Лекция 7 (Лекции)

Технологическая операция протяжкаПротяжка - кузнечная операция, при которойувеличивается длина исходнойзаготовки при одновременномуменьшении площади еепоперечного сечения.Основная формоизменяющая операция приизготовлении различного вида поковок судлиненной осью (валов, шатунов и т.п.)Протяжка, включая ее разновидности и вспомогательные операции, занимает60…70% всего времени при ковкеСпособствует устранению внутренних дефектов (пустот) и улучшаетмеханические свойства металла в осевом направлении заготовки.Технологическая операция протяжкаДеформируется одновременно не весь объем металла, только отдельныеучастки заготовки в определенной последовательности, а бойки неполностью перекрывают заготовку.Протяжку выполняют в плоских, вырезных и комбинированных(верхний- плоский, нижний – вырезной) бойках.В зависимости от направления подачи заготовки различают протяжку:- «на себя», каждая последующая подача приближает кузнеца к месту ковки.- «от себя», каждая последующая подача отдаляет кузнеца от места ковки.Заготовка удерживается в процессе протяжки:- с одного конца (клещами, краном или манипулятором) - второй опоройслужит нижний боек,- либо с двух концов (для крупных поковок) - второй конец удерживаетсякраном.Технологическая операция протяжкаI случай - центр тяжести заготовки стараются помещать между двумяопорами.При протяжке коротких заготовок - куют «на себя».Начиная с дальнего конца заготовки: центр тяжести - между опорами.При ковке длинных поковок - начинают от середины способом «от себя».Центр тяжести опять между двумя опорами.

Затем захватывают откованнуючасть заготовки и куют второй конец заготовки от середины способом «отсебя».II случай - используют любые варианты перемещения заготовки в процессепротяжки.При протяжке различают:Проход - совокупность последовательных нажатий бойков по заготовке безповорота ее вокруг своей оси (без кантовки).Переход - два прохода с разворотом (кантовкой) заготовки между ними на 90°.Технологическая операция протяжкаФормоизменение при протяжке на плоских бойкахПростейшая схема протяжки изображена на рис.Заготовка прямоугольного сечения с размерамиB0, H0 продвигается вдоль бойков при каждомобжатии на величину L0 меньшую, чем ширинабойков a.Геометрический очаг деформации объем V=H0B0L0.После обжатия он характеризуется объемом V=H1B1L1H1 и L1 измеряют, а B1 вычисляютH 0 B0 L0B1 =H 1 L1Волнообразная боковой поверхности при протяжке объясняется:- влиянием сил трения на контакте.- сдерживанием материала по границам деформируемого объемавследствие сплошности материала – жесткие концы.Технологическая операция протяжкаОсновные характеристики при протяжке на плоских бойках:Относительноеобжатиехарактеризуетстепень деформации по высотеОтносительноеуширениехарактеризуетстепень деформации по ширине:Относительноеудлинениехарактеризуетстепень деформации по длине:Относительная подача:Коэффициент перехода:εh =H 0 − H 1 ∆H=H0H0εb =B1 − B0 ∆B=B0B0εl =L1 − L0 ∆L=L0L0L0ψ=B0ϕ=B1H1Обжатие за каждый проход должнобыть таким, чтобы заготовка припоследующей кантовке не терялаустойчивости ϕ < 2…2,5).Технологическая операция протяжкаПротяжка на плоских бойкахосуществляется тремя способами:I.

Протяжка по «винтовой линии».Обжатие - кантовка на 90° в однусторону. 4 обжатий - подача.Наиболее трудоемок, используют приковке твердой инструментальнойстали, способствует уменьшениювнутренних напряжений.II. Протяжка «кольцами».Переход (обжатие-кантовка-обжатие)- заготовку кантуют в обратномЦифрами на рисунке указанапоследовательность номеровобжатийнаправлении – подача - следующийпереход и так до конца протяжки.Наиболее часто применяемый способпротяжки крупных поковок.Технологическая операция протяжкаIII. Протяжка «проходами».Последовательные обжатия с одной стороны на весь проход - кантовкаи последовательное обжатие с другой стороны.Применяют при ковке мелких и средних по массе заготовок изконструкционной и легированной стали.Заготовка может искривиться, поскольку одна часть заготовки большеевремя примыкает к нижнему бойку и больше подстывает(заготовка загибается вниз).Если заготовка искривилась, то после прохода ее кантуют на 180°,выравнивают, затем кантуют на 90° и осуществляютследующий проход.Технологическая операция протяжкаДля уменьшения неравномерности деформациина стыках двух подач - после кантовкизаготовку устанавливают чтобы стыки междуподачами до кантовки были расположеныпосередине подачи после кантовки.Протяжку круглых заготовок на круглые большой длины в плоских бойкахне осуществляют из-за появления растягивающих напряжений ивозможности трещинообразования в осевой области.При протяжке на круг плоскими бойками круглую заготовку сначалапревращают в квадратную, затем сбивают углы и округляют заготовку.Минимальные значения размеров сечения при такой протяжке следующие:- переход с круга на квадрат:Dmin=1.5 a;- переход с квадрата на круг:amin=0.97 D.Технологическая операция протяжкаВысоколегированные стали, склонные к трещинообразованию, проковываютсначала на пластину, а затем перековывают в нужный профиль.Минимальные значения размеров круга при переходе на пластину составляют:Dmin =Dmin2b + h32b + h=+ (50  70 мм )3при b<800ммпри b≥800ммВлияние на уков относительной подачи, относительного обжатия иразмеров заготовкиНа каждом обжиме уковy>1Fn −1yn =Fn- всегда есть относительное удлинение, площадьзаготовки до обжатия всегда больше, чем послеТехнологическая операция протяжкаОбъем деформируемой части неизмененFn-1Ln-1=FnLn.Уков можно определить как отношение:yn =Общий уков за проход:Уков за несколько проходов:y=F0 LK=FКL0Fn −1L= nFnLn −1F0 F0 F1FK −1=× ××y = y1 y 2  y K =FКF1 F2FKУсловная схема протяжки:объем металла, содержащийся взаштрихованных областях FI идетна уширение FIII и удлинение F’IIIзаготовки, а объем металла,содержащийся в областях FIIостается неизменным.На уширение идет только часть металла:FI > FIIIТехнологическая операция протяжка( B1 − B0 ) H 1FIIIf ==FIB0 ( H 0 − H 1 )Отношение площадей в поперечном сечениизаготовки называют коэффициентом интенсивностиуширения (коэффициент смещенных площадей,коэффициент передачи, коэффициент Чайле).Интенсивность уширения всегда меньше 1.Если f=1, то нет удлинения, если f=0, то нет уширения и весь металл идет в длину.Через коэффициент f можно выразить уков:fB0 H 0 − fB0 H 1 = B1 H 1 − B0 H 1 ;fF0 − fB0 H 1 + B0 H 1 = F1 ;H1(1 − f ) = fF0 + F0 (1 − ε h )(1 − f ) =F1 = fF0 + B0 H 1 (1 − f ) = fF0 + F0H0= F0 ( f + 1 − ε h − f + ε h f ) = F0 [1 − ε h (1 − f )];F01y==F1 1 − ε h (1 − f )- формула Е.П.УнксоваТехнологическая операция протяжкаЭкспериментальные исследования различных авторов показали, чтокоэффициент интенсивности уширения f зависит от:формы заготовки,Результатыотносительной подачи y,экспериментоввеличины относительного обжатия εh,контактного трения,температуры,материала.f1, f2 – значения коэффициентаинтенсивности уширения по даннымБерезкина при H0/B0=1 и 2.y1, у2 – значения укова по формулеУнксова для f1 и f2 при εh=0.5.fл1, fл2 – линейная аппроксимацияопытных данныхВ.Г.Березкин.y, f1,81,61,4f11,2f2fл11fл20,8y1y20,60,40,2ψ00,511,522,53Технологическая операция протяжкаЛинейная аппроксимация опытных данных по формулам:для заготовки квадратного сечения при H0/B0=1:- ψ=0.5…1.25; f=0.2+0.33(ψ-0.5)- ψ =1.25…3.0; f=0.45+0.14(ψ-1.25)для заготовки прямоугольного сечения при H0/B0=2:- ψ =0.5…3.0;f=0.25+0.14(ψ -0.5)Из формулы Унксова и графиков - выводы о влиянии на уков:1.

Относительная подача:чем больше относительная подача, тем меньше уков;2. Форма поперечного сечения:ψ <0.7 больший уков - для квадратного сечения заготовки,ψ ≥0.7 – для прямоугольного;3. Степень деформации по высоте:чем больше относительное обжатие, тем больше уков.Технологическая операция протяжкаРекомендации по выбору относительной подачи.При выборе величины ψ учитывают два факторами:1. Для увеличения укова - выбирают небольшие ψ.2.

С уменьшением ψ уменьшается производительность – кол-во обжатийувеличивается (возможно образование зажимов при L0<∆H/2)На практике величину ψвыбирают обычно в пределах:0.5< ψ <1.2при малых значениях относительнойподачи увеличивается количествонажатий и возможно образованиезажима, при больших значениях –увеличивается уширение иснижается уков.Рекомендации справедливы при ковке как в плоских, так и в вырезных икомбинированных бойкахТехнологическая операция протяжкаРекомендации по выбору величины относительного обжатия.Допустимую величину εh определяют из пластических свойствдеформируемого металла.Для малопластичных сталей - рекомендации по величине допустимых εh,обычно составляющих 0.08…0.2 за проход.Когда металл выдерживает большие пластические деформации - критериемслужит коэффициент перехода.Коэффициент перехода ϕ не должен превышать величину 2.5, тогда припоследующей кантовки не будет опасности продольногоизгибаизгиба (ширина становится высотой и заготовка может потерятьустойчивость как при осадке).Рассмотрим ограничения на εh, от формы заготовки и коэффициента перехода:B1ϕ=;H1B0 H 0 B0 H 0B0==y=;22B1 H 1ϕH 1ϕH 0 (1 − ε h )Технологическая операция протяжкаy=11 − ε h (1 − f )- по формуле Унксоваприравнивая значения уковов:B012;()=B−Bε1−f=ϕH−2εϕH+ε00h0h0h ϕH 0 ;2ϕH 0 ( 1 − ε h )1 − εh ( 1 − f )ε 2h ϕH 0 − ε h [2ϕH 0 − B0 ( 1 − f )] − ( B0 − ϕH 0 ) = 0;  B0B0( 1 − f ) − ε − ε h 2 −− 1 = 0;ϕH 0  ϕH 02hB0(1 − f ) −εh ≤ 1 −2ϕH 02  B0B01 −( 1 − f )  + − 12ϕH 0  ϕH 0Технологическая операция протяжкаПримем ψ =0.8 в диапазоне 1<H0/B0<2 формула для f:f=0.086+0.25 ψ =0.286.Примем критическое значение ϕ =2.5.εh0,6График по результатам расчета0,5по полученной формуле.0,4Анализ графика:0,3критические значения εh0,2колеблются в пределах0.55…0.3, чем ближе сечение0,1H0/B 0011,522,5заготовки к квадрату, темменьше критические значения.Технологическая операция протяжкаКовочный крестПри ковке с квадрата на квадрат высоколегированной стали, склоннойк трещинообразованию, ориентируются на небольшие обжатия иотносительные подачи, не считаясь со снижением производительности работы.Частые и сильные удары молота вызывают разогрев металла, чтоможет сопровождаться даже расслоением его по месту локализации тепловыхвыделений.