Общие сведения о процессе свободной ковкой

В современном горном машиностроении горячая объемная обработка металлов давлением находит широкое применение. Свободной ковкой, горячей объемной штамповкой получают заготовки (поковки) для таких ответственных тяжелонагруженных деталей, как шестерни, диски, зубчатые колеса, червяки, клапны, крестовины, полуоси, валы редукторов и пр. Такие детали работают в узлах комбайнов, экскаваторов, погрузочно-доставочных машин, буровых станков и других машин, испытывающих значительные динамические нагрузки.

Крупные ответственные поковки изготавливают свободной ковкой на молотах и прессах. В качестве ковочного оборудования используют прессы и молоты различных конструкций. Исходной заготовкой в этом случае являются кузнечные слитки или прокат больших сечений.

Гидравлические прессы - машины статического действия. Продолжительность деформации заготовки составляет от единиц до десятков секунд. Металл деформируется за счет усилий, создаваемых с помощью жидкости, подаваемой в рабочий цилиндр пресса. Эти машины предназначены преимущественно для крупных поковок, изготавливаемых из слитков. Кроме того, на прессах рекомендуют ковать поковки из высоколегированных сталей.

Молоты - машины динамического, ударного действия. Продолжительность деформации на них составляет тысячные доли секунды. Металл деформируется за счет энергии, накопленной подвижными (падающими) частями молота к моменту их соударения с заготовкой.

Кузнечное производство весьма трудоемко. Повышение производительности труда во многом зависит от качества разработаной технологии, которое определяется оптимальной конфигурацией поковки, выбором рационального типа заготовки, ковочного оборудования, способов нагрева и охлаждения, схемой технологического процесса деформирования (выбор и назначение операций, их количество и последовательность), а также оптимальной геометрией рабочей части ковочного инструмента (бойки, осадочные плиты и т.д.).

При свободной ковке ударом заготовку, которую нужно отковать, кладут, не закрепляя, на неподвижную подставку - наковальню, над которой вниз и вверх ходит молот - боек. Быстро опуская и поднимая молот, по предварительно нагретому металлу наносят удары. При этом металл расплющивается (кузнецы говорят - течет). Ширина и длина заготовки увеличивается, а толщина уменьшается. После того как заготовку обожмут с одной стороны, ее поворачивают на 90° и вновь куют. Такие операции совершаются до тех пор, пока металл не примет нужной формы, - поковка готова.

Поковкой называется кованая заготовка преимущественно простой конфигурации, полученная свободной ковкой на молоте или прессе.

Поковка отличается от готовой детали большими размерами, менее жесткими допусками на размеры, наличием напусков в тех случаях, когда заданную конфигурацию после назначения припусков выполнить на имеющемся ковочном оборудовании и с помощью стандартных инструментов и приспособлений невозможно или экономически нецелесообразно.

Припуском S называется предусмотренное ГОСТ превышение размеров поковок по сравнению с номинальными размерами готовой детали или ободранной заготовки, обеспечивающее после обработки резанием требуемые конфигурацию, размеры и качество поверхности. Ободранная заготовка - это заготовка, подвергнутая в процессе изготовления предварительной механической обработке.

Допуск ±Д/2 - это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами годной поковки или детали.

Напуском называется увеличение припуска (сверх выбранного по ГОСТ) с целью упрощения конфигурации поковки из-за невозможности или нерентабельности ее изготовления по контуру готовой детали.

Для ступенчатых валов различают основной S и дополнительный S' припуски. Дополнительный припуск прибавляется на диаметры ступеней поковки к основному для компенсации возможного их смещения относительно друг друга при изготовлении валов сложной конфигурации. Дополнительный припуск назначается на все диаметры поковки, кроме основного. В качестве основного диаметра обычно принимают наибольший, или ступень с необрабатываемой поверхностью.