UA125621C2 - Спосіб виготовлення поковок і чотирибойковий кувальний пристрій для його здійснення - Google Patents

Abstract

Група винаходів належить до галузі обробки металів тиском та може бути використана у ковальських і ковальсько-пресових цехах на машинобудівних і металургійних підприємствах. В заявленому способі виготовлення поковок здійснюють обтиснення кожною парою бойків однієї з двох суміжних ділянок заготовки, розташованих уздовж центральної осі заготовки. При цьому обтиснення однієї ділянки заготовки здійснюють тільки в радіальних напрямках, а обтиснення іншої ділянки - в радіальних і тангенціальних напрямках одночасно. В заявленому чотирибойковому кувальному пристрої робочі ділянки однієї пари бойків зміщені відносно робочих ділянок іншої пари бойків у напрямку поздовжньої осі пристрою. Всі бойки мають по одній робочій ділянці з плоскою поверхнею, довжиною, що становить 0,3-0,5 товщини пристрою. При цьому робочі ділянки кожної пари бойків розташовані по різні боки від вертикальної площини симетрії пристрою. Технічний результат - підвищення якості одержуваних поковок і продуктивності процесу кування, а також можливість отримання поковок круглого поперечного перерізу із заготовок прямокутного поперечного перерізу.

Description

Винахід належить до обробки металів тиском, а саме до способів виготовлення поковок зі злитків і заготовок різних поперечних перерізів на кувальних пресах, а також до чотирибойкових кувальних пристроїв для здійснення способів виготовлення поковок.

Винахід може бути використаний у машинобудівній і металургійній промисловості при виготовленні виробів з подовженою віссю, наприклад штанг, колон, проміжних валів, торсіонних валів, валків прокатних станів, зі злитків і заготовок прямокутного, круглого, квадратного, багатогранного поперечних перерізів з різних сталей, сплавів і кольорових металів.

З рівня техніки відомий спосіб виготовлення поковок у чотирибойковому кувальному пристрої, що включає обтиснення ділянки заготовки спочатку в двох взаємно перпендикулярних площинах одночасно чотирма бойками, після чого обтиснення цієї ж ділянки заготовки спочатку в одній, потім в іншій площинах двома бойками, при яких до заготовки прикладають обтиснення в радіальних напрямках, подачі і кантування заготовки (50) 1724410 АТ, МПК В21.) 1/04, опубл. 07.04.1992).

Недоліком відомого способу є невисока якість одержуваних поковок, внаслідок того, що при його здійсненні не забезпечується достатньо інтенсивне опрацювання литої структури металу, внаслідок обтиснень заготовки тільки в радіальних напрямках.

Найближчим аналогом способу, що заявляється, є спосіб виготовлення поковок у чотирибойковому кувальному пристрої, що містить пару бойків, розташованих у вертикальній площині симетрії пристрою, і пару бойків - у горизонтальній площині симетрії, що включає обтиснення ділянки заготовки круглого поперечного перерізу в двох взаємно перпендикулярних площинах одночасно чотирма бойками з прикладанням до заготовки зусиль у радіальних напрямках. Після чого обтиснення цієї ж ділянки заготовки здійснюють спочатку в одній площині однією парою бойків, потім в іншій площині іншою парою бойків, прикладаючи до заготовки одночасно зусилля в радіальних напрямках і зусилля зсуву в тангенціальних напрямках. Потім здійснюють подачу і кантування заготовки, і весь цикл повторюють (ША 66604 А, МПК В21.) 1/04, опубл. 17.05.2004).

Цей спосіб виготовлення поковок за рахунок застосування додаткових зусиль зсуву забезпечує інтенсивніше деформаційне опрацювання литої структури металу, що дозволяє отримати якісніші поковки.

Зо Недоліком відомого способу є те, що він є ефективним в основному при куванні заготовок з невеликими поперечними розмірами. При куванні заготовок великого поперечного перерізу потрібні великі зусилля кувального преса, що не завжди можна забезпечити.

Ще одним недоліком відомого способу є необхідність зупинки процесу для відведення то однієї то іншої пари бойків, що призводить до підвищення складності чотирибойкового кувального пристрою і трудомісткості способу.

Крім того, цей спосіб практично неможливо використовувати для отримання поковок круглого перерізу із заготовок прямокутного поперечного перерізу.

З рівня техніки відомий чотирибойковий кувальний пристрій, що містить верхній і нижній корпуси з похилими площинами, кінематично пов'язані з ними два бічних повзуни з похилими площинами, відповідними похилим площинам верхнього і нижнього корпусів, і встановлені на корпусах і повзунах дві пари бойків. При цьому одна пара бойків розташована у вертикальній площині симетрії пристрою з можливістю переміщення верхнього бойка в напрямку до нижнього бойка, а інша пара - в горизонтальній площині симетрії пристрою з можливістю одночасного переміщення назустріч один до одного і до нижнього нерухомого бойка. Верхній і нижній бойки мають по дві робочі ділянки на кожному бойку, з вирізом між ними, а бічні бойки мають по одній робочій ділянці, що заходить у вирізи верхнього і нижнього бойків (ВО 2257278 СІ, МПК В21у 13/02, 7/16, опубл. 27.07.2005).

Недоліком відомого пристрою є те, що при куванні в цьому пристрої потрібні великі зусилля преса. Це пов'язано з тим, що верхній і нижній бойки, що мають по дві робочі ділянки, здійснюють не тільки чорнову ковку заготовки, але й виконують одночасно калібрування поковки. У зв'язку з цим не завжди є можливість кувати заготовки з великими поперечними перерізами.

Найближчим аналогом пристрою, що заявляється, є чотирибойковий кувальний пристрій для кування заготовок прямокутного поперечного перерізу, що містить дві пари бойків, розташованих у взаємно перпендикулярних площинах, в кожній з яких бойки виконані з можливістю зустрічного переміщення і мають робочі поверхні. У однієї пари бойків кожен бойок має по дві робочі ділянки з плоскою поверхнею, зміщених відносно одна одної у напрямку поздовжньої осі пристрою, а друга пара бойків з увігнутою поверхнею робочих ділянок виконана з можливістю переміщення в площині між робочими ділянками першої пари бойків (50 1611538 60 АТ, МПК В21.) 13/02, 7/16, опубл. 07.12.1990).

Недоліком відомого чотирибойкового кувального пристрою є невелика довжина робочої ділянки першої пари бойків, внаслідок того, що для синхронної роботи пристрою сумарна довжина двох робочих ділянок бойка першої пари має бути співмірна з довжиною робочої ділянки бойка другої пари, а разом їх довжина має бути менше за товщину пристрою. Внаслідок цього неможливо здійснювати ковку з великою величиною подачі заготовки. Це призводить до збільшення кількості проходів і зниження продуктивності процесу кування.

Крім того, при куванні з малими подачами ускладнюється деформаційне опрацювання структури металу в заготовці, що знижує якість одержуваних поковок.

В основу першого з групи винаходів поставлено задачу вдосконалення способу виготовлення поковок, в якому шляхом уведення нових операцій і зміни виконання існуючих забезпечується рознесення по осі заготовки площин її обтиснення, виконання обтиснень як в радіальному, так і в тангенціальному напрямках, що спричиняє зниження зусиль кування, можливість кування заготовок великих поперечних розмірів, підвищення якості одержуваних поковок і продуктивності процесу, можливість отримання поковок круглого поперечного перерізу із заготовок прямокутного поперечного перерізу.

В основу другого з групи винаходів поставлено задачу вдосконалення чотирибойкового кувального пристрою, в якому шляхом конструктивних змін забезпечується зменшення кількості робочих ділянок, збільшення довжини робочої ділянки кожного бойка і таке розташування робочих ділянок, яке дозволяє обтискувати заготовки будь-якого поперечного перерізу в широкому діапазоні розмірів одним комплектом бойків. У результаті досягається підвищення продуктивності процесу кування, якості одержуваних поковок, а також можливість кування заготовок великих поперечних перерізів.

Перша поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення поковки зі злитків і заготовок різних поперечних перерізів у чотирибойковому кувальному пристрої, що містить пару бойків, розташованих у вертикальній площині симетрії пристрою, і пару бойків - у горизонтальній площині симетрії, що включає обтиснення заготовки однією парою бойків або двома парами бойків з подачами і кантуваннями заготовки між подачами і/або між проходами, новим є те, що здійснюють обтиснення кожною парою бойків однієї з двох суміжних ділянок заготовки, розташованих уздовж центральної осі заготовки, при цьому обтиснення однієї ділянки заготовки здійснюють тільки в радіальних напрямках, а обтиснення іншої ділянки - в радіальних і тангенціальних напрямках одночасно.

Новим є також те, що при виготовленні поковок круглого поперечного перерізу зі злитків або заготовок прямокутного поперечного перерізу спочатку здійснюють обтиснення заготовки однією парою бойків до отримання заготовки квадратного поперечного перерізу, потім заготовку квадратного поперечного перерізу обтискують по ребрах двома парами бойків до отримання заготовки восьмигранного поперечного перерізу, а потім її обтискують до отримання поковки круглого поперечного перерізу.

Між сукупністю суттєвих ознак способу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок.

Здійснення обтиснення кожною парою бойків однієї з двох суміжних ділянок заготовки, розташованих уздовж центральної осі заготовки, забезпечує обтиснення заготовки кожною парою бойків у паралельних площинах, зміщених по осі заготовки, при цьому зусилля обтиснення також діють в паралельних площинах, не перешкоджаючи деформації металу по всьому поперечному перерізу заготовки. Це дає можливість зменшити зусилля обтиснення на 15-30 95 у порівнянні з найближчим аналогом при обтисненні заготовки таких же розмірів, що дозволяє підвищити якість одержуваних поковок і кувати заготовки великих поперечних розмірів.

Здійснення обтиснення однієї ділянки заготовки тільки в радіальних напрямках, а обтиснення іншої ділянки - в радіальних і тангенціальних напрямках одночасно, забезпечує більш рівномірне і інтенсивне деформаційне опрацювання литої структури заготовки за рахунок додаткових зсувних деформацій, що спричиняє підвищення якості одержуваних поковок.

Крім того, спосіб, що заявляється, забезпечує безперервність процесу, без необхідності його зупинки на відведення то однієї то іншої пари бойків, що зумовлює підвищення його продуктивності.

Друга поставлена задача вирішується тим, що в чотирибойковому кувальному пристрої, що містить верхній і нижній корпуси з похилими площинами, кінематично пов'язані з ними два бічних повзуни з похилими площинами, відповідними похилим площинам верхнього і нижнього корпусів, і встановлені на корпусах і повзунах дві пари бойків, при цьому одна пара бойків розташована у вертикальній площині симетрії пристрою з можливістю переміщення верхнього бо бойка в напрямку до нижнього бойка, а інша пара - в горизонтальній площині симетрії пристрою з можливістю одночасного переміщення назустріч один до одного і до нижнього нерухомого бойка, а робочі ділянки однієї пари бойків зміщені відносно робочих ділянок іншої пари бойків у напрямку поздовжньої осі пристрою, новим є те, що всі бойки мають по одній робочій ділянці з плоскою поверхнею, довжиною, що становить 0,3-0,5 товщини пристрою, при цьому робочі ділянки кожної пари бойків розташовані по різні боки від вертикальної площини симетрії пристрою.

Між сукупністю суттєвих ознак пристрою, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок.

Конструктивні зміни, а саме: - наявність у кожного бойка по одній робочій ділянці з плоскою поверхнею, довжиною, що становить 0,3-0,5 товщини пристрою; - розташування робочих ділянок кожної пари бойків по різні боки від вертикальної площини симетрії пристрою; у сукупності з відомими ознаками пристрою, що заявляється, забезпечує збільшення довжини робочих ділянок бойків у напрямку подачі, що дозволяє обтискувати ділянки заготовки більшої довжини за одну подачу, а це сприяє більш глибокому опрацюванню литої структури металу і відповідно підвищенню якості одержуваних поковок, а також спричиняє підвищення продуктивності процесу кування.

Виконання робочих ділянок бойків довжиною менше 0,3 товщини пристрою призведе до суттєвого зменшення продуктивності процесу кування. А виконання робочих ділянок бойків довжиною більше 0,5 товщини пристрою призведе до нерівномірного обтиснення ділянок заготовки і до порушень технологічних режимів кування заготовки.

Крім того, в пристрої, що заявляється, забезпечується можливість обтиснення заготовок різних поперечних перерізів за рахунок того, що при русі одночасно всіх чотирьох бойків кожна пара бойків обтискує заготовку на суміжних ділянках, не заважаючи одна одній. Це дозволяє, наприклад, обтискати заготовку прямокутного поперечного перерізу спочатку однією парою бойків до отримання квадратного перерізу, а потім двома парами бойків до отримання круглого перерізу, одним комплектом бойків, без зупинки і без переналагодження інструмента.

Спосіб виготовлення поковок і чотирибойковий кувальний пристрій для його здійснення

Зо пояснюються кресленнями, де на фіг. 1 зображений вигляд С спереду чотирибойкового кувального пристрою зі зведеними бойками; на фіг. 2 - розріз А-А на фіг. 1; на фіг. З - розріз В-В на фіг. 1; на фіг. 4 - схема отримання поковки круглого перерізу із заготовки прямокутного перерізу, на кожному етапі обтиснення вихідна заготовка показана пунктиром, а заготовка після проходу - суцільною лінією.

На кресленнях позначено: 1 - нижній корпус чотирибойкового кувального пристрою; 2 - верхній корпус; 3, 4 - бічні повзуни; 5 - нижній бойок; 6 - верхній бойок; 7, 8 - бічні бойки; 9 - робоча ділянка верхнього бойка; 10 - робоча ділянка нижнього бойка; 11, 12 - робочі ділянки бічних бойків; 13 - вихідна заготовка (пунктиром); 14 - заготовка після проходу; Б - товщина пристрою; Ії - довжина робочої ділянки нижнього і верхнього бойків; Іг - довжина робочої ділянки бічних бойків; О-О - вертикальна площина симетрії чотирибойкового кувального пристрою.

Спосіб виготовлення поковок здійснюють таким чином.

Заготовку або злиток будь-якого поперечного перерізу нагрівають до температури пластичної деформації і подають на кувальний прес, оснащений чотирибойковим кувальним пристроєм, що містить пару нижнього бойка 5 і верхнього бойка 6, розташованих у вертикальній площині симетрії пристрою, і пару бічних бойків 7, 8 - в горизонтальній площині симетрії (фіг. 1- 3). Здійснюють обтиснення заготовки зі зсувними деформаціями в поперечній площині заготовки при кожному одиничному обтисненні за один або кілька проходів з подачами, що не перевищують довжину робочої ділянки. Обтискують заготовку однією парою бойків або одночасно двома парами бойків з подачами і кантуваннями заготовки між подачами і/або між проходами. При цьому кожна пара бойків здійснює обтиснення однієї з двох суміжних ділянок заготовки, розташованих уздовж центральної осі заготовки, за рахунок виконання робочих ділянок 11, 12 пари бойків 7, 8 зміщеними відносно робочих ділянок 9, 10 пари бойків 5, 6 в напрямку подачі заготовки. За рахунок того, що в цій конструкції чотирибойкового кувального пристрою довжини робочих ділянок можна зробити більше, ніж в найближчому аналогу, величину подачі між обтисненнями можна також збільшити.

При обтисненні однієї ділянки заготовки парою нижнього бойка 5 і верхнього бойка 6 обтиснення здійснюють тільки в радіальних напрямках при переміщенні верхнього бойка 6 до нижнього бойка 5, а при обтисненні іншої ділянки заготовки парою бічних бойків 7, 8 обтиснення здійснюють в радіальних і тангенціальних напрямках одночасно за рахунок переміщення бічних 60 бойків 7, 8 назустріч один до одного і вниз до нерухомого нижнього бойка 5.

При виготовленні поковок круглого поперечного перерізу зі злитків або заготовок прямокутного поперечного перерізу спочатку здійснюють обтиснення заготовки однією парою бойків до отримання заготовки квадратного поперечного перерізу, потім заготовку квадратного поперечного перерізу обтискують по ребрах двома парами бойків до отримання заготовки восьмигранного поперечного перерізу, а потім її обтискують до отримання поковки круглого поперечного перерізу (фіг. 4).

Таким чином, обтиснення заготовки кожною парою бойків у паралельних площинах, зміщених по осі заготовки, а також обтиснення як в радіальних, так і тангенціальних напрямках, забезпечує зниження зусилля обтиснення на 15-30 95, підвищення продуктивності процесу кування на 10-20 95 і можливість обтиснення заготовки великих поперечних розмірів, а також підвищення якості одержуваних поковок.

Приклад. Литу заготовку прямокутного поперечного перерізу розміром 530х420 мм, довжиною 1050 мм, зі сталі 40ОХН нагрівають у камерній печі до температури 1170 "С і подають на кувальний прес силою 90 МН, оснащений маніпулятором. Перед куванням на кувальний прес установлюють чотирибойковий кувальний пристрій. Кожен бойок 5-8 пристрою має одну робочу ділянку 9-12, довжина І: або |» якої у всіх бойків однакова і становить 450 мм, а ширина 550 мм.

При цьому робочі ділянки 11, 12 однієї пари бойків 7, 8 зміщені відносно робочих ділянок 9, 10 іншої пари бойків 5, 6 в напрямку подачі заготовки.

За допомогою маніпулятора захоплюють нагріту заготовку і подають її у робочий простір чотирибойкового кувального пристрою, який попередньо, за допомогою рухомої траверси преса, розкривають на необхідний розмір.

Заготовку встановлюють меншою стороною на нижній бойок 5 і обтискують її на першому етапі тільки вертикальною парою бойків 5, 6 при подачах уздовж осі пристрою як показано на фіг. 4. Відбувається поперечна деформація заготовки і її осадка (уширення) до квадратного поперечного перерізу, після чого заготовку встановлюють на ребро і обтискують двома парами бойків її суміжні ділянки. Пара бойків 5, б обтискує одну ділянку заготовки в радіальних напрямках, а пара бічних бойків 7, 8 суміжну ділянку одночасно в радіальних і тангенціальних напрямках. У результаті деформації отримують заготовку восьмигранного перерізу, після чого поковки круглого перерізу Є 300 мм (фіг. 4).

Зо Чотирибойковий кувальний пристрій (фіг. 1-3) містить нижній корпус 1 і верхній корпус 2 з похилими площинами, кінематично пов'язані з ними два бічних повзуни 3, 4 з похилими площинами, відповідними похилим площинам нижнього і верхнього корпусів, і встановлені на корпусах і повзунах дві пари бойків 5-8. Одна пара нижнього бойка 5 і верхнього бойка 6 розташована у вертикальній площині симетрії пристрою з можливістю переміщення верхнього бойка 6 у напрямку до нерухомого нижнього бойка 5, а друга пара бічних бойків 7, 8 - у горизонтальній площині симетрії пристрою з можливістю одночасного переміщення назустріч один до одного і до нижнього бойка 5. Робочі ділянки 11, 12 пари бойків 7, 8 зміщені відносно робочих ділянок 9, 10 пари бойків 5, 6 у напрямку поздовжньої осі пристрою.

Усі бойки мають по одній робочій ділянці з плоскою поверхнею, довжина якої Ії або 2 становить 0,3-0,5 товщини Б пристрою. Причому робочі ділянки всіх чотирьох бойків можуть мати однакову довжину або робочі ділянки однієї пари бойків можуть мати більшу довжину, ніж довжина робочих ділянок іншої пари бойків.

При цьому робочі ділянки 9, 10 пари бойків 5, 6 розташовані з одного боку від вертикальної площини симетрії О-О пристрою, а робочі ділянки 11, 12 пари бойків 7, 8 розташовані з іншого боку від вертикальної площини симетрії О-О пристрою.

Чотирибойковий кувальний пристрій працює таким чином.

При підйомі рухомої траверси преса верхній корпус 2 з верхнім бойком 6 переміщується також угору і одночасно за допомогою напрямних розводить у боки бічні повзуни 3, 4 з бічними бойками 7, 8, відкриваючи робочий простір пристрою. Потім, нагріту до температури деформації заготовку за допомогою маніпулятора подають у робочу зону пристрою, розташовуючи поздовжню вісь заготовки уздовж поздовжньої осі пристрою. Після цього включають робочий хід преса, при якому його рухома траверса переміщує верхній корпус 2 разом з бойком 6 у напрямку до заготовки. Пара бойків 5, 6 своїми робочими поверхнями обтискує одну з двох суміжних ділянок заготовки в радіальних напрямках. Одночасно, за допомогою похилих поверхонь верхній корпус переміщує в напрямку до заготовки бічні повзуни з бойками, які своїми зміщеними робочими поверхнями обтискують іншу з двох суміжних ділянок заготовки в радіальних і тангенціальних напрямках. У разі, якщо заготовка має прямокутний поперечний переріз, на першому етапі її обтискує тільки одна пара бойків доти, поки її переріз не стане квадратним, після чого її обтискують двома парами бойків. Таким чином, при одночасній роботі бо всіх чотирьох бойків одну і ту саму ділянку заготовки, розташовану уздовж поздовжньої осі заготовки, завжди обтискує тільки одна пара бойків, що дозволяє зменшити необхідні зусилля.

Після закінчення обтиснення заготовки траверсу преса переміщують угору, розкриваючи пристрій, і цикл обтиснення повторюють після подачі і кантування заготовки.

Таким чином, уведені конструктивні зміни забезпечують у пристрої, що заявляється, можливість обтискувати заготовки будь-якого поперечного перерізу в широкому діапазоні розмірів одним комплектом бойків, що спричиняє підвищення продуктивності процесу кування і підвищення якості одержуваних поковок.

Claims (3)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб виготовлення поковок зі злитків і заготовок різних поперечних перерізів у чотирибойковому кувальному пристрої, що містить пару бойків, розташованих у вертикальній площині симетрії пристрою, і пару бойків - у горизонтальній площині симетрії, що включає обтиснення заготовки однією парою бойків або двома парами бойків з подачами і кантуваннями 15 заготовки між подачами і/або між проходами, який відрізняється тим, що здійснюють обтиснення кожною парою бойків однієї з двох суміжних ділянок заготовки, розташованих уздовж центральної осі заготовки, при цьому обтиснення однієї ділянки заготовки здійснюють тільки в радіальних напрямках, а обтиснення іншої ділянки - в радіальних і тангенціальних напрямках одночасно. 20

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при виготовленні поковок круглого поперечного перерізу зі злитків або заготовок прямокутного поперечного перерізу спочатку здійснюють обтиснення однією парою бойків до отримання заготовки квадратного поперечного перерізу, потім заготовку квадратного поперечного перерізу обтискують по ребрах двома парами бойків до отримання заготовки восьмигранного поперечного перерізу, а потім її обтискують до 25 отримання поковки круглого поперечного перерізу.

3. Чотирибойковий кувальний пристрій, що містить верхній і нижній корпуси з похилими площинами, кінематично пов'язані з ними два бічних повзуни з похилими площинами, відповідними похилим площинам верхнього і нижнього корпусів, і встановлені на корпусах і повзунах дві пари бойків, при цьому одна пара бойків розташована у вертикальній площині Зо симетрії пристрою з можливістю переміщення верхнього бойка в напрямку до нижнього бойка, а інша пара - в горизонтальній площині симетрії пристрою з можливістю одночасного переміщення назустріч один до одного і до нижнього нерухомого бойка, а робочі ділянки однієї пари бойків зміщені відносно робочих ділянок іншої пари бойків у напрямку поздовжньої осі пристрою, який відрізняється тим, що всі бойки мають по одній робочій ділянці з плоскою 35 поверхнею, довжиною, що становить 0,3-0,5 товщини пристрою, при цьому робочі ділянки кожної пари бойків розташовані по різні боки від вертикальної площини симетрії пристрою.