (рис. 2.17, к) — это операция отделения одной части заготовки от другой. Рубка заготовки 3 проводится топором 1, после чего заготовка на бойке 2 кантуется на 180° и разделяется окончательно.
Скручивание (рис. 2.17, л) представляет собой операцию поворота части заготовки вокруг её продольной оси. Одна часть заготовки 4 зажимается в бойках 1 и 2, другая — поворачивается при помощи ключей 3, воротков и других приспособлений. Скручивание применяют для разворота колен коленчатых валов, при изготовлении свёрл и т.п.
Передача металла (подкат) (рис. 2.17, м) представляет собой операцию смещения одной части объёма заготовки 1 относительно другой. Передача применяется для изготовления коленчатых валов и других изделий.
Технологические требования к кованым деталям сводятся главным образом к тому, что поковки должны быть наиболее простыми, очерченными цилиндрическими поверхностями и плоскостями. Следует избегать в поковках конических и клиновых форм. Надо учитывать трудность выполнения ковкой участков пересечений цилиндрических поверхностей между собой и с призматическими поверхностями. В поковках необходимо избегать ребристых сечений, бобышек, выступов и т.п., учитывая, что эти элементы в большинстве случаев изготовить ковкой невозможно. В местах сложной конфигурации приходится прибегать к напускам в целях упрощения конфигурации поковки, что вызывает удорожание детали. Кроме того, следует стремиться, чтобы конфигурация детали позволяла получить при ковке наиболее благоприятное расположение волокнистой структуры.
Технологические особенности ковки высоколегированных сталей и цветных металлов обусловлены отличием их технологических свойств от свойств углеродистых и низколегированных конструкционных сталей.
Высоколегированные стали склонны к интенсивному упрочнению, поэтому для ковки этих сталей чаще целесообразнее использовать пресс, а не молот. Ввиду малой скорости деформирования на прессах разупрочняющие процессы, возврат и рекристаллизация успевают произойти полнее, и упрочнение снимается. В противном случае деформация не будет полностью горячей, и пластичность может резко понизиться.
Для каждой марки стали необходимо выбирать определённую общую уковку, чтобы получить хорошее качество поковок. Ввиду того, что высоколегированные стали имеют пониженную технологическую пластичность, нужно выбирать такие приёмы ковки, при которых значительно снижаются растягивающие напряжения. Например, протяжку этих сплавов целесообразно выполнять в вырезных бойках. Особенно осторожно следует ковать литую заготовку, так как литая структура менее пластична, чем деформированная. Последнее относится и ко всем алюминиевым сплавам. Например, предварительно деформированные прутки из сплавов АК5 и АК6 можно подвергать ковке, тогда как слитки этих сплавов при ковке разрушаются. Алюминиевые сплавы, которые имеют хорошую пластичность (АЛ1, Д1, АК2 и др.), куют на молотах и гидравлических прессах без особых ограничений. Малопластичные алюминиевые сплавы (АКЗ, В93 и др.) предпочтительнее ковать на гидравлических прессах в вырезных бойках так же, как малопластичные магниевые сплавы (МАЗ). На гидравлических прессах с невысокой скоростью деформирования можно ковать и магниевые сплавы, обладающие хорошей пластичностью (MAI, МА2).
Медные сплавы (латуни и бронзы) имеют невысокий запас пластичности, поэтому ковку необходимо вести с минимальными растягивающими напряжениями.
Титан и титановые сплавы имеют пластичность, изменяющуюся в достаточно широких пределах в зависимости от химического состава и структуры. Они обрабатываются ковкой всеми применяемыми методами. При динамическом деформировании под молотом пластичность титановых спла-
bob снижается. Труднодеформируемые титановые сплавы протягивают в вырезных бойках.
Ковка является трудоёмким и малопроизводительным процессом, поэтому её механизация является важной задачей, улучшающей условия труда и повышающей производительность. При ковке массивных поковок (особенно на гидравлических прессах) многие операции вообще не могут быть осуществлены вручную.
Для посадки заготовок (слитков) в печь и выдачи их из печи кроме мостовых и консольно-поворотных кранов применяют специальные посадочные машины напольного или подвесного типов. Ковку на прессах и молотах механизируют с помощью различных кранов, кантователей и манипуляторов.
Молоты обслуживают обычно консольно-поворотные краны, прессы — мостовые. Кантователь — механизм, подвешиваемый к крюку крана и позволяющий поворачивать слиток вокруг его продольной оси (дополнительно к тем движениям, которые обеспечивает сам кран).
Манипулятор представляет собой тележку, либо перемещающуюся по железнодорожным рельсам (рельсовый манипулятор), либо автомобильного типа (безрельсовый манипулятор). На тележке устанавливают электрические или гидравлические приводы, осуществляющие перемещение самой тележки и движения хобота. Хобот зажимает заготовку, производит кантовку вокруг продольной оси и перемещает её вверх-вниз. Имеются манипуляторы, у которых, кроме этого, хобот поворачивается вокруг вертикальной оси. Грузоподъёмность манипуляторов достигает 120 т и более. Начинают применять автоматизированные процессы ковки, при которых работа пресса и манипулятора управляется электронными устройствами по заданной программе.
Для повышения точности поковок находят применение устройства (фотоэлементы, датчики с радиоактивными изотопами), регламентирующие положение рабочего инструмента в заключительный момент ковки.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
🎥 Видео
Ковка поковки 230 кг.Скачать
Кузнечный завод тяжелых штамповок. Свободная ковкаСкачать
1250 тонн свободной ковки прессСкачать
Свободная ковка КПЦ ТутаевСкачать
Радиальная ковкаСкачать
ЮУМЗ - ОРСК . Свободная ковка. Огневая зачистка трещины при ковке вала. MAH 725.Скачать
Ковка огромного гребного валаСкачать
Поковка что это такое?Скачать
ковка валаСкачать
AFP 20 тонн ковочного молота кованое оборудование коленчатого валаСкачать
Свободная ковка на молоте 5тСкачать
Крутильные колебания коленчатого вала ДВССкачать
Свободная ковка на прессе 3000 тс. Диск с отверстием. Масса поковки 4100 кг.Скачать
5000 тонн горячей ковки машинаСкачать
свободная ковка на молоте.Скачать
