Ковка и история

Для изготовления разработанной оптимальной поковки необходимо выбрать такую расчетную заготовку, использование которой обеспечивало бы необходимый уков по сечениям (особенно для наиболее ответственного при эксплуатации сечения) для достижения требуемых механических свойств металла, а также достаточный объем металла для изготовления поковки с учетом различных отходов.

Масса расчетной заготовки, предназначенной для изготовления требуемой поковки, зависит от вида исходной заготовки (слиток или прокат), состава кузнечного оборудования и технологической схемы ковки.

При ковке поковок из слитков массу исходной заготовки определяют по формуле

При ковке поковок из катаной или кованой заготовки отходы донной и прибыльной части отсутствуют и масса исходной заготовки равна

Рассмотрим виды. отходов металла, образующихся при изготовлении поковок, величину отходов, способы их уменьшения и нормы расчета.

Масса отхода на угар Gyr при нагреве слитков и заготовок в печах, работающих на жидком и газообразном топливе, определяется по формуле

где т – общее число нагревов и подогревов заготовки в процессе ковки.

На практике при изготовлении прессовых поковок угар за первый нагрев принимается равным 2 %, а за каждый последующий нагрев – 1,0… 1,25 % от массы слитка для поковок сплошного сечения;
1,25… 1,5%-для удлиненных поковок; 2,5…3,0%-для прошитых или раскатанных поковок.

Технологические отходы Сотх включают в себя концевые обрубки, выдры, обсечки, годные остатки, образующиеся при ковке поковок из большего, чем требуется по расчету, слитка или из некратного проката.

Длина концевого обрубка круглых поковок, изготовляемых протяжкой на прессах, должна составлять не менее 0,3 его диаметра;
для прямоугольных или квадратных поковок – 0,3…0,4 размера большей стороны сечения.

Длину концевого обрубка для молотовых поковок с уступами можно рассчитать так:

где D — диаметр концевой ступени;
В – больший размер поперечного сечения концевой ступени;
К – величина укова.

Обсечка – отход металла при разрубке и зачистке торцов поковок.
<=  Длина обсечки определяется по выражениям.

Выдра – отход металла при прошивке отверстий в поковках. Диаметр выдры принимают равным диаметру прошивня. При односторонней прошивке сплошным прошивнем высота выдры составляет не более 0,9Япр (Япр – высота прошиваемой заготовки); пустотелым прошивнем – не более 1 ,Шпр.

При двухсторонней прошивке сплошным прошивнем высота выдры составляет (0,15… 0,5)Япр.

При закрытой прошивке отверстие получают сплошным прошивнем, при этом высота выдры составляет не более 0,9Нщ,.

Некратные остатки считаются годными и подлежат отрубке от поковки, если длина остатка не менее 1,2 диаметра поковки, но не менее 0,3 ширины бойка применяемого молота или пресса.

Значительная часть обязательных отходов связана с обрубкой прибыльной Gyp и донной Gnu частей слитка и является, по сути, показателем несовершенства сталелитейного производства.

Величина этих отходов зависит от типа применяемого слитка и составляет для обычных кузнечных слитков Сда = 5…7%, Gnp =20…25% его массы; для удлиненных слитков – 3…5% и 12… 15 % соответственно.

Величина отходов донной и прибыльной частей других типов слитков – укороченных, малоприбыльных, пустотелых и др. -составляет 10… 15 % их массы.

Таким образом, определив все требуемые составляющие, рассчитывают массу заготовки (слитка), необходимой для получения данной поковки. При этом следует учитывать, что доля собственно поковки в рассматриваемом кузнечном слитке не должна превышать для нормального и укороченного слитков – 65 %, а для удлинен-ного – 75 % его массы.

На основании величины массы поковки и отходов выбирают слиток или заготовку в соответствии с ГОСТам, нормалями или таблицами (см. п. 1.3).

Затем подсчитывают коэффициент выхода годного или расходный коэффициент

Наиболее прогрессивными показателями работы кузнечных цехов являются, в соответствии с данными, приведенными в [4], коэффициент весовой точности поковок, характеризующий степень их приближения к форме и размерам готовых деталей

и коэффициент использования металла,

где G, – масса заготовки;
Од – масса детали.

Если учесть, что в общей стоимости детали примерно 80 % составляет стоимость металла, то для современного кузнечного производства в качестве основного критерия эффективности производства следует принять минимальный расход металла.

В то же время, повышение К, часто приводит к увеличению трудоемкости изготовления поковок в кузнечных цехах, при этом значительно сокращается трудоемкость механической обработки поковок и существенно снижается общезаводская себестоимость деталей.

По найденной массе заготовки уточняются и проверяются ее исходные размеры с учетом необходимой величины укова, обеспечивающей получение требуемых механических свойств

металла поковок. Рекомендации по выбору коэффициента укова при разных схемах технологического процесса ковки приведены в п. 1.4.

Поскольку обеспечить одинаковую величину укова в различных сечениях поковки, особенно сложной формы, не удается, расчет этой величины обычно ведут по наиболее ответственному сечению поковки Рсеч, тогда Fy= KFcm.

Если при этом сечение и объем выбранного слитка получаются чрезмерно большими, возможна компоновка двух или нескольких поковок в слитке, либо введение операции промежуточной осадки заготовки и т.п.