2014-02-09
3590
Определение параметров заготовок для процессов ковки начинают с выбора вида исходного материала – слитка или сортового проката. Слитки выбирают при ковке крупных поковок, для изготовления которых в производственной практике нет соответствующих прутковых материалов (например, валы диаметром свыше 400 мм и массой свыше 800 кг; диски, бруски, цилиндры сплошные и с отверстиями массой более 200 кг и т.д.).
Требуемую массу слитка G СЛ определяют исходя из масс его прибыльной и донной частей, масс поковки, выдры, обрубок и угара по формуле [7]
, [18]
где G ПОК – масса поковки при ее номинальных размерах (см. выше), кг;
G ВЫД – масса выдры (кг), определяемая по ее объему и плотности металла;
G ОБР – масса обрубок (и обсечек), определяемая по их объему и плотности металла, кг;
П и Д – прибыльная и донная части слитка в долях (или в %) от общей массы слитка;
У % – отход металла на угар при его нагреве в % от массы нагреваемых заготовок и количества нагревов.
Перечисленные параметры нуждаются в следующих пояснениях.
|
|
|
Доля донной части (Д) обычно составляет 0,03¸0,05 для углеродистых и 0,05¸0,10 для легированных сталей.
Доля прибыльной части (П) составляет П =0,15¸0,25 для конструкционных углеродистых сталей; П =0,25¸0,30 для конструкционных легированных сталей в слитках, заливаемых сверху с утепленными надставками; П =0,35¸0,40 для слитков отливаемых без утепленных надставок. Для инструментальных легированных сталей возможны значения П =0,5¸0,6.
Объем выдры рассчитывают по формуле 
, в которой d – диметр прошиваемого отверстия поковки (мм); Н – высота поковки перед прошивкой (мм); К – коэффициент, учитывающий условия прошивки: К =0,70¸0,75 при прошивке с подкладным кольцом; К =0,20¸0,30 при односторонней и двухсторонней прошивке; К =1,1¸1,15 при прошивке пустотелым прошивнем. В по
следнем случае объем выдры определяют с учетом внутреннего диаметра прошивня.
Объемы обрубок рассчитывают по формулам [7]:
– для молотовой ковки 
и 
; [19]
– для прессовой ковки 
и 
. [20]
В приведенных формулах D – диаметр поковки; B – ширина сечения (наибольшая), H – высота сечения поковки, мм.
Отход металла на угар У % определяется видом нагрева. При нагреве слитков и заготовок в печах, работающих на жидком и газообразном топливе, принимают У %=3¸2% за каждый нагрев (первый вынос) и У =1,5% за каждый подогрев (последующий вынос). При нагреве металла в электропечах (индукционных, печах сопротивления) принимают У %=0,5¸1%.
После определения массы слитка следует уточнить величину его большей площади поперечного сечения F СЛ (мм2). Это делают, исходя из площади большего поперечного сечения поковки F ПОК (мм2) и рекомендуемого коэффициента укова У по формуле [7]:
|
|
|
[21].
Значение коэффициента укова для углеродистых и среднелегированных сталей обычно пронимают равными У ОБЩ=2,5¸4,0, а для высоколегированных сталей У ОБЩ=3,0¸10. При этом под У ОБЩ понимают произведение У для отдельно взятых операций, используемых для ковки данной поковки, начиная с биллетировки слитка, при которой У =1,15¸1,2. Таким образом:
У ОБЩ= У 1× У 2× У 3… Уi.
В случае ковки поковок из проката используют одну из двух методик расчета параметров исходной заготовки:
а) если ковку выполняют операциями протяжки, то площадь поперечного сечения заготовки определяют по формуле [21], но при этом принимают У ОБЩ³1,25, так как это обеспечивает измельчение выросших при нагреве зерен металла проката;
б) если ковку выполняют операциями осадки, то размеры заготовок определяют из условия равенства объемов металла поковки с учетом отходов и заготовки по следующим формулам [7]:
; 
, [22]
где D 3 – диаметр заготовки, А 3 – сторона квадрата исходной заготовки, мм; 
– объем исходной заготовки с учетом угара (значения V ПОК, V ВЫД, V ОБ, У % оговорены выше); m – коэффициент обозначающий величину отношения L 3 / D 3 или L 3 / A 3, принимают в пределах 2,5¸3,0 (L 3 – длина заготовки).
После определения расчетных размеров поперечного сечения исходных заготовок (D 3 и A 3) выбирают их окончательные значения по ГОСТ 2590-71 (для проката круглого поперечного сечения) и по ГОСТ 2591-71 (для проката квадратного поперечного сечения) и находят величины площадей этих сечений F ГОСТ.
Длину исходной заготовки определяют по формуле
[23]
Расчет масс заготовок для ковки поковок различной формы можно выполнить, используя нормативные коэффициенты выхода годного [5]:
. [24]
Величина 
, обратная 
, получила название коэффициента расхода металла. Тогда примерная масса заготовки составит
. [25]
Численные значения 
устанавливают на основании статистических данных для каждого вида кузнечного производства и типа поковок.
Расход общего количества металла на изготовление поковки из слитка определяется массой выбранного слитка, а общее количество металла, расходуемое на изготовление поковки из проката, определяется нормой расхода металла и рассчитывается по формуле [10]
, [26]
где G 3 – масса заготовки, кг; 
– заготовительный коэффициент; L РУ – расчетная унифицированная длина прутка, мм (L РУ=2500¸3750мм); 
– полезная длина прутка, мм; 
– длина торцового обрезка прутка, мм; d 3 – диаметр прутка заготовки, мм; 
– величина некратности (мм) при резке прутка на заготовки длиной 
.
Экономичность процесса ковки по расходу металла может быть охарактеризована двумя показателями: упомянутым ранее коэффициентом выхода годного 
и коэффициентом использования металла 
, где G ДЕТ – масса готовой детали, кг. При свободной ковке коэффициенты и К ИМ всегда меньше единицы, но экономичность процесса оказывается тем выше, чем ближе эти коэффициенты оказываются к единице.
