Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КУЗНЕЧНОЙ КОВКИ



 

Цель работы

 

1. Познакомиться с оборудованием и технологическим процессом ковки.

2. Изучить основные операции ковки.

3. Научиться выбирать оборудование, назначать технологию ковки изделий.

 

Материалы и оборудование

 

1. Пневматический молот с весом падающих частей 75 кг.

2. Нагревательная печь с термопарой и потенциометром.

3. Мерительный инструмент (штангенциркуль, линейка).

4. Углеродистая сталь.

 

Порядок выполнения работы

1. Прочитайте внимательно основные положения по теме работы.

2. Познакомьтесь с оборудованием, инструментом, приспособлениями, применяемыми для свободной ковки. Изучите устройство и принцип работы пневматического молота.

3. Познакомьтесь с основными операциями свободной ковки (осадка, высадка, протяжка), зарисуйте заготовки и полученные поковки. Выполнение операций на молоте производится мастером.

4. Выполните расчетные задания по указанию преподавателя. Дайте пояснения Ваших решений.

5. Соблюдайте технику безопасности. Не трогайте поковки до полного охлаждения и находитесь на безопасном расстоянии от работающего молота.

6. Напишите о выполненной работе качественный отчет.

 

Основные положения

 

Кузнечной ковкой называют технологический процесс, при котором металл деформируется с помощью ударов кузнечного молота или нажатия пресса.

Ковку еще называют свободной, потому что заготовка свободно деформируется в горизонтальном направлении под действием вертикальных ударов молота. Это хорошо видно на примере операции протяжки. Ручная ковка применяется для изготовления мелких поковок, главным образом, в ремонтных мастерских (рис. 1). При ручной ковке удары наносятся кувалдой (тяжелый молоток весом порядка десяти кг).

Среди преимуществ ковки следует отметить: возможность изготовления поковок различного веса, формы и размеров; отсутствие дорогостоящей оснастки; использование относительно простого и универсального инструмента.

К недостаткам метода относятся: сравнительно низкая производительность труда, невысокая точность получаемых поковок, большие припуски на последующую механическую обработку, приводящие к потерям металла в стружку.

 
 

 


Рис. 1. Ручная ковка

 



Перед ковкой заготовки подвергаются нагреву с целью повышения пластичности металла и облегчения процесса ковки.

Изменение прочности и пластичности при нагреве некоторых металлов и сплавов даны в табл. 1.

Температурный интервал ковки определяетсяпо табл. 2.

Превышение температуры нагрева металлов при ковке ведет к образованию дефектов, называемых перегревом и пережогом. Перегрев – это рост зерна металла сверх допустимого, что ведет к снижению механических свойств. Пережог означает окисление границ зерен, такой металл разваливается при ковке. Ковка при температуре ниже нижнего предела температурного интервала приводит к разрушению металла из-за недостаточной пластичности.

Таблица 1

Марка стали, сплава Температура обработки, °С
Сталь Ст3 42/25 21/– 8/70 5/80 3/88
Сталь 45 64/16 32/25 12/48 5/53 3/64
Сталь У12 68/5 18/1 11/52 4/65 2/92
30ХГСА 64/12 18/– 6/– 3/30 1/60
40Х9С2 75/15 29/– 5/68 4/29 2/72
Медь МЧ 27/40 4/56 1/70 –/77
Латунь Л68 33/56 5/34 2/72
Титановый сплав ВТ3 80/16 60/20 8/100 4/100

Примечание: в числителе приведен предел прочности при растяжении в кгс/мм2, в знаменателе – относительное удлинение в %.

Таблица 2

Наименование металла и сплава Температура, °С
начало ковки окончание ковки
Конструкционные углеродистые стали 1200–1300
Инструментальные углеродистые стали 1050–1100
Легированные стали:    
низколегированные 820–850
среднелегированные 1100–1150 850–875
высоколегированные 1150–1200 875–900
Алюминий
Алюминиевые сплавы 470–490 350–400
Медь
Медные сплавы: бронза
латунь
Магниевые сплавы 370–430 300–350

Технологический процесс ковки представляет собой совокупность определенных операций, основными из которых являются:



1. Осадка – операция увеличения площади поперечного сечения заготовки за счет уменьшения высоты (см. рис. 2).

2. Высадка ‑ осадка части заготовки (см. рис. 3).

3. Протяжка – увеличение длины заготовки за счет уменьшения толщины (см. рис. 4).

4. Рубка – разделение заготовки на части (см. рис. 5).

5. Прошивка – операция получения отверстия в заготовке (см. рис. 6). Различают глухую прошивку и сквозную (на рис. 6 показана сквозная прошивка).

6. Раскатка – увеличение диаметра кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины кольца (рис. 7).

7.

P
Передача – смещение одной части заготовки относительно другой (см. рис. 8).

 

                       
   
     
 
     
         
 
 
 
 

 


 

 

 
 

 


Рис. 4. Протяжка

 

 

 
 

 


Рис. 5. Рубка

 
 
P
P

 

 


Рис. 6. Прошивка

 
 


 

 


Рис. 7. Раскатка на оправке

 
 
абв


Рис. 8. Передача

 

На рисунках 2‑8 буквами обозначены: а – заготовка; б – поковка; в – схема операции. Существуют и другие операции ковки.

 

Величина деформации при ковке характеризуется коэффициентом уковки KУ:

KУ = Fmax/Fmin,

где Fmax и Fmin – максимальная и минимальная площадь поперечного сечения до и после ковки.

При ковке заготовок из проката чаще всего коэффициент уковки бывает 1,3–1,5, а при ковке слитков KУ = 3–10. Чем больше коэффициент уковки слитков, тем лучше структура металла и выше его механические свойства.

Оборудованием для ковки являются ковочные молоты и прессы. Молоты – это машины ударного действия, а прессы – машины с медленным приложением нагрузки.

Мелкие поковки обычно куют на пневматических молотах, крупные – на паровоздушных ковочных молотах, а очень крупные и тяжелые поковки – на гидравлических прессах.

Схема пневматического молота представлена на рис. 9.

Пневматический молот имеет два цилиндра: компрессорный 1 и рабочий 2. Поршень 3 компрессорного цилиндра нагнетает воздух в рабочий цилиндр 2 и приводит в движение рабочий поршень 4, который выполнен за одно целое с массивным штоком 5 и называется бабой молота. Возвратно-поступательное движение поршня компрессорного цилиндра осуществляется кривошипно-шатунным механизмом 6, который получает движение от электромотора 7 через клиновидную ременную передачу 8 или с помощью зубчатых колес.

Оба цилиндра молота соединены воздушными каналами так, чтобы сжатый воздух поступал в рабочий цилиндр попеременно снизу и сверху, заставляя бабу молота двигаться вверх и вниз.

Управление молотом осуществляется воздушными кранами 9. Краны открываются и закрываются с помощью ножной педали 10. Крановое воздухораспределение обеспечивает работу молота единичными или несколькими ударами, автоматически следующими один за другим, либо позволяет прижимать поковку к нижнему бойку. А также позволяет удерживать бабу на весу в верхнем положении при работающем компрессоре.

Верхний боек 11 хвостовиком в форме ласточкиного хвоста и клином прикрепляется к бабе молота, а нижний боек 12 – к подушке 13, устанавливаемой на массивном металлическом основании – шаботе 14. Шабот не связан со станиной молота. Вес шабота должен быть в 15–20 раз больше веса падающих частей молота, который является характеристикой мощности молота. Это вес всех деталей молота, перемещающихся в его верхний части (рабочего поршня, бабы и верхнего бойка). Чем больше вес падающих частей, тем выше энергия удара верхнего бойка по заготовке. Пневматические молоты изготавливаются с весом падающих частей от 50 кг до 1000 кг, а паровоздушные – от 1000 кг до 8000 кг. Поэтому паровоздушные молоты применяют для ковки более крупных, массивных поковок.

 
 

 


Рис. 9. Пневматический ковочный молот

 

Гидравлические прессы используют для ковки очень крупных, тяжелых изделий. В этих машинах верхний боек, соединенный с другими подвижными частями пресса, приводится в движение давлением жидкости в главном рабочем цилиндре. В качестве такой жидкости обычно используется минеральное масло под давлением 20–50 МПа. Деформация металла на гидравлическом прессе происходит достаточно медленно (несколько секунд, иногда десятки секунд). Здесь нет ударов. В качестве характеристики мощности пресса берется усилие, развиваемое им и передаваемое заготовке. Для ковки используются гидравлические прессы с усилием от 300 т до 15000 т.

Для сравнения мощности молота и пресса можно принять, что 1 т веса падающих частей молота примерно эквивалента 100 т усилия пресса. На прессах можно ковать массивные, крупные слитки. Так, например, на прессе с усилием 1000 т можно ковать слитки весом до 8 т, на прессе с усилием 15000 т – слитки весом до 350 т.

На практике при выборе мощности оборудования для свободной ковки пользуются специальными справочниками, таблицами, формулами. Так, необходимая мощность молота может быть определена по формуле:

G = K×F,

где G – вес падающих частей молота в кгс,

F – площадь поперечного сечения заготовки в см2,

K – коэффициент, равный для углеродистой стали 5, для легированной стали 7, для цветных металлов 3,5.

Необходимое усилие пресса можно найти по формуле:

P = F·σВ, кгс,

где σВ – предел прочности металла при температуре ковки, кгс/см2,

F – площадь соприкосновения бойка с поковкой в см2.

При изготовлении поковок свободной ковкой размеры их делаются больше размеров детали по чертежу на величину припусков.

Припуск Z – это увеличение размеров детали для последующей механической обработки на металлорежущих станках с целью получения необходимой точности размеров и качества поверхности детали.

Допуск Δ – это допустимое отклонение от размера поковки, т. е. точность, с которой должна быть изготовлена поковка.

Пояснения в расположении полей припусков и допусков даны на рис 10:

А – размер детали по чертежу;

Б – наименьший допустимый размер поковки: Б = В – Δ/2;

В – номинальный (расчетный) размер поковки: В = А + Z;


Г – наибольший допустимый размер поковки: Г = В + Δ/2.

 
 
Δ/2


Рис. 10. Поля припусков и допусков на размер поковки

 

Величина припусков и допусков зависит от многих факторов. Приближенно припуски (в мм) на механическую обработку могут быть определены по следующим формулам.

1. При ковке на молоте:

а) припуск на диаметр или толщину поковки D

Z1 = 0,06×D + 0,0017×L + 2,8;

б) припуск на длину поковки L

Z2 = 0,08×D + 0,002×L + 10.

1. При изготовлении поковок на прессе:

а) припуск на диаметр или толщину поковки D

Z1 = 0,06×D + 0,002×L + 2,3;

б) припуск на длину поковки L

Z2 = 0,05×D + 0,05×L + 26.

2. Допуски (в мм) на размеры поковок можно приближенно определить из выражений:

а) на диаметр или толщину поковки D

Δ1 = 0,028×D + 0,0004×L + 0,5;

б) на длину поковки L

Δ2 = 0,03×D + 0,003×L + 1,2.

Тогда номинальный диаметр или толщина поковки (DП) определяется как

DП = D + Z1,

а допустимые наибольший и наименьший диаметры выражаются как

DП max = DП + Δ1/2;

DП min = DП – Δ1/2.

Номинальная длина поковки составит: LП = L + Z2, а допустимые наибольшая и наименьшая длина выразятся как

LП max = LП + Δ2/2;

LП min = LП – Δ2/2.

Допуски устанавливаются на все размеры поковки, в том числе и на те, которые не подвергаются последующей механической обработке.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!