§ 119. Оборудование для свободной ковки

Всякий молот (фиг. 138) имеет так называемые падающие части, основ­ным элементом которых является баба 1, к нижней рабочей поверхности которой прикреплен верхний боек 2. Обрабатываемая заготовка опирается на верхнюю поверхность нижнего бойка 3, закрепленного в стуле или шаботе 4 молота. Верхний боек при движении бабы вниз наносит удары по поковке.

Система падающих частей движется вниз либо под действием собствен­ного веса (молоты простого действия), либо под действием веса и дополни­тельного усилия, обусловленного конструкцией молота (молоты двойного действия). И в том, и в другом случае система подвижных частей к моменту удара накапливает определенную кинетическую энергию (энергию удара) Е. Эту энергию определяют выражением

Р _=Gv²_k/2g

где G — вес системы падающих частей;

v_к — их скорость в момент начала соприкосновения с поковкой (скорость

в момент удара); g — ускорение силы тяжести. Основная часть энергии удара расходуется полезно — на деформацию поковки (работа деформации), другая, значительно меньшая, теряется на упругие деформации инструмента, колебания шабота, фундамента т.п

Ковка (свободная)

Фиг. 138. Паро-воздушный ковочный двустоечный арочный молот двойного действия.

Поэтому, если обозначить работу деформации при каждом ударе через А_д, то»

^Ад = h_уд Е,

где h_уд — к. п. д. удара, тем больший, чем больше вес шабота сравни­тельно с весом падающих частей. Практически вес шабота бывает в 15 раз больше веса падающих частей, что обеспечивает h_уд = 0,8 - 0,9.

Говоря о силе удара, молота, следует помнить, что сила, с которой' в процессе удара боек давит на поковку, определяется тем сопротивлением - деформации, которое оказывает поковка. Если сопротивление деформации будет больше, то величина этой деформации будет меньше (путь бойка от момента соприкосновения с поковкой до момента остановки). Поэтому, чтобы» деформировать на данном молоте на ту же величину заготовку, менее нагре­тую или большую по размерам, требуется и большее число ударов.

Для свободной ковки применяют молоты паро-воздушные и приводные. Среди приводных основными являются пневматические и рессорно-пружинные.

Пар о в оздушный ковочный молот двойного д е й с т в и я представлен на фиг. 138.

Принцип действия его весьма прост. При помощи золотника 5, кото­рым через систему рычагов управляет машинист, пар или сжатый воздух давлением 4—9 am можно пускать либо в нижнюю полость цилиндра & (под поршень 7), либо в верхнюю (над поршнем). Если пар или воздух на­правлен в нижнюю полость цилиндра, то происходит подъем подвижных, частей, если в верхнюю — их падение под действием собственного веса и давления пара (воздуха) на верхнюю поверхность поршня.

Пар подводят к молотам по трубопроводам из центральной котельной; если же применяют сжатый воздух, то он поступает по трубопроводам от компрессорной станции. Наиболее распространена работа на паре.

Молот, изображенный на фиг. 138, по типу станины является двустоечным арочным; для поковок больших габаритов применяют двустоечные - мостовые молоты, а для мелких — молоты одностоечные.

Паро-воздушные молоты теперь строят преимущественно с весом падаю­щих частей 1—3, иногда до 5 т. На этих молотах изготовляют поковки сред­него веса из крупносортного проката (блюмы, заготовки). Мелкие поковки, из проката квадратного, круглого, полосового и т. п. изготовляют преиму­щественно на пневматических ковочных молотах, вес падающих частей¹ которых колеблется в пределах 100—1000 кг, хотя встречаются пневмати­ческие молоты как с меньшим, так и с большим весом падающих частей.

Пневматический молот изображен на фиг. 139; у него два цилиндра — рабочий /, в котором ходит поршень, соединенный (или со­ставляющий одно целое) с бабой 2, и компрессорный 3. Поршень 4 ком­прессорного цилиндра приводят в движение кривошипно-шатунным меха­низмом 5, связанным с электродвигателем той или иной передачей или' через редуктор 7. Если соединить попарно верхние и нижние полости обоих-цилиндров, то при вращении кривошипного вала 5 баба 2 молота будет непрерывно двигаться вверх и вниз и наносить автоматические удары по поковке. Воздух будет играть роль упругой связи между поршнями бабы и компрессорного цилиндра. Воздухораспределение 6 пневматических молотов - устроено таким образом, что они могут совершать не только указанный ранее цикл автоматических ударов, но и единичные удары, держать бабу на весу, прижимать поковки к нижнему бойку и, наконец, совершать холостой ход, когда баба находится в покое в нижнем положении, несмотря, на движение кривошипного механизма с компрессорным поршнем. Управление пнев­матическим молотом осуществляют рукояткой или педалью.

Для ковки простейших мелких поковок применяют иногда приводные рессорно-пружинные молоты. Вес падающих частей таких молотов составляет 30—60 кг. Рессорный молот показан на фиг. 140. Дви­жение бабе / молота передается от кривошипно-шатунного механизма 2 через упругую связь — рессору 3 или пружину.

Фиг. 139. Пневматический ковочный молот.

Вес падающих частей молота выбирают в зависимости от' веса и слож­ности конфигурации поковки. Так, например, на молоте с весом падающих •частей 500. кг можно отковать фасонную поковку весом до 25 кг и гладкий •вал весом до 100 кг, а на молоте с весом падающих частей 5000 кг — соответ­ственно фасонные поковки весом 700 кг и гладкий вал весом 1500 кг

Упрощенная схема гидравлического пресса показана на фиг. 141. Рабочий (главный) цилиндр 1, в котором ходит рабочий (главный); плунжер 2, закреплен в верхней поперечине 3. Последняя при помощи обычно четырех колонн 4 соединена с нижней поперечиной 5, устанавливаемой на .фундаменте. Рабочий (главный) плунжер 2 соединен с подвижной попере­чиной 6, направляемой в своем движении колоннами 4. На нижней и подвиж­ной поперечинах устанавливают соответственно нижний и верхний бойки.

Рабочий цилиндр / с плунжером 2 сообщает движение подвижной поперечине 6 только в одном направлении — вниз. Для подъема ее на верхней поперечине установлен возвратный цилиндр 7 с возвратным плунжером 8, соединенным при помощи поперечины 9 и тяг 10 с подвижной поперечиной 6.

Фиг. 140. Рессорный молот

ником жидкости высокого давления, то поперечина пресса будет двигаться вверх. Если обозначить да­вление жидкости через р, а диаметр рабочего плунжера — через D, то усилие Р, которое сможет развить пресс при рабочем ходе, будет

где h — к. п. д. (0,8—0,9).

В зависимости от рода источника жидкости высокого давления различают чисто гидравлические и парогидравлические ковочные прессы.

Фиг. 141. Схема гидравлического пресса.

Первые (фиг. 141) работают от гидравлического насоса 13 высокого давления ( ~ 200 am). У ковочных прессов, как правило, насос подает воду не в пресс непосредственно, а через гидравлический аккумулятор 14. Послед­ний накапливает напорную жидкость во время пауз в работе пресса (уста­новка или передвижение поковки на бойке и т. п.) и отдает ее в пресс во время рабочих ходов. Таким образом, наличие аккумулятора позволяет иметь такие насосы, подача которых соответствует среднему потреблению жидкости прессом, а не тому, которое необходимо в процессе рабочего хода.

Современные гидравлические аккумуляторы при­надлежат к категории так называемых беспоршне­вых воздушно-гидравлических. Аккумулятор имеет резервуар 14 для жидкости и несколько воздушных резервуаров 15. Полости всех резервуаров сверху соединены между собой. Воздушные резервуары, заполняют сжатым воздухом от специального ком­прессора, и, следовательно, жидкость в резервуаре будет находиться также под давлением, равным да­влению воздуха. Если пресс потребляет в данный момент жидкости меньше, чем подает насос, то уро­вень жидкости в резервуаре 14 будет повышаться; если подачи насоса не хватает для питания пресса, уровень будет понижаться. Аккумулятор снабжают автоматически действующими контрольно-распреде­лительными приборами, которые прекращают дей­ствие насоса, если жидкость в резервуаре 14 под­нимется до определенного верхнего уровня, и не допускают отбора воды, когда жидкости остается мало.

В парогидравлических прессах источником вы­сокого давления является специальный аппарат — паровой (воздушный) мультипликатор (фиг. 142), ко­торый как бы трансформирует низкое давление пара (6—12 am) в высокое давление жидкости (~ 400 am). Мультипликатор (фиг. 142) состоит из парового ци­линдра /, в котором ходит поршень 2. Шток 5 поршня является плунжером гидравлического цилиндра 4 мультипликатора, подающего жидкость в пресс. Да­вление ее будет во столько раз больше давления пара, во сколько раз площадь парового поршня больше площади плунжера гидравлического ци­линдра-мультипликатора.

Фиг. 142. Схемы парового мультипликатора.

Гидравлические ковочные прессы строят уси­лием до 15 000 т и даже выше. Тяжелые поковки,, исходным материалом для которых являются слитки, изготовляют исключительно на гидравлических ко­вочных прессах. В настоящее время ковочные гидра­влические прессы с успехом применяют и для поко­вок среднего веса, например для вагонных осей. Ориентировочно на прессе, развивающем усилие 1000 т, можно ковать слитки с наибольшим весом 8000 кг, а на прессе, развивающем усилие 10 000 т, слитки с наибольшим весом 250 000 кг.

При изготовлении поковок на ковочных гидравлических прессах в на­стоящее время применяют вспомогательные машины — манипуляторы, ко­торые механизируют перемещения поковки, необходимые в процессе ковки.