4 модуль

41

–в зависимости от химического состава стали назначают температурный интервал ковки, выбирают режимы нагрева заготовки и охлаждения поковки и нагревательную печь;

–выбирают основное и вспомогательное оборудование для ковки;

–определяют количество нагревов, угар, отходы при ковке;

–подсчитывают объем и массу заготовки и ее размеры;

–устанавливают состав рабочей бригады и норму времени на ковку;

–подсчитывают коэффициенты выхода годного, весовой точнoсти и использования металла.

Разработку технологического процесса ковки выполняют с учетом обеспечения норм техники безопасности и рациональной организации рабочего места. Приведенный порядок разработки технологического процесса является ориентировочным и может корректироваться на разных этапах разработки.

2.2. Разработка технологического процесса ковки

Разработка технологического процесса ковки включает:

1.Составление чертежа поковки и определения ее массы.

2.Определение массы и размера заготовки.

3.Выбор характера, последовательности кузнечных операций и проектирование инструмента.

4.Назначение режимов нагрева и охлаждения поковок.

5.Выбор кузнечного оборудования и средств механизации.

6.Установлениесоставакузнечнойбригадыиопределениенормвремени.

2.2.1. Составление чертежа поковки

Составление чертежа поковки (рис. 2.1) осуществляется по чертежу готовой детали путем назначения припусков, допусков, напусков. При этом контур поковки стремятся приблизить к контуру детали и вычерчивают сплошны-

42

ми контурными линиями по номинальным размерам в выбранном масштабе. Габаритный контур детали вычерчивается на чертеже поковки тонкими линиями, цифры без скобок над размерной линией обозначают номинальные размеры поковки, цифры под размерной линией в скобках показывают размеры детали.

Рис. 2.1. Составление чертежа поковки

Размеры поковок ставятся от одной (или определенного количества) базы. На чертеже поковки предусматривают пробу – часть поковки, из которой будут изготовлены образцы для механических испытаний и контроля макроструктуры. Она обычно предусматривается на конце поковки со стороны прибыльной части слитка. Иногда для этой цели используют напуски. На чертеже поковки записываются технические условия на изготовление поковки: уков, термическая обработка, требования по механическим свойствам, структура, допускаемая кривизна и т. п. На чертеже поковок указывается материал.

Припуск – предусмотренное увеличение размеров поковки против нормальных размеров детали, обеспечивающее после механической обработки требуемые размеры готовой детали и чистоту ее поверхности.

Допуск – разность между наибольшим и наименьшим допускаемым размером поковки.

43

Напуск – увеличение припуска, упрощающее конфигурацию поковки, ввиду невозможности или экономической нецелесообразности изготовления поковки в соответствии с контуром детали.

Напуски назначаются иногда для подвешивания поковок при термической обработке. Подвешивание поковок при термической обработке производится за бурт или за отверстие (рис. 2.2).

Припуски на обработку и допуски на ковку, условия образования уступов, выемок, фланцев, буртов регламентированы ГОСТ 7829-89.

Рис. 2.2. Места подвешивания поковки при термообработке (бурт, отверстие)

Стандартами предусматривают припуски на обработку поковок различной формы из углеродистой и легированной стали. Припуски и допуски для поковок из высоколегированной (нержавеющей, жаропрочной и сталей с особыми свойствами) назначаются по заводским и ведомственным нормам.

Для прессовых поковок стандарт предусматривает две группы точности: повышенную и нормальную.

По чертежу поковки производится её изготовление.

2.2.2. Объем и масса поковки

Объем поковки определяется как сумма объемов отдельных ее частей – простых геометрических фигур – по номинальным поковочным размерам. Объем считается в см3 (или дм3), масса – в г (или в кг).

Отходы при ковке: угар, обрубка, выдра, прибыльная и донная части слитков, остатки с захватом для держания поковок.

44

Угар составляет в среднем 2–2,5 % от объема или веса нагреваемого металла при нагреве и от 1,5 до 0,5 % – при подогреве. Общий угар можно уменьшить, сократив число подогревов за счет предохранения металла (длинных поковок) от охлаждения асбестовыми кожухами.

2.2.3. Обрубка

Объем обрубков можно найти по следующим рекомендациям: Vобр 0,23D3 – при ковке под молотом,

Vобр 0,21D3 – при ковке под прессом круглых поковок.

Отходы с прибыльной и донной частями слитка составляют 14–30 % – с прибыльной частью слитка и 4–7 % с донной. При ковке полых заготовок они меньше. Иногда полые поковки изготавливают из специальных слитков без прибыльной части, тогда отход с верхней части составит 8–12 %.

Величина остатков определяется конкретными условиями ковки из определенной заготовки с весом значительно большим веса поковки.

Отходы под хвостовики также определяются конкретными условиями. Обычно под хвостовики используют материалы прибыльной и донной частей слитков.

2.2.4. Уковка

Общая уковка:

Уковка за последний нагрев, формирующая микроструктуру и свойства металла, особенную важность приобретает при ковке сталей аустенитного, ферритного и ледебуритного классов (первые два класса сталей не имеют фазовых превращений), а также если поковка не подвергается термообработке с фазовой перекристализацией.

45

Достаточной уковкой для слитков считается y0 2,5 3, для проката – 1,3 1,5. Для поковок из стали карбидного класса (инструментальная сталь Р12) требуется уков от 8 до 12.

2.2.5. Определение объёмов и массы исходной заготовки

Размеры сечения заготовки должны быть выбраны так, чтобы в процессе ковки была обеспечена необходимая уковка, а длина заготовки должна быть выбрана с учётом необходимого для поковки объёма металла. Расчет начинается с определения объема.

Объем катаной заготовки определяется как сумма объёмов поковок, отходов и угара.

Объем заготовки – слитка учитывает дополнительно объем прибыльной и

для проката: Vисх (1 100) Vпок ,

где 1 – процент отходов на донную и прибыльную части слитка (берется от объёма слитка); – процент отходов на угар и обсечку от объёма поковки.

Для поковок прямоугольного сечения наиболее удобны квадратные профили, для круглых – круглые (иногда квадратные для обеспечения укова).

Тип слитка (обычный, укороченный, удлиненный, малоприбыльный, бесприбыльный и т. п.) выбирают в зависимости от назначения поковок. Если поковки ответственных деталей, то каждую из них предпочтительнее ковать из отдельного слитка. В ряде случаев из слитка куется несколько поковок, но при этом применять слитки более 15 т не следует. Для поковок неответственных де-

46

талей масса слитка и количество поковок из него выбираются из условия ковки, наименьших затрат времени и наименьшей себестоимости. Для поковок, контроль качества металла у которых ведется по поперечным пробам, слитки большого сечения выбирать не следует.

2.2.6. Определение размеров заготовки

Для поковок, изготавливаемых вытяжкой, сечение заготовки определяется из условия обеспечения необходимой величины укова

Fисх у0 Fmax пок

где Fmax пок – максимальное сечение поковка; y0 – степень укова.

дим для устранения крупнозернистости, вызванной нагревом металла перед ковкой, а также для получения необходимой структуры и свойств металла.

Для поковок, изготавливаемых осадкой, в основу определения размеров заготовки принимается найденный её объем и отношение высоты к диаметру или стороне квадрата – не более 1,5 – 2,5 – во избежание продольного изгиба при осадке:

hисх (1,5 2,5) dисх;

где dисх 3 Vисх (0,8 1,0) – для крупного сечения, или dисх 3 Vисх (0,75 0,9) – для квадратного.

После расчета диаметра берется ближайший стандартный размер и из условия постоянства объема определяется длиназаготовки.

47

2.2.7. Выбор операций ковки и последовательности их выполнения. Подбор инструментов и приспособлений

Выбор предварительных, основных, вспомогательных и отделочных операций, необходимых для изготовления той или иной поковки, зависит от многих факторов. К их числу прежде всего относятся форма, размеры, масса и материал поковки, требования к ее качеству, обусловленные техническими условиями, вид и размеры заготовки для ковки, вид (тип) производства и размер партий поковок, уровень технического совершенства кузнечного производства на данном предприятии и др.

Выбор основных операций ковки и последовательности их осуществления значительно облегчаются при использовании классификации поковок. Для каждой группы и подгруппы поковок рекомендуются основные операции ковки и необходимый инструмент.

2.2.8. Выбор оборудования для ковки

Основное оборудование для ковки выбирают в зависимости от массы заготовки, парка машин и степени их загрузки. Небольшие и средние поковки изготовляют под молотами, крупные – на прессах.

Молот или пресс выбирают по операции, требующей наибольшего усилия. Осадка требует большего усилия, чем другие операции, протяжка и прошивка осуществляются при меньших усилиях. Масса падающих частей молота или усилие пресса на этих операциях могут быть подсчитаны по формулам, приведенным в справочниках, или подобраны по таблицам и диаграммам. Далее определяют соответствие массы заготовки грузоподъемности и другим техническим характеристикам подъемных кранов, падающих частей молота для ковки поковок типа зубчатых колес с применением осадки.

Так как гибка и отрубка по сравнению с другими операциями требуют значительно меньших усилий, то их, как правило, не рассчитывают.

48

После определения мощности ковочного оборудования определяют соответствие габаритов его рабочего пространства для размещения в нем инструмента, заготовки и поковки с учетом выполнения необходимых обжатий и манипуляций. Особенно важен учет габаритов рабочего пространства для выполнения операций осадки и раскатки на оправке.

Далее определяют соответствие массы заготовки грузоподъемности и другим техническим характеристикам подъемных кранов, загрузочных машин, ковочных манипуляторов и других вспомогательных устройств, которые предназначены для обслуживания выбранного пресса или молота.

2.3.Технология ковки на прессах

2.3.1.Ковка под прессом кольца диаметром до 3000 мм

Ковка под прессом кольца (рис. 2.3) состоит из следующих операций:

1.Нагрев слитка.

2.Ковка цапф, биллетировка, обрубка прибыльной и донной частей.

3.Осадка заготовки под плитами.

4.Прошивка отверстия в заготовке.

5.Paскатка до требуемого диаметра с помощью круглой оправки и стоек.

6.Осадка.

7.Раскатка до поковочных размеров, аналогично 5-й операции.

8.Контроль размеров поковки.

Рис. 2.3. Чертеж детали «кольцо»

50

При укове на фланец, равном 1,75, площадь сечения заготовки (слитка) должна быть19,6 1,75 34,2 дм², что соответствуетдиаметру – 660 мм.

Рис. 2.5. Одноколенчатый вал

Слиток массой 9 т имеет меньший диаметр – 670 мм. Из этого слитка можно отковать около 6-ти таких валов, либо оставшуюся часть слитка использовать на другую поковку. Если же использовать операцию осадки для увеличения укова, то можно взять слиток меньшего размера.

Для ковки слитка массой 9 т с диаметром – 890 мм требуется пресс усилием 100 кН. Технология ковки состоит из следующих операций:

1.Оттянуть цапфу 450 мм и надеть патрон (рис. 2.6). Инструмент: бойки плоские, контователь. Для этой цели обычно используют прибыльную часть.

2.Обжать грани на диаметр – 650 мм, обрубить поддон. Бойки: верхний – плоский, нихний – вырезной. Топор.

Рис. 2.6. Беллитировка, потяжка цапфы

3. Протянуть слиток на квадрат 550 × 550 мм.

Длина поковки (прокованного квадрата) на один вал – 560 мм.