Операції кування
Розрізняють кування попереднє й остаточне. Попереднє (або чорнове) кування являє собою ковальську операцію обробки злитка для підготовки його до подальшої деформації прокаткою, пресуванням і т.п. Остаточне (чистове кування) охоплює всі методи ковальської обробки, за допомогою яких виробу надають остаточну форму.
Попередні операції
Білетування – перетворення злитка в болванку або заготівлю: включає збивання ребер і усунення конусності.
Обтиснення при білетуванні становить 5...20 %. Проковування злитка призначене для обтиснення металу в кутах злитка з метою попереднього деформування літій структури - дендритів, які мають стики в цих кутах. Білетування сприяє заварці повітряних міхурів і інших підкіркових дефектів літій структури, створенню пластичного поверхневого кулі металу, що сприятливо впливає на подальшу деформацію. Після білетування роблять обрубання донної частини злитка.
Рубання – застосовується для відділення від основної заготівлі негідних частин або для поділу заготівлі на частині.
Рубання виробляється в холодному й гарячому стані. У холодному стані рубають тонкі й вузькі смуги й прутки перетином 15...20 мм. Більше товсті заготівлі нагрівають.
Схема рубання заснована на дії деформуючої сили на малу площу зіткнення інструмента із заготівлею, а реакція цієї сили з боку нижньої частини розподілена по великій поверхні заготівлі, і пластичної деформації отут не виникає.
Схема рубання
Залежно від габаритів і форми заготівель використовують способи рубання:
з одному боку - для тонких заготівель;
с двох сторін, спочатку здійснюється попереднє надрубування заготівлі на 0,5...0,75висоти, після кантування на 1800 проводитися остаточне рубання;
с трьох сторін – для круглих і великих заготівель, здійснюються два надрубування на глибину 0,4 діаметри заготівлі з кантуванням на 1200, після іншого кантування на 1200 проводять остаточне рубання;
с чотирьох сторін - для великих заготівель, після надрубування із чотирьох сторін у центрі залишається перемичка прямокутного перетину, по місцю якої роблять поділ заготівлі на частині.
Основні операції
Осадка – операція обробки тиском, у результаті якої зменшується висота й одночасно збільшуються поперечні розміри заготівель Облогу застосовують для одержання форми кування, з метою зменшення глибини прошивання, для забезпечення відповідного розташування волокон у майбутній деталі (при виготовленні шестірнею забезпечується підвищена міцність зубів у результаті радіального розташування волокон), як контрольну операцію (через значну деформацію по периметрі на бічній поверхні розкриваються дефекти).
При виконанні обпади потрібно, щоб інструмент перекривав заготівлю. Внаслідок тертя бічна поверхня осаджується заготівлі, що, здобуває бочкоподібну форму, це характеризує нерівномірність деформації. Повторюючи облогу кілька разів з різних сторін, можна привести заготівлю до первісної форми або близької до неї, одержавши при цьому більше висока якість металу й однакові його властивості в усіх напрямках.
Схеми обпади і її різновиди
Середній діаметр заготівлі визначається по формулі:
Осіданню піддають заготівлі, для яких висота не перевищує 2,5...3 діаметри. У противному випадку можливий або поздовжній вигин заготівлі, або утворення сідлоподібну.
Різновидами обпади є висадження й осідання розгоном торця.
Висадка – ковальська операція, що полягає в деформуванні частини заготівлі (кінцевої частини або середини).
Для проведення операції використовують місцеве нагрівання, наприклад, у середині заготівлі, або обмежують деформацію на частині заготівлі кільцевим інструментом.
Облогу розгоном торця дозволяє зменшити висоту й збільшити площу раніше осідлої заготівлі. Локалізація деформації дозволяє зменшити зусилля обпади.
Протягування (витяжка) – ковальська операція, у результаті якої відбувається збільшення довжини заготівлі за рахунок зменшення площі її поперечного перерізу.
Протягання не тільки змінює форму заготівель, але й поліпшує якість металу. Операція полягає в нанесенні послідовних ударів і переміщенні заготівлі, при цьому між бойками під година удару перебуває тільки частина заготівлі. Після шкірного обтиснення заготівля просувається на величину, меншу, чим довжина бойка .
Простягати можна плоскими і вирізними бойками.
Протягання на плоских бойках можуть виконуватися двома способами.
Перший спосіб. Протягання виконується по всій довжині злитка або заготівлі спочатку з одному боці, а після кантування на 90 0 – з іншої сторони й т.д.
Більші по довжині кування можуть гнутися в бойках кінцями долілиць. Щоб виправити вигин, кування кантують спочатку на 180 0 , а потім на 90 0.
Схеми протягання і її різновидів
Другий спосіб. Почергове протягання на плоских бойках (по гвинтовій лінії) - після шкірного обтиснення треба кантування на 90 у ту саму сторону, після кожних чотирьох обтиснень треба подача. Спосіб більше трудомісткий, застосовується при малоприбутковому твердих інструментальних сталей.
При протяганні на плоских бойках у центрі виробу можуть виникнути (особливо при проковуванні круглого перетину) значні напруги, що розтягують, які приводять до утворення осьових тріщин.
Протягання у вирізних бойках або в комбінації плоских бойків з вирізними використовується при малоприбутковому легованих сталей зі зниженою пластичністю. Завдяки бічному тиску, створюваному твердими стінками інструмента підвищуються стискаючі напруги, збільшується пластичність металу. Одержують кування більше точні за формою й розмірами. Зростає швидкість протягання.
При протяганні з кола на коло у вирізних бойках, сили, спрямовані із чотирьох сторін до осьової лінії заготівлі, сприяють більше рівномірному плину металу й усуненню можливості виникнення осьових тріщин.
Різновидами протягання є розгін, протягання з оправленням, розкочування на оправленні.
Розгін (зчалювання) – операція збільшення ширини частини заготівлі за рахунок зменшення її товщини.
Операція виконується за рахунок переміщення інструмента в напрямку, перпендикулярному осі заготівлі.
Протягування на оправленні – операція збільшення довжини пустотілої заготівлі за рахунок зменшення товщини її стінки й зменшення зовнішнього діаметра .
Протягання виконують у вирізних бойках (або нижньому вирізному 3 і верхньому плоскому 2) на злегка конічному оправленні 1. Простягають в одному напрямку – до кінця, що розширюється, оправлення, що полегшує її видалення з кування. Оправлення попередньо нагрівають до температури 160…2000С.
Розкочування на оправленні – операція одночасного збільшення зовнішнього й внутрішнього діаметрів кільцевої заготівлі за рахунок зменшення товщини її стінок.
Заготівля 5 опирається внутрішньою поверхнею на циліндричне оправлення 6, установлювану кінцями на підставках 7, і деформується між оправленням і вузьким довгим бойком 4. Після шкірного обтиснення заготівлю повертають щодо оправлення.
Протягання з оправленням і розкочування на оправленні часто застосовують спільно. Спочатку розкочуванням знищують бочко подібність попередньо осідлої і прошитої заготівлі й доводять її внутрішній діаметр до необхідних розмірів. Потім протяганням з оправленням зменшують товщину стінок і збільшують до заданих розмірів довжину заготівлі.
Прошивання – операція одержання в заготівлі наскрізних або глухих отворів за рахунок витиснення металу.
Схеми прошивання (а,б), гнучкі (в), штампування в підкладних штампах (г)
Інструментом для прошивання служать прошивні суцільні й пустотілі. Пустотілі прошивають отвору великого діаметра (400...900 мм).
При наскрізному прошиванні порівняно тонких кувань застосовують підкладні кільця. Більше товсті кування прошивають із двох сторін без підкладного кільця. Діаметр прошивня вибирають не більше половини зовнішнього діаметра заготівлі, при більшому діаметрі прошивня заготівля значно спотворюється. Прошивання супроводжується відходом (видрою).
Згинання – операція додання заготівлі або її частині вигнутої форми по заданому контурі.
Згинання супроводжується перекручуванням первісної форми поперечного перерізу заготівлі й зменшенням його площі в місці вигину (утяжка). Для компенсації утяжки в зоні вигину заготівлі надають збільшені поперечні розміри. При згині можливе утворення складок по внутрішньому контурі й тріщин по зовнішньому. Для запобігання цього явища по заданому куті вигину підбирають відповідний радіус округлення. Радіус у місці вигину не винний бути менше півтора товщини заготівлі.
Цією операцією одержують косинці, скоби, гачки, кронштейни.
Скручування – операція, що полягає в повороті однієї частини кування навколо загальної осі стосовно іншої її частини під певним кутом.
Розрізняють два випадки:
поворот на кут до 180 0 – для просторової орієнтації окремих частин;
багаторазове скручування на 360 0 – для додання крученого характеру (використовується як елемент прикраси композицій ґрат, поруччя, сходів і т.д.).
До скручування ставитися й звивання декількох тонких прутків (дротів) у шнури.
При виготовленні невеликої партії кувань із відносно складною конфігурацією застосовують штампування в підкладних штампах. Підкладний штамп може складатися з однієї або двох частин, у яких є порожнина з конфігурацією кування або її окремих ділянок.
Технологічний процес малодоходні включає операції: різання вихідної заготівлі в необхідний розмір, нагрівши матеріалу до необхідної температури, формотворну операцію, очищення заготівель від окалини, контроль кування.
Точність і продуктивність різання визначається способом різання.
На практиці звичайно застосовують нагрівши в полум'яній печі, як спосіб, що не вимагає додаткових витрат.
Основна операція включає переходи: установку - зняття заготівлі, формозмінну операцію (осідання, витяжку, прошивання й т.д.).
Очищення кувань від окалини здійснюють у галтівних барабанах, обдуванням сталевим дробом, травленням у водяних розчинах сарною або соляною кислотою.
При контролі кувань виявляють зовнішні й внутрішні дефекти, перевіряють відповідність геометричній і функціональній технічній умовам.