книги из ГПНТБ / Кордюков, В. П. Свободная ковка на молотах

Г л а в а 6

ПРИМЕРЫ КОВКИ ПОКОВОК НА МОЛОТАХ

Свободная ковка поковок должна производиться в соответ­ ствии с заранее разработанным технологическим процессом. Раз­ работка технологического процесса начинается после технико­ экономического обоснования выбранного способа изготовления конкретного изделия и включает следующие этапы:

составление чертежа поковки по чертежу детали; определение массы, формы и размеров исходной заготовки

(проката или слитка) с учетом всех отходов металла (обрубки, выдры, угара и др.) и получения необходимого укова;

выбор вида, числа и последовательности кузнечных опера­ ций, необходимых для изготовления данной поковки. Для выпол­ нения каждой технологической операции назначается (выбира­ ется или разрабатывается) соответствующий инструмент и при­ способления;

назначение кузнечного оборудования (молота) соответствую­ щего типоразмера. Если ковка поковки осуществляется на одном оборудовании, то его мощность определяют по наиболее трудо­ емкой операции технологического процесса;

разработка температурного режима ковки и охлаждения по­ ковки. Определяют температурный интервал ковки, число и про­ должительность нагревов и подогревов, а также способ охлажде­ ния готовой поковки в зависимости от марки стали, формы и размеров заготовки, вида нагревательного оборудования и слож­ ности поковки;

установление состава рабочей бригады, нормы времени на ковку, себестоимости поковки и разработка мероприятий по ох­ ране труда и технике безопасности.

Поковочный чертеж, эскизы переходов (операций), оборудо­ вание, инструмент, приспособления и другие сведения, получен­ ные при разработке технологического процесса и необходимые для изготовления поковки, вносятся в специальную технологиче­ скую карту, являющуюся основным производственным докумен­ том цеха.

При большой номенклатуре поковок и простых технологиче­ ских процессах вместо подробных технологических карт разра­

90

батываются операционные карты, в которых указывается лишь марка стали, перечень операций (без эскизов) и т. п.

Применение соответствующей технологической документации

исоблюдение режимов и требований, указанных в ней, способ­ ствует повышению качества поковок, производительности труда

икультуры производства.

Составление чертежа поковки. Поковочный чертеж является первичным технологическим документом, по которому изготовля­ ется поковка. Чертеж поковки разрабатывается по чертежу го­ товой детали и техническим условиям на ее изготовление в со­ ответствии с требованиями ГОСТа 7829—70 на поковки, изго­ товляемые свободной ковкой на молотах, устанавливающего ве­ личину припусков, допусков и напусков. Оформление поковоч­ ного чертежа производится с соблюдением правил машинострои­

размеров поковки для обеспечения получения размеров и задан­ ной чистоты поверхностей готовой детали (после механической обработки). Величина припуска зависит от формы и размеров детали, чистоты поверхности поковки, толщины обезуглероженного и окисленного слоев, допускаемой разностенности, смеще­

Номинальные размеры поковки имеют отклонения в большую или меньшую сторону. Величина этих отклонений ограничива­ ется допуском, который зависит от величины припуска и учиты­ вает точность, достижимую при ковке.

Д о п у с к о м (А) называется разность между наибольшим /7тах и наименьшим Нmin предельными размерами поковки. До­

пускаемые отклонения могут быть как положительные

или верхние, так и отрицательные или нижние. Ковка

по нижним отклонениям способствует значительной экономии металла и снижению трудоемкости получения деталей при обра­ ботке их резанием. На рис. 70 показана схема расположения припусков и допусков на наружный размер детали.

В некоторых случаях детали имеют настолько сложную кон­ фигурацию, что отковать поковку по контуру детали невозможно или нерентабельно из-за высокой трудоемкости. В этом случае целесообразно упрощать форму поковки назначением напусков.

Н а п у с к о м называется местное увеличение припуска, упро­ щающее конфигурацию поковки с целью возможности ее изго­ товления или снижения трудоемкости при ее ковке. Напуски

91

назначаются на неглубокие проточки и пазы, сквозные и глухие отверстия, трудно выполнимые выступы и выемки. Напуск явля­ ется металлом, удаляемым в стружку при изготовлении детали на металлорежущих станках.

При разработке поковочного чертежа нередко встречаются такие названия отдельных частей поковки, как бурт, уступ, вы­ ступ, выемка.

сечением, меньшим, чем сечения двух смежных с ней участков. На поковочном чертеже тонкими линиями показываются кон­ туры детали, номинальные размеры которой проставляются в

скобках под соответствующим размером поковки.

Пример. По чертежу детали (рис. 71, а) составить чертеж поковки сплошного вала круглого сечения с уступами. По форме и соотношению от­ дельных частей поковка отвечает требованиям, предъявляемым к поковкам

Вал имеет уступы, поэтому кроме основных припусков назначаются до­ полнительные припуски Si, s2, sз и Si, на соответствующие размеры каждой ступени. Величину этих припусков устанавливают по табл. 4 упомянутого ГОСТа в зависимости от разности между диаметром детали D и даметром рассматриваемой ступени Dt, D2, D% и Di. Дополнительные припуски назна­ чаются на диаметр рассматриваемой ступени или на наибольший диаметр в зависимости от отношения длины рассматриваемой ступени к длине выступа,

Деталь имеет следующие размеры (мм):

диаметры — £> = 190; £>(= 70; Д2=1Ю; Д3=150; Д4 = 90; длины уступов — /i = 40; /2= 80; /3= 125; U=85;

длину выступа /=550; общую длину L= 880.

92

Основные припуски и отклонения ,на размеры диаметров ступеней в (мм)» назначаются по табл. 3 ГОСТ 7829—70.

S)

93:

равными отклонениям основного радиуса. Следовательно, диаметральные размеры поковки вала будут равны (в мм):

Припуски и отклонения на общую длину я длины уступов, принимаются одинаковыми и назначаются по размеру наибольшего диаметра и общей дли­ ны вала. По табл. 2 (ГОСТ 7829—70) для вала диаметром 190 мм припуск и отклонение на длину вала и длины уступов равны 45±15 мм. После опре­ деления припусков проверяют возможность ковки уступов (см. табл. 5 ГОСТа пункт в). В табл. 5 пункта указано, что длина концевого уступа 1

больше предельной суммы, равной 115 мм (см. табл. 5, пункт б). Поэтому уступ диаметром 126 мм отковывают без напуска по длине. Промежуточный уступ 3 может быть получен, так как его длина (125 мм) больше предельной

(60 мм) при прилегающем диаметре выступа D[ =205 мм. Концевой уступ 5

имеет длину /4 =85 мм, которая больше предельной (55 мм) при прилегающем

диаметре выступа D3 =166 мм. Согласно табл. 5 пункт б ГОСТа наименьшая

длина уступа должна быть 90 мм, поэтому концевой уступ 5 отковывают с напуском по длине.

После получения всех поковочных размеров и проверки возможности изго­ товления уступов вычерчивают чертеж поковки (рис. 71, б) с соблюдением установленных правил машиностроительного черчения.

Определение массы исходной заготовки. После разработки поковочного чертежа определяют объем поковки по номиналь­ ным ее размерам, т. е. без учета отклонений. Если поковка имеет сложную форму, то ее объем делят на участки, представляющие собой простейшие геометрические фигуры: прямоугольник, ци­ линдр, шар и др. Полный объем поковки будет равен сумме объемов отдельных ее частей:

- v t + Е2 + . . . + v „ .

Масса поковки получается умножением объема на плотность металла, из которого изготовляется данная поковка: Gn= Eny. Для стали плотность равна 7,85 кг/дм3. Следовательно, для того чтобы получить массу поковки в килограммах, необходимо при расчете объема поковочные размеры подставить в дециметрах.

94

Массу исходной заготовки при ковке из проката определяют по формуле

где Gy — масса отходов при нагреве (окалина); G0 — масса от­ ходов при ковке (концевые обрубки, выдра и т. д.).

Потери металла на угар при нагреве углеродистой и средне­ легированной сталей в пламенных печах составляют в среднем 2—2,5% от массы нагреваемого металла. Потери металла на угар при каждом подогреве (от температуры 500—800° С до ко­ вочной) составляют около 1,5%. Следовательно, общие потери металла на угар (Gy) зависят от количества подогревов, осуще­ ствляемых в процессе изготовления поковки (см. гл. 2, п. 3).

Потери металла при ковке (G0) складываются из обрубае­ мых концов, выдры (если поковка имеет отверстие) и других отходов, массу которых определяют по эмпирическим формулам. Минимальную массу обрубаемых концов при ковке на молоте- (G0б) определяют по следующим зависимостям: для круглого се­ чения Go6=l,8£>3; для прямоугольного сечения 0 0б = 2,36б2Я; где D, В и Н — соответственно диаметр, ширина и высота отру­ баемого конца.

Массу выдры определяют умножением плотности металла на объем выдры при прошивке [см. формулу (13)] или при про­ бивке [см. формулу (14)].

из сортамента. Разность между массой выбранного слитка и массой, рассчитанной по формуле (17), составит дополнительный отход металла. Если этот отход представляет собой значитель­ ную величину, то необходимо рассмотреть возможность изготов­ ления двух или более однотипных поковок из одного, слитка со­ ответствующей массы, выбранного из сортамента существующих слитков.

Определение размеров исходной заготовки. После определе­ ния объема заготовки необходимо установить ее размеры.

Размеры исходной заготовки зависят от основной кузнечной операции технологического процесса изготовления поковки.

95

Если основной технологической операцией при ковке поков­ ки является в ы т я ж к а , то сечение исходной заготовки с уче­ том получения необходимого укова

Зная площадь поперечного сечения, можно определить сто­ рону квадратной заготовки

<h = V K -

После выбора (по сортаменту) проката, сторона которого должна быть ближайшей к расчетной, определяют длину исход­ ной заготовки

где / у — площадь проката, выбранного по сортаменту.

Если основной технологической операцией при ковке поковки является о с а д к а , то размеры исходной заготовки выбирают

.при условии бездефектного проведения данной операции (см.

гл. 4, и. 2).

Площадь поперечного сечения исходной заготовки с учетом получения необходимого укова

(19)

К у

где Fn — торцовая площадь поперечного сечения поковки;

К у > 2 ч- 3.

Диаметр круглой заготовки определяют по формуле

d3 = 1,13 , F~.

После выбора (по сортаменту) проката, диаметр которого должен быть ближайшим к расчетному, определяют длину ис­ ходной заготовки

где /У — площадь проката, выбранного по сортаменту. Размеры выбранной заготовки должны удовлетворять усло­

вию 1,25 < — <2, 5; 4з

Пример. Определить массу и размеры исходной заготовки для изготовле­ ния поковки сплошного вала круглого сечения с уступами (см. рис. 71, б).

Для расчета объема поковку разбиваем на четыре части, объем каждой из которых равен соответственно Vi, Vz, V3 и!Д.

.96

Сторона квадратной заготовки:

0 3 = ),'4,95 = 2,23 дм = 223 мм.

Выбираем по сортаменту квадратную заготовку со стороной 240 мм.. Длина исходной заготовки

25,93 13 = —----- = 4 , 5 дм = 450 мм.

2,42

Ниже приведены примеры ковки на молотах различных поковок, объеди­ ненных в группы по признаку общности их формы. В пределах каждой группы процессы ковки рассматриваются в порядке усложнения конфигура­ ции поковок. Группа процессов, в которых основной операцией является гиб­ ка, выделена особо. При рассмотрении примеров ковки основное внимание уделено изложению последовательности технологических операций и приемов, необходимых кузнецам для повышения их квалификации.

Поковки круглого сечения с вытянутой осью

Конус. Эскизы переходов при ковке поковки, имеющей фор­ му усеченного конуса, показаны на рис. 72. Масса заготовки, полученной на дисковой пиле, составляет 5,75 кг (а). Материал:

сталь 15Х. Диаметр заготовки обеспечивает получение на боль­ шей стороне конической поковки уков 1,45. После нагрева в ка­ мерной печи до температуры 1200° С заготовку зажимают кле­ щами (для круглого сечения) и подают на плоские бойки пнев­ матического молота с массой падающих частей 350 кг для про­ тяжки на восьмигранное сечение с уклоном от клещей (б).

Отделка конуса производится в трех обжимках с различ­ ными размерами ручья: для частей поковки с большим, меньшим и средним диаметрами (в). Вначале обжимается часть поковки с большим диаметром первой обжимкой. Затем заготовку за­

98

жимают клещами с конусным захватом и отделывают меньшее сечение поковки в следующей обжимке. Для получения гладкой поверхности всей поковки и необходимой длины среднюю часть поковки обжимают в третьей (удлиненной) обжимке. Процесс ковки заканчивается при температуре 800° С. Контрольным раз­ мером для окончания ковки является длина поковки.

Вал с уступами (рис. 73). Масса квадратной заготовки 375 кг, поэтому ковка производится с помощью поворотного крана, под­ держивающего заготовку и клещи па уровне оси ковки. После

Рис. 73. Поковка вала с уступами

захвата заготовки клещами процесс начинается с ковки средней части (наибольшего диаметра) поковки. Квадрат 280x280 мм протягивают на квадрат 230x230 мм, затем на восьмигранник и на круглое сечение диаметром 230 мм.

Полученную цилиндрическую заготовку размечают для фор­ мообразования концевых частей поковки. После засечки метал­ ла круглой или полукруглой пережимкой конец оттягивается на диаметр 150 мм по схеме: квадрат 150x150 мм — восьмигран­ ник— заданный диаметр. Такая схема ковки на плоских бойках дает возможность избежать появления внутренних продольных трещин. Меньший диаметр поковки выдерживается благодаря применению упора-ограничителя хода верхнего бойка молота.

Ось с головкой (рис. 74). Нагретую круглую (по диаметру больше диаметра головки детали) заготовку подают в обжимку и обжимают до необходимых поковочных размеров.

4* 99