Краткие теоретические сведения

Ковка – это процесс обработки металлов давлением, при котором необходимое изменение формы и размеров заготовки достигается путем ударов или нажимов бойками, не ограничивающими течение металла в плоскости, перпендикулярной оси приложения нагрузки.

При ковке деформация металла осуществляется многократным и пре-

рывистым воздействием универсального инструмента – бойков, один из ко-

торых (верхний) крепится к подвижному органу кузнечной машины (бабе

молота или ползуну пресса), а второй (нижний) закрепляется на шаботе мо-

лота или столе пресса. В связи с этим бойки называют закрепляемым инст-

рументом. Верхний боек совершает возвратно-поступательные перемещения,

нижний – большей частью неподвижен. Для разделения элементов поковки и

выполнения поковок сложной конфигурации используют также вспомога-

тельный инструмент (топоры, обжимки, раскатки, прошивни и т.п.), на кото-

рый при ковке тоже воздействуют бойками. При ковке течение металла про-

исходит в направлениях, не ограниченных поверхностями инструмента. Ков-

ка применяется в мелкосерийном, а также в индивидуальном производстве.

Этим способом получают поковки весом от нескольких килограмм до 300 т и

более, например, валы гидрогенераторов, турбинные диски и др.

Ковку осуществляют на молотах и вертикальных прессах. Первые

представляют собой машины динамического воздействия, в которых ско-

рость движения рабочего инструмента составляет 6,5–7 м/с. У прессов ско-

рость хода инструмента до 0,1 м/с создает статическое воздействие на заго-

товку. Молоты характеризуются массой падающих частей, а прессы – усили-

ем, которое развивает плунжер.

Процесс ковки можно разделить на ряд простых операций, таких как биллетировка, осадка, высадка, прошивка, протяжка, рубка, раскатка, гибка и т. д.

Рассмотрим операцию осадки цилиндрической заготовки.

Осадка – процесс уменьшения высоты заготовки с одновременным

увеличением площади поперечного сечения (рис. 3.1).

При этом процессе на боковой поверхности цилиндрической заготов-

ки в результате воздействия на контактную поверхность сил трения наблю-

дается бочкообразование, которое тем больше, чем больше коэффициент

трения μ на контактной поверхности. При μ = 0 бочкообразования нет, т.е.

цилиндр при осадке превращался бы в цилиндр на протяжении всего процес-

са деформации, а распределение деформаций в заготовке было бы равномер-

ным. Однако из-за того, что при горячей деформации μ = 0,3–0,4, а также

благодаря подстуживающему действию инструмента в заготовке при осадке

можно выделить три зоны (рис. 1.1, б). Зоны затрудненной деформации I

расположены с торцевых частей заготовки. В центральной части поковки на-

ходится иксообразная зона интенсивной деформации II. Частицы металла в

этой зоне деформируются значительно больше, чем в зоне I. Между боковой

поверхностью заготовки и зоной интенсивной деформации выделяется зона

промежуточных деформаций III с растягивающими напряжениями. Такое

распределение деформаций ведет к анизотропии свойств получаемых поковок.

Рис. 1.1. Заготовка до (а) и после (б) осадки: I – зона затрудненной

деформации; II – зона интенсивной деформации; III – зона промежу

точных деформаций

Величина деформации при ковке может быть выражена относительным изменением площадей поперечного сечения

, (3.1)

где F _заг – площадь поперечного сечения заготовки; F – площадь поперечного сечения изделия.

Так как из-за эффекта бочкообразования, значение F в различных сечениях получается разным, величину площади поперечного сечения изделия определяют исходя из условия постоянства объема металла до (V _заг) и после деформации (V). В этом случае

,

где H _заг – высота заготовки; Н – высота изделия.

Откуда

. (3.2)

Дата добавления: 2017-02-01