Основные операции ковки и показатели деформационных и силовых условий процесса

Осадка

Осадка - это операция ковки, при которой увеличение сечения заготовки, перпендикулярное к действующей силе, происходит за счет уменьшения размера по высоте (рис. 7.7).

Целями операции осадки являются:

  • • увеличение поперечного сечения поковок;
  • • выравнивание торцов заготовок перед прошивкой при изготовлении полых поковок, например, поковок типа колец, барабанов, муфт;
  • • дробление литой дендритной структуры заготовки и уменьшение неравномерности свойств в поперечном и продольном направлении перед протяжкой;
  • • увеличение укова в случае, если площадь наибольшего поперечного сечения выбранного слитка не обеспечивает требуемого укова;
  • • повышение механических характеристик в тангенциальном и радиальном направлениях в поковках типа шестерен и др.

Выполнение осадки требует, чтобы бойки полностью перекрывали торцы заготовки от начала и до конца операции. В результате действия сил трения на контактных поверхностях бойка и заготовки форма боковой поверхности поковки при осадке получается бочкообразной. Такому эффекту способствует также охлаждение торцов заготовки из-за контакта с холодными бойками. В объеме осаженной поковки выделяют три зоны (рис. 7.8). В зоне I реализуется всестороннее сжатие, это зона затрудненной деформации. Зона II - эта зона наиболее интенсивной деформации. Зона III выходит на боковые поверхности заготовки, и в ней величина деформации промежуточная между зонами I и II. В зоне III возникают растягивающие напряжения, способные служить причиной появления трещин, что ограничивает максимальную степень деформации при осадке.

Степень деформации при осадке ен определяют по формуле

(7.1)

н

где Я - высота заготовки до осадки; Нж- высота заготовки после осадки.

Предельно допустимая степень деформации при осадке может колебаться в широких пределах и зависит от свойств материала.

Если осаживать призматическую заготовку, имеющую квадратное сечение, то в процессе осадки искажается форма нс только вертикальных, но и горизонтальных сечений заготовки. Искажение формы будет тем больше, чем больше степень деформации при осадке, причем квадрат и вообще любое по форме поперечное сечение заготовки согласно принципу наименьшего периметра стремится принять форму круга. Причина искажения формы заготовки заключается в действии силы трения. При осадке без действия сил трения цилиндрической заготовки образующая ее боковой поверхности остается прямой, а сечение призмы, имеющее форму квадрата, после осадки останется квадратным.

При осадке придерживаются выполнения следующих основных правил.

  • 1. Осадка требует больших энергозатрат, достигающих максимума в конце процесса. Поэтому, если в технологическом процессе есть осадка, то мощность деформирующего оборудования подбирают по усилию осадки.
  • 2. Отношение — у обкатанных слитков перед осадкой должно быть

О

меньше либо равно 2,5, чтобы не происходил изгиб заготовки.

4. Торцевая поверхность заготовки перед осадкой должна быть гладкой и перпендикулярной относительно своей оси. При необходимости следует выровнять торцы заготовки легкими ударами молота или нажатиями пресса.

Схема осадки

Рис. 7.7. Схема осадки: Н- высота заготовки до осадки; Нос - высота заготовки после осадки; О - диаметр заготовки до осадки; Ос[)ос - средний диаметр заготовки после осадки; ?)максі - максимальный диаметр заготовки после осадки; Рос- усилие осадки; АН - абсолютное обжатие; т - напряжение трения

Зоны деформации при осадке

Рис. 7.8. Зоны деформации при осадке:

I - затрудненной деформации;

II - интенсивной деформации;

III - действия растягивающих

напряжений

  • 5. Перед осадкой заготовку или слиток необходимо подкатать до цилиндрической формы.
  • 6. Для снижения бочкообразности можно применять смазку, подогрев бойков или использовать прокладки из мягкой стали по торцам заготовки.
  • 7. Осадку следует вести с учетом критических степеней деформации, чтобы избежать роста зерна в металле.

Основными разновидностями осадки являются: осадка на плоских бойках (плитах) без хвостовика, осадка с хвостовиком, осадка в подкладных кольцах, высадка и осадка путем разгонки.

Осадка слитка с хвостовиком

Рис. 7.9. Осадка слитка с хвостовиком: 1 - верхняя осадочная плита; 2 - слиток с хвостовиком; 3 - нижняя осадочная плита; 4 - плита, устанавливаемая на столе пресса

Осадку на плоских бойках (плитах) без хвостовика применяют для получения поковок типа дисков или заготовок под последующую прошивку.

Осадку с хвостовиком используют для получения крупных поковок из слитков, которые после осадки подвергают протяжке. Хвостовик или цапфу, полученную обкаткой слитка, при осадке вставляют в отверстие нижней плиты (рис. 7.9).

В дальнейшем хвостовик служит местом захвата заготовки. Рабочий торец плит имеет форму шаровой поверхности, которая обеспечивает лучшее центрирование слитка при осадке.

Осадка в подкладных кольцах (рис. 7.10) производится с предварительной оттяжкой хвостовиков или затеканием металла в отверстия колец.

б

Рис. 7.10. Осадка в подкладных кольцах: а - с предварительно оттянутыми бобышками: I - верхний боек, 2 - верхнее подкладное кольцо; 3 - заготовка до осадки; 4 - заготовка после осадки; 5 - нижнее подкладное кольцо; 6- нижний боек; 6-е затеканием

металла в отверстия

Осадку с затеканием металла в отверстия подкладных колец применяют для получения изделий типа глухих шестерен, фланцев и дисков

с бобышками, когда высота бобышек мала и оттяжка их затруднительна или нежелательна.

Высадка - это осадка части заготовки (рис. 7.11). Эту операцию применяют для изготовления поковок, имеющих бобышку с одной стороны. Для высадки используют те же рекомендации по отношению высоты к диаметру заготовки, что и для осадки на плоских бойках. При этом ограничение деформации участков невысаживаемой части заготовок осуществляется или с помощью инструмента или путем местного нагрева высаживаемой части.

Схема высадки

Рис. 7.11. Схема высадки:

1 - верхний боек; 2 - заготовка; 3 - поковка; 4 - подкладное кольцо; 5 - нижний боек

Получение высадкой фланцев на длинных и тяжелых поковках выполняют с помощью подвешенной на цепи крана стальной штанги 4 с утолщением на конце, называемой «романом» или «соколом» (рис. 7.12, а). Перед высадкой конец заготовки подвергают местному нагреву, а затем, нанося удары «соколом», высаживают нагретый участок 3. Для высадки поковок средней массы используют клиновой инструмент (рис. 7.12, 6).

При высадке по этому способу нагретую часть заготовки заводят в корпус приспособления и с помощью клина 9, который перемещается верхним бойком 2, производят высадку. Этим способом можно высаживать часть поковки, которая по длине не более двух диаметров. Два этих способа используют в случае, если заготовка нс помещается по высоте между бойками молота или пресса. В настоящее время существуют гидравлические ковочные прессы, имеющие дополнительный горизонтальный цилиндр, с помощью которого можно проводить высадку.

Для уменьшения высоты и увеличения диаметра уже осаженной заготовки применяют осадку путем разгонки (рис. 7.13). Эта операция требует небольших усилий за счет резкого уменьшения площади контакта между заготовкой и инструментом. Первоначально заготовку осаживают на молоте или прессе до определенного диаметра, пока позволяет мощность оборудования, а после этого производится осадка путем разгонки.

На рис. 7.13 показана осадка путем разгонки небольших поковок. Для разгонки применяется полукруглая раскатка 1 (рис. 7.13, а), которая устанавливается по диаметру заготовки и поворачивается на определенный угол вокруг вертикальной оси после каждого обжатия. Для выравнивания волнистой после осадки поверхности применяют плоские раскатки.

На рис. 7.13, 6 заготовку укладывают на нижний боек и на подставку и после каждого удара молота поворачивают вокруг вертикальной оси.

На рис. 7.13, в показана разгонка полотна крупного диска под прессом с помощью узкого бойка с вырезом под бобышку. После каждого обжатия заготовку с подкладной плитой или узкий верхний боек поворачивают на определенный угол вокруг оси.

Высадка нагретого конца длинной заготовки

Рис. 7.12. Высадка нагретого конца длинной заготовки: а - «соколом»: 1 -упор; 2 - верхний боек; 3 - высаживаемый участок; 4 - «сокол»; 5 - цепь крана; б - в клиновом приспособлении: 1 -упор; 2 - верхний боек; 3 - высаживаемый участок; 6-нижний боек; 7-поковка; 8 -прокладка; 9 -клин; 10- корпус

приспособления; 11 - стол пресса

Осадка путем разгонки

Рис. 7.13. Осадка путем разгонки: а- с помощью раскатки; 6-е помощью бойков; в - узким бойком с вырезом: 1 - раскатка, 2 - бойки, 3 - подставка

в

После осадки выполняют отделочные операции, к которым можно отнести обкатку по диаметру и правку торцов.

Для того чтобы выбрать оборудование для осадки, требуется рассчитать усилия, которые являются максимальными во всем технологическом процессе ковки. Поэтому выбор молота или пресса для деформации металла является определяющим во всем технологическом цикле.

Выбор молота производится в зависимости от энергии Ж, затраченной на последний удар, которую определяют по формуле (7.2)

где - сопротивление деформации металла при температуре осадки; г)ул -коэффициент полезного действия удара молота; Н и Нос - высота заготовки до и после осадки; 7) и Д,с - диаметр заготовки до и после осадки; Гзаг -объем заготовки.

Выбор пресса для осадки производится по усилию Р, которое определяется по формуле

Р = Ч/ио«(і + 0,17^)ї^> (7.3)

где ум - масштабный коэффициент ( у/м = 0,5-0,8 в зависимости от массы слитка).

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >