CC BY
14
УДК 621.73.04
Б.С.Каргин
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ КОВКИ КРУПНЫХ поковок
Развитие тяжелого. транспортного и металлургического машиностроения связано с увеличением выпуска крупных поковок.
Низкая производительность, проблемы качества поковок требуют совершенствования тешологических процессов ковки поковок.
При изготовлении изделий типа валов операция протяжки является основной. Однако до настоящего времени закономерности протяжки плоскими, комбинированными и вырезными бойками изучены еще недостаточно.
В настоящей работе дается анализ технологических возможностей бойков различных конфигураций, в частности, по их влиянию на производительность ковки, распределение деформаций. Установлены условия получения поковки круглого поперечного сечения в различных бойках за минимальное число обжимов пресса.
Анализируя конфигурацию бойков, применяемых и рекомендованных для ковки поковок круг лого поперечного сечения, можно сделать вывод, что оптимальными считаются вырезные бойки с углом 120 Одновременно следует отметить, что закономерности деформации при ковке этими бойками до сих пор исследованы явно недостаточно. Это относится к вопросу исследования производительности ковки.
Получить из заг отовки диаметром Д0 поковку диаметром (}к можно с помощью бесконечно большого количества режимов протяжки. Однако рациональным режимом будет тот. который позволит получить поковки за минимальное число обжатий.
Поковка с диаметра Д() до диаметра с!у_ протягивается наиболее
Д.
быстро, если сразу можно осуществить относительное об житие £ = —
Однако величина относительного обжатия за один ход зависит как от пластических свойств металла, так и от соотношения геометрических размерю заготовки и бойков и не может быть выбрана сколь угодно большой
Количество обжатий при протяжке будет также минимально при
относительной подачи ограничена шириной бойков и максимальным усилием пресса. Поэтому решающими факторами, влияющими на число обжатий, необходимых для достижения заданного укова, при заданной степени деформации, являются форма бойков и угол кантовки заготовки.
Вполне понятно, что при протяжке следует поворачивать заготовку на такие углы, чтобы в результате деформации поперечное сечение поковки приняло форму, близкую к равностороннему многоугольнику. Чем больше сторон будет иметь такой многоугольник, тем точнее будет изготовлена поковка. Однако, если задаться слишком большой точностью, то потребуется значительное время на шлихтовку что приведет к необходим оста промежуточных подогревов.
В общем случае для протяжки каждой конкретной поковки должна существовать своя последовательность обжатий, подач и кантовок, приводящая к получению поковки заданных размеров за минимальное время. Считается целесообразным на каждой подаче протяжку с диаметра Д{] до ^ разбить на ряд подобных циклов, т.е. последовательных поковок, что позволяет для определенного диапазона относительных обжатий получить в сечении
значительной величине относительной подачи ф =
Однако величина
поковки заданный многоугольник. Повторение цикла должно всегда приводить к тому же многоугольнику, для чего необходимо, чтобы все обжатия внутри цикла осуществлялись до одного диаметра .
Следовательно, если будет найден цикл, который обеспечит минимальное количество обжатий, то можно будет проектировать весь процесс протяжки из циклически повторяющихся режимов (кантовок и обжатий). При этом получение определенного, но не требуемого укова, заданной формы на N-11 обжатии, означает законченность цикла и возможность перехода к увеличению обжатия и следующему циклу. При этом вытяжка (или уширение) не является определяющей при формировании цикла. Определяющей будет скорость формирования требуемых сечений (т.е. число нажимов пресса, необходимых для получения требуемого сечения).
Исследования проводились на эксцентриковом прессе усилием 0,13 МН. Образцы были изготовлены из свинца и имели Д = 30 мм. Бойки имели угол выреза 120 135 150 ° и 180 ° Относительная подача изменялась в пределах от 0,3 до 1Д Степень обжатия изменялась от 13 % до максимально возможной в тех или иных бойках.
В результате проведенных экспериментов было установлено условие получения поковки круглого сечения при двух обжимах (с кантовкой на 90 °) в вырезных и комбинированных бойках. Дано сравнение производительности ковки круглых и квадратных заготовок вырезными и комбинированными бойками.
В вырезных бойках можно за два обжима с промежуточной кантовкой на 90 ° получить поковку с формой поперечного сечения весьма близкой к кругу. С этой целью первое обжатие заготовки круглого сечения производилось
и с максимально возможными степенями деформации по всей длине в одном направлении. Второе обжатие этих заготовок с кантовкой на 90 ° производилось с одинаковой подачей, но с разной степенью деформации, а именно, с такой, при которой в сечении получался круг. При этом выяснилось, что для получения круга вторичное обжатие должно производиться не до полного смыкания бойков, а с некоторым недообжатием. Чем больше подача, тем больше должно быть недообжатие. Наименьший диаметр поковки, получаемой при этом, определяется из выражения:
где Дв - диаметр исходной заготовки: У, 2 - степень укова за два обжима;
первого - с максимально возможной степень го обжатия, второго - для досшжения круга в поперечном сечении.
Графики соотношений между степенью укова за два обжима (У,;) и
бойков принят 120 Считали, что мри коэффициенте формы равном единице заготовка в сечении имеет форму весьма близкую к кругу.
Как видно из рис.1, наибольшую степень укова при получении за два обжима поковки круглого сечения имеет место при протяжке с относительной подачей 0.3. В этом случае У,, - 2.32. Диаметр поковки определяется ш выражения:
/
коэффициентом формы
При v|/ = 0,6
d = M^-=0.71 Д.
\У|>2 У 198
При y = 0,9
1,6 \6 2,0 2,2 2,4 2,6
ь <t>.
A V^
2-
э. Va 0,9
Рис.1. Значения коэффициента формы для различных степеней укова, полученных за два обжима (с промежуточной кантовкой на 90 в вырезных бойках с <р = 120
Установлено, что в комбинированных бойка к, вследствие несимметричной деформации, за два обжима получить поковку круглого сечения не представляется возможным.
На рис.2 представлена зависимость интенсивности вытяжки от числа нажимов пресса при протяжке с круга на круг комбинированными бойками. Принято, что — 0,6; е = 15 %; уков составляет 1,56. Поковку ковали по принятой на заводах технологии, т.е. с кантовками на 26-30 0 после каждого обжатия.
Из рис.2 видао, что для того, чтобы отковать из круглого проката поковку круглого сечения (У = 1,35) плоскими бойками необходимо 20 нажимов пресса. Эту же операцию комбинированными бойками с углом выреза нижнего бойка ф = 150 с можно осуществить за 17 нажимов, с углом <р = 135 ° -за 14, а с углом 120 0 - за 12 нажимов пресса.
На рис.3 представлена зависимость интенсивности вытяжки от числа нажимов пресса при протяжке круглого проката на круг вырезными бойками. При этом. = 0,6; £=15%; У =1,36. Уголкантовки 26-30 °.
Рис.3. Зависимость интенсивности вытяжки от числа нажимов пресса при протяжке вырезными бойками.
Увеличение степени обжатия с 15 % до 18,5 % приводит к возрастанию числа нажимов пресса при ковке круга на круг комбинированными бойками, так как в этом случае происходит большее искажение формы поковки при ее обжатии.
В практике кузнечного производства часто приходится производить ковку квадрата на круг. Для установления оптимального режима ковки произвели протяжку квадрата на круг плоскими, комбинированны-
ми (Ф1 = 1 S0°; Ф2 = 135 и вырезными (ф, = ф, = J35 бойками. При этом ц/ = 0,8; У = 1,6.
Угол кантовки уменьшался с 90 п до 15
Установлено, что при ковке плоскими бойками требуется 19 нажимов пресса, при ковке комбинированными (ф: = 135 - 16, а при ковке вырезными (ф, = ф, = 135 °) - !3 нажимов пресса. При этом качество поверхности поковок в последнем случае самое лучшее.
Изучение характера распределения деформаций проводили по высоте продольного сечения поковок. Так как максимальная степень неравномерности деформации наблюдается в средней части подачи, то именно в этом месте изучалось распределение деформаций по высоте сечения поковок.
Протяжка осуществлялась между вырезными и плоскими бойками. Сравнение кривых распределения деформаций по высоте сечения поковок показывает, что величина обжатия в интервале 10-20 % не оказывает влияния на качественный характер кривых.
Величина подачи существенно изменяет характер кривых, особенно в интервале 0,3 - 0,6. При малых подачах (\|/ = 0,3) высотная деформация (£.) слабо проникает в центральную зону поковки и имеет максимальную величин} в слоях, расположенных ближе к контактной поверхности. При увеличении подачи (v[/ -' 0,6 - 0,9) деформация больше проникает в центральную зону и имеет там максимальную величину.
Распределение высотной деформации при протяжке вырезными и плоскими бойками имеет один и тот же качественный характер. Однако, при одной и той же степени деформации, например, 20 % и ц/ = 0,6, внутренние слои металла, протянутого плоскими бойками, проковываются на 30 % меньше, чем вырезными бойками. При протяжке с уковами, равными 1,5 и 3, распределение высотной деформации по сечению поковок в средней части подачи такое же, как и при единичном обжатии.
Максимальная проковка наблюдается в центре и составляет соответственно для вырезных и плоских бойков 25 %, 18 % при укове, равном 1,5 : и 54 %, 43 % при укове, равном 3-м.
Более благоприятно происходит деформация центральных слоев поковок протянутой вырезными бойками, так как высотная деформация здесь на 20 % больше, чем у протянутых плоскими бойками (при укове, равном 3) Отмечаем, что ковка велась с аналогичными режимами и изменялась только конфигурация бойков. При этом с круга ковался круг.
На основании данных исследований установлены технологические возможности бойков различных конфигураций для ковки крупных поковок, что позволяет технологам научно обоснованно решать вопросы повышения производительности ковки и качества крупных поковок.
