Ковочное оборудование, устройство и работа
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания составлены в соответствии с программой дисциплины «Основы производства и обработки металлов».Целью данных лабораторных работ является закрепление теоретических положений, изучение технологических процессов обработки металлов давлением, все работы выполняются студентами в литейных цехах на действующем оборудовании предприятия. В методических указаниях приведены основные теоретические положения, рекомендации по организации процессов сварки и обработки металлов резанием, указаны объем и порядок выполнения работ, даны рекомендации по составлению отчетов.
Перед выполнением работы студент должен изучить:
- по методическим указаниям данную работу;
- инструкцию но эксплуатации оборудования;
- правила техники безопасности при работе со сварочным и металлорежущим оборудованием;
- обязан ознакомиться с содержанием соответствующих разделов по рекомендуемой литературе;
- составить краткий конспект.
После собеседования с преподавателем студент получает инструктаж по технике безопасности на рабочем месте и допуск к работе.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
КОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, УСТРОЙСТВО И РАБОТА
1.1. Цель работы
Изучить технологический процесс ковки, основные операции, устройство и работу ковочных молотов.
1.2. Общие сведения
Ковка это способ горячей обработки металлов давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое Воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры. К основным операциям ковки относят: а) осадку, б) высадку, в) протяжку, г) раскатку на оправке, раскатку с оправкой, д) гибку, ж) скручивание, е) отрезку, ж) прошивку (рис. 1).
Рис. 1. Основные операции ковки
Ковка бывает двух видов: ручная и машинная:
а) ручная - для относительно легких заготовок на наковальне с применением подкладного (зубила топоры, пробойники, гладилки, подсечки, раскачки, обжимы и т.д.) и кузнечного (наковальня, кувалда, молоты и молотки) инструмента.
б) машинная - для тяжелых поковок, получаемых па молотах и прессах.
Деформирование нагретого металла осуществляют ударами молота или давлением ковочного пресса. Комплект инструментов для машинной ковки состоит из прочно закрепленных к ним основного инструмента (бойки, обжимки, раскатки, топоры, прошивки), с помощью которых деформирую! металл (рис. 2). Плоские бойки применяются для получении сплошных поковок прямоугольного и квадратного профиля, а также для выполнения осадки, протяжки, прошивки, гибки и других операций ковки. Бойки делятся на верхний" и нижний (неподвижный). Размеры плоских бойков определяются массой падающих частей и устанавливаются в соответствии с ГОСТ 712. Вырезные бойки с фасонными закругленными вырезами применяют н серийном производстве для получения круглых поковок, (вагонных осей, валов различных диаметров), комбинированные валки - для получения круглых поковок; материал бойков - стали 50, 50Г, "50 XHT, 50ХНС, 40ХН, термообработанные на HRC= 40 - 45. Крепление бойков к молотам — клиньями и болтовыми соединениями.
Вспомогательный инструмент - патроны, вилки, клещи, (рис. 2 б).
Молоты - это кузнечные машины, предназначенные для обработки металлов ударами падающих частей. По роду привода молоты бывают пневматические, паровоздушные, гидравлические и механические (самые ранние с XV -XVI в.). Первые работают под действием пара или сжатого воздуха (подаваемых из котельной или компрессорной станции по паро- или воздухопроводу). Вторые бывают рессорные, фрикционные и рычажные (они приводятся в движение обычно индивидуальным электродвигателем). Наиболее распространенные - пневматические и паровоздушные.
Молоты бывают простого и двойного действия. В молотах простого действия пар или сжатый воздух служат лишь для подъема падающих частей на определенную высоту, чтобы зачем осуществить удар за счет кинетической энергии их падающих частей (их применяют редко). В молотах двойного действия энергоноситель служит для подъема падающих частей и для увеличения скорости их рабочего движения (в результате этого эффективная сила удара молота возрастает).
Рис.2. Инструмент, применяемый при ковке:а – основной: 1 – бойки; 2 – обжимки;3 – раскатки; раскатки; 4 - топоры; 5 - прошивни; б - вспомогательный: 1- патрон; 2 - вилка; 3 – клещи
Конструкции ковочных молотов разнообразны, но все они основаны на общем принципе - энергия, необходимая для деформирования металла, передается при помощи удара.
Основные части молотов:
Падающие части (баба, шток, поршень, верхний боек) - наносят непосредственно удар и деформируют металл).
Шабот - металлический стол или крупная отливка из стали, к которой крепится нижний боек, служащий опорой для обрабатываемой заготовки.Станина с фундаментной плитой на ней крепится
промежуточная подушка для снятия воздействия, оказываемого падающими частями.
| Масса падающих частей,т | Масса поковок, кг | Наибольшее сечение ' заготовки (диаметр), мм | ||
| Фасонная поковка | Гладкиевалы | |||
| Средняя | Наибольшая | |||
| 0,075 | 0,3 | 1,2 | 7,5 | |
| 0,150 | 1,5 | |||
| 0,250 | 2,5 | |||
| 0,400 | ||||
| 0,560 | ||||
| 0,750 | ||||
| 1,000 |
Фундамент - общая опора для шабота, под него укладывают для смягчения удара дубовые брусья.
Пневматический молот работает на сжатом воздухе, поступающим от компрессора, встроенного в станину молота и характеризуется массой падающих частей. Ориентировочные данные для выбора пневматических молотов в зависимости от формы, размеров и массы поковок могут быть сведены в таблицу.
Данные для выбора пневматических молотов в зависимости от формы, размеров и массы поковок.
Ковочные паровоздушные молоты выпускаются (в РФ) с номинальной массой падающих частей 1 - 7,25 т, ковочные пневматические молоты 50 - 1000 кг.
Схема пневматического молота двойного действия представлена на рис. 3. Он имеет литую чугунную станину 4, в теле которой находятся два цилиндра: цилиндр 3 компрессора и рабочий цилиндр 1. Оба цилиндра соединены между собой верхним и нижними каналами 16. Поршень рабочего цилиндра выполнен заодно с бабой молота 14. Направление движения бабы молота осуществляется в массивной буксе 15, являющейся нижней крышкой рабочего цилиндра.
Верхний блок 13 крепится в нижней части бабы. Поршень 2 компрессорного цилиндра связан с кривошипно-шатунного механизмом 5 и получает движение от электромотора 6, установленного на литом: кронштейне 7. Шабот 8 молота устанавливается на фундаменте 9 с прокладкой из деревянных брусьев 10. Нижний блок 12 чрез промежуточную подушку 11 закрепляется клиньями в пазу шабота.
Рис. 3. Устройство пневматического ковочного молота (схема)
Поршень компрессора при движении вверх и вниз сжимает воздух попеременно, то в верхней, то в нижней полостях цилиндра компрессора. При соединении попарно верхних и нижних полостей обоих цилиндров при вращении кривошипного вала над поршнем бабы под ним создаются силы, заставляющие перемещаться боек вверх и вниз и совершать удары по нагретой заготовке. Для управления заполнением и степенью сжатия воздуха в верхней и нижней полостях рабочего цилиндра а каналах, соединяющих оба цилиндра, установлены распределительные краны 17.
Воздухораспределение устроено так, что в зависимости от положения кранов можно осуществлять серию легких и средних ударов, фиксирование бабы на весу, прижим заготовки верхним бойком, холостой ход (баба опускается до соприкосновения бойков и находится в крайнем нижнем положении неподвижно, несмотря на работу поршня компрессора). В пневматических молотах с массой падающих частей до 150 кг включительно управление воздухораспределительными кранами осуществляют от рукоятки или от ножной педали (последний вариант позволяет работать одному кузнецу без машиниста). Пневматические молоты с массой падающих частей более 150 кг имеют только ручное управление.
При небольшом повороте рукоятки управления, баба поднимается в верхнее положение и остается неподвижной. По мере увеличения поворота, рукоятка бабы начинает двигаться вверх и вниз, нанося по заготовке легкие удары. При дальнейшем увеличении поворота удары усиливаются. При повороте рычага до упора будет получен удар максимальной силы. При опускании рычага с помощью возвратной пружины в исходное положение краны устанавливаются в первоначальное положение, а баба, остановившись вверху, медленно опустится на нижний боек.
Молоты обеспечивают в течении рабочего хода ударное (динамическое, до 6-7 м/с) воздействие рабочего инструмента .на обрабатываемый металл. Число ударов верхнего бойка молота равно 210-95 в минуту. Масса шабота (основание молота) приблизительно в 12 раз больше массы падающих частей.
Паровоздушные ковочные молоты (ПВМ) приводятся в действие:
а) паром, поступающим по паропроводу от котла под давлением 700-900 кПа;
б) сжатым воздухом (по трубопроводу от компрессора под давлением до 700 кПа;
Основные части ПВМ:
-станина,
- рабочий цилиндр,
- падающие части,
-шабот,
-парораспределительное устройство,
- механизмы управления,
- фундаментная плита.
По конструкции они бывают: одностоечные (с С-образной станиной) и двухстоечные (с Мn.y. = 0,5-5 т) со станинами арочного и мостового типов.
ПВМ могут работать в режиме:
- последовательных ударов (направление при протяжке);
- единичных ударов (осадка, обжатие слитков);
- прижима (перехват поковки заготовки, гибка, скручивание);
- держание на весу ( при малых перерывах в работе);
- цикла «стоп» (баба в нижнем положении, верхний
боек на нижнем, энергоноситель выключен) при ремонтах, сдаче смены, длительных остановках.
Управление - ручное или автоматическое.
1.3. Порядок выполнения работы
1.Ознакомиться с устройством и работой ковочных молотов, используемых на предприятиях.
2.Ознакомиться с технологической и технической документацией на ковочное оборудование и процесс ковки.
3.Наблюдать технологический процесс основных операций ковки. Провести хронометраж высадки, осадки.
4.Ознакомиться с применяемыми материалами: определить температурный интервал ковки для алюминиевых сплавов, рассчитать уковку.
1.4. Содержание и оформление отчета о работе
1. Краткое описание процесса ковки, основных операций.
2.Расчет температуры нагрева алюминиевых сплавов перед обработкой давлением.
3.Перечень и краткое содержание использованной производственной документации.
4.Описания, схемы устройства и действия применяемого оборудования.
1.5. Контрольные вопросы
1. Что такое ковка?
2. Основные операции ковки.
3. Чем характеризуется пневматический молот.
4. Назовите основные части молотов.
5. Назовите основной и вспомогательный инструмент при ковке