МЕТОДИЧКА КОВКА ШТАМПОВКА. Методические указания по выполнению лабораторной работы и расчетнографического задания
 Скачать 5.03 Mb.
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение……………………………………………………………………….4 1 Прокатка……………………………………………………………………..4 2 Прессование…………………………………………………………………5 3 Волочение…………………………………………………………………...6 4 Технология ковки и штамповки……………………………………………6 4.1 Особенности процесса свободной ковки………………………………..9 4.1.1 Основные операции ковки…………………………………………….11 4.1.2 Проектирование поковки……………………………………………...14 4.1.3 Типы поковок…………………………………………………………..16 4.1.4 Температурные режимы ковки и штамповки………………………..16 4.1.5 Режимы термической обработки поковок из стали различных марок....................................................................18 4.2 Штамповка……………………………………………………………….18 4.2.1 Горячая объемная штамповка…………………………………….......18 4.2.2 Проектирование штампованных поковок……………………………20 4.2.3 Штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ)…………21 4.2.4 Холодная объемная штамповка………………………………………25 4.2.5 Штамповка выдавливанием…………………………………………..27 4.2.6 Листовая штамповка…………………………………………………..28 5 Приложение А Термины и обозначение…………………………………………………..32 6 Приложение Б Общие требования………………………………………………………...39 7 Приложение В Определение исходного индекса……………………………………..….41 8 Приложение Г Требования по точности……………………………………………….....45 9 Приложение Д Примеры расчета………………………………………………………….56 10 Приложение Е Методические указания по выполнению лабораторной работы и расчетно-графического задания……………………………………...68 11 Приложение Ж Примеры заданий……………………………………………………......70 Литература………………………………………..………………………….77 Введение Под обработкой металлов давлением понимают процесс получения заготовок или деталей машин силовым воздействием инструмента на исходную заготовку из пластического материала. К обработке металлов давлением относят прокатку, волочение, прессование, ковку, штамповку в холодном и горячем состоянии и некоторые специальные процессы, например, отделочную и упрочняющую обработку пластическим деформированием. Исторически первым из применяемых до сих пор способов формоизменяющей обработки металлов была ручная ковка, истоки которой уходят в далёкую древность. Недаром кузнец был одной из самых уважаемых профессий, что отмечено во многих языках (одними из наиболее распространённых фамилий являются: в русском языке – Кузнецов, в английском – Смит («кузнец»), в немецком – Шмидт («кузнец»)). Первый паровой молот, появившийся в 1843 г., деформировал металл силой падения груза, а пар служил для поднятия последнего. Вслед за таким молотом простого действия в 1888 г. появился молот двойного действия, верхняя «баба» которого при движении вниз дополнительно разгоняется силой пара. Самый распространенный процесс обработки металлов давлением – обжатие прокаткой. Хотя «отцом» современных методов прокатки принято считать Г. Корта, первый прокатный стан которого относится приблизительно к 1783 г., исторические документы свидетельствуют о том, что золото и серебро для чеканки монет прокатывались в листы во Франции ещё в 1753 г. При обработке металлов давлением полуфабрикаты и изделия получают пластическим деформированием исходной заготовки без снятия стружки. Этот процесс отличается значительной экономичностью, высоким выходом годного и большой производительностью. Обработкой давлением можно изготовить детали самых различных размеров (от миллиметра до нескольких метров) и формы. 1 Прокатка Прокатка – наиболее распространенный вид обработки металлов давлением. По характеру перемещения металла в очаге деформации прокатка может быть разделена на следующие виды: продольная, поперечная и поперечно-винтовая (рисунок 1). При продольной прокатке металл деформируется валками, вращающимися в противоположных направлениях с одинаковыми скоростями. Оси валков параллельны между собой, а расстояние между ними в процессе работы не меняется. Металл деформируется в основном в продольном направлении. Почти 90% всего проката производится продольной прокаткой, в том числе весь листовой и профильный прокат. Прокатка осуществляется на специальном оборудовании – прокатных станах.  Рисунок 1 – Основные способы прокатки: a – продольная, б – поперечная, в – поперечно- винтовая. (1 – валки; 2 – изделие; 3 – дорн; на этой и последующих схемах обработки стрелками указано направление движения) При поперечной и поперечно-винтовой прокатке металл деформируется валками, вращающимися в одном направлении с одинаковыми скоростями. При поперечно-винтовой прокатке вследствие перекоса осей валков заготовка получает вращательно-поступательное движение, обеспечивающее непрерывность процесса обработки. В промышленности поперечную прокатку используют для получения специальных периодических профилей. Поперечно-винтовую прокатку широко применяют для получения труб из различных металлов. Широко используется прокатка для получения предварительно обжатого материала в виде блюмов и слябов, который далее используется в качестве исходного для обработки давлением. 2 Прессование При прессовании металл выдавливают из замкнутой полости через отверстие, получая пруток или трубу с профилем, соответствующим сечению отверстия инструмента. Исходный материал для прессования – слитки или отдельные заготовки.  Рисунок 2 – Схемы прессования прутка прямым (а) и обратным (б) методами: 1 – готовый пруток; 2 – матрица; 3 – заготовка; 4 – пуансон. Существуют два метода прессования – прямой и обратный. При прямом прессовании движение пуансона пресса и истечение металла через отверстие матрицы происходят в одном направлении (рисунок 2а). При обратном прессовании заготовку закладывают в глухой контейнер, и она при прессовании остается неподвижной, а истечение металла из отверстия матрицы, которая крепится на конце полого пуансона, происходит в направлении, обратном движению пуансона с матрицей (рисунок 2б). 3 Волочение Волочением называют протягивание заготовок через постепенно сужающееся отверстие волоки (рисунок 3).  Рисунок 3 – Схема процесса волочения При волочении поперечное сечение заготовки уменьшается, а ее длина соответственно увеличивается. Волочение осуществляют главным образом в холодном состоянии и редко – в горячем. Волочением получают профили, как правило, с гладкой блестящей поверхностью: проволоку с минимальным диаметром 0,002 мм, тонкостенные трубы, фасонные профили и т.д. Изделия, полученные волочением, обладают высоким качеством поверхности и высокой точностью размеров поперечного сечения. 4 Технология ковки и штамповки Обработка металла кузнечным способом включает свободную ковку, горячую и холодную штамповку. При ковке металл между плоскими бойками свободно течет в стороны, поэтому ковку называют свободной. При штамповке течение металла ограничено стенками рабочей плоскости (ручья) штампа и происходит по заданным направлениям до определенного предела. Форма и размеры ручья штампа полностью определяют конфигурацию изготовляемой поковки. Ковка и штамповка характеризуются большой неравномерностью деформации, вызываемой контактным трением и другими факторами, влияющими на распределение деформаций по обрабатываемому телу. Для оценки величины деформации при ковке и штамповке используют коэффициент уковки, который для случая осадки выражается в виде: Kос =  ,где F1 – меньшая площадь поперечного сечения исходной заготовки, мм2; F2 – большая площадь поперечного сечения поковки, мм2. Коэффициент уковки подсчитывают по размерам, характеризующим основную деформацию, например, при осадке – по линейным размерам вдоль осадки или по площадям, перпендикулярным направлению осадки. При нескольких операциях ковки общий коэффициент уковки равен произведению частных коэффициентов: Кобщ=К1К2….Кn. Общим коэффициентом уковки определяют полную степень проковки стали. Чем больше уковка, тем лучше прокован металл, тем выше его механические свойства. Ковка – процесс обработки давлением нагретого металла между верхним бойком и наковальней (нижним бойком). Процесс состоит из чередования в определенной последовательности основных операций (осадка, высадка, вытяжка и др.). Нагретую заготовку укладывают на нижний боек и верхним бойком последовательно деформируют на отдельных участках. При этом металл свободно течет в стороны, не ограниченные рабочими поверхностями инструмента. Заготовка, полученная ковкой, называется – поковкой и в дальнейшем подвергается механической обработке. Методом свободной ковки получают все крупные поковки массой до 250т и более. Мелкие и средние поковки обрабатывают свободной ковкой небольшими партиями. Исходным материалом при свободной ковке служат слитки, блюмы, болванки и прутковые катаные заготовки. Инструмент, применяемый для свободной ковки, показан на рисунке 4. Кроме рабочего инструмента (бойков различной формы), используют также мерительный (кронциркули, угольники) и вспомогательный (клещи, вилки, патроны) инструменты.  Рисунок 4 – Инструменты, применяемые при свободной ковке: а – бойки; б – обжимка; в – наметки, пережимки, раскатки; г – топоры; д – прошивни. Ковку подразделяют на ручную и машинную. Ручной ковкой получают мелкие поковки при ремонтных работах. Молотами называют машины ударного действия, в которых энергия привода перед ударом преобразуется в кинетическую энергию линейного движения рабочих масс с закрепленным на них инструментом – бойком, а во время удара преобразуется в полезную работу деформируемого металла заготовки. При ударе бойка по заготовке часть энергии расходуется на ее деформацию, а остальная поглощается нижним бойком или его основанием (шаботом). Коэффициент полезного действия молота определяется как отношение полезной работы деформации АД ко всей энергии удара А:  .Чем больше масса шабота, тем выше коэффициент полезного действия молота. Практически масса шабота примерно в 15 раз больше массы падающих частей, что обеспечивает = 0,8-0,9. Для приводов молотов обычно используют пар, сжатый воздух или газ, жидкость под давлением. Паровоздушные молоты приводятся в действие паром или сжатым воздухом, поступающим от котла или компрессора. Поступая под поршень рабочего цилиндра, энергоноситель поднимает подвижные части молота, а затем, поступая в верхнюю часть цилиндра, разгоняет поршень и связанные с ним части до скорости 6-7 м/с, нанося удар. Ковочные паровоздушные молоты строят с массой падающих частей 1000 – 8000 кг, что позволяет изготавливать поковки средней массы преимущественно из прокатных заготовок. Пневматические молоты приводятся в действие сжатым воздухом и применяются для ковки мелких заготовок (до 20 кг). Для изготовления крупных поковок из слитков применяют гидравлические прессы. В отличии от молотов деформация металла в них осуществляется статическим давлением, т.е. постепенно в течение нескольких десятков секунд. Усилие (5 – 1000 кН) вниз создается с помощью жидкости (эмульсии или минерального масла). Выбор оборудования для ковки проводится по требуемой массе падающих частей молотов или усилию пресса в зависимости от размеров заготовки и операции ковки. 4.1 Особенности процесса свободной ковки Данная ковка рекомендуется для применения в условиях мелкосерийного и единичного производства для получения высококачественных заготовок с высокими механическими свойствами. Высокие механические свойства в кованом металле определяются равномерным уменьшением размеров зерен под ударной нагрузкой во всех направлениях. Достоинствами метода является:
Недостатками метода является:
Обработка свободной ковкой ведется в горячем состоянии, поэтому ей поддаются практически все старые сплавы, используемые для обработки давлением. Для улучшения структуры материала при свободной ковке применяется попеременное вращение вокруг продольной оси. При деформировании необходимо учитывать различную допускаемую скорость течения (деформирования) металла для различных марок сталей (большую скорость деформирования допускают углеродистые стали, меньшую – легированные). Разница в скорости воздействия ориентировочно такая: скорость воздействия для молота составляет 6 – 6,5 м/с; скорость воздействия для пресса составляет 2 – 3 м/мин. |