ОМТ. Лекція 1.Вільне кування і галузь його застосування. Вихідні матеріали для вільного кування.

Уважно прочитайте текст лекції. Розгляньте рисунки. Напишіть відповіді на контрольні запитання .Відповіль на третє запитання краще виконати у формі кластеру.

  Лекція 1.     При куванні металу між плоскими бойками має місце вільний перебіг його в сторони, тому така обробка отримала назву вільної.
Вільне кування економічно вигідне при отриманні фасонних заготовок сталевих деталей з високими механічними властивостями в умовах індивідуального і дрібносерійного виробництва.
До переваг кування в порівнянні з іншими способами обробки металів, наприклад литтям, різанням, штампуванням, відносяться: її універсальність щодо ваги, форми і розмірів партії виготовлених заготовок; забезпечення високих механічних властивостей металу у виробах, відсутність витрат на дорогу технологічну оснастку; можливість використання порівняно малопотужних машин - знарядь завдяки концентрованому додатком зусиль кування в обмеженому бойками невеликому обсязі деформованого металу.
У промисловості вільне кування застосовується для виготовлення поковок шестерень, турбінних роторів і дисків, валів, шатунів, кілець і інших відповідальних деталей машин. Вільне кування є поки незамінним у виробництві великих деталей, незважаючи на ряд притаманних йому недоліків. До них відносяться, наприклад, порівняно низька продуктивність праці і невелика точність кування, що викликає необхідність значних припусків і напусків металу, що призводить до підвищення витрат матеріалу і вартості готових деталей.
      Вільне кування поділяється на ручне і машинне. Ручне кування застосовується рідко, головним чином у ремонтних майстернях при виготовленні невеликих поковок і майже не має промислового застосування на заводах. Машинне кування проводиться на кувальних молотах і пресах. На молотах виготовляють поковки масою від 0,5 до 100 кг, використовуючи в якості вихідного матеріалу сортовий прокат перерізом до 250х250 мм і обтиснуту болванку (блюмсы) перетином до 450Х450 мм На гідравлічних кувальних пресах виготовляють поковки вагою від 100 кг до 230 т, з сталевих зливків масою від 1,2 до 350 т.

Кування (smithing) – це вид обробки металів тиском, коли по нагрітій заготовці наносять удари або діють на неї постійним зусиллям, в результаті чого заготовка набуває необхідної форми, яку потім зберігає.

При куванні утворюються вироби або заготовки, які називають поковками. Поковка відрізняється від деталі припуском. Куванням одержують вироби відносно простої форми, що не потребує значної обробки різанням. Перед куванням метал нагрівають до температури 900-1050⁰ С.

В ковальсько-пресовому виробництві розрізняють вільне кування (freesmith) і кування в штампах (punch) . Вільне кування виконують за допомогою плоских бойків і допоміжного інструмента, під ударами яких метал деформується і змінює свої розміри. Вільне кування здійснюють на приводних молотах і вручну. Залежно від цього виконуються різні операції з використанням відповідного інструмента: ударами бабки молота (для поковок більших типорозмірів);

Вільне кування інколи виконують вручну за допомогою ручного ударного інструмента. Виконують дві людини – коваль і молотобоєць. Коваль відносно малим молотком   (ручником) б’є по заготовці, указуючи молотобійцю місце і силу удару. Молотобоєць кувалдою наносить удари по заготовці, деформуючи її.

Пароповітряний кувальний молот (smithhammer) складається з станини, на якій змонтовано робочий циліндр. У циліндрі переміщається поршень зі штоком (rod). До нижнього кінця штока прикріплюється баба, до якої закріплений ударник, який пересувається вверх, вниз.. Нижній ударник закріплений на масивному шаботі. Рухомі частини переміщаються вгору парою або стисненим повітрям, а вниз під дією власної маси, ударяючи по заготовці.

При вільному машинному та ручному використовують різні пристосування такі як: гладилки, обтискачі, ковальські зубила , пробійники. Для утримання і повертання заготовки на ковадлі використовують ковальські кліщі (smithpincers).

Ковальські операції при ручному куванні виконують на ковадлі, як а має виступ для гнуття металу і отвір, на який накладають заготовку при пробиванні в ній отвору.

При ручному куванні застосовують кувалди (sledge-hammer) та ручники, якими наносять легкі удари по заготовці, щоб зазначити молотобійцю місце удару кувалдою.

Виконуючи в певній послідовності прості операції кування та використовуючи названий ковальський інструмент, одержують вироби  складної конфігурації.

                                Основними операціями процесу кування є:

протягування (видовження) – це збільшення довжини заготовки за рахунок зменшення її поперечного перерізу.

осадка (immersion) -  це збільшення поперечного перерізу заготовки за рахунок зменшення її висоти.

висадка використовується для одержання поковки з потовщенням на кінці або на середині заготовки.

прошивка – це одержання в заготовці наскрізного отвору або заглиблення.

рубання (hewing) – відокремлення одної частини заготовки від іншої. Рубання матеріалу проводять ковальськими зубилами, заготовку по розмічувальній лінії укладають на підсічку, установлену в гнізді ковадла.

згинання та скручування металу здійснюють з використанням різних пристроїв. Скручування – повертання одної частини заготовки відносно іншої на заданий кут.

Ковальським зварюванням з’єднують дві заготовки або два кінця одної заготовки, попередньонагрівши місце зварювання під шаром флюсу. Передача металу зводиться до переміщення одної частини заготовки відносно іншої.

Вихідні матеріали для вільного кування.

Вихідними заготовками для кування важких, великих поковок є зливки масою до 320т. Зливки для кування мають різну форму: видовжені малоприбуткові, порожнисті, багатогранного, круглого або квадратного поперечного перерізів. Поковки середньої і малої маси виготовляють переважно прокат у вигляді блюмів і сортового: квадратного, круглого або прямокутного перерізів.

Будова металевого злитка.

Будову сталевого злитка вперше (в 1878 р) описав Д. К. Чернов. Злиток має три характерні зони (рис. 1.23).

Кристалізація рідкого металу починається біля стін виливниці, охолодження досить інтенсивне, що приводить до утворення величезного числа центрів кристалізації.                                                                                                                                             Через велику  швидкість  охолоджув

Мал. 1.23. Будова злитка (схема):

1 - зона дрібнозернистої будови; 2 - зона стовпчастих кристалів; 3 - зона великих рівноосних кристалів

ня утворені  кристали не встигають вирости, тому перша зона злитка має дрібнозернисту будову (див. рис. 1.23).                                                                                                                          Після утворення першої зони умови кристалізації змінюються. Зниження температури охолоджуваного металу і підвищення температури стінок виливниці призводять до зменшення швидкості охолодження. Для цієї стадії кристалізації   характернее   спрямоване відведення теплоти перпендикулярно стінок  виливниці. Утворені при цьому кристали  ростуть в напрямку  відводу  тепла, тобто перпендикулярно стінок виливниці, що призводить до утворення другої зони зливка - зони стовпчастих: кристалів.   Внутрішня частина виливки - третя зона - складається з великих рівноосних кристаллитов. Причини такої будови - мала швидкість охолодження і відсутність спрямованості відведення тепла.     Рідкий метал має більший обсяг, ніж твердий, тому у верхній частині злитка, яка застигає в останню чергу, утворюється усадкова  раковина - порожнеча. Усадкова раковина зазвичай оточена найбільш забрудненою частиною металу. Верхню частину зливка відрізають і переплавляють, а інший метал піддають обробці тиском.

Блюм - сталева заготовка, з довжиною сторін від 140 до 450 мм, прокатана із зливка, поперечний nереріз якої має форму квадрата або прямокутника, співвідношення сторін якого менше 2.

Контрольні запитання.
1. Що таке кування і в чому його суть?
2. В чому  відміна  кування  від  штампування?
3. Назвіть  основні  операції  кування.
4. Яке  обладнання  застосовують  для  кування?
5. Які  вироби  отримують  куванням?
6. Назвіть  основний  інструмент  для  кування.