Поковки

 → Статьи → Поковки
Процессы ковки и штамповки поковок нашли достаточно широкое распространение в условиях крупносерийного и массового производства, так как в этом случае используется наиболее передовая технология, экономически вполне себя оправдывающая.

Однако, в условиях мелкосерийного и индивидуального производства поковок, экономически целесообразно лишь в редких случаях применять подкладные штампы простой конструкции, например для завершающих (финишных) операций.

Известно, что кованые заготовки(поковки) отличаются сравнительно высокими припусками, а поэтому основным направлением совершенствования кузнечного производства является замена ковки тем или иным способом штамповки.

С помощью группового метода оказывается возможным либо существенно рационализировать процессы создания поковок, либо (что ещё лучше) заменять ковку штамповкой, т. е. переходить к другому, более совершенному способу формообразования поковок.

Это ведет к сокращению области применения индивидуальной технологии (с помощью универсальных плоских бойков) и расширению области использования групповой технологии с применением специального фасонного инструмента, штампов и пр. Таким образом, создается возможность получения поковок более сложной формы с высоким качеством поверхности и малыми припусками.

Наибольший эффект дает применение групповой технологии при индивидуальном и мелкосерийном выпуске поковок. Весьма ощутимый результат получается при серийном производстве и даже в условиях массового производства поковок.

При разработке групповых процессов за номенклатурную единицу принимается не отдельная поковка, а группа технологически сходных поковок.

Технологическая подготовка группового метода изготовления поковок требует выполнения следующих работ: классификации и анализа номенклатуры деталей с целью унификации поковок; группирования поковок; разработки групповой технологии ковки – штамповки; проектирование групповой оснастки; выбора нового специального оборудования или модернизации оборудования, используемого при групповой технологии; расчета ожидаемого техническо-экономического эффекта внедрения группового метода ковки – штамповки.


Термическая обработка крупных поковок для роторов турбогенераторов состоит из отжига и закалки с последующим высоким отпуском. Отжиг обеспечивает подготовку структуры поковки под окончательную термическую обработку, удаление водорода и снижение твердости для улучшения обрабатываемости. Окончательная термическая обработка придает поковке необходимый комплекс механических и служебных свойств.
Нормализации подвергаются поковки из углеродистых и малолегированных сталей (20, 30, 35, 40, 45, 20Х, 40Х), из которых извлекаются вилки, крюки, фланцы, кронштейны, втулки, рычаги, валы, крестовины, оси, цапфы поворотных кулаков и др. Нормализация поковок из более легированных сталей (12ХН3А, 20ХНТР, 25ХГНМ, 38Х2МЮА, 40ХГТР), приводит к образованию бейнитной структуры в поверхностных слоях, которая затрудняет обработку заготовок резанием. Для устранения этого недостатка поковки из легированных сталей после нормализации подвергают высокому отпуску (600 – 700°С).
Изотермическому отжигу подвергаются поковки, для которых особо важна хорошая обрабатываемость резанием. К ним относятся кованые заготовки зубчатых колес коробки передач, редукторов ведущих мостов, сателлитов, валов ответственного назначения, муфт зубчатых колес, изготовляемые из сталей 15ХФ, 15ХГН2ТА, 18ХГТ, 20Х2НЧА, 25ХГМ, 25ХГНМ, 25ХГНМТ. Температура изотермической выдержки определяется температурной областью распада переохлажденного аустенита на феррито-карбидную структуру.
В тех случаях, когда требуется повышенная твердость и прочность, поковки подвергают улучшению, завалке и отпуску на заданный уровень свойств. Обычно такой вид термической обработки применяется для кованых заготовок шатунов, вилок, ступиц, рычагов, втулок, чашек, изготавливаемых из среднеуглеродистых и малолегированных сталей – 35, 40, 45, 50, 40Х, 60ХФА, 40ХН, 40ХТР.
Термическая обработка поковок валков горячей прокатки из сталей 50ХН, 60ХН, 60ХГ, 55Х, как правило, состоит из нормализации и высокого отпуска.

Средства информационного и технического обеспечения разрабатывают на первом этапе автоматизации проектирования. Информационные массивы включают: таблицы припусков, штамповочных уклонов, радиусов закруглений, припусков поковок, применяемого сортамента материалов поковок с указанием механических характеристик, параметров технологических процессов отрезки, нагрева, штамповки, обрезки, правки, термической обработки;
классификаторы технологических операций изготовления поковок с указанием инструмента и приспособлений, штампов, их основных элементов, заготовок для штампов, основного и вспомогательного технологического оборудования, а также таблицы нормативов времени на выполнение основных и вспомогательных операций, разрядов и тарифных ставок рабочих, норм расхода материалов и их стоимости.

Последовательность разработки конструкторско-технологической документации следующая: чертеж поковки со следующими требованиями; габаритные чертежи штампов; рабочие чертежи сменных деталей штамповых блоков; рабочие чертежи шаблонов для контроля поковки и ручьев штампов; карта технологического процесса штамповки.
Проектирование чертежа круглой в плане поковки состоит из следующих этапов.
1. Определение объема детали на основании кодированной геометрической информации о контуре осевого сечения.
2. Определение массы детали и предварительная оценка массы поковки.
3. Вычисление припусков на отрезки контура, соответствующие механически обрабатываемым поверхностям, с учетом параметра шероховатости поверхности, группы точности, предварительно назначенной степени сложности поковки и характеристики отрезка, принимается во внимание также толщина (высота), длина или ширина поковки при определении припусков по ГОСТ 7505-74.
4. Построение контура детали путем параллельного переноса отрезков на величину рассчитанных припусков и увеличения радиусов сопряжения отрезков на полусумму припусков, а также исключения точек, образующих «петли».
5. Перестроение контура детали отрезками, образующими наружные и внутренние уклоны из тех вершин, которые служат началом отрезков с направляющими косинусами, не удовлетворяющими ограничениями на направляющие косинусы уклонов.
6. Определение координат точки пересечения контура поковки наружной плоскостью разъема штампов, при этом необходимым переносом отрезков обеспечивае6тся толщина поковки не менее минимально допустимой, устанавливаемой регрессионным анализом.
7. Определение координат точки пересечения контура поковки внутренней плоскостью разъема штампов; при этом обеспечивается толщина поковки не менее минимально допустимой, устанавливаемой регрессионным анализом.
8. Перестроение контура детали в области кольцевых углублений отрезками, перпендикулярными оси вращения: рассчитывают среднюю ширину углубления, определяют регрессионным анализом, углубление закрывают; устанавливают среднюю длину отверстия.
9. Перестроение контура в области центрального отверстия отрезками, перпендикулярными оси вращения; если диаметр отверстия со стороны торца поковки, отверстие закрывают; если образуют двусторонние углубления с перемычками в зависимости от отношения, где важна высота поковки по краю отверстия.
10. Построение контура прошиваемого отверстия.
11. Перестроение контура отрезками, образующими напуски на мелкие элементы контура. 12. Перестроение контура введением радиусов скругления внутренних и внешних углов в тех вершинах, где они ранее отсутствовали, по табличным данным.
13. Вычисление допусков на размеры диаметров контура по табличным данным, с учетом материала детали, предварительно назначенных степени сложности и группы точности поковки.
14. Вычисление допусков на размеры по высоте по табличным данным, с учетом отклонений на неравномерность износа гравюры и недоштамповку в зависимости от положения отрезков контура относительно плоскости разъема штампов.
15. Вычисление массы поковки в соответствии с размерами контура, с учетом половины предельных положительных отклонений наружных размеров и половины предельных отрицательных отклонений внутренних размеров и размеров отверстий; определение степени сложности поковки по ГОСТ 7505-74, при существенном расхождении массы поковки с предварительно оцененной и степени сложности поковки с ранее назначенной при кодировании чертежа детали, проводят перепроектирование контура поковки.
16. Определение для технических требований на поковку допускаемых отклонений на смещение штампа по плоскости разъема, на несоосность прошиваемого отверстия и внешнего контура поковки, на изогнутость и неплоскостность поковки и допускаемого размера заусенца по периметру среза.