Особенности выполнения кузнечных операций при ковке на молотах

Особенностями ковки на таолотах является то, что удары по нагретым заготовкам наносятся машиной (моло­том), что позволяет изготовлять более крупные поковки, некоторое отличие кузнечного инструмента, большая возможность применения формообразующего подкладного инструмента и поддерживающих заготовки приспособле­ний и ограничения формообразования поковок.

Надрезку выполняют так же, как при ручной ковке.

Надрубки выполняют с помощью кузнечных топоров или односторонних пережимок (см. рис. 3.8,

S) г) ^1 Рис. 7.20. Способы отрубки заготовок на молотах

и 3.9, а). Удары по топорам и пережимкам наносятся верхним бойком молота. Приемы надрубки приведены ниже при описании операции отрубки.

Не рекомендуют применять отрубку холодных заготовок на молотах. Горячие заготовки отрубают на молотах, если они имеют размеры в сечениях больше 50 мм. Перед отрубкой нагретую заготовку кладут на середину бойков. Инструмент устанавливают строго вер­тикально. Внедрять инструмент начинают легкими уда­рами, а затем постепенно увеличивают силу удара. Спо­собы отрубки могут быть следующими.

Отрубка заготовки с прямоугольным сечением с одной стороны состоит в том, что двусторонний топор / (рис. 7.20, а) несильными ударами внедряют в заготовку 2, затем силу удара увеличивают и надрубают заготовку. Необходимо следить за тем, чтобы не повредить топором нижний боек, не затупить топор и избежать появления заусенца. Затем заготовку поворачивают на 180°. Против места сделанной надрубки кладут обсечку 3 (рис. 7.20, б) и ударами по ней верхним бойком оконча­тельно отрубают заготовку. При этом получается отход в виде выдры, по толщине равный толщине перемычки, оставленной при надрубке. Этот способ применяется для отрубки заготовок небольшого сечения.

Отрубку прямоугольных и круглых заготовок с двух сторон применяют, когда они имеют большие сечения. Нагретую заготовку кладут на нижний боек или в призму,

установленную на нем, и надрубают топором примерно на половину сечения (рис. 7.20, б).

Затем топор вынимают и заготовку правят, так как она несколько сминается в зоне надрубки. После поворота заготовки на 180° топор устанавливают над надрубкой (рис. 7.20, г) и ударами бойка окончательно отрубают заготовку. Попасть топором с другой стороны точно по месту надрубки трудно, поэтому при отрубке образуется заусенец. Если такой заусенец не допускается, его удаляют обсечкой 3 (рис. 7.20, д), кузнечным зубилом (рис. 7.20, е) или односторонним топором 5 (рис. 7.20, ж}.

При отрубке заготовок достаточно больших сечений при внедрении топора в металл после трех-четырех ударов по нему бойком рекомендуется вынимать топор из над­рубки и охлаждать, а в надрубку посыпать немного толченого угля (желательно древесного).

Отрубку двумя квадратами применяют для отделения ваготовок от полосового проката (рис. 7.20, з, и).

Протяжку на молотах в основном выполняют в направлении длины заготовки, в обе стороны от плоских бойков (рис. 7.21, а). При этом деформация протекает свободно и металл, осаживаясь под действием бойков, течет в основном в одну сторону. Протяжка заготовки в длину под молотом происходит интенсивнее, если ее выполнять узкими бойками (рис. 7.21, б), так как при этом заготовка будет минимально уширяться и макси­мально удлиняться. Такого же результата можно достичь, если протяжку выполнять раскатками (рис. 7.21, в).

Протяжку поковок с уклонами выполняют, применяя клиновые подкладки (см. рис. 3.12, а) и раскатки (см. рис. 3.11). Получение протяжкой клиновидных уча­стков на заготовках с применением клиновых подкладок и накладок показано на рис'. 7.21, г—е.

Протяжку длинной заготовки молотом обычно начи­нают от середины и ведут постепенно сначала до одного конца, а затем до другого. Ковку при протяжке следует вести сильными быстрыми ударами, чтобы зерна измель­чались по всему сечению. Во время протяжки не рекомен­дуется перемещать заготовку на всю длину бойков, так как получится волнистая поверхность. Перемещать ее следует на 0,5... 0,75 ширины бойков (рис. 7.21, ж}. При этом необходимо постоянно следить за тем, чтобы не образо­вался зажим (рис. 7.21, з).

Рис. 7.21. Способы протяжки заготовок на молотах

При протяжке заготовки на квадратное сечение ее поворачивают на 90° после каждого удара и следующий удар наносят по смежной грани. Протяжку заготовки для эксцентрикового вала выполняют после операций надрубки и образования уступов (рис. 7.22).

При разгонке нагретую заготовку кладут на нижний боек и с помощью пережимки или раскатки уда­рами верхнего бойка делают пережим (рис. 7.23, а) на требуемом расстоянии и необходимой глубины. Затем

Рис. 7.23. Последовательность приемов при разгонке заготовки на молотах

делают пережим перпендикулярно первому (рис. 7.23, б) и от него, переставляя пережимку то влево, то вправо, как показано цифрами на рис. 7.23, в, заготовку раз­гоняют, получая на ней волнистую поверхность. Эту поверхность проглаживают гладилкой и получают по­ковку (рис. 7.23, г).

Раскатку кольца / на больший диаметр выпол­няют на круглой оправке 2 в специальном приспособле­нии 3, установленном на нижнем бойке 4 молота (рис. 7.24). После каждого удара верхним бойком по за­готовке ее поворачивают на небольшой угол и наносят следующий удар. При этом толщина стенки уменьшается, а диаметры кольца увеличиваются.

Уступы и выемки в заготовках выполняют протяжкой после предварительной надрубки заготовки до глубины уступа или выемки. Места надрубки следует Определять, как изложено в гл. 6. Протяжку односторон­него уступа (рис. 7.25, а) вы­полняют узким верхним бой­ком на широком нижнем бойке, чтобы нижняя часть заготовки не деформирова­лась. Двусторонний уступ (рис. 7.25, б) выполняют оди­наковыми по ширине бой-

Рне. 7.24. Раскатка заготовки в виде кольца на молотах

Рис. 7.25. Способы образования уступов и выемок на молотах

ками. Для образования односторонней выемки (рис. 7.25, б) по середине заготовки сначала делают две надрубки, а затем протягивают участок, предназначенный для выемки, на широком нижнем бойке узким верхним бойком или через раскатку /. Двустороннюю выемку (рис. 7.25, г) выполняют протяжкой одинаковыми по ширине бойками или раскатками, после образования на заготовке надрубок с обеих сторон.

Осадку выполняют так же, как при ручной ковке, только деформирование осуществляется бойком, а не кувалдой. Нагретую заготовку устанавливают на нижний боек и по верхнему торцу наносят удары верхним бойком до тех пор, пока диаметр и высота заготовки не станут равными заданным (см. рис. 7.6, а). Между ударами заготовку рекомендуется поворачивать на некоторый угол вокруг вертикальной оси. Для более интенсивной осадки заготовок с большим диаметром применяют полукруглые раскатки / (см. рис. 3.11), а образовавшуюся на торце заготовки волнистую поверхность проглаживают спе­циальной полосой или гладилкой.

Высадку выполняют с целью получения головок и фланцев с бобышками. Высадку конца заготовки / (рис. 7.26, а) выполняют с помощью подкладного кольца 2 с отверстием, угол конусности которого 3... 7°. Если высадку выполняют в кольце 4 без конусности

Рис. 7.26. Способы высадки частей заготовок на молотах

(рис. 7.26, б), то заготовку / из него удаляют с помощью круглой подставки 5 и дополнительного кольца 3.

Высадку средней части заготовки / выполняют с по­мощью подкладного 7 и накладного 6 колец (рис. 7.26, в). имеющих конусности в отверстиях. Перед высадкой концы заготовки протягивают до диаметра несколько меньше диаметров отверстий в кольцах.

Высадку концов длинных заготовок / (рис. 7.26, г), если их невозможно установить на нижний боек, выпол­няют в горизонтальном положении, т. е. их укладывают на нижний боек горизонтально, прижимают верхним бойком и наносят удары по нагретому торцу тяжелой «болдой» 9, подвешенной на цепи 10 или канате. При этом холодный конец заготовки упирается в упор 8.

Пробивку отверстий с одной стороны за один переход выполняют в заготовках небольшой толщины с применением подкладного кольца 3 и подставки 4 (рис. 7.27, а). На заготовку 2 ставится прошивень /, и по нему наносятся удары верхним бойком до образова­ния отверстия и отделения от заготовки выдры 5. В этом случае применяют конические прошивни, которые на заготовку ставят по центру подкладного кольца большим основанием вниз.

Прошивку и пробивку применяют для заготовок большой высоты. Для этого заготовку 2 (рис. 7.27, б) устанавливают на нижний боек, а на нее устанавливают

прошивень 6 и ударом верхнего бойка внедряют его в за­готовку примерно на ²^ от высоты заготовки. После этого прошивень вынимают из углубления и заготовку перевора­чивают, на могемневшее место снова ставят прошивень 6 (рис. 7.26, в) и ударами верхнего бойка пробивают отвер­стие.

В процессе внедрение прошивня металл из-под него течет в радиальных направлениях и поковка изгибается (рис. 7.27, в). Поэтому иногда поковки необходимо пра­вить с помощью кольца 7 (рис. 7.27, г).

При прошивке и пробивке отверстий прошивень может заклиниваться в заготовке. Если заготовка имеет неболь­шую высоту, то заклиненный прошивень освобождают небольшой раскачкой заготовки в диаметральном направ­лении, периодически поворачивают заготовку вокруг вер­тикальной оси. Для облегчения выемки прошивня и высоких углублений в них подсыпают угольную пыль в углубление, образовавшееся после первого удара про­шивня. При необходимости прошивни охлаждают.

Г и б к у по сравнению с другими операциями можно выполнять с меньшими усилиями, поэтому заготовки перед гибкой рекомендуется нагревать до температуры не­сколько ниже начала ковки (см. табл. 5.1), например, стальные заготовки изгибают при температуре 850... 950 °С. Наиболее распространены следующие способы гибки на молотах.

Заготовку зажимают между бойками молота и ударами кувалды отгибают незажатый конец заготовки на требу­емый угол (рис. 7.28, а). Незажатый конец заготовки также можно отогнуть краном (рис. 7.28, б). Гибку с при­менением нижника и угловой накладки выполняют лег­кими ударами верхнего бойка по накладке до соприкосно­вения заготовки с нижником (рис. 7.28, в). Гибку заго-

Рис. 7.27. Способы образования отверстий в заготовках на молотах

Рис. 7.28. Способы гибки заготовок на молотах

тонок сложной формы выполняют в подкладных штампах (рис. 7.28, г) или в быстропереналаживаемых приспособлениях (рис. 7.28, д) с применением односторон­них подбоек различной формы (см. рис. 3.9, а).

Рис. 7.30. Способ скручивания заготовки с применением вилки

Передачу частей заготовки на молотах выпол­няют в одной плоскости или в двух параллельных пло­скостях. Перед выполнением операции передачи на заготовках необходимо сначала сделать надрубки (рис. 7.29, а, б). Передача в одной плоскости (рис. 7.29, б) выполняется при сдвинутых относительно друг друга бойках или с применением специальных подкладок. При этом сдвиг одной части заготовки относительно другой происходит в узкой зоне, прилегающей к плоскости /—/, с которой совпадают торцовые поверхности бойков. Эту передачу применяют для получения деталей с короткой промежуточной шейкой.

Передачу в двух плоскостях применяют при изготовле­нии поковки для детали, имеющей длинную промежуточ­ную шейку. На заготовке делают нарубки с противо­положных сторон (см. рис. 7.29, в). Бойки сдвигают относительно друг друга с оставлением перекрытия бой­ков, равного размеру / (рис. 7.29, г). При действии верх­него бойка на заготовку сдвиг одной части заготовки относительно другой происходит в зоне между пло­скостями /—/ и //—//.

При выполнении этих операций длинный конец заго­товки следует поддержать краном, а также с помощью стоек (см. рис. 4.5, а) или подкладок. Для предотвращения перерезания волокон металла в местах сдвига деформи­рующий инструмент должен иметь большие радиусы округления рабочих кромок.

Скручивание заготовок на молотах выполняют путем зажатия одного конца их между нижним и верхним бойками, свободный конец скручивается вилкой (рис. 7.30) или с помощью специальных приспособлений.

ГЛАВА 8

Завершающие операции, контроль и дефекты поковок

8.1. Охлаждение поковок

Охлаждение поковок после ковки является таким же важным процессом, как и их нагрев. Охлаждение поковок начинается сразу же после выемки их из очага горна или нагревательной печи и происходит постоянно в процессе ковки и после ковки до температуры окружающей среды.

Поковки, получаемые ручной ковкой из углеродистых сталей обыкновенного качества (см. табл. 2.2), после ковки в основном охлаждают на спокойном воздухе. Иногда охлаждение их ускоряют с помощью струй воздуха

Табли ца 8.1 Скорость охлаждения в различных закалочных средах

или окуная в воду после предварительного охлаждения до температуры 700 °С (темно-вншпевый цвет каления). При термической обработке скорость охлаждения поковок можно регулировать, используя различные среды (табл. 8.1). Поковки со сложной конфигурацией и больших размеров из углеродистых качественных, инструменталь­ных и легированных сталей (см. табл. 2.2) нужно охлаж­дать медленно, так как у*них меньше теплопроводность и при быстром охлаждении в них могут образоваться трещины. Уменьшать скорость охлаждения поковок можно зарывая их в песок или шлак сразу же после ковки.

8.2. Очистка поковок от окалины

Окалина, образовавшаяся на поверхности поковок в процессе нагрева на воздухе и перед термической обра­боткой, скрывает внешние дефекты поковок. При после­дующей механической обработке окалина действует как абразив и вызывает быстрое изнашивание режущего инструмента, загрязнение станков и увеличивает скорость изнашивания соприкасающихся с ней деталей. Поэтому окалину с поверхностей поковок удаляют различными способами.

Простейшим способом очистки поковок от окалины является способ сбивания окалины молотком с помощью зубила и металлической щетки. Он применяется при изготовлении единичных поковок и при отсутствии в куз­ницах специального оборудования для очистки поковок от окалины. Другие способы очистки поковок от окалины требуют специального оборудования и редко при­меняются в кузницах немашиностроительных предприя­тий.

Голтовка состоит в том, что поковки несложной формы массой не более 20 кг загружаются в цилиндриче­ский барабан. Барабан закрывается и вращается. Поковки в нем ударяются друг о друга, и окалина с них сбивается. Для смягчения ударов и активизации очистки в барабан часто добавляют специальные металлические звездочки, шарики, гравий, щебень, фарфоровую крошку и др. В таком барабане не очищаются от окалины поверхности отверстий, впадины, различные сопряжения переходов и т. п., а тонкие ребра и острые грани скругляются. Кроме этого, ребра могут деформироваться. В принципе такая установка несложна и может быть изготовлена силами

любой ремонтной мастерской. Работает установка с боль":

шим шумом.

Дробеметная очистка заключается в ис­пользовании кинетической энергии чугунной или стальной дроби диаметром 0,5...2 мм, которая из дробеметного '' аппарата вылетает с большой скоростью, сильно ударяется ' о поверхности поковок и сбивает окалину. Способ эффек­тивен даже при очистке поковок сложной конфигурации.

Дробеструйная очистка состоит в том, что дробь направляется на поковку потоком сжатого воздуха. Этим способом очищают окалину с поверхностей поковок любой формы.

Травление — химическое воздействие водных растворов соляной и серной кислот на окалину и металл, находящийся под слоем окалины. При травлении окалина растворяется и стравливается основной металл под слоем окалины. Для травления углеродистой стали используют следующие составы: первый — 200 г серной кислоты, 50 г поваренной соли и 10 г кровяной соли [гексациано-феррат (III) калия] на 1 л воды, второй — 150 г соляной кислоты и 10 г кровяной соли на 1 л воды. Наилучшие результаты получают при подогреве первого состава до 50...60°С, второго до 30...40°С. После удаления окалины поковки промывают в горячей воде при 85...90 °С, нейтра­лизуют в щелочном растворе и снова промывают в воде.