125076 (Машины и оборудование)

Оборудование для обработки металлов давлением

Машинная ковка на молотах и гидравлических прессах

К основным операциям ковки относятся: осадка, вытяжка, гибка, закручивание, рубка, прошивка и штамповка в подкладных штампах.

Осадкой называется операция увеличения площади поперечного сечения исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты. Осадка применяется при изготовлении поковок с большими поперечными сечениями и относительно малой высотой (шестерни, диски и т. п.). При изготовлении пустотелых поковок типа колец, барабанов и подобным им осадка применяется как предварительная операция. Разновидностью осадки является высадка, заключающаяся в местном увеличении поперечного сечения. Высадка обычно применяется для получения головок болтов, буртов, фланцев и т. п.

Вытяжкой называется операция увеличения длины исходной заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Вытяжка применяется при изготовлении поковок с удлиненной осью (валов, рычагов, шатунов, тяг и т. п.) и является наиболее распространенной операцией ковки. Она производится последовательными ударами или нажатиями на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому. При деформации заготовки образуется выпучивание ее граней, не соприкасающихся с бойками. Для устранения этого явления в процессе вытяжке заготовку периодически или после каждого удара (нажима) кантуют (поворачивают) на 90° (π/2 рад) вокруг ее оси.

Гибкой называется операция, посредством которой заготовке придают изогнутую форму по заданному контуру. Этой операцией изготовляются угольники, скобы, крюки, кронштейны и т. п. При гибке происходит изменение площади поперечного сечения заготовки в зоне изгиба вследствие сжатия внутренних и растяжения наружных ее слоев, называемое утяжкой. Для компенсации утяжки в месте изгиба заготовке придают увеличенный размер по толщине. При изгибе возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному. Во избежание этого явления подбирают соответствующий радиус закругления и угол изгиба. Помимо заготовок сплошного профиля гибке могут подвергаться также трубы, для чего последние наполняются песком и плотно забиваются с обеих сторон пробками.

Закручивание представляет операцию поворота одной части поковки относительно другой вокруг продольной оси. Закручивание применяется при развороте колен коленчатых валов, при изготовлении сверл и т. п. При закручивании обычно одну часть поковки зажимают между бойками молота или пресса, а другую разворачивают с помощью различного рода приспособлений – воротков, ключей, лебедок и др.

Рубкой называется операция отделения одной части от другой. Применяется рубка для получения из заготовок большой длины нескольких коротких, для удаления излишков металла на концах заготовок или поковок, для удаления излишков металла во внутреннем контуре поковки (вырубка), для удаления прибыльной и донной частей слитка и т. п. Рубка производится при помощи топоров различной формы.

Прошивкой называется операция получения в заготовке отверстия. Инструментом для прошивки является прошивень, который может быть сплошным или пустотелым.

При сквозной прошивке сравнительно тонких поковок применяются подкладные кольца, для высоких поковок – помимо прошивня применяются еще надставки. Отверстия до 400 – 500 мм в диаметре прошиваются сплошными прошивнями. Отверстия диаметром 300 – 900 мм прошиваются пустотелыми прошивнями. Прошивка пустотелыми прошивнями во многих случаях имеет цель удалить из заготовки центральную ликвационную зону и использовать более качественный металл периферийных зон слитка.

При изготовлении в условиях мелкосерийного производства партии поковок с относительно сложным контуром, который трудно выполнить перечисленными выше операциями, применяется так называемая штамповка в подкладных штампах. В подкладных штампах могут изготовляться головки гаечных ключей, головки болтов, валики с буртиками и другие поковки.

Молоты. Основными видами молотов, применяющихся в настоящее время для свободной ковки, являются: 1) приводные пневматические; 2) паровоздушные.

Пневматические молоты применяются для ковки сравнительно небольших поковок и изготовляются с весом падающих частей от 75 до 1000 кг и числом ударов от 210 до 95 в минуту.

Паровоздушные молоты приводятся в действие паром или сжатым воздухом давлением 7 – 9 ати. По конструкции парораспределительного устройства различают молоты с ручным, автоматическим и смешанным устройством.

Гидравлические прессы. Гидравлические прессы приводятся в действие с помощью жидкости (воды, масла) и относятся к механизмам, не имеющим жесткого хода. В период рабочего хода гидравлических прессов энергия подводится непрерывно и скорость их подвижных частей возрастает.

Гидравлический пресс представляет собой сложный агрегат, включающий: пресс, устройство, питающее пресс жидкостью высокого давления, - привод, устройства для наполнения всей установки жидкостью (баки, клапаны, трубопроводы) и устройства для управления прессом (распределители). По роду привода гидравлические прессы подразделяются на прессы, работающие непосредственно от насоса, от насосно-аккумуляторного привода и прессы с мультипликаторным приводом.

Средства механизации ковки

Свободная ковка является трудоемким и малопроизводительным процессом, поэтому механизация ее операций является исключительно важной задачей, способствующей улучшению условий труда и повышению производительности. Многие операции не могут быть осуществлены вручную, поэтому применяются различные механизмы. Основные средства механизации при свободной ковке выбираются в зависимости от формы и размеров заготовки, от рода оборудования (пресс или молот), типа нагревательной печи, установленной у ковочного агрегата, и от характера производства (индивидуальное, серийное и т. п.). При ковке на гидравлических прессах большое применение имеют подвесные электрические кантователи и манипуляторы.

Электрические кантователи представляют собой механизмы со свисающей замкнутой цепью, имеющие электрический привод с редуктором и подвешиваемые к крановому крюку. При неподвижной свисающей цепи происходит только поддерживание конца слитка или патрона, а при ее вращении – кантовка слитка вокруг продольной оси. Управление кантователем производится крановщиком мостового крана.

Манипулятор представляет собой тележку, перемещающуюся по железнодорожным рельсам, на которой установлены электрический и пневматический приводы, осуществляющие как передвижение самой тележки, так и соответствующую работу хобота. Хобот зажимает заготовку, совершает подъем вверх и производит кантовку вокруг продольной оси. Более универсальными манипуляторами являются такие, которые помимо указанных движений осуществляют еще и поворот хобота вокруг вертикальной оси. Управление манипулятором производится машинистом.

К числу средств механизации процесса ковки относится оборудование гидравлических прессов передвижными столами, которые позволяют заранее установить рабочий инструмент (бойки) и по мере надобности вводить их в действие при передвижении стола. Стол пресса перемещается в станине при помощи гидравлических цилиндров с плунжерами. Для фиксации положения стола с инструментом имеется боковой гидравлический стопор. Иногда прессы снабжаются нижними гидравлическими выталкивателями, располагающимися в основании пресса по его центральной оси.

Оборудование литейного производства. Оборудование для заливки форм сплавом

Барабанные ковши хорошо сохраняют температуру сплава, поэтому их применяют при производстве тонкостенных мелких и средних отливок из бронзы, стали и чугуна и в качестве раздаточных, для наполнения более мелких ковшей. Они также могут обеспечить наименьшую высоту падения струи металла при заливке; недостатком их является трудность футеровки.

Оборудование сварочного производства. Сварка плавлением

Сварку на переменном токе ведут с помощью сварочных трансформаторов, которые просты, дешевы, невелики, относительно легки, имеют КПД 85 -90 %. Для ручной дуговой сварки применяются трансформаторы с падающей характеристикой; передвижные ТДМ317… ТДМ503 – 4 и переносные ТД – 102, ТД – 306, а также трансформаторы с электрическим тиристорным управлением ТДЭ – 101 … 402.

Постоянный сварочный ток обеспечивает несколько лучшее качество шва и применяется при сварке плавящимся и неплавящимся электродом, при сварке малых толщин, при сварке в полевых условиях, при сварке некоторых цветных металлов, при наплаве твердых сплавов и др.

Выпрямители содержат трансформатор для снижения напряжения и выпрямляющий вентиль. Они экономичнее электромашинных преобразователей, удобнее в эксплуатации, дают более устойчивую дугу и меньшее разбрызгивание металла. Для ручной сварки применяются выпрямители с падающими характеристиками ВД – 201…ВД – 502, последний может применятся для сварки под флюсом. Универсальные выпрямители ВДУ – 305 … ВДУ – 601 могут переключатся с жесткой характеристики на падающую и применяются не только для ручной сварки, но и для сварки стали плавящимся электродом с среде углекислого газа.

Сварочные преобразователи (например, ПД – 305 и ПД – 502) содержат электродвигатель переменного тока, вращающий генератор постоянного сварочного тока. Их преимуществами являются удовлетворительный коэффициент мощности (cos 0,8) и малая чувствительность к колебаниям напряжения питающей сети, недостатками – низкой КПД, достаточно высокая стоимость, необходимость ухода за коллектором, щетками, подшипниками.

Сварка под флюсом. Схема сварки под флюсом такова. Голая электродная проволока подается механизмом с катушки в зону дуги, перед которой из бункера на изделие в зону стыка подается флюс, нерасплавившийся остаток которого отсасывается в бункер по трубке. Расплавившийся флюс остается на шве в виде затвердевшей корки8.

Автоматическая сварочная установка для сварки под слоем флюса состоит из автоматической сварочной головки, обеспечивающей зажигание и поддержание дуги непрерывной подачей проволоки, механизма для перемещения дуги вдоль шва (или детали относительно головки), источника сварочного тока, флюсовой аппаратуры, аппаратуры управления. Длина дуги поддерживается за счет изменения скорости подачи или скорости плавления электрода. В устройствах первого типа, например, при увеличении длины дуги увеличивается напряжение и система автоматического регулирования увеличивает скорость подачи электродной проволоки. В устройствах второго типа скорость подачи электрода постоянна, характеристика источника сварочного тока жесткая или падающая, поэтому изменение длины дуги вызывает изменение величины сварочного тока. Например, при увеличении длины дуги ток и скорость плавления электрода уменьшаются, что уменьшает длину дуги.

Электродуговая сварка в среде защитных газов

Способ позволяет успешно производить процесс сварки без применения электродных покрытий и флюсов, имеет высокую производительность и легко поддается к автоматизации.

В настоящее время этот способ широко применяется при изготовлении конструкций из стали, алюминия, титана, циркония, никеля, меди и их сплавов.

Сварочные соединения, выполненные этим способом, имеют прочность, близкую к прочности основного метала. В качестве защитных газов применяются инертные и активные газы. Из числа инертных газов применяют гелий и аргон, а из числа активных – азот, водород и углекислый газ.

Сущность способа при электродуговой сварке в защитных газах электрод, расплавленный металл сварочной ванны и расплавляемая часть присадочной проволоки защищаются поступающим из горелки в зону сварки газом, который оттесняет окружающий воздух от зоны горящей дуги эффективность газовой защиты зоны сварки зависит от типа свариваемого соединения и скорости сварки.

На защиту влияет также расстояние сопла от изделия, размер сопла и расход защитного газа. При чрезмерном приближении к изделию сопло сильно забрызгивается, а при удалении нарушается защита зоны сварки. При существующем оборудовании расстояние сопла от изделия выдерживают в пределах 5 – 40 мм.

К основным преимуществам сварки в среде защитных газов относят: а) отсутствие необходимости применения флюсов или покрытий, а следовательно, и очистки швов от шлака и неиспользованных остатков флюса после сварки; б) высокую производительность процесса сварки; в) высокую степень концентрации источника теплоты, что позволяет значительно сократить зону структурных превращений и уменьшить деформацию изделия в процессе сварки; г) низкую стоимость при использовании в качестве защитных газов СО2, N2 и паров воды; д) весьма незначительное взаимодействие металла шва с кислородом и азотом воздуха при использовании в качестве защитной среды инертных газов; е) возможность сварки различных металлов и сплавов толщиной от десятых долей миллиметра до десятков миллиметров; ж) простоту наблюдения за процессом сварки, так как дуга горит открыто; з) широкие возможности механизации и автоматизации процессов; и) возможность применения механизированной сварки в различных пространственных положениях.

Токарные станки. Токарно-затыловочный станок модели 1811