Операции ковки

Поковки получают в результате осуществления технологического процесса ковки.

Технологический процесс — совокупность технологических операций выполняемых планомерно и последовательно в пространстве и времени для получения деталей, заготовок, изделий.

Операции ковки подразделяются на предварительные, основные, вспомогательные и отделочные и отличаются применяемым инструментом.

Переходом называется часть операции получения каждой новой поверхности одним инструментом.

К предварительным операциям ковки относятся разрубка и надрубка.

Разрубка — разделение поковки или заготовки на части путем внедрения кузнечного инструмента.

Надрубка — образование углублений на заготовке за счет внедрения кузнечного инструмента на неполную толщину заготовки.

К основным операциям ковки относятся осадка, протяжка, прошивка, отрубка, гибка, передача.

Осадка — операция уменьшения высоты заготовки с увеличением площади ее поперечного сечения (рисунок 1, а). Осадку заготовки осуществляют между бойками или подкладными плитами (рисунок 1, б).

Разновидностью осадки является вы­садка. При высадке осадка осуществляется на отдельном участке заготовки. Примером высадки (рисунок 1, в) является изготовление головки болта.

а	б	в

Рисунок 1 – Схемы осадки: а — между плоскопараллельными бойками;
б — в кольцах; в – высадка

Протяжка — операция удлинения заготовки или ее части за счет уменьше­ния площади поперечного сечения (рисунок 2, а). Протяжку проводят последова­тельными ударами или нажатиями на от­дельные участки, примыкаю­щие один к другому, с одновременным перемещением заготовки и поворотами ее на 90°. При каждом нажатии уменьшается высота сечения, увеличива­ются ширина и длина заготовки. Общее увеличение длины равно сумме прираще­ний длин за каждое нажатие. При этом увеличение ширины остается равным по всей длине заготовки. Если заготовку повернуть на 90° вокруг горизонтальной оси и повторить протяжку, то уширение, полученное в предыдущем проходе, уст­раняется, а длина заготовки снова увели­чивается. Чем меньше подача при каждом нажатии, тем интенсивнее удлинение. Однако при слишком малой подаче могут получиться зажимы (рисунок 2, б).

Протягивать можно плоскими (рисунок 2, а)и вырезными (рисунок 2, в)бойками. При протяжке на плоских бойках в центре изделия могут возникнуть (особенно при протяжке круглого сечения) значительные растягивающие напряжения, которые приводят к образованию осевых трещин. При протяжке с круга в круг в вырезных бойках силы, направленные с четырех сторон к осевой линии заготовки, способствуют более равномерному течению металла и устранению возможности образования осевых трещин.

е

д

г

б

в

а

 

Рисунок 2 – Схемы протяжки и ее разновидности

Протяжка имеет ряд разновидностей.

Разгонка — операция увеличения ширины части заготовки за счет умень­шения ее толщины (рисунок 2, г).

Протяжка с оправкой — операция увеличения длины пустотелой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок (рисунок 2, д). Протяжку выполняют в вырезных бойках (или нижнем вырезном 3 и верхнем плоском 2)на слегка конической оправке 1. Протягивают в одном направлении — к расширяющемуся концу оправки, что облегчает ее последующее удаление из поковки.

Раскатка на оправке — операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок (рисунок 2, е). Заготовка 5 опирается внутренней поверхностью на цилиндрическую оправку 6, устанавливаемую концами на подставках 7, и деформируется между оправкой и узким длинным бойком 4. После каждого нажатия заготовку поворачивают относительно оправки.

Изменение микрострук­туры и механических свойств слитка при осадке и протяжке зависит от степени деформации, которая выражена величиной коэффициента уковки:

– в случае увеличения поперечного сечения (осадка)

или

– в случае уменьшения поперечного сечения (протяжка)

,

где F _н — начальная площадь поперечного сечения;

F _к — конечная площадь поперечного сечения.

Требуемое значение коэффициента уковки выбирают в зависимости от формы и назначения поковок. Так для придания волокнистой структуры средней части слитка углеродистой стали достаточным считается протяжка или осадка с равным 2, 5–3. Для поковок из ста­ли карбидного класса, при ковке которых требуется измельчение карбидов и их равномерное распределение по сечению, необходимо принимать равным 8–12. При ковке из проката достаточно, чтобы был равным 1, 3–1, 5.

Очевидно, чем больше уковка, тем лучше прокован металл и тем выше его механические свойства. Поэтому протяж­ку применяют не только для получения поковок с удлиненной осью (валы, рыча­ги, тяги и т.п.), но и в чередовании с осад­кой — для большей уковки металла заго­товки, из которой будут изготавливаться механической обработкой ответственные детали (шестерни, муфты и т.п.).

Прошивка — операция получения полостей в заготовке за счет вытеснения металла (рисунок 3, а).Прошивкой можно получить сквозное отверстие или углуб­ление (глухая прошивка). Инструментом для прошивки служат прошивни сплошные и пустотелые. Последними прошивают отверстия большого диаметра (400–900 мм). При сквозной прошивке сравнительно тонких поковок применяют подкладные кольца (рисунок 3, б). Более толстые поковки прошивают с двух сторон без подкладного кольца (рисунок 3 а).Диаметр прошивня выбирают равным не более 1/2–1/3 наружного диаметра заготовки. При большем диаметре прошивня форма заготовки значительно искажается. Про­шивка сопровождается удаляемой частью – отходом, называемой выдрой.

а	б

Рисунок 3 – Схемы прошивки:
а — двусторонняя; б — сквозная

 

Отрубка — операция отделения час­ти заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформи­рующего инструмента — топора (рисунок 4).Отрубку применяют для получения из заготовок большой длины нескольких коротких заготовок, а также для удаления излишков металла на концах поковок, прибыльной и донной частей слитков и т.п. Инструмент для отрубки — топоры различной формы.

Гибка — операция придания заго­товке изогнутой формы по заданному контуру (рисунок 5).Этой операцией получают угольники, скобы, крючки, кронштейны и т.п. Гибка сопровождается искажением первоначальной формы по­перечного сечения заготовки и уменьше­нием его площади в зоне изгиба, называе­мым утяжкой. Для компенсации утяжки в зоне изгиба заготовке придают увеличен­ные поперечные размеры. При гибке воз­можно образование складок по внутрен­нему контуру и трещин по наружному. Во избежание этого явления по заданному углу изгиба подбирают соответствующий радиус скругления.

Передача — смещение одной части заготовки относительно другой при сохранении параллельности осей или плоскостей частей заготовки (рисунок 6).

 

Рисунок 4 – Схема отрубки	Рисунок 5 – Схема гибки	Рисунок 6 – Схема передачи

К вспомогательным операциям относят кузнечную сварку.

Кузнечная сварка — операция соединения частей заготовок, нагретых до сварочной температуры, с применением давления.

К отделочным операциям ковки относят правку давлением, раздачу и проглаживание.

Правка давлением — устранение искажений формы заготовки.

Раздача — увеличение размеров поперечного сечения части полой заготовки путем одновременного воздействия инструмента по всему
периметру.

Проглаживание — устранение неровностей поверхности заготовки последовательным местным деформированием.