Свободная ковка

Свободной ковкой можно изготовлять поковки различной массы: от нескольких граммов (кованые рыболовные крючки, лезвия ножей, коуши для петель тросов) до нескольких десятков и сотен тонн (детали гидротурбин, цилиндры гидроаккумуляторов, валы корабельных гребных винтов и т.д.).

Разновидности свободной ковки по характеру используемой деформирующей силы для наглядности можно представить в виде следующей схемы:

Ручную ковку выполняют на наковальнях с применением в качестве основного деформирующего инструмента кувалд с массой 2–16кг. В настоящее время этот вид ковки промышленного применения практически не имеет и служит, в основном, для выполнения ремонтных работ, а также для изготовления мелкой кузнечной продукции в небольших мастерских. Поэтому данный вид ковки в лекциях рассматриваться не будет.

Машинная ковка является весьма распространенной в единичном и мелкосерийном производствах с использованием молотового оборудования для обработки мелких и средних поковок и прессового – для средних и крупных поковок. При этом для области использования оборудования распределяются следующим образом.

Ковочные механические молоты (пружинно-рессорные, кривошипные и др.) с массой падающих частей G = 10¸100кг предназначены для изготовления поковок массой 0,1¸2,5кг (фасонных) из заготовок с размерами диаметром 20¸50мм соответственно.

Ковочные пневматические молоты с G = 50¸1000кг используют для ковки поковок массой 1¸70кг из заготовок диаметром 70¸160мм соответственно.

Ковочные паровоздушные молоты с G = 50¸1000кг используют для ковки поковок массой 70¸1300кг из заготовок диаметром 160¸400мм соответственно.

Ковочные гидравлические прессы номинальной силой Р _Н = 5¸150МН используют для ковки поковок из слитков массой 2¸300тн соответственно.

Ковочные механические прессы имеют ограниченное применение и поэтому данные по ним здесь не приводятся.

При машинной ковке используются специальные кузнечные инструменты, которые подразделяются на следующие виды: основные (рабочие или технологические), вспомогательные (поддерживающие) и измерительные.

К рабочим кузнечным инструментам относятся (рис. 19):

бойки плоские (а), закругленные (б), вырезные ромбические (в) и вырезные радиусные (г); оправки конусные (д) и цилиндрические (е);

раскатки круглые (ж), полукруглые и овальные (з), прямоугольные (и) и фасонные (к);

обжимки круглого (л) и квадратного (м) профиля;

пережимки треугольные (н), трапециевидные и фасонные (о) и квадраты (п);

топоры односторонние и двухсторонние (р), угловые (с) и фасонные (т);

вилки для гибки и кручения с прямой (у) и с изогнутой (ф) осью;

прошивни цилиндрические (х), конические (ц), клиновидные (ч) и пустотелые (ш), а также надставки к ним (щ) – сплошные и пустотелые цилиндры;

плоские (ы) и сферические (ю) осадочные плиты с отверстиями;

бочкообразные и конические калибровочные оправки для отверстий (я).

К вспомогательным кузнечным инструментам относятся (см. рис.20):

клещи кузнечные гаечные или поперечные (а), продольные или торцовые (б), продольно-поперечные (в), специальные (г) с кольцами, скобами, восьмерками, шпандырями для фиксации зажима заготовок губками клещей;

специальные приспособления для транспортных и кантовальных работ – воротяжки (д), загрузочно-разгрузочные вилки (е), патроны и уравновешивающие штанги кантователей (ж), клещи грузоподъемные крановые транспортные (з), козлы (и), захваты манипуляторов (к) и кузнечные люнеты (л).

К мерильным кузнечным инструментам относятся (рис. 21):

стандартный инструмент – штангенциркули и метрические линейки (на рис. 21 не показаны);

· специальный кузнечный инструмент – кронциркули (а), угломеры (б), угольники (в), калибры (г), нутромеры (д), проволочные мерители (е) и различного рода шаблоны (ж).

Инструмент для свободной ковки изготовляют из следующих марок сталей:

· бойки – стали 50, 50Г, 40ХН, 5ХНВ, 5ХГМ;

· оправки – стали 35, 40, 50, 40ХН, 5ХГМ, 50Х;

· раскатки – стали 40, 45, 40Х;

· обжимки – стали 40, 45, 50, У7, 40Х;

· пережимки – стали 40, 45, 40Х;

· топоры, просечки – стали 35ХМ, 5ХНВ, 7Х3, 8Х3, 5ХГМ, 5ХНМ;

· вилки – стали 40, 45, 40Х;

· прошивни – стали 40Х, 50, 5ХНВ, 5ХГМ;

· надставки к прошивням – стали 40, 50, 50Х;

· осадочные плиты – стали 35, 35Л и ст.3;

· клещи кузнечные – стали 15, 20, 25 и ст.3;

· вилки загрузочно-разгрузочные, гибочные – стали 40, 45, 50, 50Х;

· кузнечные козлы, люнеты, патроны кантователей – стали 35, 40, 45;

· кольца подкладные, осадочные – стали 35, 50, 5ХГМ;

· мерительный инструмент стандартный – стали У8А, У9А, У10А

· мерительный кузнечный инструмент нестандартный – стали 20, 30, 40, 45, 50 и ст.3, 5;

· ручки к топорам, раскаткам и другому инструменту – стали 15, 20, 25 и ст.3;

· уравновешивающие штанги к кантователю – стали ст.3, 4, 5.

Технологические процессы свободной ковки состоят из ковочных операций и переходов, выполняемых в определенной последовательности друг за другом в зависимости от конфигурации поковок и их размеров. При этом:

· под технологическим процессом подразумевают часть производственного процесса, непосредственно связанную с последовательным изменением состояния предмета производства;

· под ковочной операцией понимают часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте и охватывающую все действия рабочих и оборудования над обрабатываемым изделием (поковкой);

· под технологическим переходом понимают часть технологической операции, характеризующуюся неизменностью обрабатываемой поверхности и неизменностью режима работы оборудования.

Основными операциями свободной ковки являются: осадка (высадка), прошивка, вытяжка (протяжка), гибка, кручение (скручивание, разворот), рубка и сварка.

Главенствующее место среди перечисленных операций занимает осадка, которая используется либо в явном виде, либо проявляется в форме своих разновидностей в остальных операциях ковки. Поэтому при выборе деформирующего оборудования (ковочных молотов или прессов) для ковки поковок в качестве определяющего принимают технологическую силу операции осадки, или же силу протяжки и прошивки, расчет которой выполняют по формулам, основанным на закономерностях операции осадки.