» » Ковка под молотами мелких и средних поковок

Ковка под молотами мелких и средних поковок

B последнее время на заводах наметилось определенное стремление к коренному улучшению технологических процессов ковки под молотами. Вековые традиции ковки плоскими бойками с помощью универсального инструмента рушатся, и взамен этого все шире применяется специализированный инструмент — штампы.
Опыт передовых кузнецов — мастеров своего дела — убедительно показал, что даже при изготовлении небольшой партии деталей выгодно применять простые, но специально предназначенные для ковки данной детали инструменты и приспособления: кольца, подкладки, обжимки и т. п.
Изготовление мелких фасонных поковок — гаечных ключей, тройников, болтов и т. п. требует применения многообразного инструмента. Между тем, такие детали часто изготовляются большими партиями, и в результате на это затрачивается много времени. Применение вместо универсального ручного инструмента простых штампов и оснастки в таких случаях значительно повышает производительность труда, улучшает качество и точность поковок и дает существенную экономию металла и топлива.
Гаечные ключи можно ковать с применением простых штампов по технологической схеме, показанной на фиг. 118. Концы заготовки обрабатываются в цилиндрических или еще лучше — в сферических обжимках, благодаря чему происходит набор металла под головки ключа. Затем с помощью специальных конических обжимок производится протяжка стержня (рукоятки). Полученную заготовку после подогрева штампуют в подкладном штампе. Для вырубки зева ключа также применяют подкладной штамп с направлением для пробойника. В заключение производится отделка поковки.

Тройники для соединения трубопроводов обычно изготовляются в кузнечных цехах свободной ковкой. Эффективная технология ковки тройников схематически показана на фиг. 119. Заготовка осаживается в торец, после чего бойками оттягивается один отросток. Затем отростком заготовка заводится в отверстие нижнего штампа, а выступающая часть осаживается до Т-образной формы. Торцы выравниваются ударами бойков, после чего производится предварительная штамповка тройника в другом подкладном штампе. Затем повторно выравниваются торцы, и заготовка окончательно штампуется в третьем разъемном штампе.
Болты и другие детали подобного типа, в виде стержня с утолщением на конце, лучше всего ковать с помощью подкладного штампа, имеющего отверстие по форме изготовляемой поковки (фиг. 120). В отверстии должен быть предусмотрен вкладыш для выбивания откованной детали и рукоять для удержания штампа во время работы. Однако при отковке болтов с длинным стержнем такой штамп применить нельзя, так как он будет громоздким и небезопасным в работе: при неточных удавах штамп может быть выброшен. Для ковки таких болтов ленинградский кузнец Н. Загорский применил специальный откидной штамп (см. фиг. 120), который укрепляется клином непосредственно в шаботе молота. Стойка 1 приварена к плите 2, которая может поворачиваться вокруг оси 3, вставленной в основание штампа 4. Для установки стержня стойка наклоняется, а затем возвращается в исходное положение. Стержень одним концом упирается в упор 5, а на другой его конец надевается матрица 6. Вначале дается легкий удар по заготовке, а затем последовательными ударами конец заготовки осаживается, приобретая нужную форму.

Резцы для механической обработки изготовляются на каждом заводе в большом количестве. Ковка резцов без применения специальной оснастки требует много времени и не обеспечивает необходимую точность и высокое качество инструмента. Применение же простых штампов и приспособлений намного повышает производительность труда, облегчает труд кузнеца и при более высоком качестве изделий позволяет достигнуть существенной экономии металла.
Проходные отогнутые резцы можно изготовлять с помощью простого приспособления в следующем порядке. Протянутая на прямоугольное сечение заготовка укладывается на штамп-нижник; сверху устанавливается накладка и ударами бойка одновременно производится рубка и загибка головки резца на требуемый угол (фиг. 121, а). После подогрева производится обрубка конца и отделка резца в приспособлении (фиг. 121, б).

Ковка отрезных двухконечных резцов на Первоуральском новотрубном заводе производится с помощью простых приспособлений (предложение А. Школяр), при этом производительность труда по сравнению с ручной ковкой повышается на 250—300%. Схема технологического процесса показана на фиг. 122. Вначале оттягивается перка резца, для чего используется клиновидная подкладка. Затем с помощью накладки делается присечка гнезда для режущей пластинки. Далее заготовка устанавливается на подкладке, имеющей выступ для точной фиксации, и производится обрубка излишков конца перки, после чего следует окончательная отделка и правка резца.

В условиях современного производства, когда бригады и цехи переходят на работу по хозрасчету, еще большее значение приобретает борьба за экономию металла. Важным резервом экономии металла является строгое соблюдение допусков при ковке и, в частности, ковка по минусовым допускам. При свободной ковке разница в максимальных—минимальных размерах, допускаемых чертежом, достигает нескольких миллиметров, а иногда, при ковке крупных поковок, превышает 10 мм. Поэтому изготовление поковки по минимальным допустимым размерам (это и есть ковка по минусовым допускам) позволяет достигнуть большой экономии металла без всякого изменения технологического процесса. Вместе с этим уменьшается фактический припуск на механическую обработку, что разгружает механические цехи, снижает общую трудоемкость изготовления детали и ее себестоимость.
Конечно, ковка по минусовым допускам требует большей тщательности при проведении всех операций, большего опыта и квалификации кузнеца — большого мастерства в конечном счете. Перекосы, смещения, кривизна — все это должно быть сведено к минимуму или к нулю, так как такие дефекты при механической обработке не устраняются вследствие снижения фактического припуска на обработку. По этой же причине нельзя допускать при ковке зажимы, забоины, вмятины, окалину, т. е. поверхность откованной поковки должна быть гладкой, чистой.
Рассмотрим на конкретном примере, что может дать ковка по минусовым допускам. Предположим, что нужно отковать поковку, показанную на фиг. 123. Расчетный вес этой поковки по номинальным размерам составляет 35 568 г. Если вместо диаметра 160 мм взять 157 мм, вместо диаметра 100 мм взять 98 мм, наконец, вместо длины 180 мм и 60 мм взять соответственно 177 мм и 58 мм, то вес поковки будет 33 540 г, т. е. на 2028 г меньше.
Ковка под молотами мелких и средних поковок

Ленинградский кузнец М. Серафимович вдумчиво изучает получаемые им задания на ковку. Он тщательно, критически и в то же время с творческим огоньком анализирует технологические процессы, составленные технологами. Благодаря предложенным им усовершенствованиям при ковке многих деталей удалось добиться экономии металла, повысить производительность труда. Например, в книге «Из опыта новаторов и стахановцев кузнечных и штамповочных цехов ленинградских заводов» М. Серафимович описывает интересный технологический процесс ковки фасонной планки (фиг. 124,а). По старой технологии эта поковка ковалась из квадратной заготовки длиной 150 мм, стороной квадрата 75 мм (фиг. 124,б). Вес заготовки при этом был 6,5 кг, а вес поковки — 4,6 кг. Концы заготовки в процессе ковки обрубались. М. Серафимович предложил ужесточить допуски на изготовление поковки, повысить точность ковки и снизить припуски на механическую обработку. Схема нового технологического процесса ковки приведена на фиг. 125. Заготовка берется такого же сечения, но длиной 85 мм, что составляет 3,6 кг. Производится осадка, а затем проковка до размеров 54х64х120 мм. Дальше делается засечка, а затем с помощью полукруглой подкладки прожим середины и протяжка. В заключение производится правка, для чего применяется вкладыш-оправка. Новый технологический процесс позволяет снизить вес поковки с 4,6 кг до 3,5 кг, т. е. на 24%, а вес заготовки с 6,5 кг до 3,6 кг, т. е. на 44%. При этом улучшается качество самой поковки.

Таким же путем М. Серафимович достиг экономии металла при ковке болтовой стяжки (фиг. 126). Для изготовления этой поковки ранее применялась заготовка с размерами 125х125х560 мм. весом 39 кг. Значительная часть металла уходила в отход при обрубке концов 1, 2. По новому технологическому процессу применена заготовка размерами 125х125х510 мм; обрубка концов не производится, а взамен этого делается правка. Конечно, применение заготовки более точных размеров требует большого внимания и тщательности при проведении всех операций ковки, а это возможно при высоком мастерстве кузнеца, при более высокой культуре производства. В результате получается несомненный эффект — экономия металла до 12,5 %.


На Челябинском-тракторном заводе поковка с фланцем, показанная на фиг. 127, изготовлялась на парогидравлическом прессе мощностью 1000 т. Квадратная заготовка длиной 340 мм и стороной квадрата 250 мм обкатывалась на плоских бойках до диаметра 305 мм, после чего в подкладном кольце высаживался фланец. Затем поковка вместе с подкладным кольцом устанавливалась на матрицу для прошивки отверстия (фиг. 128, а, б). Центрирование производилось по наружным диаметрам матрицы и кольца. С помощью прошивня производилась прошивка. При этом значительная часть металла терялась на отход в виде выдры.


Кузнец-новатор этого завода В. Малахов, совместно с технологом Ф. Ган, разработали и внедрили в производство новую технологию ковки детали на трехтонном паровоздушном молоте. Как и раньше, заготовка обкатывается на плоских бойках до диаметра 305 мм. После этого следует прошивка, которая производится с двух сторон: вначале прошивень внедряется до половины высоты поковки, затем она поворачивается на 180°, и окончательная прошивка производится с другой стороны. При таком способе прошивки отход металла на выдру получается значительно меньше. Прошитая заготовка подвергается правке, а затем вставляется в кольцо, с помощью которого высаживается фланец. Чтобы металл три этом не затекал внутрь отверстия, в последнее перед высадкой вставляется оправка (фиг. 129).

При весе поковки 136 кг новый технологический процесс дает экономию металла 32 кг и облегчает труд кузнеца, так как размер требуемой заготовки по высоте соответственно весу уменьшается до 270 мм вместо 340 мм по старому технологическому процессу.
Существенного повышения производительности труда, сокращения потерь металла на угар и расхода топлива на нагрев многие передовые кузнецы добиваются путем сокращения числа нагревов при ковке. С этой целью необходимо сократить общую продолжительность ковки, т. е. период времени, в течение которого происходит подстывание металла, что в свою очередь требует либо существенного изменения в технологическом процессе, либо интенсификации труда при ковке. Конечно, как то, так и другое возможно лишь при условии высокой квалификации кузнеца, т. е. сочетания навыков мастерства и осмысленного, творческого отношения к выполняемой работе, понимания всех явлений, происходящих при ковке (нагрев, деформация, превращение в металле и т. п.).

Кузнец А. Рябов, участвуя в соревновании на звание «Лучший кузнец Ленинграда», за счет сокращения числа нагревов и рационализации технологии ковки доводил выполнение норм до 650%. Кронштейн, изображенный на фиг. 130, ковался с применением трех нагревов. А. Рябов изготовил скобу и вкладыш и, применив технологический процесс, показанный на фиг. 130, б, выполнил ковку в один нагрев. Производительность при этом возросла на 200%. Кроме того, была достигнута экономия топлива на 50% и сокращены потери металла на угар.
Кузнец Уральского завода тяжелого машиностроения Г. Коваленко усовершенствовал технологию изготовления анкерного болта и за счет уменьшения числа нагревов добился повышения производительности труда на 25—30% и снижения расхода топлива. При изготовлении такого болта по типовой технологии кузнецы тратили много времени на отделку головки (фиг. 131). Квадратная заготовка проковывалась на размер 220х110 мм, после чего производилась присечка металла для головки и оправка ее по высоте 110 мм. Затем отрубалась сферическая часть головки, уголки ее срубались, и после оправки заготовка подавалась в печь на подогрев. Далее следовала проковка стержня болта до диаметра 110 мм и в заключение—обрубка излишков. Г. Коваленко предложил после присечки металла на головку делать предварительную проковку шейки болта до диаметра 115 мм, а после этого с помощью специально изготовленного им же фасонного топора производить обрубку головки, придавая ей сразу необходимую форму. В заключение производится проковка стержня до диаметра 110 мм и обрубка излишков.

Кузнец Уральского завода тяжелого машиностроения В. Пьянков предложил усовершенствование в технологическом процессе ковки
цапфы, введя вместо операции протяжки на оправке глубокую прошивку. Число нагревов при этом сократилось с 3 до 2, а время ковки с 80 мин. до 59, т. е. на 21 мин. Достигнута соответственно экономия топлива и уменьшены потери на угар. Схема старого, и нового технологических процессов показана на фиг. 132.
Другой молодой кузнец того же завода И. Жерновников внес усовершенствование в технологический процесс ковки специальных болтов с квадратом посредине. По принятой ранее технологии эти болты ковались свободной ковкой под плоскими бойками. При этом стержень болта смещался относительно квадрата, что требовало трудоемкой операции правки. По технологии, предложенной кузнецом, для изготовления квадрата был применен пружинный штамп, а стержень болта обкатывался в круглых каталках (фиг. 133). Применение нового технологического процесса дало следующее: 1) сокращение рабочего времени на изготовление одной поковки на 3 мин. 50 сек.; 2) экономию свыше 1 кг топлива на 1 паковку; 3) экономию 150 г металла на каждой поковке; 4) уменьшение припусков на механическую обработку болта; 5) устранение брака при ковке.

Как правило, при свободной ковке оснастку, т. е. приспособления, инструмент, подкладные штампы и т. п., необходимые для проведения технологического процесса, изготовляет сам кузнец. Поэтому, усовершенствуя тот или иной процесс, кузнец должен учитывать трудоемкость изготовления оснастки с тем, чтобы время, необходимое для выполнения задания по отковке одной или партии деталей, включая время на изготовление оснастки, не превышало времени, потребного для той же работы, но без оснастки. При этом следует иметь также в виду, что применение оснастки, как правило, не только повышает производительность труда, но улучшает качество поковок и облегчает труд рабочего. Ho вместе с этим бывают случаи, когда несовершенная, недостаточно продуманная технология, даже при использовании специальной оснастки не обеспечивает высокое качество поковки.
Грузоподъемные крюки, например, имеют сложную конфигурацию и жесткие допуски по размерам. Это приводит к трудностям при изготовлении их свободной ковкой и требует от кузнецов больших навыков, применения специальных инструментов и приспособлений. На многих заводах изготовление двурогих крюков грузоподъемностью до 10 т происходит по технологии, приведенной на фиг. 134. Исходная заготовка протягивается на прямоугольное сечение высотой, равной диаметру стержня, и шириной, равной расстоянию между краями рогов. Далее производится пережим и предварительная протяжка стержня, скругляются углы заготовки и пробиваются 2 отверстия. После этого гребню крюка в сечении придается трапециевидная форма, перемычки у отверстий прорубаются, и оба рога загибаются окончательно по шаблону. Ковка крюка по такой технологической схеме требует много времени, а главное — не обеспечивает высокой прочности изделия.

На Первоуральском новотрубном заводе внедрена в производство более совершенная технология ковки, дающая повышение производительности труда и более высокое качество поковки (фиг. 135). Заготовка протягивается на прямоугольное сечение, затем надрубается вдоль оси с последующей разводкой концов. Стержень протягивается в цилиндрических, а рога — в конических обжимках. Далее рога загибаются по шаблону, а гребень крюка проковывается в сечении по трапеции. В заключение производится правка и отделка поковки.
Расположение волокон в крюках, изготовленных по первому и второму вариантам, схематично показано на фиг. 136, а и б. Ясно, что во втором случае, когда волокна загибаются вдоль контура рогов, прочность дрюка будет выше.
В последнее время все большее применение при свободной ковке находят подкладные штампы. В таких штампах можно производить штамповку с заусенцем и без него. При штамповке с заусенцем очень важное значение имеет правильное взаимное расположение (совпадение) верхнего и нижнего штампов. Так как закрепление их не производится, то совпадение достигается при помощи специальных выступов. Наилучшие результаты получаются, если в одном из штампов (например, нижнем) устанавливаются штыри, которые должны заходить в соответствующие отверстия в верхнем штампе.
Применение подкладных штампов не требует больших затрат, и потому их изготовление экономически оправдывается при ковке небольших партий деталей, а в некоторых случаях и при единичной ковке. Основное технологическое преимущество подкладных штампов сводится к тому, что течение металла ограничивается стенками штампа и получающиеся поковки по своей точности приближаются к штампованным. Это позволяет резко снизить припуск на механическую обработку, что снижает расход металла и общую трудоемкость изготовления детали. Кроме того, облегчается труд кузнеца и повышается производительность.

На Челябинском тракторном заводе ковка вала, показанного на фиг. 137, а, производилась по следующей технологии: 1) предварительная обкатка заготовки с целью устранения вмятин, забоин и др; 2) присечка заготовки круглым прутком в месте образования бурта; 3) оттяжка хвостовиков вала. Кузнец-новатор этого завода В. Малахов применил подкладные штампы, в которых производится пережим и обкатка бурта до окончательного размера, после чего хвостовики вала оттягиваются и обкатываются также до окончательного размера (фиг. 137, б, в, г).
Благодаря применению подкладных штампов сокращается общее время, необходимое для ковки, а главное полностью устраняется эксцентричность бурта по отношению к хвостовикам, т. е. улучшается качество поковки и снижается процент брака.
Образцы высокой производительности труда показывает кузнец Уральского вагоностроительного завода А. Лукиных. Пользуясь подкладными штампами, он добивается снижения припусков и тем самым не только экономит металл, но и снижает трудоемкость механической обработки детали. Характерным примером творческого труда А. Лукиных может служить деталь, показанная на фиг. 138. Ранее она изготовлялась из поковки, имевшей большие напуски. Ковка поковки производилась на бойках. Кузнец-новатор, применив подкладные штампы, снизил допуски и припуски, устранил напуски и тем самым приблизил поковку к форме окончательной детали.
Новый технологический процесс изготовления поковки схематически показан на фиг. 138, в. Заготовка осаживается в подкладном штампе в виде кольца, затем с помощью прошивня в ней прошивается глухое отверстие. Металл при этом течет вверх, образуя чашу. После отделки производится прошивка сквозного отверстия. Для этого заготовка устанавливается на другое подкладное кольцо, а сверху наставляется ступенчатый прошивень, положение которого фиксируется в заготовке по большему диаметру.
Кузнец Ленинградского металлического завода А. Рябов применил подкладные штампы при изготовлении поковки коромысла и добился снижения расхода металла до 12 кг на каждой поковке. По утвержденной технологии поковка изготовлялась из заготовки весом 30 кг по следующему технологическому процессу (фиг. 139): 1) протяжка планки, 2) зарубка середины, 3) оттяжка концов на конус, 4) протяжка на конус по смежным граням, 5) обрубка концов по шаблону.

А. Рябов предложил новый технологический процесс, по которому ковка ведется из заготовки весом 13 кг вместо 30 кг по старой технологии. Первые три операции остались без изменения, 4 операция — штамповка в подкладных штампах, 5 — протяжка концов на конус и правка по шаблону. Весь процесс выполняется за один нагрев. Ковка в подкладных штампах позволяет получить более точные размеры и поэтому резко снизить припуск на механическую обработку. Вес поковки по новой технологии 15,7 кг вместо 24,5 кг по старой.

А. Рябов внес также коренное усовершенствование в технологический процесс ковки корпуса вентиля. Он применил закрытые подкладные штампы, в которых штамповка происходит с образованием заусенца. Раньше эта поковка изготовлялась свободной ковкой из заготовки весом 17,5 кг. Технологический процесс, предложенный А. Рябовым, показан на фиг. 140. Вначале с помощью подкладного кольца получается выступ а, после этого оттягиваются четыре отростка, а затем окончательная форма поковки получается с помощью подкладных штампов. Совпадение верхней и нижней частей штампа достигается установкой штифтов в нижнем штампе, которые заходят в отверстия верхнего Пои новом технологическом процессе вес заготовки снизился с 17,5 кз до 8,7 кг, т. е. на 8,8 кг, что составляет 50%. Кроме того, значительно снизилась трудоемкость механической обработки.
Метод штамповки в закрытых подкладных штампах с заусенцем известен давно, однако до настоящего времени он не применяется достаточно широко при свободной ковке. Некоторые кузнецы склонны объяснить это сложностью изготовления штампов. Между тем это далеко не так. Еще до Великой Отечественной войны многие передовые кузнецы научились сами изготовлять штампы методом штамповки. С этой целью заготовки для верхней и нижней частей штампа нагреваются до ковочной температуры, между ними помещается поковка, откованная ранее с высокой точностью, и ударами молота или нажатием пресса поковка вдавливается в горячие заготовки, образуя там соответствующие полости. После остывания штампов производится необходимая слесарная доводка, а затем — термическая обработка. Одним из первых энтузиастов такого метода изготовления подкладных штампов был кузнец Ижорского завода М. Широких.
Для изготовления поковки рыма М. Широких применил штамп, сделанный им самим же методом штамповки. Раньше ковка рыма происходила за 10 операций и требовалось 6 нагревов. При изготовлении рыма по новой технологии с применением подкладных штампов весь процесс происходит за 1 нагрев, а число операций сокращается с 10 до 4. Заготовка штампуется в подкладном штампе, затем на другом — обрезном штампе производится обрезка заусенца и на третьем штампе прошивается пленка в проушине рыма.
Изготовление подкладных штампов методом вдавливания готовой поковки в раскаленную заготовку (штамповка штампов) настолько просто и доступно, что оправдывает себя даже при ковке небольшой партии поковок.
Кузнец Тбилисского завода «Станок» В. Замуленко занимается восстановлением и ремонтом металлорежущих станков. Поковки, изготовляемые им, повторяются сравнительно редко. Тем не менее, он по возможности стремится использовать подкладные штампы, которые изготовляет сам методом штамповки. Так, например, при ковке детали типа рукоятки В. Замуленко применяет подкладные штампы в виде глухих колец с выемкой под стержень рукоятки. Предварительно стержень 1 оттягивается на плоских бойках, после чего заготовка окончательно изготовляется в штампе 2 (фиг. 141, а). Из штампа заготовка извлекается с помощью специальной подставки в виде разрезного кольца (фиг. 141, б). Для этого штамп с поковкой устанавливается на кольцо в перевернутом положении, в отверстие вставляется штырь и ударами бойка поковка выбивается.

Особое место в свободной ковке занимают гибочные работы. Эти работы в большинстве случаев выполняются вручную и поэтому требуют много времени. Как правило, гибка производится на плитах с применением кузнечных приспособлений и специального инструмента. Кузнец-гибщик Уральского завода тяжелого машиностроения И. Макеев, применяя рациональные методы труда, значительно усовершенствовал разнообразные процессы гибки и добился резкого снижения трудоемкости при изготовлении различных деталей. Например, деталь, показанную на фиг. 142, а, И. Макеев гнет на штампе в два перехода (фиг. 142, б). При необходимости произвести гибку на другой угол применяются подкладки из листовой стали (фиг. 142, в).
Загибка детали по радиусу ранее производилась вручную, для чего заготовка (фиг. 143, а) с помощью клина закреплялась на приспособлении и конец ее загибался ударами кувалды (фиг. 143, б). И. Макеев использовал для гибки фрикционный пресс и приспособление, показанное на фиг. 143, в. При старом способе гибки за смену удавалось изготовить до 50 шт. деталей, при новом — до 350. На изготовление приспособления И. Макеев затратил всего 2 часа, но зато он достиг рекордной нормы выработки — 600 %.

title-icon Подобные новости