Лекция 6 (Лекции)

Основные операции ковки и их технологический анализОсновные операции ковки:1. Осадка.2. Протяжка.3. Открытая прошивка.4. Отрубка.5. Гибка.6. Скручивание.7. Кузнечная сваркаТехнологическая операция осадкиОсадка - технологическая операция, прикоторой уменьшается высота и увеличиваетсяпоперечное сечение заготовки.Кузнечная операция, в которой происходитдеформирование всего объема металла.Является самой энергоемкой – требует наибольшей деформирующей силы инаибольшей работы деформирования от кузнечного оборудования.Технологическая операция осадкиОбласти применения осадки:1. Получение поковки (или участка поковки) с большим поперечным сечением,чем у слитка, например при ковке дисков.2.

Перед прошивкой, с целью уменьшения глубины прошивки.3. Для увеличения общего укова. Если при ковке из слитка без осадки уковоказывается невелик (обычно <3), то применяют промежуточную осадку, споследующей протяжкой.4. Уменьшения анизотропии свойств металла. Например, при поочереднойосадке штамповых кубиков по трем координатным направлениям волокнатеряют преимущественную ориентацию, и металл обладает примерноодинаковыми свойствами по всем направлениям.Технологическая операция осадкиФормоизменение при осадке.Цилиндрические заготовки при осадке принимают одну из трех форм:1.

Одинарная бочка при осадке заготовок с соотношением высоты к диаметруH/D≤2,5 под прессом или молотом с достаточным запасом энергии дляобеспечения больших степеней деформации.2. Двойная бочка образуется при осадке высоких заготовок (H/D>2,5) подпрессом. Двойная бочка при больших степенях деформации переходит водинарную.3. Рюмкообразная форма – при деформировании на молоте с недостаточнойэнергией удара, когда степень деформации за каждый удар незначительна,и они локализуются вблизи бабы молота.Технологическая операция осадкиОсновной причиной искажения формы заготовки:- трения на контактных поверхностях;- подхолаживание заготовок вблизи торцов из-законтакта с инструментом.Силы трения оценивают коэффициентом трения µ.При горячей обработке µ =0.3…0.4Зона I - зоны затрудненной деформации, в которых напряженное состояниепредставляет собой всесторонне сжатиеЗона II – зона интенсивных деформаций, в которой металл интенсивнодеформируется в осевом и радиальном направлениях.

Зоны I как бырасклинивают зону II.Зона III - деформируется интенсивнее, чем зона I, но меньше, чем зона II.Наиболее развиты растягивающие тангенциальные напряжения. Приштамповке деталей из малопластичных сплавов в зоне III возможнопоявление трещин, расположенных вдоль образующей.Технологическая операция осадкиУвеличение торцевых поверхностей в процессе осадки высоких заготовокпри H/D>1 идет в основном за счет перехода боковых поверхностей на торецзаготовки. В этот момент происходит максимальное образование бочки.При большой степени осадки, когда H/D<1, зоны I и II постепенно сливаются,сила деформирования растет, осадка становится все более равномерной иувеличение торцевых поверхностей происходит уже за счет радиальноготечения.

При H/D<1,5 сила растет очень быстро.Бочкообразность нежелательна, особенно для высоколегированныхтруднодеформируемых сплавов, поскольку приводит к неравномерностидеформации, а следовательно и к неравномерности свойств металла. В зонеIII могут появиться трещины.Расчет диаметра обычно проводят без учета бочкообразности.Исходя из равенства объема до и после осадки:πD 24H=πD124H1;откудаСтепень деформации при осадкеопределяют из выражения:HD1 = DH1H − H 1 ∆H=εh =HHТехнологическая операция осадкиДля уменьшения бочкообразности применяют следующие способы:1. Использование сплошных и кольцевых прокладок из более пластичныхматериалов.Принцип способа осадки:обжимаемая прокладка получаетрадиальное течение, при которомактивные силы трения увлекают засобой торцовый слой заготовки, чтосопровождается уменьшениемнеравномерности деформации иуменьшением бочкообразности.Торец заготовки становится вогнутым при сплошных, и выпуклым прикольцевых прокладках.При подборе прокладок учитывают их свойства, толщину и температуру вмомент осадки.Например, для стали 0Х18Н10Т применяют прокладки из Стали10.Технологическая операция осадки2.

Осадка в пакетах.Производят одновременную осадку за два обжатия поставленных друг надруга заготовок. После первого обжатия заготовки кантуют на 180° ипроизводят второе обжатие на конечный размер.Обычно величина первого обжатия больше, чем второго. Высота каждойзаготовки в начальный момент не должна превышать (1.25…1.5)D.3.

Осадка рельефными бойками.Бойки имеют рельеф в виде кольцевых борозд. Осадка приводит кобразованию большого числа мелких зон затрудненной деформациинеглубокого залегания, которые не приводят к появлению бочкообразования.Разновидностью является осадка на коническихбойках. При определенных углах конуса (угол приосновании) можно добиться отсутствия бочки.αопт≈arctg µТехнологическая операция осадки4. Предварительная биллетировка слитка в заготовку с вогнутой образующейи дальнейшей осадкой в сферических плитах.Биллетировка – предварительная операция при ковке слитков,заключающаяся в сбивке граней и превращения слитка в заготовку.Обычно перед билетировкой у слиткаоттягивают хвостовик, которыйнеобходим для перемещения и вращенияслитка в процессе ковки с помощьюманипулятора. Обычно биллетировкупроизводят на диаметр, равный диаметрувписанной окружности донной частислитка.Технологическая операция осадкиВыбор прессаПроизводят по величине максимальной силы осадки, которая достигается вконечный момент операции осадкиP=qFψwq – удельная сила осадки (по формуле Зибеля): µ D1 D  ≅ σ B 1 + 0.17 1 q = σ s 1 +3 H1 H1 F=πD12- площадь заготовки в конечный момент осадки4πD 24H=πD124H1;откудаD1 = DHH1Технологическая операция осадкиψ – масштабный фактор, зависит от массы слитка:m, т0.562050100ψ0.80.70.60.550.5w – скоростной коэффициент=1– при ковке на гидропрессах номинальной силой свыше 100МН=1,2 – при ковке на прессах номинальной силой 12,5…31,5 МН=1,6 – при ковке на прессах номинальной силой ниже 3,15 МНТехнологическая операция осадкиВыбор молотаHA=производят по работе деформации за последний ударH∫ Pdh = ∫ wqFdh = wqH1H1H  = δln H1 L=AηСРV∫HH1H dh ≅ wqVε h= wq СРV lnH H1 - логарифмическая степень деформации.При малых значениях δ ≈ εhРабота деформации соответствует эффективнойэнергии молота, с учетом кпд ударадля операции осадки кпд удара молота ≈0.8Технологическая операция осадкиВ соответствии с ГОСТ эффективная энергия молота (Дж) связана с массойего падающих частей (кг) следующей формулой:mV 272L==m≅ 25m22принимая скоростной коэффициент w=3A 25=mη ;wqε hV 25mηD1 3σ B 1 + 0.1725 m 0.8 ε hV =H1 D1 =m 0.15σ B 1 + 0.17 ε hVH1 в приведенной формуле m [кг], σB [Па], V [м3] или σB [МПа], V [см3]Технологическая операция осадкиКоличество ударов можно приближенно определить, поделив общуюработу деформации на работу деформации за 1 удар.AПОЛНn=ηLПолную работу деформации определяют по формуле Сторожева с учетомскоростного коэффициента:AПОЛН H 1  D1 D = wσ BV ln+ −  H 1 9  H 1 H Технологическая операция осадкиОсновные правила операции осадки:1.

Для снижения силы деформирования нагрев заготовок производят домаксимально допустимой температуры. Процесс идет быстро, степенидеформации большие, поэтому зерно дробится и не успевает вырасти.2. Нагрев должен быть равномерным, чтобы избежать увода в сторонунекачественной осевой зоны (особенно актуально для осадки слитков).3. Необходимо избегать потери устойчивости (изгиба) заготовки в процессеосадки.

С этой целью величину отношения H/D следует ограничиватьзначением 2.5. Если в процессе осадки происходит искривление заготовки,то его необходимо сразу же исправитьюТехнологическая операция осадкипоследовательно увеличиваютконтактную площадь до полногоперекрытия всего торца4. При осадке под молотом следует учитывать, что эффективная энергиямолота зависит от его хода. Минимальное значение хода рабочих частей досоприкосновения с заготовкой не должно быть меньше, чем ¼ отмаксимального хода.

Если эффективной энергии молота не хватит изаготовка будет приобретать рюмкообразную форму.5. Торцы заготовки должны быть возможно более гладкими иперпендикулярными оси. Чем выше заготовка, тем важнее соблюдение этогоусловия. Выравнивание торцов производят легкими ударами молота илинажатиями пресса.Технологическая операция осадки6. Перед осадкой необходимо произвести биллетировку слитка – придатьслитку по возможности более цилиндрическую форму.7.

Различают предельную степень деформации за одно нажатие и предельнуюстепень деформации за всю операцию.Стальεh за нажатиеεh за операцию12Х18Н9Т≤12%≤50%40Х≤20%≤70%8. После осадки проводят правку с целью ликвидации бочки.На прессах правку проводят в комбинированных бойках (верхний – плоский,нижний – вырезной), на молотах используют специальный инструмент –обжимки.Технологическая операция осадкиРазновидности операции осадки- осадка на плоских бойках;- осадка с хвостовиком (в сферических бойках);- высадка;- осадка в кольцах;- осадка путем разгонки.Осадку на плоских бойках (плитах) применяют для получения поковок типадисков или заготовок под последующую прошивку.Осадку с хвостовиком применяют преимущественно для слитков, когда уковпри изготовлении поковки непосредственно протяжкой из слитканедостаточен для получения необходимого качества металла∅хв≈0,5…0,7DбХвостовик оттягивают при биллетировке обычно из прибыльной части слиткаи вставляют в отверстие нижней плиты.