Операції кування
Розрізняють ковку попередню та остаточну. Попередня (або чернова) ковка є ковальською операцією обробки зливка для підготовки його до подальшої деформації прокаткою, пресуванням і т.п. Остаточне (чистове кування) охоплює всі методи ковальської обробки, за допомогою яких виробу надають остаточної форми.
Попередні операції
Білетування– перетворення зливка на болванку або заготівлю: включає збивку ребер та усунення конусності.
Обтискання при квитку становить 5…20 %. Проковка злитка призначена для обтиснення металу в кутах злитка з метою попереднього деформування литої структури – дендритів, які мають стики у цих кутах. Білетування сприяє заварюванню повітряних бульбашок та інших підкіркових дефектів литої структури, створенню пластичного поверхневого шару металу, що сприятливо впливає на подальшу деформацію. Після білетування роблять обрубку донної частини зливка.
Рубка- застосовується для відокремлення від основної заготівлі непридатних частин або для поділу заготівлі на частини.
Рубка виробляється у холодному та гарячому стані. У холодному стані рубають тонкі та вузькі смуги та прутки перетином 15...20 мм. Товстіші заготовки нагрівають.
С
Рис.12.1. Схема рубки
Залежно від габаритів та форми заготовок використовують способи рубки:
з одного боку – для тонких заготовок;
з двох сторін, спочатку здійснюється попередня надрубка заготовки на0,5…0,75 висоти, після кантівки на 1800проводиться остаточна рубка;
з трьох сторін - для круглих і великих заготовок, здійснюються два надрубки на глибину 0,4 діаметра заготовки з кантівкою на 1200, після другої кантівки на 1200проводять остаточну рубку;
з чотирьох сторін – для великих заготовок, після надрубки з чотирьох сторін у центрі залишається перемичка прямокутного перерізу, за місцем якої роблять поділ заготовки на частини.
Основні операції
О
Осаду застосовують для отримання форми поковки, з метою зменшення глибини прошивки, для забезпечення відповідного розташування волокон у майбутній деталі (при виготовленні шестерень забезпечується підвищена міцність зубів в результаті радіального розташування волокон), як контрольну операцію (через значну деформацію по периметру на бічній поверхні розкриваються дефекти).
При виконанні осаду потрібно, щоб інструмент перекривав заготовку. Внаслідок тертя бічна поверхня заготовки, що осаджується, набуває бочкоподібної форми, це характеризує нерівномірність деформації. Повторюючи осідання кілька разів з різних сторін, можна привести заготівлю до початкової форми або близької до неї, отримавши при цьому більш високу якість металу та однакові властивості його по всіх напрямках.
Рис.12.2. Схеми опади та її різновидів
Середній діаметр заготовки визначається за такою формулою:
Опаді піддають заготовки, для яких висота вбирається у 2,5…3 діаметра. В іншому випадку можливий або поздовжній згин заготовки, абоутворення сідлоподібності.
Різновидами опади є висаджування та осадка розгонкою торця.
Висадка- ковальська операція, що полягає в деформуванні частини заготівлі (кінцевої частини або середини).
Для проведення операції використовують місцеве нагрівання, наприклад, у середині заготівлі (рис. 12.2.б), або обмежують деформацію на частині заготівлі кільцевим інструментом (рис. 12.2.в).
Осаду розгонкою торця дозволяє зменшити висоту та збільшити площу рідше обложеної заготовки (рис. 12.2.г). Локалізація деформації дозволяє зменшити зусилля опадів.
Протяжка (витяжка)- ковальська операція, в результаті якої відбувається збільшення довжини заготівлі за рахунок зменшення площі поперечного перерізу.
Протяжка не тільки змінює форму заготовок, а й покращує якість металу. Операція полягає у нанесенні послідовних ударів та переміщенні заготовки, при цьому між бойками під час удару знаходиться лише частина заготовки. Після кожного обтиснення заготовка просувається на величину меншу, ніж довжина бойка (рис.12.3.а).
Простягати можна плоскими (рис. 12.3.а) та вирізними (рис.12.3.б) бойками.
Протяжка на плоских бойках може виконуватись двома способами.
Перший спосіб. Протяжка виконується по всій довжині зливка або заготівлі спочатку з одного боку, а після кантовки на 900 - з іншого боку і т.д.
Великі по довжині поковки можуть згинатися в бойках кінцями донизу. Щоб виправити вигин, кування кантують спочатку на 180 0 , а потім на 90 0 .
Мал. 12.3. Схеми протяжки та її різновидів
Другий спосіб. Почергове протягування на плоских бойках (по гвинтовій лінії) – після кожного обтискання слід кантівка на 90 в один і той же бік, після кожнихчотирьох обтискань слід подача. Спосіб більш трудомісткий, застосовується при куванні твердих інструментальних сталей.
При протяжці на плоских бойках в центрі виробу можуть виникнути (особливо при проковуванні круглого перерізу) значні напруги, що розтягують, які призводять до утворення осьових тріщин.
Протяжка у вирізних бойках або комбінації плоских бойків з вирізними використовується при куванні легованих сталей зі зниженою пластичністю. Завдяки бічному тиску, що створюється жорсткими стінками інструменту, підвищуються стискаючі напруги, збільшується пластичність металу. Отримують поковки більш точні за формою та розмірами. Зростає швидкість протяжки.
При протяжці з кола на коло у вирізних бойках, сили, спрямовані з чотирьох сторін до осьової лінії заготовки, сприяють більш рівномірному перебігу металу та усунення можливості виникнення осьових тріщин.
Різновидами протяжки є розгін, протяжка з оправкою, розкочування на оправці.
Розгін (розплющування)– операція збільшення ширини частини заготовки за рахунок зменшення її товщини (рис. 12.3.в).
Операція виконується за рахунок переміщення інструмента у напрямку, перпендикулярному до осі заготівлі.
Протяжка на оправці- операція збільшення довжини порожнистої заготовки за рахунок зменшення товщини її стінки та зменшення зовнішнього діаметра (рис.12.3.г).
Протяжку виконують у вирізних бойках (або нижньому вирізному3і верхньому плоскому2) на злегка конічній оправці1. Простягають в одному напрямку - до кінця оправки, що розширюється, що полегшує її видалення з поковки. Оправлення попередньо нагрівають до температури 160-200 0 С.
Р
Заготівля5спирається внутрішньою поверхнею на циліндричну оправку6, що встановлюється кінцями на підставках7, і деформується між оправкою та вузьким довгим бойком4. Після кожного обтиснення заготовку повертають щодо оправлення.
Протяжку з оправкою та розкочування на оправці часто застосовують спільно. Спочатку розкочуванням знищують бочкоподібність попередньо обложеної і прошитої заготовки і доводять її внутрішній діаметр до необхідних розмірів. Потім протяжкою з оправленням зменшують товщину стінок і збільшують до заданих розмірів довжину заготовки.
Прошивка– операція отримання у заготівлі наскрізних чи глухих отворів з допомогою витіснення металу (рис.12.4).
Рис.12.4. Схеми прошивки (а, б), згинання (в), штампування в підкладних штампах (г)
Інструментом для прошивки служать прошивні суцільні та порожнисті. Пустотілі прошивають отвори великого діаметра (400...900 мм).
При наскрізній прошивці порівняно тонких поковок застосовують підкладні кільця (рис. 12.4.б). Товстіші поковки прошивають з двох сторін без підкладного кільця (рис.12.4.а). Діаметр прошивня вибирають не більше половини зовнішнього діаметра заготовки, при більшому діаметрі прошивня заготовка значно спотворюється. Прошивка супроводжується відходом (видрою).
Гнучка– операція надання заготівлі або її частини вигнутої форми за заданим контуром (рис.12.4. в).
Гнучка супроводжується спотворенням первісної форми поперечного перерізу заготівлі та зменшенням його площі в місці вигину (утяжка). Для компенсації утяжки у зоні вигину заготівлі надають збільшені поперечні розміри. При згинанні можливе утворення складок по внутрішньомуконтуру та тріщин по зовнішньому. Для уникнення цього явища по заданому куту вигину підбирають відповідний радіус заокруглення. Радіус у місці вигину не повинен бути меншим за півтори товщини заготовки.
Цією операцією отримують косинці, скоби, гачки, кронштейни.
Скручування- операція, що полягає в повороті однієї частини поковки навколо загальної осі по відношенню до іншої її частини під певним кутом.
Розрізняють два випадки:
поворот на кут до 1800– для просторової орієнтації окремих частин;
багаторазове скручування на 3600– для надання крученого характеру (використовується як елемент прикраси композицій грат, перил, сходів тощо).
До скручування відноситься і звивання кількох тонких прутків (дротів) у шнури.
При виготовленні невеликої партії поковок із відносно складною конфігурацією застосовують штампування у підкладних штампах (рис.12.4.г). Підкладний штамп може складатися з однієї або двох частин, в яких є порожнина з конфігурацією кування або її окремих ділянок.
Технологічний процес кування включає операції: різання вихідної заготовки в необхідний розмір, нагрівання матеріалу до необхідної температури, формоутворюючу операцію, очищення заготовок від окалини, контроль поковки.
Точність та продуктивність різання визначається способом різання.
На практиці зазвичай застосовують нагрівання в полум'яній печі як спосіб, що не вимагає додаткових витрат.
Основна операція включає переходи: установку – зняття заготовки, формозмінювальну операцію (осаду, витяжку, прошивку тощо).
Очищення поковок від окалини здійснюють у галтувальних барабанах, обдуванням сталевим дробом, травленням у водних розчинах сірчаної або соляної кислоти.
При контролі поковок виявляють зовнішні та внутрішні дефекти, перевіряють відповідність геометричним та функціональним технічним умовам.