Файл: А. В. Демидов С. Л. Новокщенов.pdf

28
(модель НА1546), они могут резать круглые штанги диаметром до
320 мм (при

в
= 500 МПа), квадрат со стороной до 300 мм, полосу
450 х 200 мм и совершают 12 ходов в минуту. Мелкие сортовые ножницы могут совершать до 50 ходов в минуту.
Сущность такого способа резки прутков (рис. 2.1, а) состоит в том, что в верхнем положении ножа 4 и прижима 3 пруток 2подает- ся до упора 6, после чего прижим опускается и прижимает пруток к неподвижному ножу 1, затем подгонной нож отрезает заготовку 5.
Длина заготовки меняется регулированием упора.
Резка на кривошипных ножницах высоко производительна и происходит без отходов, вызванных самим процессом резки.
Недостатком является искажение формы заготовки, косина
(неперпендикулярность торцов образующей заготовки), смятие с и утяжины у. Не всегда удовлетворительна и точность резки. Для уменьшения искажений формы заготовки выпускаются ножницы
(Н1834 и Н1838) для резки с дифференциальным зажимом, при ко- торой пруток и заготовка зажимаются силой Q, пропорциональной усилию резки Р. Резку с предварительным подогревом применяют для предотвращения дефектов (трещин), снижения усилия и повы- шения точности отрезаемых заготовок.
Рис. 2.1 Схема резки заготовок
Разрезка в штампах на прессах позволяет добиться более вы- сокой (чем на ножницах) точности размеров и формы. Применяется также холодная ломка на прессах проката, на который предвари- тельно нанесены канавки – концентраторы напряжений. Точность ломки невысока.

29
Отрезка заготовок со снятием стружки на отрезных станках отличается высокой точностью и практически отсутствующим ис- кажением сечения заготовки в зоне реза, однако имеет меньшую производительность и сопровождается отходом металла в стружку.
Применяется также газокислородная резка сортового и листо- вого проката.
Для резки листа применяются ножницы кривошипные листо- вые, которые могут быть гидравлическими, высечными, двухдиско- выми и многодисковыми.
Нагрев металла перед обработкой давлением предназначен для уменьшения в 10-15 раз сопротивления металла деформированию и повышения его пластичности. Нагревательные устройства кузнеч- ных и штамповочных цехов делятся на пламенные, электрические
и комбинированные. Пламенные печи работают на природном газе или мазуте, такой нагрев универсален и дешев. По характеру рас- пределения температуры в рабочем пространстве печи делятся на
камерные (температура одинакова во всех точках рабочего про- странства) и методические (температура растет от места загрузки заготовок к месту их выгрузки).
Методические печи могут иметь две, три, четыре зоны с раз- личной температурой. В методических печах (рис. 2.2, а) заготовки 2 перемещаются толкателем 1(транспортером, шагающими балками и др.) по подкладкам 3 от места загрузки к окну для выдачи нагретых заготовок 4, навстречу потоку продуктов сгорания топлива от горе- лок 5 (для газа) или форсунок (для мазута). В зоне I печи произво- дится предварительный подогрев, в зонеII - нагрев до окончатель- ной температуры, в зоне III температура в разных точках заготовки выравнивается. а б
Рис. 2.2. Схемы нагревательных устройств

30
Электронагрев более дорог, но позволяет достичь более высо- кой производительности труда, провести полную автоматизацию, улучшить условия труда. Основные виды оборудования для элек- тронагрева: электропечи сопротивления, индукционные нагрева-
тели, установки электроконтактного нагрева.
При индукционном нагреве (рис.2.2, б) заготовки 1 продви- гаются толкателем через спираль из медной трубки (индуктор) 2, по которой для охлаждения циркулирует вода и пропускается перемен- ный электрический ток. Заготовки нагреваются за счет индуциро- ванных в них токов.
2.3. Ковка
Ковка – способ обработки металлов давлением, при котором инструмент оказывает на заготовку многократное прерывистое дей- ствие, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры. Ковкой получают изделия массой до
200 тонн из слитков или проката. Различают ковку в штампах и без применения штампов, так называемую свободную.
При свободной ковке (ручной или машинной) металл не огра- ничен совсем или ограничен с одной стороны. Свободная ковка на молотах и прессах позволяет получать заготовки простой формы массой от нескольких килограммов до сотен тонн из углеродистых и легированных сталей и специальных сплавов в единичном и мелко- серийном производстве. В качестве оборудования для ковки исполь- зуются пневматические ковочные молоты, паровоздушные ко-
вочные молоты, гидравлические ковочные прессы.
Пневматические ковочные молоты (рис. 2.3) приводятся в действие электродвигателем 13, соединенным муфтой 12с редукто- ром 11,уменьшающим скорость вращения и увеличивающим вра- щающий момент на кривошипе 15, приводящем в движение шатун
14 и поршень 5 компрессорного цилиндра 9. При перемещении поршня 8 поочередно в верхней и нижней полостях компрессорного цилиндра 9 воздух сжимается до 0,2 - 0,3 МПа и при открывании с помощью педали золотников (кранов) 6 или 7 подается в рабочий цилиндр 5, поршень которого 4 на конце массивного штока несет верхний боек 3. В результате падающие части 3 и 4 перемещаются вниз вверх и наносят удары по заготовке, лежащей на нижнем бойке
2, закрепленном на массивном шаботе 1. Масса шабота ковочных

31 молотов, в 10 - 15 раз больше массы падающих частей. Чем больше масса шабота, тем выше КПД. Все части объединены в единое целое станиной 10. Молоты деформируют металл за счет энергии, накоп- ленной падающими частями к моменту их соударения с заготовкой, пропорциональной массе падающих частей, которая и является энергетической характеристикой этих машин. Выпускаются с номи- нальной массой падающих частей от 1 до 5000 кг (модели
МВ4127…М4140А). Область их применения – ковка мелких поко- вок (средняя масса фасонной поковки 20 кг).
Рис. 2.3. Пневматический ковочный молот
Паровоздушные ковочные молоты по принципу действия по- хожи на пневматические, но приводятся в действие паром или по- догретым сжатым воздухом давлением 0,7-0,9 МПа. Для их работы на заводе требуется наличие котельной или компрессорной. Делятся на арочные 1343А (рис.2.4), мостовые М1547 и одностоечные.
Арочные и мостовые молоты имеют массу падающих частей от 1 до
8 тонн.

32
Рис. 2.4. Арочный паровоздушный ковочный молот
Гидравлические ковочные прессы (рис.2.5) являются маши- нами статического действия, они характеризуются величиной разви- ваемого усилия. Усилие создается с помощью водной эмульсии или минерального масла, подаваемых в рабочий цилиндр 6 под давлени- ем 20-30 МПа. Плунжер 5 передает усилие подвижной поперечине 4, несущей верхний боек 2 и перемещающейся по колоннам 3. Нижний боек 1 устанавливается на нижней неподвижной поперечине 12, ко- торая колоннами 3 соединена с верхней неподвижной поперечиной
10, несущей рабочий цилиндр. Подъем подвижной поперечины вверх осуществляется подачей рабочей жидкости в возвратные ци- линдры 9, плунжеры 8 которых посредством верхней поперечины 7 и тяг 11 поднимают подвижную поперечину. Выпускают прессы усилием от 5 до 125 МН. Область применения – изготовление круп- ных поковок из слитков до 400 тонн. Пример маркировки ПБ1341.

33
Рис. 2.5. Гидравлический ковочный пресс
При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стен- ками рабочей полости штампа и при деформации приобретает фор- му, соответствующую этой полости. Способ применяется в массо- вом и крупносерийном производствах.
Основные средства автоматизации ковки: ковочные краны,
ковочные манипуляторы, столы подъемно-поворотные.
Ковочные мостовые краны имеют две тележки: главная пред- назначена для манипулирования изделием (подача слитка под пресс, кантование его в процессе ковки); вспомогательная - для переноса инструмента и поддержки концов заготовки в процессе ковки. Ко-
вочные поворотные краны применяют для обслуживания молотов с массой падающих частей 0,5 т и выше: для загрузки печей, подачи заготовок от печи к молоту, манипулирования заготовкой в процессе ковки, удаления поковки от молота. Для передачи заготовок и поко- вок применяют разнообразные склизы и конвейеры. Посадочные машины подают заготовки к печи, загружают их в печь, выдаютих из печи к прессу.

34
Ковочные манипуляторы зажимают заготовку клещами, пе- ремещают ее, вращают в горизонтальной плоскости (кантуют) и поднимают ее. Манипуляторы для инструмента подносят и удержи- вают инструменты в процессе ковки.
Столы подъемно-поворотные применяют для обеспечения захвата и перехвата заготовки манипулятором. Из печи заготовки укладывают на стол, находящийся на уровне пола. После подъема стола заготовка может быть захвачена манипулятором. Для пере- хвата заготовки манипулятор кладет ее на стол, который повора- чивают на 180 °, после чего манипулятор берет заготовку за другой конец.
2.4. Штамповка
Штамповка – способ обработки металлов давлением, при ко- тором течение металла ограничено поверхностями полостей и вы- ступов штампа. Штамп - металлическая форма, верхняя и нижняя части которой образуют замкнутую полость по форме изготовляе- мой детали – штамповки. В зависимости от формы заготовки (лист, прокат и т.д.) и оборудования различают объемную и листовую
штамповку, в зависимости от температуры процесса - холодную
штамповку и горячую. Прообразом штамповки можно считать че- канку монет. Преимущества метода: в десятки раз производительнее ковки, штампованные детали имеют в 2-3 раза меньшие припуски на обработку, чем кованые, т.е. выше процент использования металла, возможность получать заготовки более сложной конфигурации.
Для горячей объемной штамповки применяются паровоз-
душные штамповочные молоты, кривошипные горячештампо-
вочные прессы, винтовые прессы, гидравлические штамповочные
прессы, горизонтально-ковочные машины.
Паровоздушные штамповочные молоты (ПШМ) (рис. 2.6) конструктивно несколько отличаются от ковочных паровоздушных молотов.

35
Рис. 2.6. Паровоздушный штамповочный молот и штамп к нему
При штамповке металл, преодолевая сильное сопротивление, вытекает из штампа, заполняя заусенечную (облойную) канавку.
Удары молота в этот момент гораздо жестче, чем при ковке. Поэто- му для обеспечения повышенной точности поковок шабот 2 ПШМ и фундамент 1 гораздо массивнее, чем у ковочных молотов, стойки 4 установлены непосредственно на шаботе и связаны подпружинен- ными болтами во избежание разрыва болтов при жестких ударах.
ПШМ имеют регулируемые направляющие 3 бабы 5 для установки необходимого зазора. Парораспределительным золотником 7 по- средством педали 9управляет сам штамповщик (а не подручный, как при ковке). При ненажатой педали криволинейный рычаг 5, воз- действуя на парораспределитель, заставляет бабу качаться в верхнем положении, так как пар попеременно поступает в поршневую и што- ковую полости рабочего цилиндра 6. ПШМ - машины динамическо- го действия и их главной энергетической характеристикой является

36 масса падающих частей. Изготовляются ПШМ с массой падающих частей от 0,63 до 25 т.
Инструментом при штамповке на ПШМ служит штамп, ниж- няя половина которого показана на рис. 2.6, б. Штамп может иметь от одного до нескольких ручьев (на рисунке - 4). Ручей - совокуп- ность вырезов в верхнем и нижнем штампе, одновременно деформи- рующих заготовку. Штамп

инструмент специальный, предназна- ченный для получения только одного типоразмера поковки. Вслед- ствие ударного характера работы ПШМ, верхний и нижний штампы

массивные монолиты из дорогой легированной штамповой стали для горячего деформирования (например, 5ХНВ, 5ХГМ, 5ХНМ или др.). Их обработка производится на копировальных станках или станках с ЧПУ, она длительна, трудоемка и дорога. Однако по срав- нению с ковкой штамповка обеспечивает значительно более высо- кую производительность, позволяет получать более сложные, при- ближенные по формам и размерам к детали поковки, требующие меньшего объема обработки резанием за счет меньших припусков.
Суммируя достоинства и недостатки штамповки на ПШМ, можно сказать следующее. ПШМ позволяют получать поковки с большой разницей площадей поперечных сечений по длине без при- влечения другого оборудования. Вследствие отсутствия вы- талкивателей в штампах уклоны на поковках значительны. ПШМ требуют для своей работы наличия котельной для производства пара или подогрева сжатого воздуха, получаемого в компрессорной; ос- тальное штамповочное оборудование имеет электрический (в наше время - универсальный) привод. Штамповка на ПШМ требует хо- рошей подготовки рабочего. Резкие удары ППМ могут сильно ме- шать работе соседнего оборудования, сотрясая его, поэтому ПШМ часто устанавливают на амортизаторы-виброгасители. Ударный ха- рактер работы приводит к повышенной опасности для работающих, требует от них повышенного внимания и ведет к повышенной утом- ляемости, однако делает ПШМ предпочтительными для получения поковок с относительно высокими ребрами.

37 руют заготовку и, пройдя нижнюю мертвую точку, возвращаются. В верхнем положении ползуна муфта 6выключается и тормоз 2 оста- навливает кривошипный вал 4. Верхняя плита блока 8 крепится к ползуну и ходит по двум направляющим колонкам 13.
Рис. 2.7. Кривошипный горячештамповочный пресс
Штамповые ручьи располагаются во вставках 9 и 10, имею- щих выталкиватели 14 и в закрепленных в верхней 8 и нижней 11 плитах блока. Стандартный блок имеет три пары вставок. Клин 12 позволяет регулировать штамповую высоту.
Скорость движения ползуна КГШП (около 0,8 м/с) примерно в
10 раз меньше, чем у ПШМ, т. е. его воздействие на заготовку близ- ко к статическому, и главной характеристикой КГШП является раз- виваемое им усилие, которое может быть от 6,3 до 125 МН. Счита- ется, что при штамповке 1 (одна) тонна массы падающих частей
ПШМ эквивалентна 10 МН усилия КГШП.
Неударный характер работы КГШП влечет за собой некоторые последствия. Хуже заполняются тонкие глубокие полости в штампе вследствие отсутствия действующих на металл инерционных сил.
Хуже чем на ПШМ отделяется окалина, что делает необходимым введение механической очистки или гидроочистки либо применение безокислительного и малоокислительного нагрева. Штампы изго- товляются сборными. Фундаменты КГШП не столь мощны, как у
ПШМ, здания прессовых цехов могут быть более легкими и деше- выми, сотрясение при работе КГШП значительно слабее и поэтому

38 не так вредно сказывается на работе окружающего оборудования, как сотрясение при работе ПШМ. Отсутствие шума и сотрясений снижает утомляемость работающих. Работа на КГШП более безо- пасна и требует менее высокой квалификации, чем на ПШМ. Верх- ний и нижний штампы КГШП имеют выталкиватели, что позволяет уменьшить уклоны на поковках, тем самым экономя металл и уменьшая стоимость обработки резанием. Точность поковок КГШП выше, чем поковок ПШМ. Стоимость КГШП приблизительно в 3 раза больше, чем у соответствующего ПШМ, производительность больше на 30 %, КПД - в 3 - 4 раза выше, чем у ПШМ. Источник энергии для КГШП (электроэнергия)

самый современный и уни- версальный (не требуется строительства котельных, как для ПШМ).
Винтовые прессы (ВП) имеют в начале деформирования дос- таточно большую скорость ползуна (3-4 м/с), поэтому их иногда от- носят к молотам. Однако технологически они ближе к прессам. По- этому ВП характеризуются развиваемым ими усилием. ВП просты по конструкции, в наладке и обслуживании. Обеспечивают стабиль- ную точность поковок. Широко применяются в мелкосерийном и серийном производстве для точной штамповки турбинных лопаток, дисков, шестерен.
Гидравлические штамповочные прессы имеют усилие до 750
МН и применяются для штамповки крупных заготовок, штамповки из малопластичных материалов и выполнения операций, требующих большого усилия на протяжении большого хода.
Горизонтально-ковочные машины (ГКМ) – кривошипная машина, траектория ползуна которой лежит в горизонтальной плос- кости. Позволяет получать заготовки, приближенные по форме и размерам к готовым деталям, экономит металл, уменьшает трудоем- кость последующей механической обработки, снижает себестои- мость деталей. Заготовками для штамповки на ГКМ служат различ- ные (чаще круглые) прутки или трубы. На ГКМ получают заготовки от 0,1 до 100 кг средней сложности в серийном и массовом произ- водстве.
Для обеспечения более высокой чистоты поверхности, боль- шей точности размеров изделия применяют холодную штамповку для изготовления небольших деталей массой до 1 кг. Применяются
прессы чеканочные кривошипно-коленные КВ8334, автоматы
холодновысадочные АГ1216, А1221А, АВ1919Б.
Прессы чеканочные кривошипно-коленные КВ8334 ...