title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Вытяжка в процессе свободной ковки

Вытяжка в процессе свободной ковки

Вытяжкой или протяжкой называется операция, при которой происходит удлинение исходной заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Вытяжке могут подвергаться сплошные и полые заготовки. Операция вытяжки требует нагрева металла до ковочной температуры.
Процесс вытяжки происходит следующим образом. Участок заготовки, подвергающийся воздействию бойков, обжимается, уменьшаясь по высоте, но за счет этого увеличивается в длину и ширину. По ширине заготовка перекрывается бойками, и поэтому перемещение металла в этом направлении затруднено силами трения между заготовкой и бойками. В направлении же длины, в обе стороны от бойков, деформация идет более свободно, и потому металл, осаживаясь, течет преимущественно в этом направлении, что и приводит к вытяжке (фиг. 69). Отсюда ясно, что операцию вытяжки выгоднее вести с помощью узких закругленных бойков. Иногда с этой целью применяют раскатки (фиг. 70).

При нажатии или ударах металл стремится переместиться из-под бойков вдоль длины заготовки и мало будет перемещаться вдоль бойков, так как в этом направлении благодаря силам трения будет оказано наибольшее сопротивление. В результате, уширение заготовки получится минимальное, а удлинение, т. е вытяжка — максимальная (фиг. 71).
Приемы вытяжки. В зависимости от формы заготовки и желаемых результатов применяют разнообразные приемы вытяжки. Высокое качество поковки при выполнении этой операции может быть достигнуто лишь при соблюдении некоторых простых правил.

При вытяжке заготовок прямоугольного профиля применяют два способа. В первом, нанося последовательные удары, производят обжатие по двум граням, после чего кантуют заготовку на 90° и обжимают две другие грани. Каждый последующий удар должен перекрывать предыдущий не менее чем на половину ширины бойка. При втором способе заготовка кантуется после каждого удара на 90° и после 4 ударов продвигается для обработки смежного участка. Таким образом, заготовка совершает как бы винтовое движение. На фиг. 72 показаны схемы нанесения ударов (цифры обозначают очередность ударов) при первом и втором способах. Второй способ несколько сложнее и менее производителен, но дает меньшие внутренние напряжения и потому применяется в основном для твердых инструментальных сталей, обладающих пониженной пластичностью.
Вытяжка коротких заготовок начинается от конца. Кузнец удерживает заготовку за другой конец и, постепенно перемещая ее, приближается к месту удара (вытяжка «на себя»). Вытяжку длинных заготовок лучше начинать от середины и вести ее к одному концу, а затем повернув заготовку — к другому. При этом кузнец, по мере продвижения заготовки, удаляется от места удара (вытяжка «от себя»). Если бы пришлось вести вытяжку от конца к концу, то при этом кузнец вынужден был бы значительно удалиться от места удара, что затруднило бы работу.
Вытяжка в процессе свободной ковки

Подвергать непосредственной вытяжке заготовки круглого профиля нецелесообразно, так как это потребует много времени, а главное, может привести к образованию опасных внутренних напряжений и даже трещин. Поэтому вначале круглое сечение заготовки перековывают на квадрат. Затем вытяжкой уменьшают квадратное сечение до нужных размеров, после чего нанося удары по ребрам, скругляют заготовку (фиг. 73). Следует учитывать, что при перековке круга на квадрат произойдет некоторая вытяжка и уменьшение поперечного сечения, примерно в 1,7 раза. Например, если круглую заготовку диаметром D перековать на квадрат со стороной А, то:

Это значит, что при перековке круга на квадрат -сторона квадрата получается в полтора раза меньше исходного диаметра. При дальнейшей перековке квадрата со стороной А на круг диаметром d вновь произойдет уменьшение поперечного сечения, но на этот раз уже только в 1,4 раза. Дело в том, что при такой перековке удары наносятся по ребрам, и потому вытяжка затрудняется, а уширение облегчается. Итак, если квадратную заготовку со стороной А перековать на круг диаметром d, то

Иначе говоря, при переходе с квадратного сечения на круглое сторона квадрата берется примерно на 4% меньше размера требуемого диаметра.
Теперь нетрудно подсчитать, во сколько раз уменьшится диаметр D круглой заготовки при ее перековке через квадрат на круг диаметром d, если не ставится специально цель дополнительной вытяжки:

Иначе говоря, при такой перековке диаметр уменьшается примерно в полтора раза.
Вытяжка полых заготовок производится следующим образом. Полая заготовка надвигается на оправку, имеющую небольшую конусность и бурт (фиг. 74). Нижний боек должен иметь V-образный вырез, верхний может быть плоским.
Вырезной боек ускоряет вытяжку, так как позволяет нажать па заготовку одновременно в двух местах и, кроме того, предупреждает выпучивание при обжатии. С учетом этого при вытяжке тонкостенных поковок рекомендуется применять оба бойка вырезные.

Ковку следует производить уступами, равномерно вращая оправку. Вначале обжимается небольшой участок, примерно 2/3 ширины бойка, а затем уже смежный участок. В результате происходит удлинение заготовки за счет уменьшения ее наружного диаметра и толщины стенки. Заготовку на оправке располагают на таком расстоянии от бурта оправки, чтобы к моменту окончания процесса вытяжки торцовая часть поковки упиралась в бурт. Ковку начинают с конца заготовки, расположенного со стороны бурта. Этот конец проковывается примерно до поковочных размеров на ширину бойка. После этого приступают к ковке с противоположного конца заготовки и ведут ее последовательно в направлении к бурту.
При таком методе ковки устраняется опасность образования трещин на концах поковки, которые куются в первую очередь, когда металл имеет более высокую температуру. Кроме того, предупреждается застревание поковки на оправке. Это легко понять, если учесть, что оправка имеет небольшую конусность с уширением в сторону бурта и потому ковка в направлении к бурту не препятствует съему поковки в обратную сторону. В случае необходимости съем поковки с оправки может быть облегчен предварительной проковкой под плоскими бойками либо нагревом поковки вместе с оправкой с последующим внутренним охлаждением оправки водой. Такое охлаждение иногда производят непрерывно в процессе ковки, что предупреждает перегрев оправки. Для уменьшения трения между оправкой и внутренней поверхностью поковки и для облегчения процесса деформации рекомендуется смазывать оправку графитом. Внутренняя полость заготовки перед установкой на оправку должна быть очищена от окалины; в нее также забрасывается сухой графит.

Разновидности вытяжных операций. Уширение или разгонка — это операция, при которой за счет уменьшения высоты заготовки получается увеличение ее ширины без значительного удлинения. Это достигается с помощью раскатки (фиг. 75). Раскатка устанавливается вдоль заготовки и по ней наносятся удары бойком либо кувалдой при ручной ковке. Целесообразно вести работу от середины заготовки к краям. Поверхность заготовки при этом получается волнистой, и потому требуется последующее выглаживание плоскими бойками либо гладилкой при ручной ковке. Нельзя допускать образования гребней при работе раскаткой, так как это может привести к зажимам при обработке гладилкой.
Отковка уступов и выемок производится следующим образом. При ковке одностороннего уступа вначале с помощью круглого прутка, называемого наметкой, намечается место, от которого должен начинаться уступ. На заготовке остается след в виде небольшого углубления. Затем с помощью трехгранника, называемого пережимкой, производится пережим на полную глубину уступа. После этого следует протяжка уступа (фиг. 76, а). Она может производиться непосредственно бойками либо с помощью раскатки. Если нужно отковать двусторонний уступ, то пережим делается с 2 сторон, после чего следует протяжка уступа (фиг. 76,б). Чтобы при отковке уступов ширина полосы оставалась неизменной, периодически, после каждых 2—4 ударов, заготовку кантуют на 90° и легкими ударами устраняют уширение.

Для отковки выемки делают в двух местах пережим на полную глубину выемки, а затем с помощью плоской раскатки производят протяжку участка между пережимами (фиг. 76, в). Если нужно отковать двустороннюю выемку, то делают по два пережима с каждой стороны, а протяжку производят непосредственно бойками, либо, если участок мал, применяют плоские раскатки (фиг. 76, г).
В поковках кольцевой формы увеличение внутреннего и наружного диаметров достигается за счет утонения стенки путем раскатки на оправке. Такая операция иногда называется раздачей или разгонкой. Она применяется при изготовлении бандажей, обечаек и т. п. Полая заготовка надевается на круглую оправку, которая по краям опирается на козлы или на скобу, если заготовка малых размеров. Верхний боек должен быть расположен вдоль заготовки и перекрывать ее по длине. Роль нижнего бойка выполняет оправка. После каждого удара (нажатия) заготовка поворачивается на небольшой угол (фиг. 77). В результате происходит увеличение внутреннего и наружного диаметров за счет уменьшения толщины стенки.
При ручной ковке можно также осуществить раздачу, но при этом роль оправки выполняет рог наковальни.

Инструменты, применяемые при вытяжке. Как можно было видеть, раскатки применяются для местной вытяжки при отковке уступов, выемок, различных углублений, уширений и др. В зависимости от назначения они бывают различной формы: плоские, круглые, овальные, фасонные (фиг. 78, а, б, в). Так, например, при ковке желобчатой вогнутой поверхности применяются фасонные раскатки. Разновидностью таких раскаток являются подбойки, применяемые в ручной ковке. Раскатки изготовляются из углеродистой стали марок 35, 45. Рукоятки делаются из прутка вставными; в малых раскатках — односторонние, в больших — двусторонние. При вытяжке длина раскатки должна перекрывать ширину заготовки.
Обжимки применяются для отделки и выглаживания круглых, а также шестигранных и других профилей и в соответствии с этим имеют различную форму. Они состоят из двух половин: верхней и нижней. При ручной ковке нижняя укрепляется на хвостовике в отверстии наковальни, а верхняя накладывается на заготовку и удерживается за рукоятку (фиг. 78, е). При машинной ковке обе половинки имеют отдельные вставные рукоятки либо делается одна общая пружинящая рукоятка (фиг. 78, ж).
Обжимки изготовляются из углеродистой стали марок 45, 50 и подвергаются закалке и отпуску. Рукоятки могут быть из мягкой стали марки 20, 25.

Гладилки применяются обычно при ручной ковке для заключительной операции с целью выглаживания поверхности (фиг. 78, з). Гладилка имеет уширенное квадратное основание и удерживается в работе за рукоятку.
Пережимки иначе называют перебивками, а иногда — засечками. Они предназначены для проведения вспомогательных операций, как например, разделение объема заготовки при ковке уступов и выемок и т. п. Пережимки бывают прямые и фасонные, а по форме поперечного сечения — круглые, овальные и трехгранные (фиг. 78, и, к). Изготовляются они из углеродистой стали, содержащей 0,20—0,30% С.
Дефекты при вытяжке. Причиной образования дефектов может явиться недостаточный или неравномерный прогрев заготовки, особенно при ковке высокоуглеродистых сталей, обладающих пониженной пластичностью.
При ковке заготовок круглого профиля могут возникнуть осевые трещины. Причина их образования — неравномерность деформации по сечению: в наружных слоях течение металла вдоль заготовки большее, а в центре меньшее. На торце заготовки возникает вогнутость (голенище), а при интенсивной деформации — осевые трещины (фиг. 79, а). Интересно отметить, что трещины такого же характера могут возникнуть и при слишком слабых частых ударах. В этом случае деформация охватывает только наружные слои металла, не распространяясь в глубь заготовки, а в результате возникают напряжения между наружными и внутренними слоями металла, ведущие в конечном счете к трещинам.

Зажимы — это дефекты, которые имеют вид складки. Зажим может образоваться при вытяжке плоскими бойками, если производится сильное обжатие малого по длине участка (фиг. 79, б). Такой же дефект может возникнуть при выглаживании поверхности плоскими бойками и гладилкой после раскатки, если она проведена недостаточно тщательно. Наконец, зажим может образоваться, если высота осаживаемого участка значительно (в 2—3 раза) превосходит его ширину. Фиг. 79, в иллюстрирует схему образования такого зажима.
Бахрома может возникнуть при раскатке полых заготовок. Торцы отверстия в этом случае получаются неровными. Причина образования бахромы — некачественная прошивка, когда стенки отверстия получаются неровные и неравномерные по толщине.

title-icon Подобные новости