RU2015785C1

RU2015785C1 - Method for forging of large cranks by hydraulic presses

Info

Publication number: RU2015785C1
Application number: SU925043579A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Харитонов; А.П. Юровских; И.С. Катков; Ф.Н. Голиков; А.И. Кордуков
Original assignee: Акционерное общество "Уральский завод тяжелого машиностроения"
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: press forging. SUBSTANCE: method includes forging of blank into plate, cutting and transfer. Operation of metal transfer is carried out by dies with sharp working edge stage by stage. During the first stage, incomplete transfer is effected in one plane. Final transfer is accomplished with displacement of lower die relative to upper die in direction opposite to the direction of metal flow in transfer from lower die. EFFECT: higher efficiency. 10 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам ковки крупногабаритных коленчатых валов, и может быть использовано при изготовлении ковкой заготовок крупногабаритных коленчатых валов на гидравлических ковочных прессах в кузнечно-прессовых цехах машиностроительных заводов. The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to methods of forging large crankshafts, and can be used in the manufacture of forging blanks of large crankshafts on hydraulic forging presses in the forging shops of engineering plants.

Известен "Способ обработки коленчатого вала" по заявке Японии N 58-54896, кл. В 21 К 1/08, В 21 J 5/08, 1980, согласно которому смещение одной части заготовки относительно другой осуществляют в матрице путем прикладывания давления матрицы к поверхности заготовки. The known "Method for processing a crankshaft" according to the application of Japan N 58-54896, class. 21 K 1/08, 21 J 5/08, 1980, according to which the displacement of one part of the workpiece relative to another is carried out in the matrix by applying the pressure of the matrix to the surface of the workpiece.

Недостатками известного способа являются:
необходимость изготовления сложной в конструктивном исполнении оснастки;
такое смещение одной части заготовки относительно другой в матрице возможно только на средних и мелких заготовках, при изготовлении крупногабаритных коленвалов возникает необходимость использования дополнительного источника давления.The disadvantages of this method are:
the need to manufacture a snap in design;
such a shift of one part of the workpiece relative to the other in the matrix is possible only on medium and small workpieces, in the manufacture of large crankshafts, it becomes necessary to use an additional pressure source.

Известен "Способ изготовления коленчатых валов" по авт.св. СССР N 975172, кл. В 21 К 1/08, 1981, включающий гибку заготовки на определенный угол и последующую штамповку элементов коленчатого вала. The well-known "Method of manufacturing crankshafts" by auth. USSR N 975172, class In 21 K 1/08, 1981, including bending the workpiece at a certain angle and the subsequent stamping of the elements of the crankshaft.

Недостатком известного способа также является необходимость дополнительной оснастки, а для осуществления гибки крупногабаритных заготовок потребуется пресс повышенной мощности. The disadvantage of this method is the need for additional equipment, and for the implementation of bending of large-sized workpieces, a press of increased power is required.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ ковки крупногабаритных коленчатых валов, включающий надрубку и передачу металла в одной плоскости без изменения поперечного сечения заготовки. Передачу металла осуществляют бойками с радиусами на переходах к рабочей поверхности к боковой, а конец заготовки подвешивают на цепи с помощью крана или используют набор подкладок. Наличие радиусов на бойках приводит к тому, что передаваемый металл отходит от бойков, что приводит к увеличению длины шейки между двумя кривошипами. При передаче одной плоскости относительно другой на величину, большую длины коренной шейки, возможно забракование поковки, по размеру шейки, т.е. фактическая длина коренной шейки может быть больше требуемой. Кроме того, при такой передаче металла металлургические дефекты центральной зоны исходного слитка вскрываются на поверхности коренных шеек и голтелей. Closest to the proposed technical solution is a method of forging large crankshafts, including notching and transfer of metal in one plane without changing the cross section of the workpiece. The transfer of metal is carried out by strikers with radii at the transitions to the working surface to the side, and the end of the workpiece is suspended on a chain using a crane or using a set of linings. The presence of radii on the strikers leads to the fact that the transferred metal moves away from the strikers, which leads to an increase in the length of the neck between the two cranks. When transferring one plane relative to another by an amount greater than the length of the root neck, it is possible to reject the forgings, according to the size of the neck, i.e. the actual length of the root cervix may be greater than required. In addition, with such a transfer of metal, metallurgical defects of the central zone of the initial ingot are opened on the surface of the root necks and fillets.

Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является повышение качества коленчатых валов путем получения требуемой длины коренных шеек и исключение вскрытия металлургических дефектов исходного слитка на элементах кривошипов при механической обработке. The technical result obtained by using the invention is to improve the quality of crankshafts by obtaining the required length of the main journals and the exclusion of opening metallurgical defects of the original ingot on the elements of the cranks during machining.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе ковки крупногабаритных коленвалов, включающем ковку слитка на пластину, надрубку и передачу металла на кривошип, предусмотрены следующие особенности операций формообразования:
передачу производят поэтапно бойками без радиусов на переходах с рабочей поверхности к боковой небольшими обжатиями;
на первом этапе осуществляют неполную передачу металла в одной плоскости;
окончательную передачу металла на втором этапе производят со смещением нижнего бойка относительно верхнего в направлении, противоположном направлению течения металла при передаче от нижнего бойка.The essence of the invention lies in the fact that in the method of forging large-sized crankshafts, including forging an ingot onto a plate, a notch and transferring the metal to a crank, the following features of shaping operations are provided:
the transmission is carried out in stages by strikers without radii at the transitions from the working surface to the side with small reductions;
at the first stage, the metal is incompletely transferred in one plane;
the final transfer of metal in the second stage is performed with the lower striker offset relative to the upper one in the direction opposite to the direction of the metal flow during transmission from the lower striker.

На фиг.1 показана заготовка коленчатого вала (L - номинальная (чистовая) длина коренной шейки, Н - высота смещенного металла); на фиг.2 - плоский боек без радиусов для передачи металла по высоте; на фиг.3 - положение бойков на заготовке с надрубками перед операцией передачи металла, когда чистовая длина коренной шейки меньше размера, смещаемого по высоте Н металла, положение сборной опоры; на фиг.4 - положение бойков на заготовке с надрубками перед операцией передачи металла, когда чистовая длина коренной шейки больше размера, смещаемого по высоте Н металла, положение сборной опоры; на фиг.5 - операция неполной передачи металла с надрубками, изображенными на фиг. 3, положение сборной опоры; на фиг.6 - операция неполной передачи металла с надрубками, изображенными на фиг.4, положение сборной опоры; на фиг.7 - положение бойков и сборной опоры под окончательную передачу (исходная заготовка с надрубками, изображенными на фиг.3); на фиг.8 - положение бойков и сборной опоры под окончательную передачу (исходная заготовка с надрубками, изображенными на фиг.4); на фиг.9 - положение бойков и сборной опоры после окончательной передачи металла (исходная заготовка изображена на фиг. 3); на фиг.10 - положение бойков и сборной опоры после окончательной передачи металла (исходная заготовка изображена на фиг.4). Figure 1 shows the workpiece of the crankshaft (L is the nominal (fair) length of the root neck, N is the height of the displaced metal); figure 2 is a flat firing pin without radii for the transfer of metal in height; figure 3 - the position of the strikers on the workpiece with notches before the metal transfer operation, when the final length of the root neck is less than the size shifted along the height H of the metal, the position of the assembly support; figure 4 - the position of the strikers on the workpiece with notches before the metal transfer operation, when the final length of the root neck is larger than the size displaced along the height H of the metal, the position of the assembly support; in Fig.5 - the operation of incomplete transfer of metal with notches depicted in Fig. 3, the position of the precast support; figure 6 - operation of incomplete transfer of metal with notches, shown in figure 4, the position of the precast; in Fig.7 - the position of the strikers and precast support for the final transmission (the original workpiece with notches, shown in Fig.3); in Fig.8 - the position of the strikers and precast support for the final transmission (the original workpiece with notches, shown in Fig.4); in Fig.9 - the position of the strikers and precast support after the final transfer of metal (the original workpiece is shown in Fig. 3); figure 10 - the position of the strikers and precast after the final transfer of metal (the original workpiece is shown in figure 4).

Способ ковки крупногабаритных коленчатых валов осуществляется в следующей последовательности. The method of forging large crankshafts is carried out in the following sequence.

Из слитка отковывается заготовка прямоугольного сечения (пластина) 1. На пластине 1 трехгранными пережимками выполняются надрубки. При номинальной длине коренной шейки L, меньшей высоты смещения металла, надрубки производятся с противоположных сторон одна над другой, с противоположными расположением острых углов. Ширина надрубки а = 0,7-0,8 (см. фиг.3). A rectangular section blank (plate) is forged from the ingot 1. On the plate 1, notches are made by trihedral pinching. When the nominal length of the root neck L is less than the displacement height of the metal, the notches are made from opposite sides one above the other, with opposite sharp angles. The width of the notch a = 0.7-0.8 (see figure 3).

При номинальной длине L коренной шейки, большей высоты смещения металла, надрубки производятся с противоположных сторон со смещением на величину а¹ = 0,5-0,6L (см. фиг.4). По величинам а и а¹ выбираются пережимки.When the nominal length L of the root neck, greater than the displacement height of the metal, the notches are made from opposite sides with an offset of a ¹ = 0.5-0.6 L (see figure 4). The values of a and a ¹ select the pinch.

После надрубки небольшими обжатиями производят неполную передачу металла в одной плоскости бойками 2 без радиусов на переходах с рабочей поверхности на боковые. Размерная величина передачи ограничивается сборной опорой 3 (см. фиг.5 и 6). В процессе произведенной неполной передачи металл отходит от нижнего бойка 2 на величину l₁ или l₁ ¹.After the notch by small reductions, the metal is incompletely transferred in one plane by the strikers 2 without radii at the transitions from the working surface to the side ones. The dimension value of the transmission is limited to the precast support 3 (see FIGS. 5 and 6). In the process of incomplete transfer, the metal departs from the lower striker 2 by a value of l ₁ or l ₁ ¹ .

Производят замер длины коренной шейки обычно накладным шаблоном. Затем нижний боек 2 смещают в противоположную сторону отхода металла от бойка 2 на величину l₂ = 1,05-1,10 l₁ или l₂ ¹ = 1,05-1,10 l₁ ¹ (см. фиг.7 и 8).The length of the root neck is usually measured using a patch template. Then the lower firing pin 2 is shifted in the opposite direction of the metal withdrawal from the firing pin 2 by the value l ₂ = 1.05-1.10 l ₁ or l ₂ ¹ = 1.05-1.10 l ₁ ¹ (see Figs. 7 and 8 )

При нежелательном "росте" длины коренной шейки смещение бойка 2 производят на большую величину l₂ = 1,10-1,15l₁ или l₂ ¹ = 1,10-1,20l₁ ¹. Затем уменьшают высоту опоры 3, как показано на фиг.7 и 8, и производят окончательную передачу, изображенную на фиг.9 и 10.With an undesirable “growth” of the length of the root neck, the striker 2 is displaced by a large amount of l ₂ = 1.10-1.15l ₁ or l ₂ ¹ = 1.10-1.20l ₁ ¹ . Then, the height of the support 3 is reduced, as shown in Figs. 7 and 8, and the final transmission shown in Figs. 9 and 10 is performed.

Конечная величина передачи ограничивается высотой опоры 3. The final value of the transmission is limited by the height of the support 3.

При передаче металла не допускают большой его отход от нижнего бойка 2, чтобы центральная ликвационная зона слитка при механической обработке не вскрывалась на галтелях шеек. When transferring the metal, its large departure from the lower striker 2 is not allowed so that the central segregation zone of the ingot during mechanical processing does not open on the fillets of the necks.

П р и м е р. Из слитка массой 51000 кг хромо-никель-молибденовой стали куется цилиндрическая заготовка диаметром 1300±15 мм, которая охлаждается в печи по специальному режиму, предотвращающему образование флокенов. Охлажденная заготовка подвергается механической обработке на диаметр 1260±5 мм. PRI me R. A cylindrical billet with a diameter of 1300 ± 15 mm is forged from an ingot weighing 51,000 kg of chromium-nickel-molybdenum steel, which is cooled in a furnace according to a special regime that prevents the formation of flokens. The cooled workpiece is machined to a diameter of 1260 ± 5 mm.

Из круга диаметром 1260 мм отковывается пластина 950х700 мм длиной 6450 мм и подогревается до ковочной темпеpатуры. Средняя часть пластины проковывается на сечение 850х540 мм, производятся последовательно надрубки и передача металла на колена 3, 4, 5 и 6 в одной плоскости бойками без радиусов. Заготовка коленвала охлаждается в печи. A plate of 950x700 mm with a length of 6450 mm is folded from a circle with a diameter of 1260 mm and heated to forging temperature. The middle part of the plate is forged at a cross-section of 850x540 mm, notches and metal transfer to the elbows 3, 4, 5 and 6 in the same plane are effected by strikers without radii. The crankshaft blank is cooled in an oven.

С концевого нагрева производятся ковка донной части на сечение 850х540 мм, последовательно надрубки и передача металла на колена 7 и 8 в одной плоскости бойками без радиусов, с этого же нагрева заканчивается отковка конца вала, после чего заготовка охлаждается в печи. From the end heating, the bottom part is forged to a section of 850x540 mm, the notches are cut in series and the metal is transferred to the knees 7 and 8 in the same plane by the strikers without radii, the end of the shaft ends by forging, after which the workpiece is cooled in the furnace.

При передаче металла на каждый кривошип производят смещение нижнего бойка в противоположную сторону его отхода от бойка. Со второго концевого нагрева производится ковка пластины с прибыльной части на сечение 850х540 мм, последовательно надрубают металл и производят его передачу на колено 1 и колено 2 в одной плоскости, заканчивают отковку конца вала. Все колена расположены в одной плоскости, со смещением торцевых плоскостей, перпендикулярных оси заготовки, не более 40 мм. Коренные шейки заготовки на длине 70 мм механически обрабатываются на диаметр 450 мм. When transferring metal to each crank, the lower striker is displaced to the opposite side of its departure from the striker. From the second end heating, the plate is forged from the profitable part to a section of 850x540 mm, the metal is successively cut and transferred to the elbow 1 and elbow 2 in the same plane, and the forging of the shaft end is completed. All knees are located in the same plane, with the displacement of the end planes perpendicular to the axis of the workpiece, not more than 40 mm. The root necks of the workpiece over a length of 70 mm are machined to a diameter of 450 mm.

С двух концевых подогревов производят разворот кривошипов. From two end heaters make a turn of cranks.

При передаче одной части заготовки относительно другой со смещением нижнего бойка относительно верхнего в противоположную сторону отхода от него металла с сохранением параллельности осей обеспечивается получение необходимой длины коренной шейки. When transferring one part of the workpiece relative to the other with the displacement of the lower striker relative to the upper one in the opposite direction, the metal leaves it while maintaining the parallelism of the axes, the necessary length of the root neck is obtained.

Claims

METHOD FOR FORGING LARGE-SIZED CRANKSHAFTS ON HYDRAULIC PRESSES, including forging an ingot onto a plate, notching and transferring metal to a crank relative to another, characterized in that the transfer operation is performed in stages by strikers with a sharp working edge with small reductions, while in the same plane and the final gear - with the displacement of the lower striker relative to the upper in the direction opposite to the direction of the metal flow during transmission from the lower striker.