Лекція 8. Тема 2.1. Протяжка: формозмінення при протяжці; основні правила протяжки; способи протяжки.

Лекція 8.

Тема 2.1. Протяжка: формозмінення при протяжці; основні правила протяжки; способи протяжки.

Протяжка – це ковальська операція, коли збільшують довжину заготовки за допомогою зменшення поперечного перерізу (рисунок 1). Протяжку застосовують як головну операцію при куванні гладких, ступінчастих і колінчастих валів, поковок подовженої форми (типу шатунів). Протяжка полягає в послідовних обтисканнях заготовки впоперек її осі по окремих суміжних ділянках з кантуванням навколо осі і поздовжньою подачею після кожного кантування.

За кожне натискання пресу або удару молоту відбувається зменшення висоти заготовки на величину ∆H=H₀ - H₁, яке називають обтисканням. Відношення обтискання до початкової висоті заготовки називають відносним обтисканням. При протяжці деформування заготовки супроводжується подовженням, а також уширенням  ∆В= B₁ – B₀ . Якщо уширення не потрібно, його усувають другим проходом після кантування на 90⁰.

Рисунок 2. Схема зміни повздовжнього (а) та поперекового перерізу (б) при протяжці на плоских бойках.

Уширення буде тим менше, чим менше відносна подача L₀/B₀. Однак надмірно мала подача призводить до зниження продуктивності. Насправді відносну подачу встановлюють лише на рівні значень  L₀/B₀= 0,5-1,0.

Протяжку плоскими бойками виконують двома способами.

1.Частину заготовки деформують з одного боку, потім кантують на 90⁰ і знову стискають (рис. 3, а поз. I). Після цього надають заготовці рух подачі та здійснюють деформування наступної ділянки. Цей спосіб широко поширений при куванні великих заготовок з прокату та злитків.

2.Заготовку деформують з безперервною  кантівкою на 90⁰ і після чотирьох ударів роблять подачу (рис.3 а поз. II). Таким чином, деформування металу здійснюється ніби по гвинтовій лінії, а заготовка обтискається з чотирьох сторін. Цей спосіб застосовують для протягування заготовок з легованих сталей та сплавів зі зниженою пластичністю.

Рисунок 3. Послідовність переходів протяжки.

При протяжці плоскими бойками біля контактної поверхні утворюються застійні зони у формі клина (рис. 3, б, поз. III) через сили тертя і підстигання металу, в той час як метал інтенсивно тече в сторони вздовж горизонтальної осі поперечного перерізу. У центрі поковки виникають значні розтягувальні напруги, які можуть призвести до утворення тріщин.

При протяжці вирізними бойками течія металу в сторони стримується стінками бойків (рис. 3, б, поз. IV), що дозволяє інтенсифікувати процес деформування без утворення тріщин. Протяжку вирізними бойками роблять із великими подачами, тому продуктивність цього способу вище на 20 ... 40% порівняно з протяжкою плоскими бойками. Часто практично застосовують комбіновані бойки (нижній вирізний і верхній плоский).

Рисунок. 4.Протяжка в вирізних бойках: а – в овальних; б – в ромбічних; в – в комбінованих.

Відтяжка хвостовика (цапфи) є допоміжною операцією. Відтяжку хвостовика у зливка здійснюють зазвичай з боку прибуткової частини злитка, прагнучи при цьому забезпечити співвідносність хвостовика і зливка, із застосуванням маніпулятора (рис. 6.12 а) або за допомогою патрона і кантувача (рис. 6.12 б). При куванні важких злитків відтяжку хвостовика можуть проводити і з боку донної частини. Діаметр цапфи має бути не менше половини діаметра злитка, довжина хвостовика зазвичай становить 1,5...2 його діаметра.

Рисунок 5. Схема протягування злитка з хвостовиком із застосуванням маніпулятора(а) та кантувателя (б): 1,2 - нижній та верхній бойки; 3-злиток; 4- кліщи; 5- маніпулятор; 6- противовіс; 7- ланцюг кантувателя; 8-патрон.

Протяжка на оправці (рис.6) застосовується при куванні порожнистих поковок (валів, циліндрів, гарматних стовбурів, обічаків та ін.). Вона полягає в тому, що попередньо прошиту заготовку 2 надягають на оправку 1 і проводять протяжку у вирізних або комбінованих бойках 3, 4. Для полегшення знімання поковок з оправки останню виконують у вигляді конусного стрижня (конусність 1:100) з буртом. Протягування починають вести з протилежного від бурта кінця заготовки. При перших обтисненнях заготовка щільно охоплює оправку, проте при обтисканні наступних ділянок заготовки (після її подачі), попередньо обжату ділянку переміщають у бік меншого діаметру оправки, оскільки переміщенню металу в інший бік перешкоджає бурт. При протяжці великих заготовок оправку виконують з наскрізним отвором для охолодження її водою.

Розкочування на оправці служить для одночасного збільшення зовнішнього і внутрішнього діаметрів порожнистої заготовки за рахунок зменшення товщини її стінок. Для виконання цієї операції попередньо прошиту заготовку із зовнішнім діаметром D₀ (рис.6) надягають на оправку, встановлену на стійках. Кування здійснюють верхнім бойком, при цьому заготовку після кожного натискання повертають.

При розкочуванні зменшується товщина та збільшується довжина кола кільця

(D₁ >D₀) при деякому розширенні

H =H₁ – H₀.                                                        

Рисунок 6.Схеми операцій розкочування (а) і протяжки на оправці (б): 1- бойок верхній; 2 – стойка; 3- оправка; 4 – бойок нижній; 5 – заготовка(кільце, втулка).

Розкочування на оправці всій висоти заготовки (перед прошивкою отвору) вибирають на 20% менше необхідної висоти H₁ для невеликих поковок і на 10% - для великих. Діаметр отвору під прошивку вибирають трохи більше 0,25...0,35 зовнішнього діаметра заготовки після осадки.

Основними дефектами поковок при протяжці є затискачі, увігнутість торця, тріщини та шаблевидність. Затискачі (рис.7,а) можуть утворюватися в тому випадку, якщо подачу заготовки встановлюють більше 0,8 ширини бойка або при подачі менше висоти ∆H уступу. При невиконанні зазначених вимог метал «напливає» на деформовану раніше ділянку заготовки, утворюючи надалі затискач. Затискачі можуть утворюватися при деформуванні заготовок зі ставленням висоти до ширини понад 2,5. Для запобігання появи затискачів у цьому випадку необхідно своєчасно виправляти вигин заготовки.

Рисунок 7. Дефекти при протяжці: а - затискачі; б - увігнутість торця; в – опуклість торця; г – шаблевідність.

Увігнутість торця (рис.7,б) може виникати при слабких ударах молоту, коли деформуються тільки поверхневі шари металу. Тому протягування заготовки необхідно вести частими і сильними ударами. Усунути увігнутість торця при куванні злитків допомагає попередня осадка злитка із застосуванням осадових плит, робочі поверхні яких мають увігнуту форму.

При подальшій протяжці опуклість торця компенсує нерівномірний перебіг металу (рис.7,в). Шаблевидність (рис.7,г) з'являється найчастіше при протяжці на пресі в результаті нерівномірного охолодження поковки при контактуванні з нижнім холодним бойком. Для запобігання цьому дефекту заготовку необхідно частіше кантувати навколо осі. При появі викривлення заготовку повертають на 180⁰, протягують, а потім знову кантують «на ребро».

Рисунок 8. Послідовність переходів протяжки: а,б – отримання квадратного прутка із круглої та квадратної заготовок невеликого перерізу; в,г – отримання круглого прутка із круглої та квадратної заготовок невеликого перерізу.

Основні правила протяжки.

1.Для запобігання повздовжнього вигину -  відношення висоти заготовки до його ширини :

(Н_п-1 / В_п-1 )< 2-2,5.

2.Відносна подача має бути :

0,5 < (L_п-1 / H_п-1 )<1

Де   L_п-1  - величина подачі;

H_п-1 – величина перерізу в направленні прикладеного зусилля.

Готуйтеся до наступного тестування з цієї теми.