ПРЕДИСЛОВИЕ
Одним из направлений технического прогресса в машиностроении является дальнейшее совершенствование процессов горячей обработки металлов и повышение точности поковок. Это имеет важное значение для снижения трудоемкости механической обработки кованых деталей, уменьшения количества снимаемой стружки и экономии металла. В современной технологии ковки и штамповки еще не решены полностью вопросы, связанные с получением поковок, точных и близких к форме готовой детали. Это объясняется тем, что сами способы получения поковок нуждаются в улучшении, имеют недостаточную степень механизации и автоматизации, а качество поковок, их форма и точность сильно зависят от мастерства и квалификации кузнеца.
Вот почему повышение квалификации рабочих кузнечных и кузнечно-штамповочных цехов, углубление их знаний о новых и усложняющихся процессах кузнечной обработки является неотложной задачей сегодняшнего дня. Если кузнец знает теоретические основы обработки металлов давлением, не отстает от развития техники, то почти всегда работает высокопроизводительно, умеет экономить металл, топливо, пар, воздух, является рационализатором производства. Такой кузнец нередко участвует в работе технических советов и научных обществ, следит за литературой по своей специальности, стремится совершенствовать знания, постоянно повышать свое мастерство.
Систематически углубляя практические и теоретические знания, кузнец начинает лучше понимать, ценить и еще больше любить свою профессию. А это очень важно, особенно для молодежи. Молодой рабочий, недавно пришедший на завод, не может иной раз правильно оценить первые трудности и кажущиеся неудобства работы в кузнечном цехе. Только всесторонние знания могут помочь ему вовремя разобраться во множестве возникающих вопросов, решительно преодолеть трудности.
Все это требует использования всех имеющихся возможностей
4	Предисловие
для усиления помощи в подготовке и совершенствовании знаний рабочих кадров. Нужно, чтобы кузнец, подручный, нагревальщик, прессовщик, машинист и многие, мно-‘ гие другие молодые рабочие постоянно стремились овладеть мастерством своего дела. Это будет хорошим способом привлечения нашей молодежи к активному творческому труду, к дальнейшей учебе в среднем и высшем учебном заведении, к овладению высотами техники.
Увлечь молодых рабочих — кузнецов и штамповщиков изучением глубин кузнечно-штамповочного мастерства—очень важная задача руководителей цехов и заводов. Для помощи в-разрешении этой задачи и предлагается настоящая книга — «Мастерство кузнеца».
Редакция
НЕСКОЛЬКО СЛОВ О МАСТЕРСТВЕ
некоторых рядовых кузнецах, даже не бригадирах и не мастерах по должности, с восхищением говорят: Вот это мастер! Он мастерски работает! При этом слову «мастер» придается особый оттенок гордости за
своего товарища. Еще и сейчас, например, в пошивочных мастерских продолжают называть мастером работника, самостоятельно выполняющего заказ, знающего от начала и до конца, как сделать сложное изделие. В спортивных организациях звание мастера присваивается тому, кто блестяще выполняет те или иные спортивные приемы.
В старину профессия кузнеца была очень популярной, ценной и универсальной. Кузнецу поручали тогда не только изготовление изделий из железа, но и другие сложные работы. Так, он строил мосты и мельницы, вододействующие машины и всевозможные сооружения, ничего общего не имеющие с кузнечным делом. И кузнецы успешно выполняли такие работы. Поэтому их называли «мастерами на все руки». Если же другой мастеровой, даже и не кузнец по профессии, умел изготовлять, а также ремонтировать различные изделия, то про него говорили: Этот умеет все — это кузнец!
В современных условиях производства при наличии разнообразных машин и большого разделения труда профессия кузнеца стала более узкой. Не зря поэтому возникает стремление называть кузнецами только рабочих кузниц свободной ковки, а в остальных кузницах все больше и больше распространяются названия штамповщик, прессовщик, вальцовщик и т. д.
Вместе с этим несколько сужаются и обязанности кузнеца, упрощается и облегчается его труд, приемы труда. Но требования, составляющие основу кузнечного мастерства, не уменьшаются. Можно с уверенностью сказать, что овладевать мастерством в условиях новой, все более совершенной техники становится труднее. Если раньше мастером мог быть совершенно
6
Несколько слов о мастерстве
неграмотный человек, то теперь неграмотный рабочий не может стать даже подручным, а тем более — нагревальщиком в колхозной кузнице. В старое время мастерству еще можно было учиться десятки лет. Теперь же, в век высоких темпов, становится зазорным состоять в подручных более двух-трех лет.
Мастерство кузнеца по своей истории народно — умение выполнять работу в совершенстве передавалось из поколения в поколение. Но в современных условиях производства мастерство кузнеца определяется не только хорошим усвоением традиционных приемов ковки. Главное теперь состоит в умении постоянно находить пути и способы усовершенствования технологических процессов, применять новые инструменты и приспособления. Ясно, что для этого нужна не только хорошая практическая, но и теоретическая подготовка, понимание сущности явлений, происходящих в процессе ковки: нагрев, пластическая деформация, структурные изменения в металле и т. д. Следовательно, кузнечно-штамповочное мастерство имеет твердую научную основу. И чем глубже изучает кузнец эту основу, тем в большей степени он становится мастером своего дела.
Было бы ошибочно считать, что с развитием техники и совершенствованием технологии чисто профессиональные «секреты» мастерства утрачивают свое значение. Напротив, повышение требований к качеству и точности поковок, получаемых свободной ковкой, вызывает необходимость не только в расширении и углублении знаний, но и в повышении мастерства. Нужно, чтобы профессиональные «секреты» ковки стали достоянием каждого нового отряда молодых кузнецов, вливающегося в прославленные ряды кадровиков производства.
В технологии современного машиностроения свободная ковка в некоторых отраслях промышленности не утратила своего значения. Она стала основным и, пожалуй, единственным способом изготовления таких ответственных крупногабаритных деталей, как диски гидротурбин, коленчатые валы крупных двигателей, колонны и цилиндры мощных гидравлических прессов и т. д. По этим причинам подготовка квалифицированных молодых кадров кузнецов свободной ковки имеет важное значение.
Не менее важным является высокое мастерство и при горячей штамповке. На первый взгляд штамповка в штампах не требует особо высокой квалификации, так как нужная форма поковки достигается здесь при заполнении металлом замкнутой полости штампа. Однако в действительности дело обстоит иначе. Правильный нагрев, количество и сила ударов при штамповке, правильное заполнение штампа металлом с образованием равномерного заусенца,— все это зависит от кузнеца и, безусловно, влияет на качество поковки и на производительность труда.
Несколько слов о мастерстве
7
Что же такое в конечном счете мастерство кузнеца, чем оно определяется и каким образом достигается?
Основное условие на пути к самосовершенствованию — это любовь к труду вообще и к своей профессии в особенности. Лучшие кузнецы, прославившие свои имена на весь Советский Союз и далеко за его пределами,— горьковчанин Иван Бусыгин, москвич Николай Кокошка, свердловчанин Григорий Коваленко, ленинградец Василий Рябов и многие, многие другие известны как люди, горячо любящие свою профессию. Можно с уверенностью утверждать, что если кузнец имеет даже высокую квалификацию, но работает, как говорят, без души, без интереса, то эффективность его труда и получаемые результаты будут значительно снижены.
Как правило, кузнецы работают бригадами от 2 до 6 человек, поэтому труд кузнецов — это труд к о л л е к т и в н ы й. Но успех в работе зависит не только от бригады в целом, но и от каждого работника в отдельности: от его умения и добросовестности, от знаний и навыков. Следовательно, мастерство каждого члена бригады может быть эффективным только при условии четкой, слаженной и дружной работы всей бригады. Опыт лучших кузнечных бригад показал, что наиболее высокие показатели в работе достигаются лишь в том случае, когда члены бригады периодически меняются рабочими местами и тем самым достигается равномерная загрузка каждого рабочего п течение всей смены. Это опять-таки возможно осуществить лишь при условии высокой квалификации и всестороннем мастерстве членов бригады.
При молотовой ковке или штамповке машинист молота выполняет очень ответственную роль. Он должен хорошо понимать бригадира по одному его жесту и даже взгляду. Известны виртуозы-машинисты, которые ударом молота задвигают раскрытую спичечную коробку, не повредив ее, раскалывают орех, оставляя целым ядро. Это, конечно, вершина кузнечного мастерства и постигается она лишь длительным и упорным трудом. Машинист, овладевший молотом в совершенстве, может менять силу удара в любых пределах—от легкого прикосновения, до мощного, в полную силу удара. Это очень важно при ковке и при штамповке, ибо в зависимости от характера и сущности той или иной операции требуются удары различной силы.
Этим, однако, не ограничивается умение машиниста. Молот является послушным и безотказным в работе только при условии тщательного за ним ухода, своевременного ремонта, правильной наладки и постоянной смазки. Следовательно, машинист должен внимательно следить за работой молота, вовремя устранять встречающиеся неполадки. А для этого необходимо в совершенстве знать устройство и работу молота, взаимодействие его деталей, особенности эксплуатации. Нужно изучать молот,
8
Несколько слов о мастерстве
чтобы обращаться с ним не вслепую, основываясь на интуиции, приобретаемой долгим опытом, а сознательно, осмысленно, основываясь на теоретических знаниях, которые всегда обогащают опыт. Все манипуляции, т. е. перемещения и повороты заготовки.,, необходимые в процессе ковки, осуществляются кузнецом с помощью подручных. В чем кроются здесь основы мастерства? Во-первых, нужно знать и понимать сущность правильных приемов ковки и штамповки. Во-вторых, нужно уметь выполнять эти приемы с профессиональным искусством.
Как правильно удерживать заготовку в клещах, какой применить инструмент и как его установить в наилучшее положение, в какой последовательности выполнять операции — все эти вопросы кузнец может и должен изучить теоретически. Осуществление же перечисленных приемов на практике требует развития определенных навыков, своеобразного искусства быстро и точно выполнять те или иные движения. Прежде всего у кузнеца, особенно при свободной ковке, должно быть развито чувство м е р ы и, в частности, глазомер. Это очень важно потому, что заготовка при обработке давлением очень быстро меняет форму и размеры, а производить замеры в процессе ковки трудно: металл имеет высокую температуру, на замеры тратится время, а это ведет к подстыванию металла и к снижению производительности труда.
Кадровые мастера-кузнецы, например, кузнец Ленинградского Кировского завода И. В. Матвеев, Челябинского тракторного завода В. А. Малахов, кузнец Уралвагонзавода А. И. Лукиных и другие могут отковать сравнительно сложную поковку без каких-либо обмеров в процессе ковки. При такой уверенной работе можно достигнуть очень большой производительности при высоком качестве поковок. Но приобрести чувство меры можно только на практике, упорной тренировкой.
Другой профессиональный навык, который должен быть развит у кузнеца, особенно при штамповке,—это чувство ритма.
Кузнец не должен ни медлить, ни спешить, ни горячиться, ни быть равнодушным. Это возможно лишь в условиях высокой организованности, когда заранее продуманы все операции, когда достигнуто нужное взаимопонимание и слаженность в работе бригады. В большой мере этому способствует правильная организация рабочего места, удобная планировка оборудования, удачное распределение обязанностей между членами бригады, о чем будет подробно сказано далее. Ритмичная работа снижает утомляемость, а следовательно, повышает производительность труда.
Важное значение в овладении мастерством имеет постоянное общение рабочих с инженерно-техническими работниками — технологами, конструкторами, механиками. Участие вместе с
Несколько слов о мастерстве
9
ними в комплексных бригадах, создаваемых для совершенствования технологии и устранения узких мест производства, в работе производственных совещаний, технических советов и научных обществ расширяет технический кругозор рабочих, их теоретические и практические знания. А это, в свою очередь, позволяет лучше разбираться в новой технике и технологии, помогает находить скрытые возможности для улучшения технологических процессов, конструкций штампов, механизмов и оборудования.
Повышает мастерство кузнеца и его активное участие в новых начинаниях, которые проводятся в цехах и на заводе. Кузнец должен всемерно поддерживать технические новшества, новые формы социалистического соревнования. Участвовать в соревновании он должен не формально, а с творческим огоньком, с энтузиазмом, стараясь сделать все возможное, чтобы выйти победителем. «Кто не горит — тот коптит» — говорит известная поговорка. А кто коптит, тот конечно не овладеет мастерством кузнеца!
Безукоризненное знание производства, постоянное совершенствование мастерства, активное участие в начинаниях своего коллектива развивает творческую активность у рабочих. Неудивительно, что известные кузнецы — новаторы Иван Потехин, Григорий Манаев, Николай Олейник, Василий Герасимов и многие, многие другие являются активными рационализаторами. За высокое мастерство таких передовиков производства, за постоянное стремление совершенствовать технику и повышать производственные показатели их называют новаторами. Это лучшее, к чему должен стремиться кузнец. Кузнец-новатор — это не только мастер высокого класса, но творец — носитель нового и передового, это подлинный строитель коммунизма.
А чтобы быть новатором, нужно повышать свои знания, знакомиться с передовым производственным опытом и последними научными достижениями. У нас в стране для этого созданы все возможности. Выпускаются брошюры и книги о технических новшествах и передовом опыте, организуются выставки, конференции, семинары. В распоряжении рабочего имеются библиотеки, читальни, курсы, школы, технические кабинеты и дома техники. На все это государство не жалеет средств.
Кузнец во много раз быстрее овладеет мастерством своего дела, если будет живо интересоваться достижениями науки и техники, постоянно учиться, учиться и настойчиво работать над собой. Тот, кто не учится — стоит на месте, не двигается вперед, а значит, он отстает от других, отстает от общего движения советских людей вперед —к коммунизму.
12
Что нужно знать кузнецу о металле
янную или переменную, спокойную, т. е. статическую, или ударную, т. е. динамическую.
Инструментальные стали применяются для изготовления различных инструментов: резцов, фрез, сверл и т. д. Такие стали должны иметь высокую твердость и износоустойчивость, а главное, сохранять эти свойства в работе, когда возможен сильный нагрев инструмента, т. е. обладать красностойкостью. Сюда же относятся инструментально-штамповые стали, из которых изготовляются штампы для горячей и холодной штамповки.
Специальные стали применяются для деталей, к которым предъявляются особые требования. Сюда относятся нержавеющие, кислотоупорные, жароупорные, немагнитные и другие стали, идущие на изготовление оборудования для химической промышленности, медицинских инструментов, деталей приборов.
По химическому составу различают два вида сталей — углеродистые и легированные. В состав углеродистых сталей, кроме железа, входят: углерод, кремний, марганец, сера и фосфор. Легированные с тал и, кроме этих элементов, могут иметь: хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, титан, алюминий. Эти элементы оказывают существенное влияние на все свойства стали, в том числе и на ковкость.
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА СВОЙСТВА СТАЛИ
Углерод является главным элементом после железа,, составляющим сталь. Поэтому свойства стали зависят от процентного содержания в ней углерода. Чем меньше углерода, тем мягче и пластичнее сталь, и наоборот — с повышением его содержания прочность и твердость увеличиваются, а пластичность снижается. При содержании углерода 1,5% и более сталь имеет плохую ковкость.
Обычно в сталях, подвергаемых кузнечной обработке, содержание углерода в зависимости от марки стали изменяется в пределах от 0,1 до 1,2%. Стали с содержанием углерода до 0,1% называют мягкими, или железом, стали же, имеющие до 1,2% углерода, относятся к твердым инструментальным сталям.
Кремний и марганецв небольших количествах всегда имеются в углеродистой стали. Наличие их связано с технологическим процессом изготовления такой стали. Содержание кремния обычно не превышает 0,40,zo, марганца — 0,8%. В таких количествах они не оказывают существенного влияния на свойства стали.
Сера и фосфор хотя и нежелательные, но неизбежные примеси в стали. Большую опасность при кузнечной обработке-представляет сера. Она вызывает красноломкость, т. е. хрупкость, стали при температуре красного каления. Фосфор в количестве, превышающем допустимые нормы, приводит к хладно
Влияние различных элементов на свойства стали 13
ломкости, т. е. хрупкости при пониженной или отрицательной температуре. Содержание каждого из этих элементов ограничивают сотыми долями процента.
Таким образом, в углеродистых сталях суммарное содержание углерода, кремния, марганца, серы и фосфора обычно не превышает 2%, а следовательно, на долю железа приходится более 98%.
Хром повышает твердость и прочность стали при обычной и при высокой ковочной температуре, но снижает пластичность, а также теплопроводность. Поэтому требуется соблюдение осторожности при нагреве и охлаждении стали, во избежание появления трещин. Содержание хрома в конструкционных сталях обычно бывает в пределах 0,5—1,8%, а в инструментальных и специальных оно доходит до 10—и более.
Никель повышает прочность при одновременном повышении пластичности и в сочетании с хромом является наиболее распространенным элементом в конструкционных сталях. Содержание его в этих сталях бывает в пределах от 1 до 4%. В инструментальные стали никель как легирующий элемент обычно не вводят. Исключение составляют некоторые сорта штамповых сталей. В жаропрочных, нержавеющих и других специальных сталях никеля бывает до 20% и более.
Следует иметь, в виду, что при нагреве никелевых сталей образуется очень плотная окалина, которая удаляется с большим трудом. Это затрудняет штамповку.
Вольфрам повышает прочность и твердость стали, увеличивает прокаливаемость, но снижает теплопроводность. На пластичность он влияет менее ощутимо. Вольфрам является основным легирующим элементом быстрорежущей стали, в которой содержание его доходит до 19%. Он способствует повышению красностойкости. В конструкционные стали вольфрам вводится в меньшем количестве — до 1,2%.
Молибден оказывает на сталь такое же влияние, как и вольфрам. Он также служит в качестве легирующего элемента быстрорежущей стали. В конструкционных и инструментально-штамповых сталях молибден и вольфрам являются взаимозаменяемыми, но первый оказывает более сильное действие и потому вводится в меньшем количестве (примерно в 3—4 раза). Так, например, в конструкционных сталях содержание молибдена не превосходит 0, 35%.
Ванадий увеличивает прочность и твердость, а главное, увеличивает сопротивляемость снижению твердости при нагреве стали. Он является основным легирующим элементом быстрорежущей и некоторых сортов конструкционной стали. Содержание ванадия в различных сортах стали бывает в пределах от 0,2 до 2,6%.
14
Что нужно зналь кузнецу о металле
Марганец может быть введен в сталь как легирующий' элемент. В этом случае содержание его превышает 0,8%, а в некоторых сортах специальных сталей содержание марганца достигает 15%. Марганец повышает упругость и прочность, и потому применяется в пружинно-рессорных сталях. Он несколько улучшает свариваемость стали, а будучи введен в больших количествах, повышает износоустойчивость. Марганец противодействует красноломкости при большом содержании серы. Пластичность стали, а также теплопроводность ее при введении марганца снижаются.
Кремний, как и марганец, может выполнять роль легирующего элемента. Его влияние на сталь во многом сходно с марганцем: повышается прочность и упругость стали, снижается' пластичность и теплопроводность. Кремний применяется в; пружинно-рессорных сталях, где содержание его доходит до 2,8%, в жаростойких—до 3,5%, а в трансформаторных до 4%. В остальных сталях содержание этого элемента не превосходит 2%-.. Установлено, что кремний несколько ухудшает свариваемость стали..
Итак, с введением легирующих элементов повышается прочность стали, и тем самым увеличивается ее сопротивление пластической деформации. Поэтому при ковке и штамповке легированных сталей требуются большие усилия, а следовательно, более мощные орудия, чем при ковке и штамповке углеродистых сталей. Кроме того, легирующие элементы понижают теплопроводность, а поэтому нагрев и охлаждение высоколегированных сталей следует вести с замедленной скоростью во избежание образования трещин.
ОБОЗНАЧЕНИЯ МАРОК СТАЛИ
Качество стали зависит от способа ее выплавки, от наличия в ней вредных примесей — серы и фосфора, неметаллических включений и др.
Сталь обыкновенного качества, иначе называемая торговой, является сталью широкого потребления и идет на изготовление деталей, к которым не предъявляется особенно высоких требований. К таким деталям относятся болты, гайки, бандажи, котельные связи, детали сельскохозяйственных машин и Другие.
Качественная сталь отличается меньшим содержанием серы и фосфора. Она используется для изготовления разнообразных деталей машин, инструмента и штампов.
Высококачественная сталь имеет строго ограниченное содержание серы, фосфора и неметаллических включений. В обозначении такой стали в конце ставится дополнительно буква А. Наиболее ответственные детали машин и инструменты изготовляются из высококачественных сортов стали.
Обозначения марок стали
15
Состав стали можно узнать по ее марке. В современных кузнечных цехах применяется огромное количество сталей различного химического состава. Кузнец должен уметь распозна вать этот состав по названию марки стали. Для этой цели при подборе названия марки стараются буквы и цифры ее принять такими, чтобы они могли характеризовать название составляющего элемента и его количества в стали. Поэтому марка стали чаще всего представляет из себя сокращенное обозначение химического состава стали. Так, качественные конструкционные углеродистые стали обозначаются двумя цифрами 05, 08, 10, 15, 20 и т. д. до 70. Цифры соответствуют содержанию углерода в сотых долях процента.
Пример обозначения: 35 — углеродистая, качественная сталь, среднее содержание углерода 0, 35%.
Качественные инструментальные углеродистые стали обозначаются буквой У и цифрой от 7 до 13. Цифра соответствует содержанию углерода в десятых долях процента. В обозначении высококачественных инструментальных углеродистых сталей после цифры ставится буква А.
Пример обозначения: У9А — инструментальная, углеродистая, высококачественная сталь, содержание углерода 0,9%.
Конструкционные легированные с-тали маркируются двумя цифрами и буквами. Цифры соответствуют среднему содержанию углерода в сотых долях процента, а буквы обозначают легирующие элементы: С — кремний, Г — марганец, X — хром, Н — никель, В — вольфрам, М — молибден, Ф — ванадий, Т — титан и т. д. Цифры после буквы соответствуют содержанию данного элемента в процентах, округленному до целого числа. Если среднее содержание легирующего элемента 1%, то цифра после буквы не ставится. Если в конце ставится буква А, то сталь высококачественная, в остальных случаях сталь относится к категории качественных.
Пример обозначения: 12ХНЗА— конструкционная, легированная, высококачественная сталь. Среднее содержание углерода 0,12%, никеля — 3%, хрома —около 1 %.
В маркировке инструментальных легированных сталей впереди ставится одна цифра, обозначающая среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если впереди цифры нет, то в среднем содержание углерода составляет 1% или немного больше. Буквенные обозначения — такие же. Так как все стали этой группы являются высококачественными, то буква А в марке не ставится.
Пример обозначения: 5ХНВ — легированная инструментально-штамповая сталь. Среднее содержание углерода 0,5%. ХВГ— сталь этой же группы, но содержание углерода в ней примерно 1%.
16
Что нужно знать кузнецу о металле
Имеются, однако, марки старого обозначения, где описанный: порядок не выдержан. К ним относятся, например, конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества. Они обозначаются буквами Ст. и соответствующей цифрой от 0 до 7. Чем больше углерода, тем выше цифра. Если перед маркой ставятся буквы М, Т или Б, то это обозначает способ выплавки стали—мартеновский, томасовский или бессемеровский.
Пример обозначения: МСт. 5—углеродистая, торговая сталь, мартеновской выплавки.
Химический состав сталей и их обозначения устанавливаются Государственными Общесоюзными Стандартами (ГОСТ). На заводах химический состав стали и принадлежность ее к той или иной марке определяется в лаборатории химическим анализом, либо непосредственно в цехе спектральным анализом на специальном приборе — стиллоскопе. При определенном навыке марку стали можно определить приближенно, путем так называемой искровой пробы. Для этого кусок металла прижимается к быстро вращающемуся наждачному кругу. При этом марка стали определяется в зависимости от цвета и характера
Таблица 1
Условные цвета окраски сталей различных марок
Марка стали |	|	Цвет	|	1 Марка	стали |	Цвет
	Углеродистая сталь обыкновенного			качества
Ст. 0	к равный 4-зеленый	Ст	. 4	черный
Ст. 1	белый 4-черный	Ст	. 5	зеленый
Ст. 2	желтый	Ст	. 6	синий
Ст. 3	красный ।	Ст	. 7	красный 4- коричневый
	Углеродистая сталь качественная			
10	белый 4-черный	|	50		белый 4-красный
15	белыйфсиний	15Г		коричневый-}-синий
20 и 25	белый 4-зеленый	45Г2		коричневый-}-розовый
30 и 35	белый 4-желтый	50Г и	[ 55Г2	коричневый-ркргсный
40 и 45	белый 4- розовый	60Г и 65Г		коричневый 4-4-фиолетовый
Марка	|	Цвет полосы	i	1	Цвет кольца
	Легированная конструкционная			сталь
15Х	зеленый		синий	
40Х	зеленый		розовый	
20ХФ	фиолетовый4-зеленый		синий	
12ХНЗА	синий+зеленый		синий	
ЗОХМА	розовый 4- зеленый		белый 4-желтый	
18ХНВА	синии4-желтый4-зеленый		белый 4-зеленый	
20ХНЗА	синий-^-зеленый		белый -|- зеленый	
Определение марки стали по искре.
Строение стали
17
получающегося снопа искр (см. цветную вклейку). Пробу на искру лучше всего производить в затемненном помещении.
Стали различных марок окрашиваются в условные цвета. При этом краска наносится на торец материала, идущего на заготовку, либо кольцом у одного из ее концов. В табл. 1 приведены марки сталей и их условные цвета.
СТРОЕНИЕ СТАЛИ
Как правило, кованые детали прочнее литых. Это связано с изменением строения, или, как говорят, структуры стали, которое происходит при горячей обработке давлением. Нагрев металла также влияет на структуру, а следовательно, и на свойства стали.
Вот почему хороший мастер-кузнец должен отчетливо представлять природу и строение стали, а также происходящие в ней превращения. Это является основой умелого и сознательного использования возможностей технологического процес-

Фиг. 1. Затвердевание расплавленной стали.
са ковки для получения поковок высокого качества. Именно, знание физической сущности изменений в металле во время нагрева, ковки и охлаждения поковок составляет часть тех «секретов» кузнеца, которые мы называем мастерством.
При затвердевании расплавленной стали в различных местах ее объема образуются многочисленные центры кристаллизации. По мере понижения температуры из этих центров вырастают кристаллы (фиг. 1). Однако эти кристаллы приобретают неправильную и неодинаковую форму, так как при их взаимном соприкосновении в процессе продолжающегося роста они давят друг на друга, искажая правильные очертания, которые имел бы кристалл при свободном росте. Тем не менее влитой стали часто наблюдаются отдельные более или менее правильные кристаллы, сохранившие дендритную, что в переводе означает—древовидную форму, характерную для стали (фиг. 2). Но при последующей обработке, например, при прокатке и ковке кристаллы деформируются, дробятся, в результате чег^стаж* приобретает характерное зернистое строение.
но—это кусочек кристалла, имеющий правильнО^Ьвчну.трентГе^
2 Заказ № 291
18
Что нужно знать кузнецу о металле
кристаллическое строение, т. е. строго закономерное расположение атомов в кристаллической решетке (фиг. 3).
Строение металла, видимое при помощи микроскопа, называется микроструктурой. Если рассмотреть с помощью микроскопа сталь, содержащую очень мало углерода (менее 0,05%), то можно увидеть, что микроструктура такой стали состоит из отдельных зерен, плотно прилегающих друг к другу. Такую микроструктуру называют ферритом (фиг. 4, а). Феррит имеет сравнительно низкую твердость, пластичен и потому легко поддается любому виду обработки давлением.
Фиг. 2. Кристаллы дендрит-
ной формы в литой стали.
Фиг. 3. Схема расположения атомов в кристаллической решетке.
Углерод с железом может образовать химическое соединение— цементит. В противоположность ферриту цементит очень тверд и непластичен. При содержании углерода в пределах 0,8—0,9% структура стали будет состоять из равномерно распределенных частичек цементита и феррита. Это — так называемый перлит (фиг. 4, б). Если содержание углерода находится в пределах 0,1—0,8%,то в структуре стали вместе с перлитом наблюдается феррит (фиг. 5, а). Чем больше углерода, тем больше относительное содержание перлита. Подобную структуру имеют конструкционные стали в «сыром» виде, т. е. до термической обработки. При содержании углерода свыше 0,8% сталь имеет структуру, состоящую из перлита и цементита (фиг. 5, б). Такая структура характерна для инструментальной стали.
При высокой ковочной температуре, вне зависимости от содержания углерода, в структуре стали уже не будет ни феррита, ни цементита, ни перлита, а появятся однородные зерна так называемого аустенита. Аустенит очень, пластичен, обладает малым сопротивлением деформации, а следовательно, очень легко обрабатывается давлением. Главное же заключается в том, что-
Строение стали
19
эти замечательные свойства аустенитной структуры сохраняются в течение всего процесса обработки давлением. Вспомним, что феррит также мягок и пластичен, однако уже в самом начале обработки давлением пластическая деформация вызывает упрочнение (наклеп) металла, а вместе с этим утрачиваются ипласти-
Фиг. 4. Внутреннее строение стали: а —феррит; б —перлит.
Фиг. 5. Внутреннее строение стали:
а — перлит -J- феррит; б — перлит 4- цементит.
ческие свойства. Металл приобретает хрупкость и становится непригодным для дальнейшей обработки давлением, Вот почему прокатка, ковка, штамповка — все эти виды обработки давлением производятся при высокой температуре, когда сталь имеет благоприятную для этой цели аустенитную структуру.
В условиях нагрева до высокой температуры постепенно происходит увеличение, рост зерен. Этот процесс идет за счет слияния отдельных мелких зерен в более крупные. Прокатка и ковка — наоборот — дробят и измельчают зерна. Если
2*
20
Что нужно знаяъ кузнецу о металле
Фиг. 6. Волокнистое строение стали.
при этом деформация идет преимущественно в одном направлении, например, при прокатке—вдоль оси проката, то металл приобретает волокнистую структуру (фиг. 6). Такая структура получается при наличии в стали шлаковых включений и газовых пузырей, которые, вытягиваясь в тонкие пленки, придают структуре волокнистость.
К концу периода обработки давлением температура стали снижается, и это вновь ведет к структурным изменениям. В малоуглеродистой стали появляется феррит. Под действием ковки зерна феррита вытягиваются в волокна, и в результате образуется так называемая строчечная стр у кт у-р а (фиг. 7, б). Такая структура неблагоприятно сказывается на свойствах стали, и во избежание ее появления не ' рекомендуется заканчивать ковку при заниженной температуре. В структуре высокоуглеродистой стали при снижении температуры появляется цементит. Если в этот момент прекратить ковку, то цементит может образовать сетку по границам зерен перлита (фиг. 7, а). Это отрицательно влияет на прочность стали. Поэтому ковку высокоуглеродистой стали не следует заканчивать при высокой температуре, а напротив,
Фиг. 7. Структура стали: а — цементитная сетка; б — строчечная.
нужно продолжать ее при снижающейся температуре, чтобы раздробить вредную цементитную сетку.
В легированных сталях такие легирующие элементы как хром, вольфрам, молибден, так же, как и железо, могут образовывать с углеродом химические соединения. Эти соединения называются карбидами. Как и цементит, карбиды обладают
Цветные металлы
21
высокой твердостью и хрупкостью. Они также могут образовывать карбидную сетку. Однако структурные превращения в легированных сталях имеют более сложный характер, чем в углеродистых.
Строение стали, подвергнутой обработке давлением, можно наблюдать невооруженным глазом. С этой целью на образце прошлифовывают плоскую поверхность, а затем производят травление кислотой. На поверхности выявляются волокна, и картина, видимая при этом, называется макроструктурой (фиг. 8). С помощью ковки и штамповки можно придать волокнам нужное направление для получения более высокой проч
Фиг. 8. Макрострук-
тура поковки.
Фиг. 9. Схема направления волокон.
ности детали. Как правило, наиболее благоприятной является структура, при которой волокна следуют контурам детали. Это легко уяснить из следующего примера. Сравнивая два коленчатых вала, из которых один кованый, а другой выточен из прокатанной заготовки, можно увидеть, что в одном случае (фиг. 9, а) волокна следуют контурам детали, а в другом — перерезаются (фиг. 9, б). В работе вал под нагрузкой может незначительно прогнуться, например, при выработке подшипника. В этом случае в точеном вале волокна будут как бы отслаиваться-, что может привести к разрушению детали.
Таким образом, ковка и штамповка оказывают существенное влияние на прочность детали.
ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Сплавы, полученные на основе железа,— углеродистые и легированные стали, а также чугун принято называть черными металлами. Все остальные металлы относятся к цветным.
'22
Что нужно знал'Ь кузнецу о металле
Однако в общем машиностроении применение цветных металлов и сплавов по сравнению с черными незначительно. Это связано главным образом с тем, что цветные металлы более дороги, чем черные, и реже встречаются в природе.
В настоящее время наибольшее применение в технике нашли следующие цветные металлы: алюминий, медь, цинк, никель, магний, свинец и олово. Отличительной особенностью цветных металлов и сплавов является сравнительно высокая пластичность. Вместе с этим отдельные металлы и сплавы обладают особыми, присущими только им свойствами: устойчивостью против коррозии, малым удельным весом, электропроводностью и некоторыми другими свойствами.
Цветные металлы и сплавы можно разбить на две группы: .легкие — алюминий, магний и сплавы на их основе, тяжелые — медь и сплавы на ее основе.
Алюминий — легкий, легкоплавкий, пластичный металл. Чистый алюминий с минимальным количеством посторонних примесей обладает высокой электропроводностью и устойчив против коррозии. Температурный интервал штамповки алюминия 425—475° Для снижения коэффициента трения и для устранения прилипания алюминия к штампам рекомендуется при штамповке применять смазку, содержащую графит или тальк.
Наибольшее количество алюминия расходуется на производство легких, но прочных сплавов на алюминиевой основе. Таких сплавов имеется много. Наиболее известны сплавы под названием дюралюмины, в которых, кроме алюминия, имеются медь, магний и марганец. Все сплавы этого типа обозначаются буквой Д и условным номером сплава. Из таких сплавов путем штамповки изготовляют ответственные детали в автостроении, авиации и морском судостроении. Температурный интервал штамповки дюралюмина 400—480°
Медь — наиболее распространенный в технике цветной металл. В чистом виде медь применяется главным образом в электротехнике, благодаря высокой электропроводности. Медь весьма пластична и может подвергаться обработке давлением в холодном и в горячем состоянии. Деформация в холодном состоянии приводит к наклепу и утрате пластичности. Поэтому штамповку лучше производить в горячем состоянии. Температурный интервал нагрева 700—800°
Латуни — это сплавы на медной основе с добавкой цинка и некоторых других элементов. Латуни обозначаются буквой Л, после которой пишутся буквенные обозначения специально вводимых (кроме цинка) элементов. Затем ставятся цифры, указывающие процент меди и специальных элементов в той же последовательности, в какой записаны сами элементы. Послед
Исходный матепиол для ковки и штамповки
23
ние обозначаются следующими буквами: О — олово, Ц — цинк, С — свинец, Ж — железо, М — марганец и т. д.
Пример обозначения: ЛС59—1—латунь свинцовистая, содержит 59% меди и 1% свинца. Латунь такого состава имеет большое значение для кузнечного производства, так как она хорошо куется и штампуется в интервале температур 650—750°
Бронзы — это сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием и другими элементами. Бронзы маркируются аналогично латуням, только впереди вместо буквы Л ставятся буквы Бр. В кузнечном производстве в основном используются два типа бронз: алюминиевая и бериллиевая.
Алюминиевая бронза весьма хорошо куется и штампуется. Температурный интервал штамповки 750—900°, шире, чем у латуней. Это позволяет производить штамповку с большим числом ударов, что требуется при усложненной форме изделия. Такая бронза недефицитна и пригодна для изготовления таких деталей, как шестерни ответственного назначения.
Бериллиевая бронза куется и штампуется в интервале температур 700—800° Она применяется для изготовления деталей насосов, турбинных лопаток и др.
Магний — очень легкий, но непрочный и неустойчивый против коррозии металл. Поэтому в чистом виде магний в машиностроении не находит применения. Сплавы на основе магния более прочны и, благодаря малому удельному весу, используются в авиа- и приборостроении. В состав сплавов на основе магния входят алюминий, цинк и марганец. Сплавы магния, обрабатываемые давлением, маркируются буквами МА и цифрой, обозначающей условный номер сплава. Ковку и штамповку следует вести в интервале температур 300—400°
ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ КОВКИ И ШТАМПОВКИ
В зависимости от вида заготовок, металл в исходном состоянии может иметь различную структуру; возможно также на-, личие некоторых пороков, специфических для литых и катаных заготовок. Однако кузнец, обладающий знаниями и практическими навыками при умелом ведении процесса может устранить имеющиеся в металле пороки при ковке. При отсутствии же достаточной квалификации и умения к порокам исходной заготовки могут быть «добавлены» и другие, как-то: трещины,, зажимы, флокены и т. д.
Вот почему высокое мастерство ковки начинается еще при выборе и использовании исходной заготовки.
Сталь поступает'в кузнечные цехи в виде слитков, обжатых и катаных заготовок. Цветные же металлы.
24
Что нужно знать кузнецу о металле
и сплавы могут быть в виде слитков и прессованных заготовок, т. е. заготовок, полученных истечением, а иногда и в виде катаных заготовок.
Слитки
Стальные слитки бывают весом до 300 т. В поперечном сечении слитки могут быть круглыми, квадратными и многогранными. Нд фиг. 10 показана форма и строение стального слитка.
Расплавленный металл при разливке в слитки соприкасается с холодными стенками изложницы, в результате чего снаружи образуется твердая мелкозернистая корка/. Под ней располагается слой так называемых столбчатых кристаллов 2. Это — наиболее прочная и здоровая часть слитка. Центральная зона 3 застывает сравнительно медленно и потому имеет крупнозернистую, дендритную структуру. В верхней, прибыльной части слитка располагается усадочная раковина 4, а под ней зона усадочной рыхлости 5. В нижней донной части 6 слитка столбчатые кристаллы растут с двух сторон: от дна и от боковых стенок. Места стыка кристаллов получаются ослабленными. Кроме того, в начальный момент разливки, когда струя металла ударяется в поддон изложницы, образовавшиеся брызги при застывании окисляются, и вследствие этого уже не свариваются в монолитную массу, а дают после ковки
пороки в виде плен. Поэтому верхняя прибыльная часть слитка примерно от 15 до 35% по весу, а также нижняя 3—7% по весу отрубаются и идут в переплав.
В настоящее время при разливке стали применяют утепленные надставки на изложницах, повышенное давление и другие приемы, уменьшающие усадочную раковину, а также уплотняющие металл в слитке. Пороки сталь
Исходный материал для ковки и штамповки
25
ного слитка могут оказать решающее влияние на качество поковки. Кроме усадочной раковины, возможны еще и другие пороки.
Плены. Как уже упоминалось, при заливке металла в изложницу на стенки попадают брызги. Они подстывают и потом уже с основным металлом полностью не свариваются. В результате после ковки на поверхности изделия появляются плены. Поперечные плены, а в дальнейшем — трещины могут возникнуть в случае перерыва струи при разливке стали.
Трещины. Они образуются вследствие резкого и неравномерного охлаждения металла. Наружная корка слитка, быстро охлаждаясь, стремится уменьшиться в размерах. Этому препятствуют внутренние слои, и в результате на поверхности могут возникнуть трещины. Если в этот момент металл под коркой еще не затвердел, то он может прорваться через трещину наружу и застыть между коркой и стенкой изложницы. В этом случае появятся так называемые заливины.
Пузыри. При застывании жидкого металла из него выделяются газы. Если газы не успевают выделиться до затвердевания металла, то они остаются в нем в виде пузырей. Иногда в процессе нагрева или ковки пузыри не раскрываются, а завариваются. В этом случае они не представляют опасности. Если же пузыри раскрываются, то при ковке возникают плены.
Неоднородность или ликвация. Соединения металла с серой и фосфором имеют более низкую температуру плавления и застывают в последнюю очередь. Поэтому такие соединения скопляются в центральной части слитка (ближе к верху), которая застывает последней. В результате химический состав, а следовательно, и свойства различных зон слитка получаются неодинаковые.
Таким образом, центральная осевая зона слитка, в которой располагаются усадочная рыхлость, вредные соединения и другие пороки, наименее качественная.
Неметаллические включения. При неполном отделении шлаков от жидкого металла часть из них остается в застывшем металле. Кроме того, возможно случайное попадание частичек огнеупорного материала в жидкий металл при разливке. Шлаковые и другие неметаллические включения снижают качество металла.
Поступающий на склад кузнечного цеха слиток должен иметь документ, так называемый сертификат, в котором указывается: марка стали, химический состав, механические свойства и номер плавки.
Слитки из цветных металлов и сплавов отличаются от стальных по форме и по размерам. Иной применяется и способ отливки. Как правило, такие слитки сравнительно неболь
26
Что нужно знать кузнецу о металле
шие по весу и размерам. Высокое качество слитка может быть достигнуто при отливке в изложницу, охлаждаемую водой: получается меньше раковин, ликвационных скоплений и других пороков. Чем меньше в цветных металлах и сплавах посторонних примесей и загрязнений, тем выше пластичность и тем лучше куется металл. Пластичность в некоторых случаях может быть повышена специальным отжигом, который выравнивает структуру металла.
Иногда поковки небольшого веса изготовляют из отливок. Отливки изготовляют в литейном цехе по форме и размерам, близким к поковке. Такие отливки не имеют усадочных раковин, а потому выгодно отличаются от слитков. Отсутствие усадочных раковин достигается за счет прибылей, которые перед ковкой удаляются. Отливки имеют сравнительно небольшие размеры и застывают довольно быстро. Это создает условия для получения равномерной, мелкозернистой структуры металла.
На некоторых заводах ролики ходовой части трактора штампуются из отливок.
Металлопрокат
Под металлопрокатом понимают штанги и прутки разнообразной формы — круглые, квадратные, фасонные, полученные прокаткой в специальных прокатных станах. Исходной заготовкой при прокатке является слиток. Вначале слиток прокатывается в так называемых обжимных прокатных станах или блюмингах. Обжатые на этих станах заготовки (блюмы) имеют квадратное сечение с закругленными ребрами и вогнутыми гранями. Сторона квадрата — от 150 до 450 мм, а длина заготовки от 1,5 до 4,0 м.
Далее заготовка передается на сортопрокатный стан. При прокатке на этом стане площадь поперечного сечения заготовки уменьшается при одновременном ее удлинении, а также придается нужная форма: круглая, квадратная и т. д. Принцип работы любого прокатного стана заключается в следующем. Слиток или заготовка пропускается между двумя вращающимися валками (фиг. 11). Расстояние между поверхностями валков а меньше, чем исходная толщина заготовки А. Поэтому валки, вращаясь, захватывают заготовку и обжимают ее до размера а При этом происходит некоторое уширение. Но далее заготовка кантуется на 90" и вновь пропускается между валками. Вновь происходит ее обжатие, и в результате поперечное сечение заготовки уменьшается, а длина увеличивается. Многократно повторяя пропуск заготовки между валками, можно получить любой нужный размер поперечного сечения.
_____________Исходный материал для ковки и штамповки_____________27
Для получения проката разнообразной формы (круг, квадрат, шестигранник и т. п.) в валках вытачиваются канавки соответствующего профиля — ручьи или калибры (фиг. 12). В первом ручье получаются одни размеры, в другом— эти размеры уменьшаются и т. д., пока заготовке не будут приданы нужные размеры и форма. На таких же прокатных станах получают фасонные профили: швеллер, двутавр, уголок и т. д. Катаные заготовки круглого и квадратного профиля могут иметь диаметр или сторону квадрата до 200 мм. Заготовки прямоугольного профиля, т. е. полосы, бывают толщиной от 4 до 60 мм и шириной от 12 до 300 мм.
Фиг. 11. Прокатка заготовки.
Фиг. 12. Валки для прокатки.
Точные размеры и допустимые отклонения для обжатых-и прокатанных заготовок предусмотрены ГОСТ: 4692—49 для блюмов, 2590— 51 для круглого профиля, 2591—51 для квадратного и 103—51 для полосы.
Пороки обжатых и катаных заготовок связаны с качеством самих слитков, из которых они получаются, либо образуются в процессе прокатки. Трещины могут возникнуть при прокатке вследствие недостаточного прогрева заготовки или при чрезмерно большом обжатии. Кроме того, причиной образования трещины может быть резкое охлаждение после прокатки. Если трещина возникла еще в слитке, то она, конечно, останется и после прокатки (фиг. 13).
Волосовины — это трещины, имеющие на поверхности заготовки вид вытянутого волоса. Они возникают при прокатке вследствие вытягивания таких пороков, как газовые пузыри, раковины и др. Волосовины не всегда видны невооруженным глазом, но при ковке и штамповке они могут раскрыться и дать, глубокие, опасные трещины.
28
Что нужно знать кузнецу о металле
Плены — это поверхностные пороки, возникающие при прокатке некачественных слитков, например слитков, имеющих
заливины.
Закаты — это пороки наподобие складок. Получаются они при неудовлетворительном проведении процесса прокатки, когда на заготовке образуются долевые заусенцы. После кантовки заусенцы закатываются в металл, образуя своего рода складки. Закаты обычно тянутся по всей длине заготовки.
Подрезы, царапины, риски появляются на заготовке при прокатке в валках, имеющих изъяны поверхности: забоины,
риски и т. п.
Флокены — это пороки, характерные для легированных, особенно хромоникелевых сталей. Они имеют вид многочислен-
Фиг. 13. Внутренние трещины.
ных мелких трещин и возникают после обработки давлением. Первопричиной образования флокенов является водород, который еще при плавке растворяется в стали и частично остается в ней после затвердевания. При обработке давлением водород выделяется, концентрируясь в микроскопических объемах. Если охлаждение
происходит медленно, то водород успевает выделиться из металла. Но при быстром охлаждении он не успевает выделиться. В тех местах, где водород задерживается, развивается высокое давление, и это приводит к многочисленным мелким разрывам в металле. Если излом металла сделать вдоль этих трещин, то они будут иметь вид серебристо-серых пятен.
Беда заключается в том, что подобные пороки иногда обнаруживаются не сразу, а на последних этапах механической обработки, когда деталь почти готова. Известны случаи из практики Уралмашзавода, когда огромные детали — диски турбин, на которые были затрачены многие часы и дни на механическую обработку, забраковывались при обнаружении флокенов. Некоторые из описанных пороков в слитках и катаных заготовках, располагающиеся на поверхности, могут быть удалены путем зачистки. К таким порокам относятся: неглубокие трещины, волосовины, плены, закаты: их можно вырубить пневматическим зубилом или зачистить шлифовальным кругом. Но это выполняется на заводе, поставляющем металл. Однако, если подобные пороки замечены позже, на складе или в самом кузнечном цехе, они должны быть удалены на месте.
Так как углубления при вырубке могут при ковке и штам-
Исходный материал для ковки и штамповки
29
ловке вызвать образование новых пороков, например, нажимов и плен, то глубина вырубки не должна быть больше 5 мм. Ширина же должна не менее чем втрое превышать глубину. После зачистки углублениям придаются скосы под углом не более 45° и плавные скругления.
Периодический прокат
В последнее время металлургические заводы начали изготовлять для кузнечно-штамповочных цехов новый вид проката. Это так называемый периодический прокат. Он представляет собой заготовку, на которой имеются в отдельных местах утолщения (головки). Одинаковые утолщения повторяются на опре-
Фиг. 14. Периодический прокат.
деленном расстоянии, т. е. периодически. Отсюда и название — периодический прокат.
На фиг. 14 показана заготовка периодического проката для изготовления поковок шатуна. Утолщения предназначены для оформления головок и расположены на таких же расстояниях, как и в детали. Участок от большой до следующей большой головки соответствует длине одной поковки. Дальше все повторяется.
Заготовка периодического проката разрезается на отдельные части, каждая из которых имеет две головки и стержень. Таким образом, отпадает необходимость предварительного набора металла и оформления поковки в заготовительных ручьях. Остается только штамповка в окончательном ручье. Ясно, что это значительно повышает производительность при штамповке. Кроме того, если шатун штамповать из сортового проката, то даже очень квалифицированный кузнец не смог бы с такой точностью распределить металл между головками, как это получается в периодическом прокате. Это позволяет выбирать более экономичную заготовку и повышать качество поковки. Наконец, при периодическом прокате в некоторых случаях можно обходиться без клещевого конца, так как отпадает необходимость обработки в заготовительных ручьях, когда заготовка
30
Что нужно знать кузнецу о металле
удерживается клещами. Это опять-таки дает экономию металла.
Периодический прокат изготовляется на специальных прокатных станах.
Стандарты на металлопрокат
В кузнечных цехах для штамповки требуются заготовки самой различной длины, формы и размеров поперечного сечения. Металлургические заводы не могут давать сортовой прокат любой формы и размеров, какие необходимы на машиностроительных заводах, так как для этого потребовалось бы слишком много прокатных станов, частая их переналадка и перестройка всего технологического процесса.
Раньше не было Общесоюзных Государственных Стандартов (ГОСТ) на металлопрокат, и это вызывало большие неполадки в снабжении промышленных предприятий металлом. В настоящее время почти на все виды металлопродукции имеются ГОСТ. Эти стандарты были разработаны при участии специалистов различных отраслей промышленности и обсуждены на машиностроительных и металлургических предприятиях. ГОСТ утверждены Комитетом стандартов при Совете Министров СССР и имеют силу закона. За несоблюдение стандартов виновные привлекаются к судебной ответственности.
Конструкторы и технологи не имеют права предъявлять требования по качеству и размерам проката, не предусмотренные ГОСТ. Конечно, и металлургические заводы не имеют права поставлять металл, не соответствующий стандарту.
Стандарты на металлопродукцию обычно содержат четыре основных раздела. Первый из них определяет качество металла и марку стали. Во втором приводится сортамент металла, т. е. размеры и форма поперечного сечения, длина штанг и допустимые отклонения. Третий содержит технические условия на металлопрокат, т. е. данные о механических свойствах, допустимых отклонениях по химическому составу и другие необходимые сведения. В четвертом разделе указаны правила приемки, испытаний, хранения, маркировки, транспортировки и т. п.
Сортамент металла
Все многообразие профилей и размеров металлопроката называется сортаментом.
Как указывалось, стандартом предусмотрено изготовление проката не любых размеров, а лишь через определенные интервалы. Например, обжатые заготовки изготовляются с разме
Исходный материал для ковки и штамповки
31
рами стороны квадрата через каждые 10 мм: 150, 160, 170 и т. д. до 300 мм, а затем через каждые 50 мм: 300, 350, 400 мм и т. д. Мелкие сорта проката имеют размеры вначале через 1 мм, а потом — через 2, 3, 5 мм. В стандартах на прокат круглого и квадратного сечения нет, например, размеров 47, 49, 51, 53, 59 мм и т. д. Если по расчету требуется заготовка одного из этих размеров, то приходится принимать ближайший больший или меньший размер.
Прокат бывает обычной .и повышенной точности. Это имеет очень важное значение в кузнечном производстве и особенно при штамповке. В самом деле, при расчете потребного количества металла мы исходим из номинальных размеров прокатных заготовок. Если же данная штанга прокатана, например, с минусовыми допусками, то металла может не хватить и, как следствие, возникнет незаполнение штампа. При плюсовых допусках может быть наоборот—недоштамповка и образование большого заусенца. Это приведет к излишнему расходу металла, потребуется большее число ударов молота, сильнее будут изнашиваться штампы.
Прокат повышенной точности, конечно, дороже, но с учетом всего сказанного применение его может оказаться экономически более выгодным. С целью экономии металла некоторые заводы изготовляют прокат обычной точности, но только с минусовым допуском. Это под силу прокатчикам высокой квалификации. Стоимость такого проката не изменяется, а точность становится гораздо выше. Кузнечно-штамповочные цехи охотно его используют.
В отличие от размеров по сечению, размер заготовок по длине при прокатке выдержать трудно. Стандарты предусматривают возможность поставки металла по длине следующих видов: 1) торговая или стандартная длина, 2) длина кратная размеру заготовки, 3) твердая мерная длина.
Торговая или стандартная длина проката изменяется в довольно широких пределах и зависит от марки стали и размера профиля проката. Так, длина обжатой болванки стали обыкновенного качества, например, марок Ст. 3 или Ст. 4, •со стороной квадрата до 200 мм может быть от 2 до 6 ж, а со стороной квадрата от 260 до 450 мм — от 1 до 4 м. Если сталь качественная (марки 20, 30, 45), то для такой же болванки предусмотрена длина от 1 до 4 ж при всех размерах профиля.
Сталь обыкновенного качества круглого профиля в зависимости от диаметра может быть в виде прутков и штанг длиной от 3 до 10 м. Если сталь качественная, то для всех диаметров длина может быть в пределах от 2 до 6 м. Но следует упомянуть, что в стандартах оговорена возможность поставки до 15% по весу укороченных штанг и прутков. Например, в слу
32
Что нужно знать кузнецу о металле
чае качественной стали круглого и квадратного профиля длина их может быть от 1,5 до 2 м.
Применение проката стандартной, т. е. торговой длины, неизбежно связано с отходами металла. Это вполне понятно: все прутки и штанги имеют различную длину, поэтому при разрезке их на заготовки не всегда получается целое число заготовок и часть металла (остаток) идет в отход. Это — так называемый концевой отход или отход по некратности. В мелкосерийном производстве это не страшно, так как отходы используются для других поковок. При массовом же производстве отходов по некратности может получиться так много, что использовать их полностью может оказаться затруднительным.
В таких случаях металл заказывается второго или третьего вида, т. е. кратный или мерный. Кратный прокат имеет длину, равную нескольким длинам заготовки. В заказе обычно указывается длина заготовки и желаемая кратность. Например, если заказывается профиль — круг 40 мм, длина заготовки 200 мм, кратность—20, то все штанги должны иметь длину 200X20—4000 мм, т. е. 4 м. Однако кратность может быть и не оговорена. Тогда поставляемые прутки будут иметь различную длину, но при разрезке каждого из них всегда получится целое число заготовок без отходов.
При большой длине заготовок лучше заказывать мерный прокат. В этом случае штанга по длине должна быть равна длине единичной заготовки.
Кратный и мерный прокат помогает устранить концевые отходы в кузнечном цехе. Однако он дороже, так как эти отходы отрезаются на металлургическом заводе. Поэтому технологам и кузнецам при выборе исходного материала следует хорошо подумать и рассчитать, какой из видов металлопроката по длине окажется экономически наиболее выгодным.
ИСПЫТАНИЯ МЕТАЛЛОВ
Ковка и штамповка оказывают существенное влияние на свойства металла. При изготовлении ответственных деталей к ним предъявляются особые требования по механическим свойствам. Выполнение этих требований проверяется с помощью механических испытаний образцов, вырезанных из детали. Кроме того, такие испытания применяют для проверки качества и свойств металла перед запуском его в производство. Производятся испытания в заводской лаборатории, где имеется специальное оборудование.
Такая проверка гарантирует от запуска в производство бракованного металла, предотвращает неприятные последствия от возможной путаницы марок сталей и, наконец, сигнализи-
Испытание металлов
33
рует о нарушениях в технологическом процессе ковки и штамповки. Так, например, при перегреве металла ударная вязкость-его резко падает, и этот «провал» обнаруживается при испытаниях на удар.
Поэтому хороший кузнец должен знать, в чем состоит сущность испытания металлов и как они проводятся. Рассмотрим, наиболее распространенные механические испытания— на растяжение и на удар, а также определение твердости.
Фиг, 15. Образец для механических испытаний: а — на разрыв; б — после испытания.
Испытания на растяжение производятся на цилиндри» ческих образцах, имеющих на концах головки для захвата в испытательной машине (фиг. 15, а). Образец укрепляется в захватах машины и растягивается до разрыва. При испытаниях отмечается максимальная нагрузка Р в кг, которую выдержал образец. Разделив эту нагрузку на первоначальную площадь поперечного сечения образца F в можно определить предел прочности, обозначаемый буквой
. Р I 2
ав = — K8[MMr
Предел прочности характеризует сопротивление металла действию разрушающей нагрузки и является основным показателем прочности.
В процессе испытаний происходит удлинение образца в уменьшение площади его поперечного сечения. Если обозначить первоначальную длину образца буквой /0, а длину после испытаний Г, то увеличение длины определится разностью I — lQ. Если это приращение длины разделить на первоначальную длину образца lQ и умножить на 100, то мы получим относительное удлинение, выраженное в процентах. Оно обозначается буквой о:
8=^-=А- 100%.
^0
Нетрудно определить и относительное уменьшение площади
3 Заказ № 291
34
Что нужно знать кузнецу о металле
(7)
Фиг. 16. Испытания на удар: а—образец; б —маятниковый копер.
поперечного сечения образца. Для этого обе части образца после испытания составляются вместе и производится замер диаметра шейки (фиг. 15, 6). По этому диаметру определяют минимальную площадь поперечного сечения образца в месте разрушения /. Относительное уменьшение площади поперечного сечения образца обозначается буквой ф. Эту величину выражают также в процентах:
100%. г
Пластичность металла характеризуется величиной относительного удлинения и уменьшения площади поперечного сечения. Чем выше показатели 8 и ф, тем пластичнее металл.
Испытания на удар производятся на специальных образцах квадратного сечения, имеющих посередине надрез (фиг. 16, а). Образец устанавливается на две опоры, и с помощью маятникового копра по нему на-i вносится удар (фиг. 16, б). Энергия, затраченная на излом и отнесенная к площади поперечного сечения образца, называется ударной вязкостью и обозначается буквой ак вкгм/см\ Таким образом, ударная вязкость характеризует
способность металла противостоять действию ударной нагрузки. Результаты испытаний в большой мере зависят от места расположения образца в детали. Если образец вырезан вдоль направления волокна, то ударная вязкость будет выше, чем при поперечном расположении (фиг. 17). Это объясняется тем, что в первом случае волокна работают на растяжение, а во втором — они как бы отслаиваются друг от друга.
Определение твердости является одним из наиболее распространенных и доступных видов испытаний. При таких испытаниях применяются несложные приборы, а само изделие не разрушается и после испытания поступает в работу. Твер-
Испытание металлов
35
дость определяется путем вдавливания в поверхность металла под определенной нагрузкой стандартных наконечников в виде стальных шариков или алмазных конусов. Сопротивление металла такому вдавливанию характеризует твердость.
Фиг. 17. Поперечное и продольное расположение ударных образцов.
В кузнечном производстве для измерения твердости поковок наиболее пригоден метод вдавливания стального шарика с помощью специального пресса, известного под названием пресса Бринелля. Этот прибор работает следующим об
Фиг. 18. Определение твердости:
а — пресс Бринелля; б—лупа с делениями для определения диаметра отпечатка.
разом (фиг. 18,а). Испытываемая деталь помещается на опорный столик 1 так, чтобы площадка, на которой будет производиться замер, была установлена в горизонтальном положении. Вращением маховичка 2 деталь подводится к наконечнику со стальным шариком 3. Включается электродвигатель 4, который приводит в действие систему рычагов, и в результате шарик усилием грузов 5 вдавливается в поверхность испытывае
3*
36
Что нужно знать кузнецу о металле
мой детали. На поверхности остается отпечаток в виде лунки. Диаметр этой лунки замеряется с помощью лупы с делениями (фиг. 18, б). Чем выше твердость металла, тем меньше диаметр лунки, и наоборот.
В производстве принято твердость определять непосредственно диаметром лунки. Например, обозначениейНв == 3,5 мм означает, что твердость по Бринеллю соответствует диаметру лунки в 3,5 мм. В литературе твердость по Бринеллю обозначают трехзначным числом, которое определяют по таблицам в зависимости от диаметра отпечатка, например: Нв=> 311. Данные для перевода диаметра лунки (отпечатка) в число твердости приводятся в табл. 2.
Таблица 2
Перевод диаметра отпечатка в число твердости по Бринеллю
Диаметр отпечатка в ММ	Число твердости	Диаметр отпечатка в мм	Число твердости	Диаметр отпечатка в мм	Число твердости
2,50	601	3,15	375	3,80	255
2,55	578	3,20	363	3,85	248
2,60	555	3,25	352	3,90	241
2,65	534	3,30	341	3,95	235
2,70	514	3,35	331	4,00	229
2 75	495	3,40	321	4,05	223
2,80	477	3,45	311	4,10	217
2,85	461	3,50	302	4,15	212
2,90	444	3,55	293	4,20	207
2,95	429	3,60	285	4,25	201
3,00	415	3,65	277	4,30	197
3,05	401	3,70	269	4,35	192
3,10	388	3,75	262	4,40	187
Механические свойства металлов предусмотрены Государственными Общесоюзными Стандартами (ГОСТ). Кроме того, механические свойства деталей, изготовляемых ковкой и штамповкой, могут быть предусмотрены в случае необходимости и специальными техническими условиями. Обычно такие условия составляются для деталей ответственного назначения, например, для коленчатых валов, дисков турбин и других деталей. Производя испытания металла или деталей, устанавливают соответствие их механических свойств ГОСТ или техническим условиям.
О СУЩНОСТИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ
Пластическая деформация металла — это такое изменение формы давлением или ударом, которое не вызывает разруше
О сущности пластической деформации металлов
37
ния и сохраняется после прекращения действия внешних сил. Глина и пластилин представляют собой идеальный пример пластичности. Чем выше пластичность металла, тем лучше он поддается кузнечной обработке. С повышением температуры пластичность повышается, а сопротивление деформации понижается. Поэтому ковку и штамповку металла производят в нагретом состоянии. Пластичность стали при высокой температуре называют ковкостью.
Сущность процесса пластической деформации можно представить следующим образом. Металл, как указывалось, имеет зернистое строение. Под действием удара молота или нажатия пресса зерна металла изменяют свою форму и смещаются одно относительно другого.
При высоких температурах нагрева, когда сталь имеет структуру аустенита, как об этом уже говорилось выше, происходит дробление зерен стали без вытягивания их в направлении преимущественного течения металла. Осколки зерен, т. е. новые более мелкие кристаллы или зерна, получают не вытянутую, а приблизительно равноосную форму. Внутри каждого осколка строение кристаллической пространственной решетки не нарушается.
Однако эти осколки поворачиваются и смещаются относительно друг друга. Каждое вновь полученное в результате дробления зерно как бы сохраняет в себе кусочек первоначальной кристаллической решетки, но повернутой относительно первоначального положения. В результате в соседних зернах кристаллические решетки всегда будут отличаться друг от друга своей ориентировкой.
Чем больше величина и скорость деформации, тем мельче зерна металла, но при этом будет возрастать и сопротивление деформации. Дело в том, что с раздроблением и увеличением числа зерен увеличивается и протяженность границ соприкосновения их. На границах же, где встречаются зерна с различной ориентировкой кристаллических решеток, сопротивление взаимному смещению зерен всегда повышенное.
Раздробляемые зерна могут восстанавливаться за счет внут: ренних упругих сил взаимного притяжения между атомами кристаллической решетки. В момент сжатия куска металла, например, между бойками пресса эти внутренние силы преодолеваются и зерна металла размельчаются. После прекращения давления бойков внутренние силы стремятся вновь воссоединить раздробленные зерна. Процесс восстановления зерен, а следовательно и их кристаллической решетки, называется рекристаллизацией. Скорость и степень рекристаллизации зависят от температуры, скорости деформации, величины зерен стали.
38
Что нужно знать кузнецу о металле
Упругие силы, стремящиеся восстановить зерна, невелики. Сопротивление же этому восстановлению может быть разным. Чем мельче раздробляемые зерна, чем выше температура и чем медленнее идет деформация, тем быстрее восстанавливаются зерна.
Поэтому при слабой проковке сильно нагретого металла можно получить крупнозернистое строение в кованом изделии, что снижает механические качества последнего. Для получения высоких механических качеств поковки нужно путем ковки получить мелкозернистую аустенитовую структуру стали. Это достигается правильным выбором температуры ковки. Если деформация требуется небольшая, то и температура нагрева стали должна быть невысокой. Это даст возможность получить мелкозернистую структуру. Если степень деформации должна быть значительной, то и температуру нагрева стали нужно принять повыше, чтоб успеть кончить ковку в области аустенитовой структуры, когда зерна легко раздробляются, а металл сохраняет высокую ковкость. Конкретно о температурных интервалах ковки будет сказано ниже.
Если ковку производить при сравнительно низких температурах нагрева стали, то здесь уже появляются зерна феррита, которые не дробятся, а вытягиваются в направлении преимущественного течения металла. При этом кристаллическая решетка стали искажается, металл, как говорят, наклепывается и быстро утрачивает свою пластичность, т. е. становится хрупким. В определенном интервале температур структура стали может одновременно содержать и зерна аустенита и зерна феррита. Таким образом, при горячей обработке металлов давлением одновременно идут два противоположных процесса. Первый — это пластическая деформация и связанное с ней упрочнение, а второй — рекристаллизация и связанное с ней разупрочнение.
При пластической деформации объем металла остается неизменным. Правда, при ковке литой стали возможно некоторое уплотнение металла за счет устранения усадочной раковины, усадочной рыхлости и газовых пузырей, образующихся при застывании слитка. Однако при ковке и штамповке металла, в котором отсутствуют подобные пороки, например, при ковке прокатанной заготовки, никакого уплотнения не происходит, а следовательно, и объем остается неизменным. Распространенное среди производственников представление о том, что ковка и штамповка уплотняют металл и это дает в результате повышение механических свойств, ошибочно. Ковка и штамповка действительно способствуют повышению прочности металла, но происходит это благодаря изменениям в макроструктуре поковки.
О сущности пластической деформации металлов
39
Интенсивность деформации принято определять по изменению размера сечения заготовки при кузнечной обработке или, как говорят, степенью укова. Степень укова — это отношение площади сечения исходной заготовки к площади сечения,
Фиг. 19. Осадка заготовки:
а— цилиндрической — бочкообразная форма; б — квадратной.
поковки, получаемой после кузнечной обработки. Обычно это отношение находится в пределах от 1,5 до 4.
Закон постоянства объема при пластической деформации имеет очень важное значение в практике обработки металлов давлением. На нем основаны расчеты размеров заготовки и технологических переходов.
Если заготовку цилиндрической формы подвергнуть осадке, то произойдет увеличение ее поперечного сечения за счет уменьшения высоты. Заготовка примет бочкообразную форму. Это объясняется силами трения, действующими между торцами
заготовки и бойками. Силы трения Фиг- 20. Заполнение полости препятствуют свободному уширению штампа ПРГ'0ебн^аа30вании за‘ металла на торцах.	у
В местах, удаленных от обоих торцов, т. е. в -средней части заготовки, уширение металла происходит более свободно. В результате при осадке уширение в средней части заготовки будет большим, чем у торцов; возникнет бочкообразная форма (фиг. 19, а).
При осадке заготовки квадратного сечения наблюдается сходная картина, но при этом заготовка в поперечном сечении
40
Что нужно знать кузнецу о металле
стремиться принять форму круга (фиг. 19, б). Происходит это потому, что частицы металла при уширении заготовки стремятся переместиться в направлении наименьшего сопротивления. Расстояние от оси 00 до середины стороны АВ (точка а) меньше, чем от той же оси до вершины угла ЕСВ, и потому в средней части каждой грани происходит большее перемещение частиц металла, чем в углах. В результате боковые стороны выпучиваются и заготовка квадратного, прямоугольного или любого другого сечения при осадке будет стремиться принять в сечении форму круга. Это явление носит название закона наименьшего периметра.
Рассмотрим пример иного рода. При горячей штамповке часть металла вытекает между верхним и нижним штампами, образуя так называемый заусенец. Последний быстро подстывает, теряет пластичность, и дальнейшее течение металла в этом направлении делается затрудненным. Теперь наносимые удары будут вызывать деформацию металла в направлении наименьшего сопротивления, т. е. металл будет заполнять полость штампа (фиг. 20).
Течение металла в направлении наименьшего сопротивления или, как говорят, закон наименьшего сопротивления имеет очень важное значение, что нужно учитывать кузнецу при составлении технологического процесса и выполнении разнообразных операций ковки и штамповки.
РАЗМЕРЫ ПОКОВКИ И ЗАГОТОВКИ
Чертеж поковки
О ЧЕРТЕЖЕ ПОКОВКИ
/ И еталь, полученную путем горя-^^чей обработки давлением, называют поковкой. Как правило, поковка служит заготовкой для дальнейшей обработки в механическом цехе.
является основным документом, на ос
новании которого составляется технологический процесс ковки и производится контроль размеров готовой поковки. Кроме того, в чертеже указывается марка стали или цветного металла, из которого должна быть изготовлена поковка, ее вес и наименование. В случае необходимости в чертеже указываются особые требования, которым должна удовлетворять поковка. Эти требования называют техническими условиями, в которых оговаривается вид термической обработки после ковки, твердость, места вырезки образцов для механических испытаний, допустимые отклонения по форме и размерам, глубина и характер допустимых поверхностных пороков.
Ясно, что необходимым условием высокого мастерства является уменье правильно составить чертеж поковки и свободно разбираться или, как говорят, читать готовый чертеж и технические условия к нему.
Чертеж должен быть выполнен так, чтобы можно было без труда представить себе вид и форму детали. С этой целью ее изображают в трех видах: спереди (фасад), сверху( план) и сбоку. Каждый из таких видов называют проекцией. Фасад принято чертить слева в верхней части листа, план — под ним, а справа от фасада — боковую проекцию. Наименование чертежа и прочие данные, включая технические условия, пишутся в правом нижнем углу листа. В некоторых случаях бывает доста-
42
Размеры поковки и заготовки
точно ограничиться двумя или даже одной проекцией. Видимые линии детали на чертеже изображаются сплошными жирными линиями, невидимые — тонкими, прерывистыми (пунктир), осевые— чередующимися черточками и точками (штрих-пунктир). Для простановки размеров наносятся тонкие сплошные ли
нии.
Обычно на чертеже поковки условно штрих-пунктирной линией изображают контур готовой детали. Радиусы обозначают буквой /?, а диаметры специальным значком 0 (кружок, пересеченный прямой линией). Например R = 10 обозначает радиус скругления, равный 10 мм, 0) 20 мм — диаметр, равный 20 мм.
Если поковка имеет сложную форму и нужно показать ее внутренний вид, то это делается с помощью разреза. Р а з р е-1ЫЙ она будет иметь, если ее рассечь плоскостью. Места поковки, попавшие в плоскость разреза, заштриховываются тонкими косыми линиями (фиг. 21).
Лучше всего изображать чертеж, поковки в натуральную величину. Однако, если поковка крупная, то это невозможно и ее приходится вычерчивать в уменьшенном виде. В то же время встречаются поковки настолько маленькие, что для большей ясности их следует вычерчивать увеличенными.
Масштабом называется число, показывающее, во сколько раз на чертеже увеличены или уменьшены все размеры против натуральных. Обозначается он буквой М. Если после этой буквы стоит I, затем знак деления (:), а после него число, то это означает, что все размеры на чертеже уменьшены, а число показывает — во сколько раз. Если же впереди идет число, за ним знак деления, а потом 1, то такая запись означает, что все размеры на чертеже увеличены. Например, Ml 5 означает, что все размеры уменьшены в 5 раз, М2: 1 — размеры увеличены в 2 раза. Вне зависимости от масштаба на чертеже проставляются только действительные размеры в мм.
При выполнении срочных ремонтных работ или в иных аварийных случаях, когда не представляется возможным в короткий срок составить чертеж поковки, ограничиваются изображением ее от руки в виде эскиза. Эскизом называется чертеж
Припуски, допуски и напуски
43
поковки, выполненный от руки без точного соблюдения масштаба. Но в эскизе должны быть указаны все размеры, допуски и прочие данные, необходимые для изготовления поковки. -
ПРИПУСКИ, ДОПУСКИ И НАПУСКИ
Основой для составления чертежа поковки служит чертеж готовой детали. Деталь изготовляется на металлорежущих станках путем снятия стружки. Поэтому при изготовлении поковки нужно предусмотреть некоторый избыток металла с тем, чтобы последующей механической обработкой придать детали точные окончательные размеры.
Припуском называется такое увеличение размеров поковки, которое обеспечивает получение требуемых окончательных размеров детали и чистой поверхности при минимально возможном снятии стружки. Величина припуска зависит от точности изготовления поковки, ее формы и размеров, наличия поверхностных пороков на ней и от требуемой точности при механической обработке. Точность и качество поверхности поковки в свою очередь зависят от способа ее изготовления, наладки оборудования, инструмента и квалификации рабочего. Так, например, штамповкой можно получить более точные размеры поковки и потому величина припуска соответственно требуется меньшая, чем при свободной ковке.
Если на детали имеются отдельные поверхности, которые не нужно подвергать механической обработке, то отпадает необходимость в припуске. Такие поверхности на чертеже детали обозначаются специальным знаком В остальных местах, где производится снятие стружки, ставят знаки в виде треугольников с цифрами, например, V 3. Чем больше число треугольников и выше цифра, тем чище и точнее должна производиться механическая обработка. Поковки не могут быть выполнены точно по номинальным размерам, указанным в чертежах. Точность изготовления поковок определяется величиной отклонений от номинальных размеров. Эти отклонения могут быть в большую сторону, т. е. положительные и в меньшую — отрицательные.
Допуском называется отклонение от номинальных размеров, допустимое чертежом данной поковки. На чертеже указывается номинальный размер, а сверху, справа мелкими цифрами— допуски. Допуски пишутся в две строчки: сверху — положительный (знак4- обычно не ставится), а под ним — отрицательный со знаком—. Если один из допусков равен нулю, то он вовсе не пишется, а запись идет в одну строчку. Например, 160 -i мм обозначает, что номинальный размер равен 160 мм, а при изготовлении поковки допускаются отклонения в большую сторону на 2 мм, в меньшую на 1 мм, т. е.
44
Размеры поковки и заготовки
данный размер должен быть выдержан в пределах от 159 до 162 мм. Другой пример: 75 +0’8 мм обозначает,что номинальный размер равен 75 мм, а отклонение допускается только в сторону увеличения на 0,8 мм. Таким образом, данный размер должен быть в пределах от 75 до 75,8 мм.
Часто, особенно при штамповке, в чертеже поковки под номинальным размером в скобках указывается размер, который должна иметь деталь в окончательном виде, после механической обработки.
Фиг. 22. Припуски и напуски на детали.
Припуски и допуски выбираются по таблицам стандартов в зависимости от размеров детали и способа ее изготовления.
В некоторых случаях целесообразно упростить форму поковки. Например, если нужно отковать поковку, имеющую небольшой уступ, выемку или отверстие, то может оказаться более выгодным выполнить их механической обработкой, а в поковке предусмотреть некоторый избыток металла в этих местах (фиг. 22). Такой избыток металла называется напуском.
СОСТАВЛЕНИЕ ПОКОВОЧНЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ
Последовательность и сущность работы при составлении чертежа поковки для свободной ковки можно пояснить на конкретном примере. Рассмотрим чертеж, изображенный на фиг. 22. Внутренний контур показывает чистовые размеры, обозначенные в скобках, которые должна иметь деталь после механической обработки. Концевой уступ слева, а также выемку между буртами нецелесообразно получать ковкой, и потому на эти места дается напуск. Для крупных поковок, обрабатываемых под гидравлическими прессами, припуски и допуски определяются по Государственному Общесоюзному Стандарту — ГОСТ 7062—54. Для средних и мелких поковок, обрабатываемых под молотами, припуски и допуски определяются по ГОСТ 7829—55.
Составление поковочных чертежей
45
Таблица 3
Припуски и допуски для сплошных поковок круглого и квадратного сечения
			Диаметр детали в .			мм		
Длина детали в мм	до 200	201 — 250	251 — 315	316— 400	401 — 500	501 — 630	631 — 800	801 — 1000
До 1000 1001—1600 1601—2500 2501—4000 4001—6300 6301—10000	16+6 18 + 6 20±7 22±8 24 + 8 26 + 9	18+6 20 ±7 22 + 8 24 + 8 26 + 9 28+10	20 + 7 22±8 24 + 8 26 + 9 28 г 10 30+11	22 + 8 24 + 8 26 + 9 28+10 зо+п 32+11	24 + 8 26 j- 9 | — 26 + 9 <28+ 1030 + 11 28+1030+11 32+11 30+11.32111 34 + 12 32+11 34+1236+13 34+12 36+ 13 38+ 13|			36+13 38+13 40±14 |45± 16
	Стороны прямоугольника в мм							
Длина детали в мм	до 200	1 1 201 — • 250 1	251 — 315	316— 400	401 — 500	501 — 630	631 — 800	801 — 1000
До 1000 1001—1600 1601—2500 2501—4000 4001—6300 6301—10000 ।	18+7 20±7 22±8 24 + 8 26 + 9 30± 11	20±7 22±8 24 + 8 26+9 28±10 32+11	22 + 8 24 + 8 26+9 28+10 30+11 34+12	24 + 8 26+9 28±10 30+11 32 ± 11 36+13	26 + 9 28+10 30+11 32±11 34+12 38+13	28+10 30±11 32 + 11 34+12 36+13 |40± 14	32+11 34+12 36+13 138 г 13 42+15	36+13 |38± 13 :40±14 44+15
Припуски и допуски для различных поковок приведены в в табл. 3 и 4.
В зависимости от диаметров и длин отдельных участков поковки ГОСТ 7829—55 предусмотрен дополнительный припуск от 3 до 10 мм.
Рассмотрим чертеж, изображенный на фиг. 22. Общая длина детали 680 мм. Поэтому для диаметра ПО мм припуск равен 10 мм, а допуск +3 мм; для диаметра 190 мм соответственно 13 и +4 мм, а для диаметра 130 мм 12 и мм< На длины уступов детали припуски и допуски принимаются одинаковыми от одной базы по размеру наибольшего сечения и общей длины детали. В нашем случае это будет припуском 40 мм и допуск + 12 мм.
Затушеванный контур на фиг. 22 показывает вид поковки и расположение на ней припусков и напусков. На чертеже поковки проставляется размер общей длины, а также размеры длин всех участков, кроме одного, обычно — длины концевого участка. Это делается для того, чтобы при ковке выдерживалась в пределах допусков общая длина поковки.
Чертеж поковки для штамповки составляется в следующем< порядке.
46
Размеры поковки и заготовки
Таблица 4
Припуски и допуски для сплошных поковок круглого и квадратного сечения с уступами
Общая длина детали	На какую часть детали начисляется припуск и допуск	Диаметры					
		25—50	51—8 0	81 — 120	121 — 180	181—250	251 — 360
	Уступ		6—2	8+3	8±3	—	—
До 250	Выемка	5 + 2	7±3	9±|	п+5 у—4	—	—
	Длина	15 i 6	18±6	24 + 8	24 + 8	—	—
	Уступ	6+2		9±3	ю+з	12^4	14tt
251—500	Выемка	?+4 3	8^	iott	11±4	13±5	15t^
	Длина	18+6	24 + 827+10		зо+ю	36+12	42 + 12
	Уступ	7±2	9±2з	10±3	12±3	13±4	15 + 5
501—800	Выемка	8 + 3	9±з	utt	13±5	15 + 6	17t®
	Длина	20±6	27±8 30±10		36+12	40+12	45+15
	Уступ	8±2	10±|	12±®	13±4	15tt	16 + 5
801—1250	Выемка	9±3	10±*	13+5	15 + 6	16t£	18^
	Длина	24 ± 8 ।	30± 10 36 + 12 1		40±12 1	45+15	48+15
	Уступ	10±2	11±3	13t|	14 + 4	16±g	17±5
1251—2000	Выемка	10^3	12±Д	14 + 5	16±6	17±-6	19_7
	Длина j		30+10	33±10	40±12	42+12	18+15	50+15
Поскольку штамповка производится в двух частях штампа— верхней и нижней, нужно на поковке обозначить линию, разделяющую ее на две части, одна из которых будет штамповаться в верхней половине штампа, а другая — в нижней. Это — так называемая линия разъема. Она должна быть выбрана так, чтобы поковка свободно выходила из обеих частей штампа.
Как правило, поковки удлиненной формы, например, валики и рычаги выгоднее штамповать в горизонтальном положении, плашмя, а круглые, например, шестерни — в вертикальном положении, т. е. в торец. Это упрощает штампы и облегчает выход поковки из ручья.
Составление поковочных чертежей
47
Припуски и допуски определяются по стандартам ГОСТ 7505—55. Соблюдение ГОСТ обязательно для всех заводов. Предусмотрено 4 группы точности. Для каждой группы имеется своя таблица припусков и допусков, которые определяются по весу и размерам поковки. Если к поковке предъявляются высокие требования по точности изготовления, то припуски и допуски определяются по таблице 1-й группы. Такая точность достигается штамповкой на хорошо отрегулированном оборудовании, тщательным уходом и контролем за состоянием штампов, правильным построением технологического процесса и т. д. Ясно, что все это легче выполнить в условиях крупносерийного и массового производства.
Таблицы 2-й группы точности имеют увеличенные припуски и допуски и потому используются главным образом для поковок серийного и крупносерийного производства.
Еще более грубые припуски и допуски имеет 3-я группа точности. Эту группу используют при мелкосерийном и серийном производстве, где часто бывает невыгодно изготовлять очень точные штампы и создавать специальные условия для получения высокой точности и чистоты поковок.
Наконец, 4-я группа точности предусмотрена для штампованных поковок, подвергаемых плоскостной чеканке или калибровке, когда на отдельных участках поковки нужно полу-
Таблица 5
Допуски на штампованные поковки второй группы точности по ГОСТ 7505—55
Вес поковок в кг	Допуски, определяемые по весу, в мм					Толщина, длина или ширина поковок в мм	Допуски, определяемые по размерам, в мм			
	по недо-штампов-ке или износу штампов		1 по | смещению		радиусы скругления углов		1 по температуре	1 штамповки	по эксцентричности отверстий	по кривизне	по размерам, не зависящим от износа штампов
	+	—	молоты	прессы или ГКМ						
До 0,25	0,6	0,3	0,4	0,3	1,о	до 50	±0,10	0,8	±0,2	0,5
0,25—0,63	0,8	0,4	0,5	0,4	1,5	50—120	±0,24	1,4	±0,4	0,5
0,63—1,60	1,2	0,5	0,6	0,5	2,0	120—180	±0,36	2,0	±0,5	0,5
1,60—2,50	1,4	0,6	0,8	0,6	2,5	180—260	±0,52	2,8	±0,6	0,6
2,50-4,00	1,6	0,7	1,0	0,7	3,0	260—360	±0,72	3,2	±0,7	0,7
4,00—6,30	1,7	0,8	.1,1	0,8	3,0	360—500	±1,00	3,6	±0,8	0,8
6,30—10,00	1,8	0,9	1,2	0,9	3,5	500—630	±1,26	—	±0,9	—
10,00—16,00	2,0	1,0	1,3	1,0	3,5	630—800	±1,6	—	±1.0	—
16,00—25,00	2,2	1,1	1,4	1,1	4,0	800—1000	±2,00	—	±1,2	—
25,00—40,00	2,5	1,2	1,6	1,2	4,0	1000—1250	±2,50	—	±1.5	—
Таблица 6
Припуски на обработку в мм для поковок второй группы точности по ГОСТ 7505—55
	 					Высота,				длина или ширина поковок в мм										
		штамповка		на прессах				штамповка		на молотах			штамповка на горизонтально-					
Вес														ковочной машине				
штампованных																		
поковок в кг		о	со		СО	о	1	о	О 00	о СО	о	о о		о	00	О ' со	о со	о о
		ся		04	СО					ся	СО	1О		СЯ		ся	со	ш
	до 50	7	1 о	1	1 о	1 о	ю !	7	1 о	1 о	1 о	1 о	о Ю	7	7 о	1 о	1 о	1 о
		о	СЯ	00	о	со	о		» СЯ	00	СО	СО	о	о	ся	00		со
		ю			ся	СО		ю			ся	со		ю			ся	СО
До 0,25	0,9	1,0	1,2	1,3	1,5	—	1,0	1,1	1,2	1,4	1,6	—	1,4	1,6	1,7	2,0	2,3	—
0,25— 0,63	1,1	1,2	1,4'	1,5	1,7	2,0	1,2	1,3	1,4	1,6	1,8	2,1	1,7	1,9	2,0	2,3	 2,6	3,0
0,63— 1,60	1,3	1,4	1,6	1,7	1,9	2,2	1,4	1,5	1,6	1,8	2,0	2,3	2,0	2,2	2,3	2,6	i 2,9	1 3,3
1,60—2 ,50	1,5	1,6	1,8	1,9	2,1	2,4	1,6	1,7	1,8	2,0	2,2	2,5	2,3	2,5	2,6	2,9	3,2	3,6
2,50—4, 00	1,7	1,8	2,0	2,1 j	2,3	2,6	1,9	2,0	2,1	2,3	2,5	2,8	2,6	2,8	2,9	3,2	3,5	3,9
4,00—6, 30	1,9	2,0	2,2	2,3	2,5	2,8	2,1	2,2	2,3	2,5	2,7	3,0	2,9	3,1	3,2	3,5	3,8	4,2
6,30—10,00	2,1	2,2	2,4	2,5	2,7	3,0	2,3	2,4	2,5	2,7	2,9	3,2	3,2	3,4	3,5	3,8	4,1	4,5
10,00—16,00	2,3	2,4	2,6	2,7	2,9	3,2	2,5	2,6	2,7	2,9	3,1	3,4	3,5	3,7	3,8	4,1	4,4	4,8
16,00—25,00	2,5 1	2,6	2,8	2,9	3,1	3,4	2,7	2,8	2,9	3,1	з,з	3,6	3,8	4,0	4,1	4,4	4,7	5,1
25,00—40,00 ।	2,7 1	2,8 | 1	3,0	3,1	3,3	3,6	2,9	3,0	3,1	и,3	3,5	3,8	4,1	4,3	4,4	4,7	5,0	5,4
Размеры поковки и заготовки
Составление поковочных чертежей
49
чить более высокую точность, чем это предусмотрено первыми
тремя группами.
В табл. 5 приводятся допуски, в табл. 6 — припуски, предусмотренные ГОСТ для 2-й группы точности.
Штамповочные уклоны служат для облегчения выхода поковки из полости штампа. Они придаются вертикальным стенкам полости. Внутренние уклоны берутся всегда несколько больше внешних. Это делается с целью предупреждения застревания поковки в штампе. В самом деле, из фиг. 23 видно, что при под-стывании, которое неизбежно при штамповке, поковка будет уменьшаться в размерах и «схватывать» выступающую часть штампа. Если увеличить внутренние уклоны, то такое «схватывание» будет менее опасным.
При молотовой штамповке уклоны бывают в пределах от 3 до 10° Такие
же уклоны, т. е. конусность, должны
иметь фрезы, применяемые при изго- Фиг. 23. «Схватывание» вы-товлении штампов. Чтобы сократить ступа штампа при подсты-количество потребных фрез и унифици- вании поковки, ровать измерительный инструмент, ре-
комендуется выбирать уклоны из следующего ряда: 3, 5, 7 и 10е причем внешние уклоны должны быть не более 7°. а внутренние не более 10°
Фиг. 24. Штамповочные уклоны: а — при прошивке; б—при образовании двух буртов; в — при штамповке фланца
При штамповке на прессах, имеющих выталкиватели, штам повочные уклоны берутся меньше: внешние — не более 3°, а внутренние не более 7°.
Чем больше высота и длина данного участка поковки, тем больший требуется штамповочный уклон.
Штамповка на горизонтально-ковочной машине также иногда
4
Заказ № 291
50
Размеры поковки и заготовки
требует применения штамповочных уклонов. Так, при глубокой прошивке уклон облегчает выход пуансона из поковки (фиг. 24, а). Если поковка имеет два бурта, то уклон на внутренней стороне предупреждает застревание ее в полуматрице (фиг. 24,6). Наконец, если высаживается один бурт или фланец больших размеров, то по тем же причинам на нем должен быть двусторонний уклон (фиг. 24, в). Внешние уклоны при этом берутся не более а= 5°, а внутренние не более а=7°.
Радиусы закругления наружных и внутренних углов поковки играют значительную роль при штамповке. Дело в том,
что внутренние углы в
штампе, не имеющие скруглений, с большим трудом заполняются металлом при штамповке. К тому же такие углы способствуют образованию трещин. Наружные углы также должны иметь скругления, в противном
г-------------0f95---------------
случае они быстро сминаются, происходит их «поднутрение», а в результа-
Фиг. 25. «Поднутрение» в Фиг. 26. Составление чертежа поковки при
штамповке
штампе.
те — застревание поковки в ручье (фиг. 25). Кроме того, острые углы «надкусывают» металл, а это в дальнейшем ведет к образованию складок и зажимов. Радиусы скругления в зависимости от веса поковки и группы точности также предусмотрены ГОСТ.
Рассмотрим пример составления чертежа поковки шестерни коробки перемены передач (фиг. 26). Это — деталь массового производства. Штамповку будем производить на прессе, припуски и допуски установим по 2-й группе точности. Прежде всего определим положение линии разъема. Такую поковку выгоднее всего штамповать в горизонтальном положении, плашмя. Поэтому разъем устанавливаем по средней линии, проходящей на половине высоты поковки. Вес штампованной поковки — 8,5 кг.
Определение веса и размеров заготовки
51
По табл. 5 и 6 определяем припуски, допуски и радиусы скругления.
Припуски:
1)	на диаметр 195 мм— 2,5 мм, т. е. диаметр поковки будет 197,5 мм;
2)	на высоту 60 мм — 2,2 мм, т. е. этот размер в поковке должен быть 62,2 мм, а округленно до 0,5 будем иметь 62,5 мм\
3)	на высоту 70 мм — 2,2 мм, соответственно в поковке 72,5 мм.
На диаметры 150 и 60 мм, а также на высоту 20 мм припускй не начисляются, так как эти места, отмеченные знакомее механической обработке не подвергаются. Отверстие диаметром 30 мм мало, и потому'в поковке оно не делается.
Штамповочные уклоны: внешние 3°, внутренние 5°.
Допуски:
1)	на высоту 62,5 мм; с учетом недоштамповки и изменений в размерах вследствие различий ь температурном интервале штамповки имеем суммарный допуск ±2’°, мм;
2)	на высоту 72,5 мм с учетом тех же условий имеем также допуск if;? мм;
3)	на диаметр 197,5 мм; с учетом износа штампов и температурного интервала штамповки получаем мм;
4)	на диаметр 60 мм из тех же соображений находим по таблицам допуск 11; 1 мм;
5)	диаметр 150 мм — внутренний; допуск по таблицам равен н0 в поковке этот допуск проставляем с обратным знаком, а именно ^2,2i мм-
Радиусы скругления внешних углов по табл. 5 выбираем 3,5 мм. Таким образом, устанавливаются все данные, необходимые для составления чертежа поковки.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА И РАЗМЕРОВ ЗАГОТОВКИ
Вес заготовки должен быть больше веса поковки на величину веса отходов и потерь металла. Зная объем поковки, легко найти ее вес. Для этого надо объем умножить на удельный вес.
Если исходной заготовкой при ковке служит слиток (объем V3), то потери металла включают прибыльную часть слитка (Vnp), донную часть (VdH), обсечки (Уоб) и угар от нагрева (V^). Очевидно, объем заготовки должен быть равен объему поковки (УлоК) плюс объем всех потерь:
покЛ-^ np+V дн^ об^уг-
Объем поковки определяется на основании ее чертежа. С этой целью поковка условно разбивается на элементарные гео
4*
62
Размеры поковки и заготовки
метрические фигуры — цилиндр, конус, сфера и т. д. Объем таких фигур легко определить, пользуясь известными формулами. Для облегчения таких подсчетов в приложениях даны необходимые таблицы.
Отход на прибыльную и донную части в сумме составляет для углеродистых сталей 20—30%, а для легированных — 30— 40% от веса слитка. Если этот суммарный процент отхода обозначить буквой а, то можно написать, что
V =V — v пр~ v дн v з 10Q-
Объем отходов на обсечки и угар определяется на основании практических данных. Такие данные приводятся для различных поковок в табл. 7.
Таблица 7
Отходы при ковке на угар и обсечки
Группы поковок	Основные технологические переходы	Общий отход на угар и обсечки в % к весу поковки
Глухие фланцы—круглые, овальные, квадратные, пластины, кубики, бруски Фланцы с отверстием, хомуты, подвески, гайки Шестерни глухие Раскатные кольца, втулки, обечайки Сварные кольца, втулки, обечайки, муфты Гладкие валы, валики, бруски квадратные, прямоугольные, шестигранные Валы или валики с уступами или фланцами, болты, шпонки, башмаки Валы, валики с двусторонними уступами или буртиками, шпиндели, тяги, серьги, скобы Гаечные ключи, поковки типа шатунов Рычаги, сложные шатуны, кривошипы Коленчатые валы, рычаги, кривые и двуплечие	Осадка, обкатка, проглаживание Осадка, ковка в размер, прошивка, правка Осадка, обкатка, засечка, растяжка поля, оправка кольцом, правка Осадка, прошивка, раскатка Гибка, сварка, правка Вытяжка, обрубка, правка Вытяжка, засечка, обрубка, правка Вытяжка двусторонняя, засечка, обрубка, правка Вытяжка, засечка, отделка головок, правка Вытяжка, обрубка головок фасонным топором, штамповка в подкладных штампах Вытяжка, гибка, обрубка, правка	1,5—2,5 2 — без отхода на выдру 8—10 2,5—без отхода на выдру 3—5 5—7 7—10 10—12 10—15 18—25 25—30
Определение веса и размеров заготовки
53
В зависимости от размеров и формы поковки и характера операций этот отход в среднем составляет от 5 до 20% веса поковки. Если его обозначить буквой а2, то можно записать
Vo6+Vy2=VnOK
Теперь объем заготовки определится как сумма:
v3=vnoK+vno^o+v3I|.
Сделав простые преобразования, получаем: гг  tz	100—|—
3— по* 100 _	
Теперь, зная удельный вес металла 7, легко определить вес заготовки G3:
G3=V37.
В приложениях дана таблица удельных весов различных металлов.
Если исходным материалом при ковке служит не слиток, а прокат, то подсчет веса упрощается, так как в этом случае не будет отходов на прибыльную и донную часть, т. е.
У3=УпоК+УоЛУ^
ИЛИ
V = V -4-V	---
3 ПоК 1 пок IQQ*
Сделав простые преобразования, имеем
V = V 100 + #2
3 поК 100
При определении размеров заготовки для свободной ковки нужно выбрать такое сечение, чтобы иметь заданную степень уко-ва. Например, если задана степень укова 2, то это значит, что площадь поперечного сечения заготовки должна быть вдвое больше площади сечения поковки. При этом, если поковка имеет различные размеры в поперечнике, то надо исходить из максимальных, где уков будет наименьшим.
Зная площадь поперечного сечения заготовки, легко определить ее длину, разделив объем на эту площадь.
Пример. Определить вес заготовки для поковки из стали марки ст. 5, изображенной на фиг. 22.
Для определения объема и веса поковки разбиваем всю фигуру поковки на ряд простых фигур.
Первая фигура — цилиндр диаметром 120 мм — 12,0 см и длиной 285 мм = 28,5 см.
54
Размеры поковки и заготовки
Объем ее
2
vx =	1 = 3’14'12’02 28,0=3165 см3.
4	4
Вторая фигура — цилиндр диаметром 203 мм и длиной 350 мм. Объем ее
VU_4_20.32 35,0=10 280 см3.
4
Третья фигура — цилиндр диаметром 142 мм и длиной 760— (280+350) = 130 мм.
Объем ее
v ЗЛьН.г* 13 0=2058 см3.
3	4
Объем поковки
V=3165 +10 280+2058= 15 503 см3.
Вес поковки
GnoK= 15 503 -7,85= 121 700 г= 121,7 кг.
Принимаем потери на угар и обсечки в количестве 8% (по табл. 7) от веса поковки, а поскольку вес прямо пропорционален объему, то по той же формуле находим вес заготовки по весу поковки.
G3a3=GnM = 121,7®^ = 131 кг. заг пок 100	100
Если для этой поковки требуется обеспечить двукратный уков, то сечение заготовки .определяем по наибольшему сечению поковки.
Площадь наибольшего сечения (диаметр 203 мм)
F — 3*14 2Q>32_зол
* пок —	.	—СМ .
4
Площадь сечения заготовки должна быть, ^=^«•2 = 324-2=648 см3.
Это соответствует квадратной заготовке
а = У 648^25,0 слг^250 мм.
Принимаем по сортаменту (приложение 8) болванку, обжатую со стороной квадрата а = 250 мм.
Длина заготовки /= 15 50- = 24,8 см =248 мм.
252

ОБ ИСКУССТВЕ НАГРЕВАТЬ МЕТАЛЛ
ЧТО ПРОИСХОДИТ С МЕТАЛЛОМ ПРИ НАГРЕВЕ
^^ногие металлы и сплавы, нагретые до высокой температуры, становятся пластичными. Железо, сталь, медь, алюминий, магний, латунь, алю* миниево-железистая бронза, дюралю* мин и некоторые другие металлы и спла
вы при нагревании приобретают способность коваться и изменять свою форму без разрушения. Другие металлы и сплавы, например, серый чугун, оловянистая бронза, цинковые сплавы в нагретом состоянии не приобретают способности деформироваться, при ударах и сдавливании становятся хрупкими и разрушаются. Для железа и стали обычно чем выше температура нагрева, тем выше пластичность. Так, например, для стали, нагретой до. 950°, усилие при ковке потребуется в 2,2 раза больше, чем для стали, нагретой до 1200°, а для стали, нагретой до 700°, усилие потребуется в 4,5 раза больше.
Между прочим, улучшение пластичности относится к температурам нагрева выше 600°, т. е. когда в стали начнут происходить внутренние превращения, о чем подробно будет сказано позднее. При нагреве же от комнатной температуры, т. е. от 15° до 600° прочность стали изменяется не одинаково, а именно: до температуры 300° предел прочности углеродистой стали на растяжение увеличивается и только при нагреве выше 300° он начинает уменьшаться. Но, получая при температуре около 300° повышенный предел прочности, сталь при этих температурах становится хрупкой и приобретает, как говорят, синеломкость.
При температуре, близкой к 600°, предел прочности стали уменьшается очень резко. Так, если взять обычную углеродистую сталь марки 45, то предел ее прочности падает с 60 кг!мм2 при
56
Об искусстве нагревать металл
15° до 25 кг/мм2 при 600°, т. е. больше чем в два раза. При температурах выше 600° уменьшение предела прочности идет медленнее, но все же очень значительно. Так, при температуре 700° сталь марки 45 имеет предел прочности 15 кг/мм2} при 1000°—5,5кг/;ил12; при 1200° — 2,5 кг/мм2; при 1300°—2,0 кг1мм2. Таким образом, прочность стали, нагретой до температуры 1200—1300°, по сравнению с холодной сталью уменьшается примерно в 25—30 раз.
При нагреве цветных металлов и сплавов наблюдается сходная картина. Разница лишь только в том, что поскольку они имеют температуру плавления более низкую, чем сталь, то все критические температуры их смещаются вниз. Например, при нагреве до 800° прочность меди уменьшается в 6—7 раз, прочность алюминия при нагреве до 600° уменьшается в 30—35 раз.
Таким образом, нагретые металлы становятся в 25—35 раз менее прочными. Следовательно, в нагретом состоянии они требуют примерно во столько же раз меньше усилий и расхода энергии для их деформации.
Если сталь нагревать еще дальше, т. е. до еще более высокой температуры — выше 1300°, то зерна становятся очень крупными и мсжег начаться их быстрое оплавление. Этому часто препятствует сама печь, которая не может дать температуры, необходимой для расплавления стали — более 1400° Когда зерна или кристалиты начинают оплавляться, то в межкристаллическое пространство будет проникать кислород воздуха, образуя там на гранях зерен хрупкую пленку окислов железа. Металл начинает разрушаться вначале на поверхности, а затем разрушения проникают в глубину заготовки. Это и есть пережог стали. Чтобы не допустить пережога, который является неисправимым браком, нужно знать точно, какую наивысшую температуру может дать печь, и следить за тем, чтобы при этой температуре заготовки нагревались в течение только положенного короткого времени.
С изменением структуры изменяются и механические свойства металла. Чем крупнее зерна, тем сталь имеет меньшую прочность и не только за счет собственного металла, а также и за счет межкристаллического пространства, в котором расположены различные, менее прочные неметаллические материалы, например, сера и фосфор, которые плавятся при низких температурах. Нагретый металл, с увеличенными кристаллами, легче растянуть, а следовательно, потребуется меньшее усилие и для сжатия.
Изменение внутреннего строения стали
Изменение внутреннего строения углеродистых сталей различных марок при нагреве можно отразить на одном рисунке. Такой рисунок называется диаграммой состояния
Что происходит с металлом при нагреве
57
сплавов железа с углеродом (фиг. 27). По этой диаграмме легко прочитать, при какой температуре какая углеродистая сталь начинает плавиться и затвердевать, как она изменяет свою структуру, при какой температуре возникает аустенит и когда начинает образовываться феррит и т. д.
Фиг. 27. Диаграмма состояния сплавов железа с углеродом.
Возьмем, например, всем известную и широко применяемую сталь марки 45, имеющую содержание углерода от 0,42 до 0,48% или в среднем 0,45%, а остальное железо и другие примеси. Чтобы узнать об изменениях, которые происходят в такой стали при нагревании, необходимо сначала найти на нижней горизонтальной линии диаграммы среднее содержание углерода з стали — 0,45% и от этой точки провести вертикальную прямую линию MN вверх через всю диаграмму. Теперь можно уже будет
58
Об искусстве нагревать металл
прочитать, что говорит диаграмма о выбранной стали. Замечаем, что в нижней части диаграммы вертикальная линия MN проходит через участок, где написано «перлит и феррит», пересекаясь с горизонтальной прямой PSt соответствующей температуре 723°. Это так называемая линия нижних критических точек, или критических температур. А эти критические температуры для всех углеродистых сталей одинаковы и равны 723°. До температуры 723° структура выбранной нами стали не изменяется: она, как видим, состоит из феррита и перлита. При температуре 723° весь перлит превращается в аустенит. Выше 723° феррит начинает растворяться в аустените, что можно прочитать и на диаграмме. Дальше намеченная нами линия MN встречается с кривой GS. Это кривая новых критических температур, так называемые точки Аз.
Если от точки А3 провести горизонтальную прямую, то можно будет прочитать, что эта точка соответствует температуре примерно 780° Между точками 723° и 780° сталь — смесь феррита и аустенита, а при температуре свыше 780° феррит исчезает и остается только один аустенит. Дальше наша вертикальная линия встречается с кривой АЕ. Это линия критических температур, при которых зерна аустенита начинают плавиться, появляется жидкость. Для стали марки 45 это происходит, как видно, при температуре примерно 1450°, а при температуре 1520° происходит полное расплавление стали.
Таким образом, по диаграмме мы нашли важные температуры: 723°, 780°, 1450° и 1520°, при которых происходят превращения в стали. Эти температуры поэтому и называют критическими. Для любой другой стали диаграмма покажет подобные же критические температуры, но они, конечно, будут другими по величине.
Как же получена такая диаграмма? Дело в том, что для создания этой диаграммы исследователи провели огромное количество опытов со всеми возможными по содержанию углерода сталями. Образцы этих сталей нагреваются до различных температур и в таком состоянии исследуются для определения их структуры при помощи различных точных приборов.
Уральский металлург П. П. Аносов еще в середине прошлого столетия применил для изучения стали микроскоп. Продолжая изучать процесс затвердевания и плавления стали, известный ученый-металлург Д. К. Чернов в 1868 г. обнаружил существование описанных критических температур, или критических точек, при которых происходят превращения в стали, В настоящее время для исследования превращений в металлах применяются еще более совершенные методы и приборы, например, электронные микроскопы, аустенитометры и другие приборы. Результаты исследований и определения критических
Что происходит с металлом при нагреве
59
температур для многих сталей позволили построить кривые, которые и отражают на диаграмме очень стройные законы изменения строения стали при нагреве и охлаждении. Итак, сталь при нагревании изменяет свое строение или структуру.
Рассмотрим еще один пример. Углеродистая сталь с содержанием углерода до 0,8%, называемая доэвтектоидной, в холодном и отожженном состоянии состоит из зерен феррита и перлита. При нагревании же до 723°, как мы видели, перлит превращается в аустенит. Аустенит — это твердый раствор углерода в железе. Раствором он называется потому, что атомы углерода равномерно распределяются между атомами железа, как это происходит с частицами — атомами или молекулами — в любом растворе. Температура 723°, при которой происходит превращение зерен перлита в зерна аустенита, называется нижней критической температурой и обозначается Ai (см. фиг. 27).
При дальнейшем нагревании стали с содержанием углерода до 0,8% ее зерна феррита постепенно растворяются в ранее образовавшихся зернах аустенита. То же самое происходит и с зернами цементита в стали с содержанием углерода более 0,8%, т. е. заэвтектоидной стали. При какой-то температуре растворение феррита или цементита в зернах аустенита заканчивается. Эта температура называется верхней критической температурой и обозначается Аз. Эта температура имеет для каждой стали свое значение в зависимости от содержания углерода.
Выше температуры Аз любая углеродистая сталь состоит только из зерен аустенита. При температурах, не сильно превышающих температуру Аз (на 20—50°), зерна аустенита остаются мелкими. При дальнейшем нагреве зерна аустенита растут за счет соседних и тем интенсивнее, чем выше температура и больше ’время нагрева. Структура становится крупнозернистой, следовательно, произошел перегрев стали. Перегретый металл имеет низкую прочность и при ковке дает рванины и трещины, особенно в углах. Чтобы не допустить перегрева, нужно строго следить за температурой нагреваемого металла и выдержкой заготовок в печи. Слишком большая выдержка при ковочной температуре — основная причина перегрева металла. Нужно строго придерживаться установленного времени нагрева для тех или иных заготовок.
Другие изменения металла при нагреве
В процессе нагрева не только изменяется структура, механические свойства, пластичность металлов и сплавов, но происходят и другие изменения. Изменяется теплопроводность, химический состав, размеры заготовки, цвет.
€0 Об искусстве нагревать металл
Теплопроводностью называется способность металлов передавать тепло. Например, дерево плохо проводит тепло. Если конец деревянной палки поместить в нагретую печь, несмотря на то, что она «будет гореть, другой конец останется холодным. Другое дело, если палка будет стальная и особенно медная или алюминиевая — тепло с одного ее конца быстро перейдет на другой.
Различные металлы и сплавы в нагретом состоянии по-разному проводят тепло. Так, если в холодном состоянии углеродистая и малолегированная сталь хорошо проводят тепло, то в нагретом состоянии их теплопроводность ухудшается. Высоколегированная сталь, наоборот, хуже проводит тепло в холодном состоянии и лучше в нагретом. Для чего это нужно знать кузнецу?
Дело в том, что если заготовки нагревать в печи, не учитывая теплопроводности металла, то можно допустить брак по трещинам. Холодная заготовка, помешенная в печь с высокой температурой, будет быстрее нагреваться снаружи, чем внутри. Для металла с хорошей теплопроводностью, например для низкоуглеродистой стали, это не опасно, так как температура по сечению будет выравниваться довольно быстро. А для металла с низкой теплопроводностью это плохо. Например, в заготовках из легированной стали получится большая разница температур по сечению и будут возникать трещины. В наружных слоях такой заготовки, нагретых, например, до температуры выше 723°, начнутся структурные превращения: кристаллы будут расти, а сам слой будет расширяться. Во внутренних же слоях, где температура еще значительно ниже 723°, кристаллы останутся без изменения, а объем слоев изменится очень мало.
В результате этого между наружными и внутренними слоями металла возникнут большие напряжения. А поскольку пластичность стали при низких температурах незначительна, то может произойти отрыв одной части металла от другой с образованием трещины. Чтобы предотвратить появление трещин, холодные заготовки, особенно из легированной стали, нужно нагревать с большой осторожностью, постепенно, строго соблюдая установленный режим нагрева. Об этом подробнее расскажем позднее.
Изменение химического состава при. нагреве
При нагреве изменяется химический состав стали. Это происходит главным образом на поверхности заготовки. Дело в том, что при соприкосновении нагретых печных газов с поверхностью заготовки некоторые примеси выгорают. Особенно интенсивно выгорает углерод, количество которого в стали определяет
Что происходит с металлом при нагреве
61
ее прочность и другие механические свойства. Выгорание углерода при нагреве называется обезуглероживанием. Обезуглероживание ухудшает качество поковки и часто вызывает брак деталей при последующей термической обработке.
Например, поковка изготовляется из стали марки 45, содержание углерода в которой, как известно, составляет 0,4—0,5%. Поковка в дальнейшем подвергается закалке. Если при нагреве произойдет обезуглероживание и углерод выгорит в поверхностном слое, допустим, на 50%, т. е. в стали его останется 0,2—0,25%, тогда марка стали изменится. В соответствии с содержанием углерода она будет близкой к стали марки 20. А такая сталь закалку не принимает. Следовательно, деталь закалить с поверхности будет нельзя.
Обезуглероживание стали начинается при температурах 800—850°. Причем для высокоуглеродистых -сталей оно менее опасно, так как потеря углерода на поверхности успевает возмещаться перемещением частиц его из внутренних слоев заготовки. Обезуглероживание не имеет также большого значения и для крупных заготовок, слитков, подвергающихся большим деформациям, и когда поковки имеют большие припуски. Появление окалины способствует уменьшению выгорания углерода.
Значительную опасность представляет обезуглероживание при штамповке на молотах, прессах, горизонтально-ковочных машинах для поковок с малыми припусками. Особенно — для поковок с повторным нагревом под калибровку.
Кузнец-штамповщик, стремящийся получить точную поковку, т. е. поковку с малыми допусками и припусками, должен хорошо представлять себе опасность обезуглероживания стали и принимать все меры к тому, чтобы это явление не влияло на ухудшение качества поковки.
Изменение размеров заготовки при нагреве
Известно, что при нагревании тела расширяются, а при охлаждении — сжимаются. И чем больше температура нагрева, тем больше расширение. Следовательно, нагретая заготовка имеет другие, большие размеры по длине и по сечению по сравнению с холодной. Для стальных заготовок увеличение размеров обычно составляет 1—1,2%.
Например, если длина холодной поковки по чертежу составляет 400 мм, то длина в нагретом состоянии будет:
400+^22_*А=404,8 или ^405 мм. г 100
Это важно учитывать кузнецу, работающему в единичном и мелкосерийном производстве, когда в процессе ковки приходится проверять размеры горячей поковки или размеры отдель
62
Об искусстве нагревать металл
ных переходов ковки. Чтобы каждый раз не производить расчетов, существуют усадочные метры, в которых поправки на расширение уже учтены.
Изменение цвета металла при нагреве
При нагревании изменяется цвет заготовки. Кузнецу осо- * бенно важно знать изменение цвета стали от температуры выше 500°. Чем выше температура, тем цвет нагреваемой стали становится светлее примерно следующим образом:
При температуре 500°—начинается свечение металла При температуре 550°—цвет каления темно-бурый При темпер 1туре 650°—цвет каления темно-красный При температуре 700°—цвет каления вишнево-красный При температуре 800°—цвет каления светло-красный При температуре 900°—цвет каления густо-оранжевый При температуре 1000°—цвет каления желтый При температуре 1100°—цвет каления желто-белый При температуре 1200°—цвет каления белый При температуре 1300°—цвет каления ярко-белый
При охлаждении в процессе ковки цвет меняется в такой же последовательности.
Окисление металла при нагреве
Железо более, чем многие другие металлы, обладает способностью соединяться с кислородом, который в большом количестве содержится в воздухе. Поэтому на поверхности железных изделий появляется всем известная ржавчина, которая представляет из себя уже не железо, а совсем другое вещество, так называемый гидрат окиси ж е л е з а, представляющий собой смесь железа с кислородом и водородом.
Особенно интенсивно железо соединяется с кислородом при высокой температуре, т. е. в процессе нагрева заготовок в печи. При этом образуется окалина, и слой ее тем толще, чем выше температура. Так, если мы примем толщину слоя окалины при температуре 900° за единицу, например 0,5 мм, то при 1000° слой окалины будет 1,0 мм — в два раза больше, при 1100°—1,75 мм, т. е. в три с половиной, а при 1300°—3,5 мм, т. е. в семь раз больше. Здесь, конечно, имеется в виду нормальная продолжительность нагрева.
Образование окалины обычно называют угаром металла— от слова гореть, сгорать, так как соединение любого вещества с кислородом есть горение. Металл, превращаясь в окалину, фактически сгорает, так как железа в ней содержится не
Что происходит с металлом при нагреве 63
больше 30% (остальное—кислород). Поэтому необходимо вести борьбу с образованием окалины — горением металла, уничтожающим ценный материал — железо.
Угар металла зависит от вида сжигаемого топлива, от способа нагрева и от конструкции печи. Для печей, работающих на мазуте, угар составляет от 2,5 до 4% от веса нагреваемого металла, т. е. на каждую тонну заготовок превращается в окалину от 25 до 40 кг. Окалина, вдавливаясь в тело поковки при ковке и штамповке, оставляет там вмятины. Учитывая это, приходится назначать на размеры поковки увеличенный припуск и превращать часть здорового металла в стружку. Потери металла на увеличенных припусках составляют примерно еще столько же. В масштабе нашей страны все эти потери в сумме выражаются в сотнях тысяч тонн. Вот почему кузнец и нагревальщик должны стремиться так нагревать заготовки, чтобы свести до минимума угар металла.
Для этого существует несколько способов. Одни из них направлены на предотвращение и уменьшение появления окалины, другие на удаление окалины с заготовки и готовой поковки. Чтобы уменьшить угар металла, нужно нагревать его так, чтобы горение топлива в печи происходило без избытка воздуха. Этого добиваются, во-первых, соответствующей регулировкой форсунок или горелок. При регулировке наблюдают за пламенем печи. Если пламя светлое, прозрачное, а при работе на газе — желтоватое, то горение топлива идет с избытком кислорода воздуха, если пламя коптящее, а в газовых печах — голубое, то воздуха недостаточно. Нужно выбрать какое-то среднее положение, так как, например, если работать с недостатком воздуха, то хотя окалины будет меньше, зато температура печи будет невысокая, что скажется на производительности труда. Во-вторых, нужно следить, чтобы в печь попадало поменьше воздуха через окна, щели и другие неплотности в печи. Особенно вреден воздух, подсасывающийся через рабочее окно печи. Он почти не смешивается с печными газами, стелется по поду печи, омывая и окисляя находящийся там металл (фиг. 28). Подсос воздуха, охлаждая металл и подину печи, вызывает, кроме того, неравномерный нагрев заготовок, излишний расход топлива и наросты на подине (окалина, соединившаяся с материалом кирпича).
Кузнецы и нагревальщики не должны допускать неисправностей в дверцах и окнах печи, открывать их при выдаче металла <на меньшую высоту. Уменьшить угар металла можно также и путем строгого соблюдения режима нагрева, не допуская чрезмерной и ненужной выдержки заготовок в печи при высоких температурах — выше 900° Если при работе печей на мазуте возможно применить мазут хорошего качества, мало
64
Об искусстве нагревать металл
содержащий серы, то это будет способствовать уменьшению окалины, так как присутствие в мазуте серы увеличивает угар. В настоящее время в технике еще не найдены способы для
полного устранения угара металла при нагреве, но известны и широко применяются способы значительного его снижения. Например, при электронагреве угар металла составляет от 0,5 до 1%, т. е. в 5—10 раз меньше. Даже угар металла при газовом нагреве составляет 2—2,5%, т. е. на 25—50% меньше, чем
при мазутном. Применение скоростных методов нагрева также способствует уменьшению угара. Все более начинает применяться безокисли-тельный нагрев в печах, наполненных газом, не содержащим кислорода. Применение рекуператоров для подогрева воздуха, идущего к форсункам и к газовым горелкам, также способствует значительному снижению угара, так как повышается температура рабочего пространства
печи и ускоряется нагрев заготовок.
Если в цеховых условиях нельзя предотвратить появление окалины, тогда необходимо принять меры к тому, чтобы она не снижала качества готовой поковки образованием вмятин и раковин. Легче всего бороться с окалиной при ковке и штамповке на молотах, ударное действие которых способствует сбиванию окалины. Ее остается только своевременно сдувать сжатым воздухом или паром. При ковке и штамповке на прес
сах, при штамповке на горизонтально-ковочных и других маши-
нах для удаления окалины с нагретых заготовок приходится применять такие простые средства, как обивку, соскребывание, а также более сложные — гидравлическую очистку в специальных аппаратах водой высокого давления, вибрационную очистку и т. д.
Следует помнить, что окалина всегда быстрее образуется при подогреве заготовок, так как холодный металл имеет окисленную поверхность, предохраняющую его от дальнейшего
Режимы, нагрева
65
окисления. По этой же причине при выдаче заготовок из печи не следует торопиться сбивать окалину, так как во время переноса их к молоту или прессу быстро образуется новая пленка окислов. Окалину нужно сбивать непосредственно перед ковкой и штамповкой. До ковки окалину сбивать не следует еще и потому, что она сохраняет тепло и является своего рода «шубой».
Для того чтобы окалина не оставалась на готовой поковке и не изнашивала режущий инструмент при механической обработке, применяют очистку поковок в барабанах, в дробеструйных и дробеметных аппаратах, а также путем травления в кислотах.
РЕЖИМЫ НАГРЕВА
Под режимом нагрева понимают определенные правила, порядок и способ нагрева, которые необходимы для получения заготовки, пригодной для ковки и штамповки,— для получения качественной поковки. Основное здесь: нагреть заготовку до определенной температуры, равномерно и с определенной скоростью, прогреть, не допустить разрушения, а также излишних потерь металла и топлива. Особенно важно суметь нагреть заготовку до определенной температуры, причем так, чтобы эта температура была примерно одинаковой по всему сечению заготовки, т. е. заготовка должна быть хорошо и равномерно прогрета насквозь.
До какой температуры нагревать металл
До какой же температуры нужно нагревать металл? Как уже было сказано, потребное усилие для деформирования металла при ковке и штамповке тем меньше, чем выше температура нагрева, т. е. металл сопротивляется деформированию меньше при высокой температуре. Следовательно, температура нагрева для ковки и штамповки должна быть как можно выше вплоть до начала плавления. Но здесь появляется опасность пережога и перегрева. Поэтому обычно считают наиболее рациональным нагревать сталь на 150—200° ниже температуры начала плавления. Для каждого металла и сплава температура плавления различна, следовательно, температуру нагрева надо устанавливать в зависимости от химического состава стали и сплава, т. е. в зависимости от марки стали и цветных сплавов.
Например, для углеродистых сталей марок 15, 20, 30, 35, 40 температура нагрева должна быть 1250°, для стали марки 45— 1200°, для инструментальных сталей марок У7, У8—1180°. Для большинства других сталей высокоуглеродистых и легированных— от 1150 до 1180°
Заказ № 291
$6
Об искусстве нагревать металл
Температуру нагрева кузнец может узнать также по заданному в технологической карте так называемому температурному интервалу ковки. Например, для стали 45 температурный интервал ковки 750—1200°. Это значит, что нагревать металл нужно до температуры 1200° и при этой температуре начинать ковку, а кончать ковку при температуре не ниже 750° Температурные интервалы ковки на фиг. 27 указаны линиями, соединяющими точки a, а, с, d.
Кузнецу весьма важно знать, когда закончить ковку и, если необходимо, вовремя подогреть заготовку. Если ковка заканчивается при низких температурах — ниже температуры 600°, т. е. когда уже в стали прекращаются структурные превращения, то происходит наклеп, могут появиться трещины, а из-за большого сопротивления металла деформированию могут возникнуть поломки молота, пресса. Если ковку заканчивать при очень высоких температурах — выше 1000— 1100°, то деформированные зерна в стали снова начинают расти и металл поковки получается крупнозернистым, т. е. с низкими механическими свойствами. Поэтому для д о э в т е-ктоидных сталей наиболее рационально заканчивать ковку при температуре, близкой к верхней критической точке — Л3, т. е. при 750—800° или при красном и светло-красном цвете поковки. Для сталей же заэвтектоидных — ближе к нижней критической точке чтобы раздробить цементитную сетку.
Цветные металлы и сплавы соответственно своей температуре плавления имеют более низкие критические температуры и, следовательно, более низкие температурные интервалы ковки. Например, для меди начало ковки 1050°, конец 900°. Для латуни соответственно 750—650°, бронзы марки Бр. АЖ 9—4 850—750°, алюминия 475—425°, дюралюмина 480—380°, магниевых сплавов 430—300°
Долго ли нужно держать заготовку в печи
Мы знаем, что при нагреве металла важно равномерно прогреть заготовку по всей ее толщине. И действительно, если заготовка будет нагрета с одной стороны больше, а с другой меньше, внутри хуже, а снаружи лучше, то металл при ковке будет течь неравномерно, не будет принимать желаемой формы при обычных отработанных приемах. При ковке неравномерно прогретых слитков ликвационная зона смещается, что ухудшает качество поковки.
Для равномерного прогрева заготовке нужно дать в печи определенную выдержку, а при нагреве нескольких заготовок— так их расположить в печи, чтобы нагретые газы по возможности кругом омывали их (фиг. 29). Если круглые заготовки расположить с некоторым зазором, например, равным
 Режимы нагрева
половине диаметра D заготовки, то время на нагрев и выдержку потребуется в полтора раза меньше, чем без зазор.а. Еще меньше (на 10—30%) времени потребуется, если заготовка будет омываться газами с торца.
Общая продолжительность нагрева и выдержки зависит от размеров сечения заготовки и от тепло-
-н D |*-а ‘-i
— D t—
a = /,9 ttA
\\\\VX\\\\
Н-22?^
'LD+i+D 'LD+i+D
\^\\\\\\^\\\\\^
Фиг. 29. Сравнение способов укладки заготовок на поду печи. 'Чем больше коэффициент а, тем продолжительность нагрева больше.
проводности металла. Чем больше сечение, тем дольше нагрев и выдержка. Чем больше теплопроводность, тем меньше выдержка. Продолжительность нагрева и выдержки указывается в технологической карте.
Однако часто кузнец, получая задание отковать поковку, не получает указаний о продолжительности нагрева заготовки. В этом случае он сам может произвести несложные расчеты, воспользовавшись формулой советского ученого Н. Н. .Доброхотова
5*
68
Об искусстве нагревать металл
T—kD]/' D, где Т — время нагрева в часах одной холодной заготовки, нагреваемой равномерно со всех сторон;
D — диаметр или сторона квадрата заготовки (слитка)ь на поду печи;
к— коэффициент; для углеродистой стали fc=10, для легированной стали к = 20.
Пример. Пусть в печь загружается четыре круглых заготовки из стали марки ст. 5 диаметром 150 мм. Определить время их нагрева.
Время нагрева одной заготовки (х=1):
Т= 1 • 10-0,15]/" 0,15=0,58 час. или 60-0,58 = 35 мин.
Для четырех заготовок, считая, что они будут расположены рядом без зазора ( а =2), время нагрева будет:
7=0,58-2=1,16 час.
Если заготовки будут расположены в печи с зазором в полдиаметра ( с =1,4), то
7=0,58-1,4 = 0,81 час.
Для сталей многих марок, в особенности для средне- и высокоуглеродистых и сталей, имеющих низкую теплопроводность, а также для крупных слитков любой марки стали имеет важное значение скорость нагрева. Быстры Л нагрев или большая скорость нагрева вызывает в таких сталях внутренние трещины. Такие стали неплохо нагревать постепенно: сажать заготовку в печь при низкой температуре, выдерживать при этой температуре, затем нагревать дальше. Однако медленный нагрев снижает производительность труда, увеличивает обезуглероживание и угар металла. Поэтому важно найти для любых марок стали и размеров заготовки наиболее выгодные скорости нагрева. Общие правила здесь следующие: нагрев крупных заготовок и особенно слитков нужно разделить на два периода. Первый период — нагрев от температуры цеха до температур, близких к критическим — до 650—700°, и второй—от 650—700° до температуры начала ковки.
Особенно осторожен должен быть нагрев в первом периоде, так как металл при низкой температуре имеет малую пластичность, а разность температур между внутренними и наружными слоями очень большая, следовательно, напряжения в металле могут быть весьма большими и приведут к разрушению. Поэтому температура печи при первом периоде нагрева должна быть невысокой. Например, для крупных заготовок и слитков из углеродистой стали не более 900°, для высоколегированной
Режимы нагрева
69
стали не более 500—600°, для крупных слитков весом свыше 60 т — не более 200°.
На первый период обычно отводится 60—70% всей продолжительности нагрева заготовок.
Для создания необходимых условий для постепенного нагрева заготовок в кузнечно-штамповочных цехах применяются печи специальной конструкции, так называемые методические или полуметодические, где заготовки, продвигаясь по поду печи, проходят сначала зону низких температур, а затем попадают в сварочную зону, где ’уже нагреваются до ковочной температуры. В камерных печах для нагрева слитков температура регулируется посредством форсунок, о чем будет сказано ниже. Небольшие заготовки в обычной камерной печи также можно нагревать с подогревом. Для этого их не следует загружать сразу в самую горячую зону, а сначала складывать у края, где температура ниже, и только после некоторой выдержки (но не меньше чем 50% от всего времени нагрева) перемещать заготовки в зону высоких температур. При нагреве сразу нескольких заготовок это не снижает производительности труда, так как предварительно разогретый металл быстро получает окончательный нагрев.
Второй период нагрева, на который отводятся оставшиеся 30—40% времени, можно вести с самой большой, какая только возможна, скоростью, так как металл за первый период приобрел уже достаточную пластичность и опасность появления трещин здесь исключена. Для более равномерного прогрева крупных заготовок и слитков, нагреваемых в камерных печах, необходимо их кантовать на 180° Для кантовки нужно выбрать наиболее подходящее время. Лучше всего кантовку производить, когда остается 30—40% времени выдержки и когда в печи будет достигнута наибольшая температура.
Скоростной нагрев
Высокая производительность труда в бригаде будет достигнута только тогда, когда из-за нагрева металла не будет про-’ стоев оборудования, когда печь быстро нагревает металл. При’ быстром, или скоростном, нагреве (его называют также форсированным нагревом) металл в печи находится короткое время^ следовательно, меньше горит, т. е. меньше превращается в окалину, меньше обезуглероживается. При этом расходуется значительно меньше топлива. Считают также, что быстро нагретый металл более пластичен и при штамповке лучше заполняет форму ручья, а следовательно, требует меньшего усилия молота и меньше изнашивает штампы. Поэтому в любых условиях кузнечного производства нужно всемерно стремиться к осуществлению скоростного нагрева.
70
Об искусстве нагревать металл
Основным условием для такого нагрева является прежде всего необходимость получения в печи более высокой, чем обычно, температуры. Для обычного нагрева считается достаточным, если температура печи превышает необходимую для ковки температуру нагреваемого металла на 50—70° Для скоростного же нагрева требуется разность температур до 200° и выше. Однако здесь появляется опасность пережога и перегрева металла, что требует особо тщательного наблюдения за процессом нагрева или автоматизации. Желательно применить такую печь, где металл, нагретый и прогретый до нужной температуры, автоматически выталкивался бы из печи.
Вторым условием является необходимость особо хорошей слаженности и четкости в работе бригады кузнецов. Нужен строго одинаковый темп ковки или штамповки каждой поковки. Нельзя ковать одну поковку, допустим, 5 мин., а следующую 7—10 мин., так как ожидающая ковки заготовка будет перегрета или начнет оплавляться, что особенно недопустимо при штамповке. Бригада должна приспособиться к нагреву заготовок и выработать определенный ритм штамповки.
Интересен в этом отношении опыт бригады штамповщиков Челябинского кузнечно-прессового завода тт. Садыкова и Солдатова. В цехе усовершенствована и переведена на скоростной нагрев полуметодическая печь у молота №2 для штамповки автомобильного коленчатого вала. Печь работает на мазуте. В печь добавлены две мощные форсунки, позволившие поднять температуру печи с 1250 до 1400°. Благодаря этому теперь между нагреваемым металлом и печью создан постоянный перепад температур 1400°—1200° = 200°, что позволяет значительно быстрее нагревать заготовки. В результате производительность печи возросла почти в два раза — с 400 до 710 кг с 1 кв.м пода печи в час.
Вначале бригады кузнецов не могли организовать работу так, чтобы не было пережога или перегрева металла. Бывало так: то бригада стоит и ждет заготовку, то заготовка, уже нагретая и вынутая из печи нагревальщиком, ждет бригаду; пока штампуют с опозданием вторую заготовку, третья уже получает пережог. Приходилось выбрасывать пережженную заготовку и работу начинать с четвертой. Нечеткая работа членов бригады мешала набрать необходимый ритм. Это особенно было заметно, если нарушения в работе создавал бригадир: несколько лишних ударов молота немедленно выводило бригаду из ритма.
Теперь бригады полностью освоились с несколько необычными, как в цехе называют, «неспокойными» условиями нагрева заготовок и добились высокой производительности труда. Вместо 330 коленчатых валов по норме, бригады дают 500—530 ва
Процесс горения и топливо
71
лов. Нагревальщик вне зависимости от скорости штамповки выдает заготовку из печи через определенное время с точностью до одной минуты. В случае каких-либо неполадок и перебоев в работе штамповочного оборудования или штампов нагревальщик снижает скорость нагрева выключением двух дополнительных форсунок. В результате четкой и ритмичной работы брак по перегреву и пережогу заготовок не превышает обычных размеров. Если бы в цехе не был внедрен в производство на участке коленчатого вала скоростной нагрев, то для выполнения заданной программы пришлось бы устанавливать еще одну печь, для которой, однако, на участке нет места. Потребовалось бы проводить дорогостоящую перестановку оборудования.
ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ И ТОПЛИВО
Очень хорошо, если кузнец и нагревальщик в совершенстве знают устройство нагревательной печи, возле которой они работают. Это поможет не только быстро устранять мелкие неполадки, но не допустить их появления,, а также поможет предотвращать нарушение режима работы печи и возможный брак заготовок по перегреву, пережогу и неравномерному нагреву. Хорошее знание печи и процесса нагрева заготовок позволит кузнецу полностью использовать ее технические возможности, что приведет к повышению производительности труда и экономии топлива.
Конструкций печей и нагревательных устройств современная техника выработала очень много. Однако многие из них имеют некоторые общие черты, а также сходные по устройству детали и целые узлы. Зная самсе главное и принципиальное в устройстве и работе печей, кузнец сможет без особых затруднений разобраться в конструкции любой новой или предложить способ усовершенствования старой, уже отживающей свой век печи, если по какой-либо причине ее еще не переделали или не заменили новой.
Что же здесь главное и основное?
Кузнец обязательно должен знать процесс горения топлива, разбираться в качестве топлива и отличать один его вид и сорт от другого. Но этого еще недостаточно. Надо знать типы и виды печей, устройство форсунки, горелки, кладки, материалы, из которых строятся печи, а также механизмы для загрузки и проталкивания заготовок, устройства для подогрева воздуха. Разберем все это.
Горение
С горением топлива в печи каждый знаком еще с детства, но не каждый знает, что это сложный химический процесс,-который и сейчас еще человек полностью не изучил.
72
Об искусстве нагревать металл
Люди сравнительно недавно научились получать в печах высокие температуры, необходимые для плавки и нагрева металла. Пятьсот лет тому назад человек еще не умел расплавить кусок железа. Но теперь, благодаря использованию атомной энергии имеются большие возможности получать температуры даже в миллионы градусов. Однако нагрев металла для ковки и штамповки пока остается большой проблемой, над разрешением которой работают многие ученые и производственники. Например, очень важно научиться нагревать металл не в печах, а непосредственно в процессе ковки и штамповки. Успехи в изыскании таких способов имеются; однако кузнец еще не скоро избавится от печей и обычных приемов сжигания топлива.
В существующих кузницах сейчас от кузнеца требуется умение получить в печи высокую температуру при экономном расходовании топлива и бесперебойной работе печи, а также умение регулировать весь процесс нагрева заготовок.
Горение — это соединение горючих составных частей топлива— углерода и водорода с кислородом воздуха, т. е. окисление, при котором полученное соединение превращается в газообразные продукты горения — углекислый газ, водяные пары и др. Это соединение происходит с выделением тепла и развитием высокой температуры. Чем быстрее горючее вещество соединяется с кислородом, тем выше температура в камере сгорания.
Горение называется полным, если все горючие части топлива сгорают и выделяют при этом все тепло. Горение называется неполным, если горючие части топлива сгорают неполностью, т. е. некоторое количество их остается несгоревшим и уходит в трубу. При этом теряется часть тепла. При неполном горении металл нагревается медленнее и для его нагрева требуется больше топлива.Поэтому кузнец должен добиваться полного-сгорания топлива. Для этого к печи нужно подвести достаточное количество воздуха. Как показывает практика, это количество должно быть больше теоретически рассчитанного на 10—70% в зависимости от вида топлива, но не более чем на 30% для мазута. Большой избыток воздуха ухудшает горение, так как тепло расходуется не только на нагрев металла, но и на нагрев; азота, имеющегося в воздухе. Кроме того, при избытке воздуха получается острое пламя, которое металл нагревает быстро и неравномерно. Металл начинает гореть,, увеличивается угар, а неравномерный нагрев может привести к трещинам на заготовке.
Кузнец должен уметь отличать полное и неполное горение по виду пламени в печи. В печах, работающих на угле и мазуте, при полном горении, особенно с избытком воздуха, пламя
Процесс горения и топливо
73
яркое, светлое, в виде длинных почти прозрачных светящихся языков. Чем больше избыток воздуха, тем пламя становится все более прозрачным.
При уменьшении воздуха пламя начинает терять свою прозрачность, становится просто светлым, потом белеет. При нормальном избытке воздуха пламя имеет белый молочный цвет с розоватым оттенком и заполняет всю камеру.
При дальнейшем уменьшении количества воздуха начинается помутнение пламени, газы делаются дымными, температура па
Фиг. 30. Положительное (а) и отрицательное (б) давление на поду печи.
дает и, наконец, появляется густой черный дым, в котором содержатся несгоревшие частички топлива — копоть. Когда в печи мало воздуха, пламя имеет темно-красный цвет. Несколько иной цвет пламени у печей, работающих на газе. При избытке воздуха пламя, выбивающееся из печи, имеет желтоватый цвет, при уменьшении воздуха оно постепенно начинает зеленеть, а при нормальном количестве воздуха — становится зеленоватым. Если дальше уменьшить подачу воздуха, то пламя приобретает голубой цвет. Появление голубого пламени недопустимо, так как указывает на избыток газа, что может привести к отравлению рабочих.
Важным условием нормального горения является наличие хорошей тяги горящих газов через печь в дымоход. Все знают, что если нет тяги в печи, то в ней скопляются газы и создается, как говорят, высокое их давление, что приводит к затуханию пламени или выбиванию его через окна и щели. Однако в печи не должно быть и слишком большой тяги, т. е. низкого, точнее, отрицательного давления. В этом случае окружающий воздух из цеха будет засасываться в печь через окна и всякие неплотности. Наиболее правильное горение будет при небольшом положительном давлении (фиг. 30, а). Давление газов называется
74
Об искусстве нагревать металл
положительным потому, что оно больше атмосферного давления, т. е. больше давления воздуха в помещении цеха. Отрицательное давление — это давление газов ниже атмосферного (фиг. 30, б). Оно вредно, так как холодный воздух, попадая в печь через щели и окна, окисляет металл и охлаждает заготовки, что требует повышенного расхода топлива и вызывает дополнительные потери металла на угар.
Кузнец должен добиваться хорошей тяги и положительного давления в печи еще и потому, что при этом топливо при сгорании хорошо перемешивается с воздухом. При хорошем перемешивании воздух входит в соприкосновение с каждой частичкой топлива и, следовательно, топливо полностью сгорает; развивается высокая температура, пламя охватывает все пространство печи, что способствует равномерному нагреву лежащих в печи заготовок.
Положительное давление нетрудно получить, регулируя тягу шибером, имеющимся на дымоходе. Устанавливая шибер, кузнец должен следить за пламенем в печи. Если при слегка открытой заслонке рабочего окна через образовавшуюся щель выбиваются небольшие язычки пламени,-это значит, что газы хорошо заполнили печь и в рабочей камере создалось положительное давление.
Топливо
Любое топливо: твердое, жидкое и газообразное состоит из одних и тех же химических элементов: углерода (обозначается С), водорода (Н), кислорода (О), азота (N) и серы (S). Из них углерод, водород, сера являются горючими элементами, а кислород и азот — негорючими. Чем меньше в топливе кислорода и азота, тем лучше. Основным горючим жидкого и твердого топлива является углерод. Чем больше его, тем выше качество топлива. В газообразном топливе основными горючими являются окись углерода (СО), водород (Н) и метан (СН4).
О качестве топлива судят не только по его химическому составу, но и по такому показателю, как теплотворная способность, а также по количеству содержащихся в нем влаги, летучих веществ и остающейся после горения золы.
Теплотворная способность топлива характеризует количество выделяющегося при горении тепла. Для измерения количества тепла принята единица, называемая килокалорией (ккал). Одна килокалория равна такому количеству тепла, которое требуется для нагревания 1 кг воды от 14,5 до 15,5°, т. е. на один градус. Теплотворной способностью называется количество тепла в килокалориях, которое выделяется при
Процесс горения и топливо
75
сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или при сгорании 1 нормального кубического метра газа (1 нм*) *
Теплотворная способность имеет различные значения. Например, для сухих березовых дров — 4460 ккал/кг, а для мазута — 10 000 ккал/кг. Чтобы можно было сравнивать одно топливо с другим по тепловой его ценности, за единицу принято топливо с теплотворной способностью 7000 ккал/кг. Такое топливо называется условным. Если нам потребовалось бы сравнить березовые дрова с мазутом, то мы подсчитали бы, что 1 кг этих дров равноценен 4460 : 7000=0,63 кг условного топлива, а 1 кг мазута равноценен 10 000:7000=1,43 кг условного топлива. Следовательно, если говорят, например, что для работы кузнечного цеха требуется в месяц 200 т условного топлива, это значит, что мазута нужно было бы 200: 1,43=140 т, а сухих березовых дров 200 : 0,63=318 т.
Важное значение имеет содержание влаги в топливе. Все знают, что сырые дрова, т. е. дрова, содержащие много влаги, горят хуже сухих. Влага снижает ценность топлива, так как требует для своего испарения большой затраты тепла. Это приводит к уменьшению теплотворной способности топлива.
Топливо может иметь мало влаги, но теплотворная способность его может быть низкая, так как при сжигании образуется много золы. Чем больше в топливе золы, тем меньше горючих. Зола на свое нагревание отнимает часть тепла у топлива.^
Кроме того, зола мешает сжиганию топлива, так как может плавиться, или, как говорят, шлаковаться.
Из существующих твердых топлив в кузнечных цехах чаще всего применяются: каменный уголь, каменноугольная пыль; из жидких — нефть, мазут (нефтяные остатки); из газообразных — газогенераторный, коксовальный газы и природный газ Саратовского и других месторождений.
Каменный уголь бывает нескольких сортов, и кузнец должен уметь отличать по внешнему виду угля хороший сорт, пригодный для кузнечных печей, от плохого угля.
В табл. 8 приведены сорта Донецких и Урало-Сибирских каменных углей. Для кузнечных цехов наиболее пригодными были бы длиннопламенные угли, так как длинное пламя создает возможность более равномерного нагрева металла в печи. Такие угли содержат углерода 75—80% и 35—50% летучих веществ. Уголь газовый марки Г также дает длинное пламя и, как видно из табл. 8, имеет показатели, характеризующие его как уголь высокого качества. Но эти угли содержат большое количество летучих веществ, т. е. углеводородов, поэтому их
* 1 нм3— нормальный объем газа, т. е. при 0° и давлении в 760 мм ртутного столба.
76
Об искусстве нагревать металл
Сорта каменных углей
Таблица 8
Сорт	Марка	Влажность в %	Зольность В %	Теплотворная способность в ккал/ка
Донецк		и е угли		
Длиннопламенный	д	17	11	5280
Газовый	.	. .	г	13	6	6220
Паровичный жирный	пж	20	3,5	6155
Коксовый .	к	24	3,5	5880
Паровичный спекающийся	ПС	16,5	3	7070
Тощий	т	12	3	6815
Антрацит	АП	5	4,5	7235
То же	АК	8	4,5	7170
То же	AM	10	4,5	6810
У р а л ь с		кие угли		
Кизеловский	—	21,5	5,5	5720
Челябинский .	—	15,6	19,0	4350
Егоршинский	—	17,9	6,0	6050
Кузбасские угли				
Прокопьевский		6,6	6,0	7090
Кемеровский .		12,6	8,1	6240
Ленинский	1 коксовый	8,5	6	6720
Казахста		некие угли		
Карагандинский	—	16,3	7,0	6120
Ленгеровский	—	12,8	22,5	4170
более выгодно использовать для перегонки с целью получения других, более ценных продуктов, например, смазочных масел и различных химических веществ *. Вот почему лучше всего в кузнечных печах сжигать менее ценный уголь, например, жирный марки ПЖ (для кузнечных горнов), тощий марки Т и антрациты (А).
Очень хорошим топливом является уголь марки К, но он относится к дефицитным видам топлива и идет для производства высококачественного доменного кокса.
Жирный уголь содержит углерода 83—88%, а летучих 18—35%. Такой уголь должен быть черного цвета со смолистым блеском, величиной кусков с грецкий орех. Жирный уголь хорошо спекается и не дает угольного мусора. Тощий уголь содержит углерода 90%, летучих 12—17%. Антрацит содержит угле
* Летучими веществами называются соединения углерода с водородом, легко отделяющиеся от топлива при его подогреве в процессе горения.
Процесс горения и топливо
77
рода 93—94%, летучих 3—4%, -имеет черный цвет, металлический блеск, в изломе — поры и раковинки. Этот уголь тверд, хрупок, плохо впитывает влагу, при нагреве дает неспекающий-ся кокс.
В кузнечных печах часто используется пылевидное топливо. Оно приготовляется из каменного угля, имеющего большое количество летучих, при помощи размола его в специальных мельницах.
Пылевидное топливо, или угольная пыль, имеет хорошее качество, если оно мелко размолото, т. е. имеет тонкий помол. Чем тоньше помол, тем больше частичек топлива соприкасается с воздухом в процессе горения, тем полнее оно сгорает при меньшем избытке воздуха, тем меньше копоти и выше температура. Тонкость помола устанавливается пропусканием пыли через сита различных размеров. Измерителем тонкости служит процент не прошедших сквозь ячейки частичек к весу пыли, взятой для просеивания. Например, говорят, тонкость помола /?8о	7-4-8%.
Это значит, что через сито № 80 (80 проволок на 1 пог. см,) прошло 92—93% частичек по весу, а 7—8% осталось в сите. В кузнечных печах обычно сжигают угольную пыль тонкостью помола /?8о = Юн-15%. При соответствующей тренировке кузнец может на ощупь и на глаз легко научиться различать тонкость помола пыли.
Мазут — это нефтяное топливо. Однако чистую нефть невыгодно сжигать в кузнечных печах, хотя качество ее как топлива очень высокое. Из нефти можно получить м-ного ценных продуктов путем простой перегонки. Например, при температуре 150° из нефти выделяется бензин, при более высоких температурах — керосин и лигроин. Остатки, получающиеся после такой перегонки нефти, называются мазутом. Мазут, конечно, можно подвергать перегонке и дальше, в результате чего увеличивается выход бензина и керосина, могут быть получены различные смазочные масла.
Качество мазута зависит от содержащихся в нем примесей парафина и серы. Различное количество парафина сообщает мазуту различную вязкость. Чем больше парафина, тем больше вязкость мазута. По количеству парафина мазуты делятся на группы, представляющие марки: 20, 40, 60, 80, 100. Марка 20 имеет наименьшее содержание парафина — 1,5%, наименьшую вязкость и температуру застывания +5°; марка 100 имеет парафина в 10 раз больше—15% и очень большую вязкость, в результате чего застывает даже при +25° Такой мазут плохо сливается и плохо течет по трубам. Чтобы улучшить жидкотекучесть, мазут марок 40, 60, 80 и 100 приходится подогревать йаже в летнее время. Для этого в баки с мазутом устанавливают змеевики, через которые пропускают пар.
78
Об искусстве нагревать металл
Однако подогрев мазута нельзя оставлять без присмотра. Нужно знать, какой температуры пар подается в змеевик, какую он создает температуру в баке и какой марки мазут в данный момент залит в бак. Это необходимо для того, чтобы предотвратить возможную вспышку и загорание мазута. Нужно помнить следующие температуры вспышки мазута по маркам: марка 20 загорается при температуре 80°; 40 при 100°; 60 при 110°, 80 при 120° и 100 при 125°. Во избежание взрыва и пожара мазут нужно подогревать до температуры на 20° ниже указанных температур.
Мазут не должен быть грязным и не должен содержать воды более чем 2%. Мазут с водой плохо горит — дымит, поэтому такой мазут следует отстаивать в специальных отстойниках. Часто отстойник устанавливается в общем расходном баке для мазута.
Серы в мазуте содержится от 0,5 до 3,5%. Мазут с содержанием, серы до 0,5% называется «малосернистым», до 1% — «сернистым» и до 3,5% — «высокосернистым». Чем меньше в мазуте серы, тем он лучше — выше его теплотворная способность. При работе печей на таком мазуте меньше угар металла.
Мазут — топливо хотя и дешевое и более удобное для сжигания, чем, например, каменный уголь, но все же нужно стремиться избавляться от его применения в кузнечных цехах. Во-первых, из него еще можно при переработке извлечь много ценных веществ, а во-вторых, мазут создает загрязнение участков, чего можно избежать применением других топлив, например, газообразных.
Газообразное топливо имеет много других преимуществ перед жидким и особенно перед твердым. Любой из сжигаемых газов позволяет легче и проще осуществить обслуживание печей и регулировку их температурного режима, что приводит к повышению производительности печей и производительности труда на участке ковки или штамповки. Печи, работающие на газе, занимают меньшую площадь, чем работающие на твердом топливе; сами по себе эти печи проще по конструкции и в них легче получить высокую температуру.
Наиболее дешевыми и качественными газами являются природные горючие газы. Особенно хороши газы Саратовского месторождения и Западной Украины (Дашава). Эти газы имеют высокую теплотворную способность — 8350— 8400 ккал/нм?, малое содержание негорючих элементов и почти не содержат серы.
Там, где нет природных газов, применяют искусственные, к которым относятся генераторный и светильный газы, а также отходы металлургических заводов — доменный и коксовальный газы. Наилучшими из них являются светильный газ, имеющий
Устройство кузнечных печей
79
теплотворную способность 4700 ккал/нм3, и коксовальный — 4600 ккал/нм3. Наиболее низкое качество имеет доменный газ, его теплотворная способность 950 ккал/нм3.
Газогенераторный газ обычно получают в заводских газогенераторных установках. Для его получения служит любое низкосортное твердое топливо: торф, низкосортные каменные угли, отходы древесины. При сжигании такого топлива в газогенераторах создаются условия для неполного горения, при этом выделяется горючее вещество — окись углерода, называемое в жизни просто угарным газом. Такой газ имеет теплотворную способность 1200—1400 ккал!нм3.
В газогенераторе можно получить и более качественный газ., если в него вдувать попеременно с воздухом водяной пар. Пар., т. е. вода, вступает в соединение с углеродом топлива и дает водяной газ, содержащий горючий элемент водород и окись углерода. Водяной газ имеет теплотворную способность до 2700 ккал/нм3.
УСТРОЙСТВО КУЗНЕЧНЫХ ПЕЧЕЙ
Существуют два принципиально различных вида печей. Это печи камерные и печи методические.
Камерная печь, как показывает само название, представляет из себя камеру или коробку с прямыми углами, в которую заготовки закладываются в то же окно, из которого они и выгружаются. Здесь заготовки сразу попадают под действие высокой температуры печных газов, лучей, пламени.
На фиг. 31 показана камерная печь, работающая на мазуте. Камерные печи, работающие на твердом топливе, имеют специальную дополнительную камеру — топку (фиг. 32). Описание такой печи см. ниже, стр. 83.
Методические и полуметодические печи рассчитаны на постепенный нагрев заготовок. Здесь заготовки загружаются в одном месте, а выгружаются в другом, проходя через всю печь из камеры с низкой температурой в камеру с высокой температурой (фиг. 33, описание см. стр. 84). Эти печи имеют специальные механизмы для проталкивания заготовок — толкатели, или наклонный под, по которому заготовки скатываются под действием собственного веса. Полуметодическими называются печи, имеющие длину подогревательной части более короткую, чем у методических печей.
Любая кузнечная печь имеет следующие основные части: стальной каркас с кладкой из огнеупорного кирпича, форсунки, горелки или топки, через которые в печь вводится топливо. Для мазута применяются форсунки, для газа и угольной
80
Об искусстве нагревать металл
пыли — г о р ел к и, для сжигания каменного угля — топки. Кроме того, кузнечные печи могут иметь механизмы и другие усовершенствования для облегчения труда рабочих и экономии топлива. Например, механизмы для открывания и закрывания рабочих окон печи, механизмы для передвижения заготовок в печи: толкатели, выталкиватели, конвейеры, шагающие балки, механизмы для вращения пода печи и т. д.
Фиг. 31. Однокамерная переносная печь, работающая на мазуте: /—каркас; 2 — форсунка; 3 — шлаковая летка; 4— под; 5— рабочее окно; 6 — свод.
С целью экономии топлива и достижения необходимой высокой температуры в печи применяются устройства для подогрева воздуха и газа (для газовых печей), называемые регенераторами и рекуператорами. Многие современные печи имеют автоматические приборы, регулирующие температурный режим нагрева заготовок, что значительно упрощает работу нагревальщика и полностью предотвращает брак по перегреву и п-^Лкогу металла.
^Изображенная на фиг. 31 небольшая печь для работы на мазуте имеет сварной из листовой стали каркас 1 с ножками из углового' железа для перестановки печи в случае необходимости. Внутри каркас выкладывается огнеупорным кирпичом. С передней стороны печи имеется окно 5, через которое загружается холодный металл и выдается нагретый. Загрузочное окно делается невысоким, несколько больше толщины заготовки. Форсунки 2 устанавливаются сбоку — с правой или с левой стороны печи. Мазут подводится по трубопроводу из центрального бака, обслуживающего несколько печей. Вблизи печи должен быть установлен нефтемер, по показаниям которого всегда можно проверить расход мазута.
Устройство кузнечных печей
81
Сжатый воздух подается к печи вентилятором, также общим для всех или нескольких печей в цехе. В этих печах по-разному может быть решен вопрос выпуска отработанных газов. В тех цехах, где не заботятся об экономии топлива, отработанные газы выпускаются через загрузочное окно прямо в цех. При этом,
конечно, над печью имеется дымовой трубой.
Наиболее правильно, если печь будет оборудована рекуператором, но чаще всего используют отработанные газы проще. Через загрузочное окно они направляются в пространство между щитом и кладкой. Здесь проведены трубы воздухопровода, которые, нагреваясь, нагревают и воздух, направляемый к форсункам. Затем отходящие газы уходят в дымовую трубу.
Описанные камерные малые печи могут работать и на газовом топливе, а также и на пылеугольном. Более крупные
зонт, связанный с вентилятором или
Фиг. 32. Камерная печь на твердом топливе.
печи отличаются от малых в основном тем, что они обязательно устанав-
ливаются на фундаменте, а отходящие газы направляются вниз, в подподовое пространство, где очень удобно установить рекуператор. Часто такие печи делают двухкамерными. Двухкамер-
ные печи лучше однокамерных, так как дают возможность непрерывно нагревать заготовки. Кроме того, при использовании таких печей уменьшаются потери времени на ожидание нагрева и простои ковочного оборудования. В крупных печах можно также осуществить, если нужно, и подогрев заготовок.
На фиг. 34 приведена двухкамерная печь для работы на мазуте или газе. Здесь заготовки нагреваются в камере/ и в камере 2 с таким расчетом, что пока ведется ковка заготовок, вынутых из одной камеры, в другой следующие заготовки доводятся до требуемой температуры. Отработанные газы уходят в подподовое пространство печи, где установлен трубчатый рекуператор. Если у двухкамерных печей сделать так, что отходящие газы из одной камеры будут сначала проходить через
6 Заказ № 291
82
Об искусстве нагревать металл
Устройство кузнечных печей
83
вторую камеру, то в ней можно производить подогрев заготовок. Это очень важно для поковок из легированной стали. В дымоходе около печи устанавливается шибер, т. е. заслонка.
На фиг. 32 была изображена камерная печь для сжигания каменного угля. Она отличается от мазутной и газовой _печи только топкой, куда загружается уголь и где он сжигается. Заготовки загружаются через окно 5. Нагревательная камера 3 от топки 1 отделена порогом 2, который иг-
Фиг. 34. Двухкамерная печь, работающая на мазуте или газе 1, 2 — нагревательные камеры; 3 — форсунки; 4, 5 —каналы для отвода дымовых газов; 6, 7 — трубы рекуператора.
рает две роли. Во-первых, он сужает пространство в канале, по которому идут горючие газы и воздух. Это способствует лучшему перемешиванию газа с воздухом. Во-вторых, порог препятствует попаданию нагреваемых заготовок в топку. Пройдя через нагреваемый металл, горячие газы направляются в дымоход 7 и это делается разными способами. В описанной печи горячие газы, например, идут в подподовое пространство 6, через отверстия 4, имеющиеся в поду. Часто эти отверстия располагаются между нагреваемыми заготовками, что способствует лучшему их нагреву (фиг. 35, а, в).
Плохо, когда отработанные газы направляются вверх, через свод. В этом случае они только сверху омывают заготовки и недоиспользованные уходят в дымоход (фиг. 35, б).
6*
84
Об искусстве нагревать металл
Изображенная на фиг. 33 (см. выше) полу мет о ди ч е-ская печь нагревает заготовки непрерывно. Они укладываются на стол 2 и при помощи толкателя 1 проталкиваются в печь через загрузочное окно. Сразу же за этим окном расположена подогревательная камера 9 или камера низких температур, где заготовки нагреваются до температуры 600—700°. Чем дальше внутрь печи, тем температура выше. Наибольшей величины она достигает в камере 3, у разгрузочного окна 7, где заготовки получают температуру, требуемую для нагрева под ковку, т. е. 1200—1250°. Эта часть печи называется сварочной камерой или камерой высоких температур. Высокая температура здесь достигается от действия большого количества форсунок 6. Отходящие горячие газы направляются в дымоход
Фиг. 35. Схема расположения каналов для отходящих газов в печи.
через каналы 4 и 5. Они могут быть попутно использованы в рекуператорах для подогрева воздуха, идущего к форсункам.
Заготовки внутри печи передвигаются толкателем. Двигаются они по толстостенным трубам 3, внутри которых циркулирует вода, мешающая перегреву и сгоранию труб. Чтобы трубы в свою очередь не мешали нагреву заготовок, их устанавливают к концу подогревательной камеры под углом; таким образом недогретое из-за труб место у заготовок нормально прогревается. Трубы кончаются у начала сварочной камеры. Дальше сварочной камеры заготовки передвигаются уже по кирпичному поду, который в этом месте выкладывается из талькового кирпича (см. стр. 86).
У методических и полуметодических печей толкатель приводится в действие при помощи сжатого воздуха или от электродвигателя и редуктора, а также от ручного рычага. Чаще всего проталкивание заготовок производится не непрерывно, а по мере надобности, т. е. по мере нагрева и выхода нагретых заготовок. Если толкатель рычажный, то нагревальщик действует рычагом, а если пневматический — то рукояткой воздушного клапана, продвигая заготовки на определенное расстояние в печи. Нагревальщик и кузнец должны знать, через какое время нужно про
Детали печей
8&
толкнуть заготовки, т. е. они должны уметь определять продолжи, тельность нагрева заготовок. Об этом было уже сказано раньше. Для наблюдения за нагревом в задней стенке печи имеются отверстия — люки. Через них можно определить температуру заготовок при помощи оптического пирометра, о котором позднее расскажем подробнее.
Методические и полуметодические печи изготовляют так же,., как и камерные для работы на каменном угле, на пылеугольном и газообразном топливе.
ДЕТАЛИ ПЕЧЕЙ
Внутренняя кладка печи изготовляется из огнеупорного кирпича, а внешняя — из теплоизоляционных материалов. В современных кузнечных цехах кузнец- не строит печи и не ремонтирует их. Для этого имеются специальные работники: печники и инженерно-технический персонал по печному хозяйству. Однако, поскольку кузнец имеет дело с печами, работает на них, обслуживает их, а от качества работы печей и обслуживания зависит производительность труда в бригаде и качество' поковок, то кузнецу необходимо знать недостатки огнеупоров, температуру, которую они выдерживают, а также уметь различать кирпичи по внешнему виду.
Существуют следующие, наиболее часто употребляемые виды огнеупорного кирпича: шамотный, динасовый, магнезитовый,, тальковый.
Огнеупорная кладка
Шамотный кирпич изготовляется из огнеупорной глины, в состав которой входят: глинозем, т. е. окись алюминия, и кремнезем, т. е. окись кремния. Шамотный кирпич имеет светло-желтый цвет и равномерный зернистый излом. Вес одного кирпича стандартных размеров 230X113X65 мм составляет 3,2—3,3 кг.
~ Имеется три класса шамотного кирпича: кирпич класса А выдерживает температуру 1730°, класса Б 1670° и класса В 1580° Из лучших сортов выкладываются части печи, больше подверженные действию высокой температуры: своды рабочей камеры, своды и стенки топки. Прочность шамотного кирпича довольно высокая — он не боится изменений температуры. Недостатком его является разъедание железной окалиной. Кузнец должен тщательно следить за этим и своевременно — не реже одного раза в смену— удалять окалину и шлак с пода печи. Это позволит дольше-сохранить печь от ремонта и до ремонта, под печи будет более* ровным и без выбоин, что необходимо для равномерного el быстрого нагрева заготовок.
86 Об искусстве нагревать металл
Динасовый кирпич изготовляется из кварца (окись кремния). Предварительно кварц размалывается, обжигается и замешивается на известковом растворе. Вес стандартного кирпича — такой же как и шамотного. Температуру он выдерживает 1690—1710°. По внешнему виду динасовый кирпич отличается от шамотного. Он имеет белый или слегка желтоватый цвет, а в изломе видны зерна кварца. Он хуже выдерживает изменения температуры, а при быстром охлаждении или нагревании дает трещины. Поэтому, если из динасового кирпича выложены некоторые части печи, то разогрев и охлаждение этой печи нужно производить более осторожно. Особенно это важно в начале разогрева и в конце охлаждения, т. е. при температуре 200—600°. По этой причине динасовый кирпич редко употребляется для кузнечных печей камерного типа. В методических и полуметодических печах из него иногда делают своды и стены камеры высоких температур, так как он имеет одно важное качество: очень прочен и под нагрузкой почти не размягчается и не деформируется даже при температурах 1600—1650°
Магнезитовый кирпич изготовляется из магнезита и содержит главным образом окись магния. Его легко отличить от шамотного и динасового кирпича по темно-коричневому цвету. По весу он немного тяжелее этих кирпичей. Магнезитовый кирпич еще больше, чем шамотный и динасовый, боится резких изменений температуры, но зато он имеет большую огнеупорность — до 2000° и очень стоек против разрушающего действия железной окалины. Из-за высокой стоимости этот кирпич редко употребляется для кузнечных печей.
Тальковый кирпич изготовляется из талькового камня, в основе которого окись магния и окись кремния. Тальковый кирпич получается посредством распиливания природного талькового камня с последующим обжигом. Этот кирпич выдерживает температуру 1600°, размягчаясь при температуре 1350° Он имеет очень важное качество —не поддается разрушению от окалины. Поэтому из него выкладывают поды печей.
Кладка печей длительно может работать без разрушения, если мастер и печник, ремонтирующие печь, знают, что из-за неравномерного нагрева стен и сводов печи, из-за того, что наружные части печи нагреты меньше; а внутренние раскалены, в кладке возникают внутренние напряжения. Кладка должна быть сделана с расчетом по возможности поглощения этих напряжений или распределения их в толще материала, из которого она построена. Это можно достигнуть, если окружить снаружи рабочую кладку теплоизоляционным материалом, например, специальным теплоизоляционным кирпичом, стенобето-
Детали печей
87
ном, легковесными огнеупорами, асбестом, шлаком, золой и т. д.
В кузницах иногда этого по разным причинам не делают и кладку выполняют из одного шамотного кирпича, хотя применение изоляции также уменьшает потери тепла. Хорошо изолированная печь меньше теряет тепла в обеденные перерывы,, перерывы между сменами и требует в несколько раз меньше времени на разогрев.
Неплохо, если кузнец проследит также за правильностью-соединения одного кирпича с другим. В местах, подверженных действию высоких температур, нужно выкладывать кирпич так, чтобы толщина швов и неплотности между кирпичами были самыми наименьшими, не более 2—3 мм, так как прочность раствора, связывающего кирпичи, очень низкая. Чем больше зазор между кирпичами, тем быстрее выкрашивается раствор. Для особо ответственных частей печи с высокой температурой неплохо, если печник будет подбирать кирпичи, учитывая неровность их поверхности, и притирать их один к другому без раствора. А если это невозможно, то вместо обычных растворов, приготовленных из размолотого в порошок боя огнеупорного кирпича, следует применять тугоплавкий печной цемент..
Форсунки
Форсунки применяются для сжигания в печах жидкого-топлива. Они могут быть двух видов: форсунки высокого-давления и форсунки низкого давления. Основная разница между ними такая: в форсунку высокого давления подается воздух высокого давления от 2 до 8 атмосфер (атм) от заводской воздухопроводной сети, а в форсунку низкого давления’ воздух не подается. В такую форсунку засасывается, т. е. инжектируется самопроизвольно окружающий атмосферный воздух. В тех и других форсунках регулируется подача мазута. Форсунки высокого давления имеют, кроме того, регулировку подачи воздуха или пара. Но и во многих конструкциях форсунок, низкого давления также имеется возможность такой регулировки. Разберем некоторые конструкции форсунок.
На фиг. 36 изображен разрез форсунки высокого’ давления ин ж. Шухова. Она состоит из двух трубок, вставленных одна в другую. Во внутреннюю трубку 1 подается-мазут, в наружную 2 — сжатый воздух от сети. Наружная трубка, представляющая собою корпус форсунки, имеет конический наконечник 3, называемый насадкой. Высокое давление-воздуха и малое сечение отверстия воздушной насадки создают условия для получения в выходном отверстии форсунки большой скорости движения воздуха и мазута. В результате мазутг
88
Об искусстве нагревать металл
распыляется на мельчайшие частички. А это как раз и требуется для хорошего и интенсивного его сгорания в печи.
Внутренняя трубка 1 маховичком 4 может передвигаться вперед и назад. Если трубку передвигать вперед, то выходное отверстие форсунки уменьшается, и наоборот. При изменении величины выходного отверстия можно регулировать количество поступающего в форсунку воздуха. Кроме того, такая регулировка возможна и при помощи вентиля на трубопроводе. Таким образом, регулируя поступление воздуха, а также поступление мазута вентилем на трубопроводе, можно добиться нужного режима горения и величины пламени в печи.
На фиг. 37 изображена форсунка низкого давле-н и я. Она по конструкции сходна с предыдущей форсункой. Имеет литой корпус 1 с отверстием большого диаметра, в которое входит воздух от специального вентилятора и частично засасывается из атмосферы. На конце корпуса закреплена насадка 2 с выходным отверстием форсунки. Внутри корпуса установлена мазутная трубка 3, имеющая маховик 4, при помощи которого она может передвигаться взад и вперед для регулировки количества поступающего в форсунку воздуха. Мазут подается в форсунку по трубе 5, количество его регулируется установленным на ней вентилем.
В кузнечных цехах очень широко применяется более сложная по устройству форсунка типа ФРБ (фиг. 38). Она также является форсункой низкого давления, но воздух в ней не идет по одному прямому потоку, как в обеих предыдущих ‘форсунках, а движется внутри ее с завихрениями по двум потокам. Основное качество такого движения воздуха заключается в его завихрении, что обеспечивает наилучшее смешивание воздуха с мазутом.
В описываемой форсунке к корпусу 9, отлитому за одно целое с наружной насадкой 3, крепится патрубок 5, по которому идет воздух. Количество его регулируется задвижкой 4. Мазут, поступающий по каналу 1, сначала распыливается первым потоком воздуха и выбрасывается во внутреннюю насадку 8. Потом мазут еще дополнительно распыливается вторым потоком воздуха, поступающим через кольцевую щель 7. Скорость истечения воздуха регулируется изменением сечения этой щели при помощи тяги 3 и рукоятки, 2. Форсунка работает значительно лучше форсунки, приведенной на фиг. 37. Но она -сложна в изготовлении.
Если форсунки хорошо отрегулированы и прочищены, мазут подогрет и не содержит воды, ai воздух хорошо подается, то работа идет бесперебойно и задержки в нагреве заготовок не будет. Но перерывы в работе возникнут, если не следить за состоянием форсунок и не знать их неполадок. А неполадки
Детали печей
89'
Фиг. 36. Форсунка высокого давления.
Фиг. 37, Форсунка низкого давления.
$0
Об искусстве нагревать металл
надо уметь быстро устранять или своевременно предупреждать. В серьезных же случаях приходится вызывать наладчика, говорить мастеру. Какие же могут быть неполадки?
1. Факел пламени сносится в сторону, в связи с чем металл греется неравномерно. В этом случае кузнец прежде всего должен посмотреть, не сместилась ли форсунка относительно форсуночного отверстия в стенке печи. Это может произойти от плохого крепления форсунки и воздухопроводов или от случай-
Фиг. 38. Форсунка типа ФРБ.
«ого поворота или сдвига форсунки. Если здесь все в порядке, то причиной неполадки может быть образование наростов затвердевшего, закоксовавшегося мазута между чугунной плитой, к которой крепится форсунка, и кирпичной кладкой, в результате чего искривляется форма входного отверстия.
Скос факела в сторону бывает часто также по причине засоренности сопла мазутной трубки. Прочистка загрязненных мест полностью устраняет эту неполадку.
Бывают случаи, когда факел сносится в сторону из-за неправильного расположения мазутного сопла относительно оси форсунок. Хотя давление воздуха может быть здесь и достаточное, но струя мазута сдвигается в сторону от воздушной струи и часть мазута не сгорает.
2. Неисправность фильтров, вентилей, заслонок, выпускных кранов, связанных с форсунками.
Фильтр устанавливается на мазутном трубопроводе и служит для очистки мазута от грязи и других посторонних частиц,
Детали печей
91
которые могут засорить форсунку. Фильтр периодически дол
жен очищаться, иначе количество пропускаемого им мазута уменьшится и работа форсунок ухудшится.
Заслонка или задвижка устанавливаемая на воздухопроводе, при плохом уплотнении часто пропускает воздух. Это может быть из-за ослабления гаек болтов, соединяющих трубы, между торцами которых движется заслонка.
Вентили на мазутном трубопроводе часто очень грубо регулируют подачу мазута. Нужно потребовать у мастера сменить клапан
для регулировки подачи воздуха,
Фиг. 39. Клапаны вентиля на мазутном трубопроводе:
а — старого типа; б — усовершенствованный для точной регулировки.
внутри вентиля так, как по-
казано на фиг. 39,6. Это резко улучшит работу форсунок и по-
высит температуру нагрева металла.
Горелки для сжигания газа
В кузнечных цехах применяется большое количество горелок различных конструкций. Однако по принципу действия все их можно разделить на две группы—горелки высокого и горелки низкого давления, те и другие горелки могут быть разделены еще на беспламенные и пламенные.
Горелки высокого давления работают главным образом на природном газе, имеющем давление до 1,5 атмосфер (ат) и горелки низкого давления до 100 мм вод. ст. (0,01 ат). Беспламенные горелки — это горелки, имеющие камеры для предварительного смешения газа и воздуха; пламенные горелки таких камер не имеют и в них газ и воздух полностью не смешиваются.
Рассмотрим конструкцию одной наиболее часто применяемой горелки высокого давления с предварительным смешением газа и воздуха, предназначенной для сжигания генераторного газа (фиг. 40). В этой горелке газ поступает по трубе, имеющей коническую насадку. По другой трубе, привернутой к корпусу горелки, подается подогретый воздух из рекуператора. Регулирование подачи воздуха производится задвижкой, установленной на трубе рекуператора. Если рекуператора нет, то окружающий воздух входит через отверстия. Шайбой можно эти отверстия закрывать или уменьшать, регулируя поступление воздуха в горелку. Газ, имея давление более высокое, чем
$2
Об искусстве нагревать металл
воздух, вызывает в коническом отверстии скоростной напор, что создает разрежение вокруг отверстия, поэтому газ увлекает за собой окружающий воздух. Двигаясь дальше по длинной и узкой трубе корпуса, газ и воздух перемешиваются. Смесь поступает по трубе к наконечнику горелки.
Описанное устройство часто называют не горелкой, а смесителем, горелкой же называется только наконечник, вставляемый в печной туннель. Это объясняется тем, что смеситель может быть применен как самостоятельное устройство, от которого смесь газа и воздуха подается к нескольким горелкам.
Фиг. 40. Газовая горелка высокого давления. |
Наконечник имеет ребра, помогающие его охлаждению, и фланец для крепления к каркасу печи. Туннель должен иметь небольшую конусность (до 8°) в сторону печи. Большая конусность отверстия уменьшает скорость истечения струи и смесь будет гореть не у отверстия, а внутри его, т. е. в самом туннеле, чего нельзя допускать.
Для нормальной работы горелки ее периодически нужно прочищать во время остановок печи. Особенно часто загрязняются стенки корпуса возле насадки и сама эта насадка. Здесь обычно накапливается смола, уменьшающая объем внутреннего пространства вокруг насадки. Производительность горелки резко снижается. Для трго чтобы узнать, засорилась горелка или нет, нужно внимательно понаблюдать за отверстиями для подсоса холодного воздуха. Если оттуда выбиваются газы, то, значит, горелка засорилась.
Часто в работе описанных и подобных им горелок с туннелями возникает серьезная неполадка: разрушение туннеля около выходного отверстия и расплавление чугунного наконечника (носика). Это происходит от повышенной влажности газа. Влага или вода, содержащиеся в газе, при выходе из горелки
Детали печей
93
быстро превращаются в пар, температура горения резко- уменьшается, потом снова повышается, а быстро расширяющийся пар вызывает удары. Все это ведет к крупной аварии, к разрушению стенок туннеля, оголению носика горелки и его оплавлению.
Кузнец может предотвратить аварию, если будет внимательно следить за состоянием туннеля и за отводом воды (конденсата) из трубопровода, по которому подается газ. Первыми признаками повышенного количества влаги в газе являются сильные хлопки в туннеле горелки — это резко расширяется пар. Нужно немедленно принять меры к уменьшению влаги.
Рекуператоры и регенераторы
Еще 200 лет тому назад люди не умели получать высоких температур в печах, хотя имели в своем распоряжении хорошее топливо и, конечно, в неограниченном количестве воздух с его кислородом, необходимым для горения любого вещества. Поэтому долго люди не могли научиться плавить тугоплавкие металлы и в частности железо. Вопрос решился довольно просто — начали подогревать воздух, поступающий в топки и форсунки. Оказалось, что нагретый воздух может повысить температуру печи на столько же градусов, на сколько он нагрет, т. е. на
пример, если печь на холод- Фиг. 41> Схема действия ератооа. ном воздухе дает температуру 1200°, то на нагретом до 200—400° температура печи будет повышена до 1350—1500°.
Однако это справедливо только для температур низких и средних, для более высоких такая пропорциональность нарушается. Для кузнечных печей более высоких температур и не требуется, поэтому подогрев воздуха дает возможность получать большую экономию топлива за счет использования более низких его сортов и сжигания меньшего количества обычных и высоких сортов. Для того чтобы не тратить топливо на подогрев воздуха, были изобретены способы и конструкции установок, использующих для этой цели горячие газы, уже отработавшие в печах. Эти установки называются регенераторами и рекуператорами. Схема рекуператора приведена на фиг. 41. Отработанные газы с температурой 1000—1200° на
94
Об искусстве нагревать металл
правляются по каналам /, 2, 3 и нагревают стенки 4, 5, 5, 7, S, 9, после чего уходят в дымоход. В то же самое время по другим каналам 10, И, 12 идет воздух, направляемый в топки,, форсунки или горелки. Если отходящие газы имели температуру 1000—1200°, то воздух может нагреться до 200—600°, в зависимости от конструкции рекуператора. Экономию топлива при этом можно получить от 10 до 30%.
Фиг. 42. Однокамерная печь с рекуператором: /—рабочее окно; 2 — заготовки; 3—форсунка или горелка; 4—канал для дымовых газов; 5— труба для холодного воздуха; 6 — рекуператор; 7 — труба для нагретого воздуха.
Существует большое количество различных конструкций’ рекуператоров. В больших кузнечных печах рекуператоры встраиваются в печь, обычно в подподовое пространство, или в дымоход. Для малых и средних печей изготовляют специальные переносные рекуператоры, которые можно установить над печью, а также в дымоходе (фиг. 42).
Выше была описана двухкамерная печь с рекуператором в подподовом пространстве (см. фиг. 34). Этот рекуператор изготовлен из стальных жаропрочных труб. Воздух здесь про
Детали печей
95
ходит по трубам, а дымовые газы нагревают их и передают тепло воздуху.
На фиг. 43 показан переносный рекуператор, под названием «термоблок». Он состоит из пучка стальных трубок диаметром 12—18 мм для воздуха и пучка пересекающихся с ними других трубок диаметром 25—30 мм для дымовых газов. Сваренный каркас из этих трубок заливается чугуном для предохранения трубок от действия высокой температуры. Дымовые газы, проходя через большие трубки, нагревают воздух в малых трубках и следуют дальше в дымоход, а воздух идет к форсункам или горелкам. Такой рекуператор может
Фиг. 43. Рекуператор «теруоблок».
подогревать воздух до 400—500° и устанавливаться у любой камерной или методической печи небольших размеров. Его можно использовать также для подогрева газа у газовых печей; что также может дать большой эффект в повышении температуры и улучшении качества горения газа.
Регенер атор ы отличаются от рекуператоров, прежде всего, принципом действия. Это решетчатая кладка из огнеупорного кирпича, состоящая из двух камер, в которые поочередно сначала пропускаются горячие дымовые газы, а потом — холодный воздух. Пока одна камера нагревается горячими продуктами горения, другая, уже нагретая камера, нагревает поступающий в нее холодный воздух. Продукты горения и воздух направляются поочередно через одни и те же каналы; перемену движения газов в ту или иную камеру, так называемую «перекидку» осуществляют при помощи специальных клапанов. В регенераторах более полно используется тепло отработанных газов — они могут нагреть воздух до 700—900° Однако регенераторы более громоздки, сложны по конструкции, требуют больше места и в связи с этим применяются только у больших печей.
96
Об искусстве нагревать металл
СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ и РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРЕВА
В современных кузнечных цехах все больше и больше вводится усовершенствований, целью которых является упрощение и облегчение работы кузнеца. Теперь даже в очень старых кузницах редко обходятся без приборов для определения и контроля температуры и давления воздуха. В (новых же цехах начинают широко применяться автоматические регуляторы давления и подачи воздуха, мазута, газа, позволяющие регулировать тепловой режим печи без участия кузнеца и нагревальщика.
Измерение температуры
Фиг. 44. Термопара:
1 — спай двух металлов; 2 — керамический кожух; 3—вольтметр.
Температуру нагретого металла, нагретых стенок печи, печных газов теперь измерить стало так же несложно, как и температуру окружающего нас воздуха.
Температуру внутри печи можно измерить, если воспользоваться известным свойством некоторых соединенных вместе различных металлов при нагревании давать электрический ток. Например, электрический ток дают спаи из проволоки, платины и сплава, называемого платино-родий. Такой спай из двух металлов называется термопарой (фиг. 44). Свободные концы проволок термопары изолируются огнеупорными трубками и вставляются в защитный кожух. К ним присоединяется вольтметр.
Для измерения температуры спаем помещаются в печь через
свод или стенку. При нагревании возникающий ток отклоняет стрелку вольтметра. Причем, чем выше температура, тем больше отклоняется стрелка и показывает большее напряжение. Для того чтобы удобнее было пользоваться вольтметром, его градуируют на показания температуры—на градусы. Перед этим, конечно, проводят опыты и узнают, какой температуре соответствует то или иное напряжение в вольтах.
Так же несложно измерить температуру нагретого металла. Кузнец, хотя и должен уметь различать температуру по цвету каления заготовки, но более точно он может это сделать при помощи пирометров. Существуют такие виды пирометров: оптические, радиационные и термоэлектрические.
печных газов концы термопары
Способы контроля и регулирования нагрева
97
Оптический пирометр представляет собою зрительную трубку (фиг. 45). Эта трубка имеет, как и бинокль, несколько увеличительных стекол 7, 2, или линз, простое красное стекло <?, темное стекло и электрическую лампочку 5, питаемую от аккумулятора 6, реостат 7 для регулирования накала лампочки и амперметр 4, который указывает сразу температуру в градусах.
Пирометром пользуются так. Сначала, не наводя трубку на нагретые заготовки, но приложив глаз к окуляру 7, устанавливают окуляр до резкого очертания нити лампочки. Это дела-
ется выдвижением и вдвижением трубки, обращенной к глазу. Потом наводят трубку на нагретые заготовки й, регулируя трубкой объектива 2, добиваются четкой их видимости. После этого вводят красное стекло, а если предполагается температура больше 1400°, то темное. Держа трубку направленной на нагретые заготовки, регулируют реостатом накал лампочки до тех пор, пока нить ее не исчезнет на фоне заготовок. Тогда нужно посмотреть на шкалу прибора, стрелка покажет температуру нагрева.
Имеются более совершенные конструкции оптических пирометров, но ими пользуются примерно так же. Нужно, однако, иметь в виду, что оптический пирометр может дать преувеличенные показания при измерении температуры заготовок, лежащих в печи, если эта температура намного ниже температуры печи. Например, печь нагрета до температуры 1400°, а заготовки еще недавно загружены и имеют только красное каление (700—750°). В этом случае пирометр покажет 800°, а иногда и больше.
Для более точных показаний пирометр следует наводить на наиболее светлые места заготовок, лучше всего туда, где отскочила окалина.
7 Заказ № 291
98
Об искусстве нагревать металл
За последнее время начинают широко применяться пирометры нового типа, называемые радиационными пирометрами или ардометрами. Это — тоже трубка с двумя линзами— объективом и окуляром и темным стеклом, но в ней нет лампочки, а имеется зачерненная платиновая пластинка, воспринимающая излучение нагретого предмета. К пластинке припаяны рабочие концы термопары, свободные ее концы соединены с вольтметром. В термопаре, нагревающейся от излучения, возникает электрический ток, который обнаруживает вольтметр. Но вольтметр так же, как к в оптическом пирометре градуирован на градусы и показывает температуру в градусах.
При измерении температуры ардометром нужно добиваться отчетливой видимости пластинки на фоне нагретого предмета с таким расчетом, чтобы вокруг пластинки образовалось светящееся кольцо. Ардометром можно измерять температуры от 900 до 1800° При этом нужно уметь хорошо выбрать расстояние до нагретых заготовок. Чем ближе это расстояние, тем точнее результаты измерений. На расстоянии более чем 15 диаметров заготовки измерять температуру Ф нежелательно. так как показания могут быть неточными.
Измерение давления
Бывают иногда такие случаи с форсунками и горелками низкого давления. Хорошо отрегулированная, прочищенная и исправная форсунка перестает нормально работать, пламя вокруг начинает тускнеть, появляется черный дым. По этим признакам кузнец предполагает, что мало воздуха, начинает крутить вентиль на. воздухопроводе или двигать задвижку, пробует вращать также вентиль на мазутопроводе, уменьшая подачу мазута. Но такими действиями кузнец не только не улучшает положения, но ухудшает его — расстраивает регулировку форсунок, а нормального горения топлива восстановить не может.
Дело оказывается здесь не в форсунке. Она была в исправности и не нужно было крутить все имеющиеся вентили. Нужно было в первую очередь посмотреть, не снизилось ли давление р воздухопроводе, идущем от вентилятора.
Величину давления можно увидеть по показанию имеющегося на трубопроводе манометра. Манометр для небольших давлений^ воздуха или газа изготовляется в виде дугообразной изогнутой трубки, укрепленной на щитке со шкалой. В трубке налита подкрашенная вода или спирт. Один конец трубки открыт и таким образом соединен с атмосферой. Другой конев соединен резиновой трубкой с воздухом или газопроводом.
Способы контроля и регулирования нагрева
99
Фиг. 46. Манометр
Давление воздуха или горючего газа измеряется разностью уровней жидкости в обоих коленах трубки манометра. Если уровень жидкости в обоих коленах стоит на одной высоте, то это означает, что давление, например, в воздухопроводе и давление наружного воздуха одинаковое и манометр должен показать на шкале ноль (0). Если в трубопроводе будет давление больше атмосферного, то часть жидкости в левом колене будет подниматься вверх, а уровень в правом колене опустится ниже нуля на ту же величину (фиг. 46)..Например, жидкость в левом колене поднялась до давления 160, а в правом на столько же опустилась, тогда разность уровней в обоих коленах будет равна 160-{-160= —320 мм. Это означает, что давление в воздухопроводе будет равно 320 мм вод. ст., т. е. на 320 мм выше атмосферного.*
Поскольку одна атмосфера равна 10 000 мм вод. ст., то давление в 320 мм будет соответствовать:
I ат воздуха +	1,032 а/и.
Атмосферой принято называть давление жидкости или ртути весом 1,0 кг на площадку в 1 см2. Таким образом, атмосфера иначе может быть выражена величиной в 1 кг/см2. Столбик ртути весом 1 кг в трубке площадью сечения 1 см2 имеет высоту 736 мм. Для воды такого же сечения трубка должна иметь высоту 10 000 мм, т. е. 10 м.
Следовательно, давление можно выразить в мм водяного столба и в мм ртутного столба.
За последнее время в ‘кузнечных печах начинают широко применяться всевозможные автоматические регулято-р ы теплового режима. Все они приводятся в действие от изменения давления в трубопроводах воздуха, газа, жидкости (мазута). или при помощи электроэнергии. Если кузнецу поручено работать на агрегате с такой автоматикой, то он должен не только усвоить отдельные приемы обслуживания и ухода за ней, но разобраться в ее устройстве. Это поможет глубже понять работу автоматических устройств и предупредить появление неисправности или даже аварию. С принципом действия некоторых автоматических приборов можно ознакомиться в специальной литературе.
л Если у печи установлен ртутный манометр, то деления на нем выражают давление в единицах ртутного столба, т. е. примерно в 10 раз меньше.
100
Об искусстве нагревать металл
КАК ИЗБАВИТЬСЯ ОТ ТЯЖЕЛОГО РУЧНОГО ТРУДА ПРИ ЗАГРУЗКЕ И ВЫГРУЗКЕ ПЕЧЕЙ
Даже в современных кузницах, где имеются мостовые кра-
ны, загрузочные машины, подъемники, транспортеры и толкатели, загрузка и выгрузка печей требует не только умения управлять всеми этими механизмами, обслуживать их, но и по-
поворачивая часто очень
мотать им, поддерживая, направляя,
Фиг. 47. Само захватывающие клещи в положении перед захватом груза:
/—клешня правая; 2 — клешня левая; 3 — тяга левая; 4 — тяга правая; 5—защелка; 6 — ручная тяга с крючком для опрокидывания защелки после захвата слитка; 7 —проушина; 8—крюк крана.
тяжелую заготовку или слиток. Во время выгрузки это приходится делать на значительном расстоянии из-за высокой температуры нагретой заготовки. В кузницах, где кроме мостовых кранов и подъемников нет никакой другой механизации, приходится кузнецу очень трудно. Поэтому для облегчения труда кузнец должен постоянно думать о том, какие для этой цели можно применить простые средства, приспособления и приемы. Ведь никто другой лучше, чем сам кузнец, для св.оих условий производства ничего не придумает. Здесь, конечно,
от кузнеца не требуется подробных расчетов конструкции механизма или машины —
это сделают специалисты-инженеры, но кузнец может и должен подать разумную мысль, грамотно ее изложить и помочь осуществить.
Например, известный ленинградский кузнец Д. П. Рязанцев придумал очень оригинальные самозахватывающие клещи (фиг. 47). Он изобразил их в виде схемы и рассказал специалистам-конструкторам, как они должны работать. Конструкторы рассчитали все до мельчайших подробностей и изготовили рабочие чертежи. Сам Д. П. Рязанцев изготовил опытный образец и наладил его работу. Теперь такие клещи применяются во многих кузницах.
Как избавиться от тяжелого ручного труда при загрузке и выгрузке печей 101
Многолетний опыт наших кузнецов — мастеров своего дела — позволил создать много различных приспособлений, облегчающих труд при загрузке и выгрузке печей. Разберем некоторые из них.
Слитки и крупные заготовки очень удобно загружать в печь при помощи загрузочных клещей, показанных на фиг. 48. Эти клещи состоят из штанги 1 с вилкой, захватывающего зуба 2, противовеса 5, скобы 4 и цепи 5, за которую кле-
Фиг. 48. Загрузочные клещи.
щи подвешиваются к крюку мостового крана. Перед захватом заготовки скоба 4 набрасывается на хвостовик захватывающего зуба, а после захвата сбивается назад, на стержень. При подъеме клещей краном цепь натягивается, тянет за собой хвостовик, а зуб прижимает заготовку к вилке. В таком положении заготовка подается в печь или выдается из печи.
Часто загруженный в печь слиток или крупную заготовку квадратного сечения нужно повернуть на другой бок для равномерного нагрева. Чтобы не делать этого вручную кочергами и длинными штангами (ломами), во многих кузницах применяется кантователь, показанный на фиг. 49. На станине 1 укреплен цилиндр 2 и тиски 5, скользящие по направляющим
102
Об искусстве нагревать металл
станины. В тиски зажимается рычаг 4, имеющий прямоугольное сечение на конце. Этот рычаг подводится к верху боковой грани заготовки или слитка 6. Повернув рукоятку 5, в цилиндр
Фиг. 49. Кантователь заготовок в^печи.
Фиг. 50. Накладные катки (а) и каток на кронштейне (б).
Фиг. 51. Облегчение труда при подъеме заслонки печи.
пускают воздух или воду, при этом рычаг концом своим начнет давить на заготовку. Поскольку давление происходит выше центра тяжести заготовки, она скоро перевернется. Если же заготовку нужно только передвинуть, то рычаг опускают в нижнюю ее часть.
Лучше использовать печь
103
Фиг. 52. Столик и склиз у рабочего окна печи.
При загрузке и выгрузке длинных и тяжелых заготовок, особенно когда это делается без помощи мостового крана, значительно облегчает труд использование катка или роликов, укрепленных на оси с длинной рукояткой (фиг. 50, а). Каюк, кроме того, помогает предохранять от повреждений подину печи. Этот способ можно усовершенствовать, если перед рабочим окном печи такой каток укрепить на кронштейнах (фиг. 50, б).
При нагреве заготовок в камерных печах часто тяжелой работой является открывание заслонок, если их конструкция не имеет каких-либо специальных рычажных или пневмо-электрических механизмов. Кузнец Ленинградского завода «Пневматика» Н. Н. Васильев нашел возможность облегчить и ускорить подъем, заслонки. Он приспособил рычаг 1 к тросу 2, который раньше приходилось тянуть обеими руками (фиг. 51). Рычаг, при помощи болта, крепится к железному каркасу печи. Трос пропускается через отверстие в рычаге и зажимается в нем болтом 3. При нажатии на рычаг
заслонка легко поднимается. Теперь в кузнице завода «Пнев
матика» все печи этого типа имеют такие рычаги.
Если перед рабочим окном печи нет никаких устройств для приема заготовок, то кузнец вынужден заготовки небольшого веса забрасывать прямо на под печи. Это не только тяжело, но и разрушает подину печи. Поэтому целесообразно у таких печей установить столик. Его можно сделать даже в виде короткого рольганга и, если необходимо, откидным. Для более удобной выгрузки заготовок, чтобы их не сбрасывать на пол, очень хорошо к этому столику приделать скат или склиз, доходящий почти до молота (фиг. 52). При таких простых устройствах нагревальщик даже довольно тяжелые заготовки будет загружать и выгружать из печи, используя кочергу без затраты больших физических усилий.
ЛУЧШЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПЕЧЬ
Знатный кузнец Ленинградского Кировского завода И. М. Свистунов в своей брошюре «Почетная профессия» пишет, что умелое обращение с печью — это одно из первых условий успеха в работе. Без, равномерного, бесперебойного и качествен
104
Об искусстве нагревать металл
ного нагрева металла заготовок сводятся на нет все усовершенствования технологии, все усилия бригады в борьбе за высокие производственные показатели.
И он вполне прав. Тот, кто недооценивает печь, не бережет ее, обслуживает кое-как, не обращает внимания на ее недостатки, тому трудно, а подчас и невозможно получить хорошие результаты в своей работе. Еще в. 1936 г. знаменитый горьковский кузнец И. Н. Бусыгин добился невиданных в то время успехов, отштамповав 300 коленчатых валов вместо 65 только потому, что обратил внимание на работу печи. Он заметил, что производительность ее отстает от производительности молота и греет она неравномерно, много расходует топлива, мало забирает заготовок. И. Н. Бусыгин потребовал улучшить работу печи: поставить две дополнительные форсунки, удлинить под, уменьшить высоту, переместить форсунки сверху вниз. Он поставил перед собой задачу — взять от печи все, что она может дать, и с помощью инженеров осуществил ее. Это и есть главная задача каждого кузнеца. Как же узнать, хороша или плоха печь и что она может дать?
О качестве печи можно судить по таким ее показателям работы, как напряжение пода печи, удельный расход топлива, коэффициент полезного действия.
Напряжение пода печи характеризует ее производительность. Напряжением пода печи называется вес металла в килограммах, нагретого на одном квадратном метре площади пода печи за 1 час (в кг/м2 час). Иногда этот показатель называют удельной производительностью печи или съемом с квадратного метра площади пода печи.
Напряжение пода работающей печи можно узнать так. Сначала нужно подсчитать, сколько печь дает нагретых заготовок по весу в смену, потом разделить это количество на фактическое число часов работы печи в течение смены. Полученное число разделить на площадь пода печи. Например, за смену бригада штамповщиков нагревает 560 заготовок весом по 10 кг каждая, т. е. всего 5600 кг. Печь в течение смены фактически нагревает металл 7 часов, т. е. в час выдает 5600:7 = 800 кг. Если печь имеет внутри длину 2,5 ж, а ширину 1,5 м, то, значит, площадь ее пода 2,5X1,5 = 3,75 ж2, а напряжение пода печи будет 800 : 3,75 = 212 кг/м2 час. Для любой камерной, методической или полуметодической печи эта величина очень мала. Хорошая печь при хорошем обслуживании может дать не меньше 400 кг/м2 час. Считается нормальным, если камерные печи, работающие на мазуте и природном газе, дают до 500, на каменном угле — до 350, полуметодические — 300—400 кг/ж2 час. К некоторые специальные печи скоростного нагрева могут дать и до 2000 кг/м2 час.
Как добиться высоких показателей
105
Удельный расход топлива характеризует экономичность работы печи. Выражается он в килограммах на тонну нагреваемого металла или в процентах от веса нагреваемого металла. Если в предыдущем примере, мы узнали бы, что за смену бригада штамповщиков израсходовала мазута 500 кг, а значит 71,5 кг в час, то удельный расход его при нагреве в час 800 кг (0,8 т) металла будет 71,5: 0,8 = 90 кг на тон-71 5
ну или	100=9%. Чтобы можно было сравнивать полу-
ченные показатели с известными данными для других печей и для другого топлива, нужно перевести найденную величину на условное топливо, о чем уже было рассказано. Поскольку теплотворная способность условного топлива принята 700 ккал!кг, а мазута— 10 000 ккал/кг, то расход 90 кг мазута будет равен ^90= 128,6 кг условного топлива. Такой расход нужно признать удовлетворительным. Считается нормальным удельный расход условного топлива для камерных печей ПО—300 кг на 1 т стали, для методических печей 50—120 кг на 1 т стали.
Коэффициент полезного действия печи характеризует потери тепла в ней. Обычно эти потери огромны даже при хорошо работающей печи. Например, если при сгорании 1 кг мазута получается 10 000 калорий, то из них на нагрев металла в камерных печах обычно используется не больше 3500 калорий, т. е. 35%. Остальное тепло 30—40% уходит с отходящими газами, теряется через кладку и окна также 30—40% и до 2% от неполноты горения. Вот почему нужно хорошо изолировать кладку печи, работать так, чтобы ее окна были открыты наименьшее время, и не допускать неполного горения топлива (см. стр. 63, 64, 72, 73).
Величина, показывающая, сколько процентов тепла используется в данной печи, и называется коэффициентом полезного действия (к. п. д.). Определить к. п. д. печи можно только при помощи специальных испытаний, но кузнец должен интересоваться, как используется тепло в печах, на которых он работает, и принимать все меры к тому, чтобы к. п. д. был наиболее высоким. Величины к. п. д. бывают для камерных печей 15—30%, для методических и полуметодических 20—40%.
КАК ДОБИТЬСЯ ВЫСОКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Опытные кузнецы и нагревальщики знают, что и в плохой печи при плохом топливе можно иногда хорошо нагревать металл, если правильно обслуживать печь. И, наоборот, в хорошей печи, при хорошем топливе, но при небрежном и неграмотном обслуживании, печь будет давать низкую производительность, перерасход топлива, давать брак по пережогу, перегреву
106
Об искусстве нагревать металл
и в конце концов начнет преждевременно выходить из строя: будет прогорать свод, разрушаться под и другие детали.
Хорошее обслуживание заключается прежде всего в выполнении указаний и полученных инструкций по уходу за печыо и ее отдельными частями, а также в соблюдении всех правил пуска, останова, регулировки, настройки форсунок, горелок и отдельных печных механизмов: толкателей, выталкивателей, заслонок и т. д. Кроме того, важно придерживаться определенного порядка и правил разогрева печи после ремонта и перерывов, помня, что печь боится резких колебаний температуры. Нужно знать недостатки печи и обязательно — их причины.
Бывает, что даже опытные кузнецы жалуются на печь, на ее недостатки. Но устранить эти недостатки самостоятельно не могут. Такие кузнецы не хотят вникнуть в сущность неполадок, а, надеясь на ремонтников, они не добьются от печи хороших показателей.
Разогрев печи
В большинстве случаев разогрев и сушку печи после ремонта кладки выполняют печники под руководством ремонтного мастера и бригаде кузнецов сдают печь «на ходу», т. е. испытанную в работе. Разогрев же печи после выходных дней или нерабочих смен производит сама бригада.
Печь, работающую на мазуте и газе, нужно разогревать с большой осторожностью, так как возможны взрывы от того, что скопившийся в печи газ может быстро воспламениться. Во избежание этого нужно, чтобы печь или в крайнем случае часть кладки вблизи форсунок или горелок была хорошо прогрета. Тогда впускаемый мазут или газ будут загораться у самых горелок или форсунок и скопления его в печи не будет.
При разогреве нельзя давать сразу много топлива, так как в холодной печи оно не успевает полностью сгорать. Подачу топлива нужно увеличивать постепенно. Иногда, после длительных перерывов, считается целесообразным печь разогревать сначала дровами.
Прежде чем растопить печь, нужно предварительно проверить состояние форсунок, горелок — выяснить, не засорились ли они, нет ли смещения их в сторону, если есть, то поставить их по центру отверстия. Обязательно надо проверить состояние дутьевого вентилятора, трубопроводов, подводящих газ, воздух, мазут; посмотреть, нет ли скопления воды в мазутном бачке, а если есть, то воду нужно спустить. Следует также убедиться, закрыты ли все задвижки, вентили на трубопроводе газа, воздуха, мазута. Затем нужно проветрить печь, открыв дымовой шибер и рабочие окна. Только после этого можно начинать разогрев, ко
Как добиться высоких показателей
107
торый производится так: перед горелкой или форсункой кто-либо из бригады держит на длинном стержне зажженную ветошь или тряпку, пропитанную мазутом (факел); лучше всего использовать для этой цели костер из дров. Если печь холодная, то очень полезно перед форсункой или горелкой поставить кирпич или бракованную поковку, которые быстро прогреваются и помогут поддерживать устойчивое горение; потом кирпич или псГковку надо убрать. В мазутных печах перед хорошо горящим факелом или костром в одну из форсунок пустить немного воздуха, а потом мазута. Не следует забывать, что всегда сначала пускается воздух. В газовых печах, наоборот, пускается сначала немного газа, который загорается от факела, а потом воздух. Регулируя подачей воздуха и топлива, добиваются хорошего устойчивого горения, но небольшим пламенем. Включают другие форсунки или горелки и начинают готовиться к загрузке печи заготовками. В это время печь должна некоторое время работать вхолостую, чтобы хорошо нагрелась кладка, подина и свод. Затем постепенно увеличивая количество воздуха и топлива, добиваются нормального горения.
Если форсунка или горелка вдруг перестали работать, нужно немедленно выключить топливо, потом воздух и проветрить печь. Затем снова начинают разогрев печи. Если в печи появился едкий сизый дым, то это значит, что пущено слишком много воздуха, черный дым — слишком много мазута. Нужно более точно регулировать их подачу. Нельзя забывать, что в конструкции печи, форсунок, горелок могут быть какие-либо особенности. Кузнец их должен хорошо знать, выяснив все у мастера или инженера, и строго придерживаться их указаний по разогреву печи.
Пуск печи, работающей на газе, ведется следующим образом:
1.	Проверяют по манометру у общего газопровода, достаточно ли давление. Давление должно быть не менее 80 мм вод. ст; если давление меньше, то печь нельзя пускать.
2.	Проверяют последовательно вентиляцию коллекторов — правого и левого. Вентиляция коллекторов должна продолжаться не менее 10 мин. Достаточность вентиляции газопровода печи желательно проверить прибором на взрываемость газа.
3.	Открывают дымовые шибера, пускают вентилятор, открывают задвижку на воздухопроводе, поднимают заслонку рабочего окна и вентилируют печь в течение 5—10 мин. После этого приступают к зажиганию газа: сначала зажигают задние, а потом передние горелки. Пуск регенеративной газовой печи обычно производится двумя нагревальщиками. Один нагревальщик подносит на длинном металлическом стержне зажженный факел к горелке, а другой пускает в горелку газ. При подозрении
108
Об искусстве нагревать металл
на утечку газа необходимо проверить факелом кладку, работающие горелки, задвижки и места соединения газопровода. Неработающие горелки и газопроводы проверять огнем нельзя.
При разогреве печи, работающей на твердом топливе (угле), необходимо соблюдать осторожность в подаче топлива. Нельзя забрасывать уголь большими порциями — более 3—6 лопат, так как возникает дымление в печи. Нагревальщик часто не может понять причины дымления, он заявляет: «Уголь у меня горит хорошо, шибер открыт полностью, а печь дымит — вероятно, она плохая». А печь, конечно, тут ни при чем. При заброске сразу большого количества угля создается много горючих газов, которые не успевают в холодной печи полностью сгореть, отсюда и результат — дым. Особенно сильно печь может дымить при таком разогреве, если сжигаются длиннопламенные и газовые донецкие угли, содержащие много летучих веществ (см. стр. 75).
Постепенно можно увеличивать подачу угля и по размерам порций и по частоте их подачи. Но нужно отметить, что разогрев и работа печи происходят значительно лучше, если уголь забрасывается в печь чаще, но небольшими порциями. Разрыхлять уголь, т. е. шуровать, не следует до тех пор, пока на колосниках не образуется толстый слой — не менее 100 мм спекшейся массы (кокса).
Поддержание устойчивой работы печи
Загрузив заготовки в хорошо разогретую печь, нужно постоянно наблюдать за работой форсунок или горелок, следить за тем, чтобы пламя равномерно заполняло рабочую камеру печи, обеспечивать полное горение, не допускать подсоса воздуха через рабочие окна и щели, поддерживая положительное давление на поду. Необходимо систематически следить за температурой в печи, проверяя ее пирометром. Для этого следует привлекать контролеров и пирометристов, работающих в цехе. Постепенно нужно научиться самому кузнецу с большой точностью определять температуру без помощи прибора (см. стр. 62).
Если произошли неожиданные срывы в подаче мазута, газа или воздуха, то надо сразу выключить форсунки или горелки. Узнать, чего нет — мазута или воздуха — легко: если не стало топлива, появляется сизый едкий дым, не стало воздуха — появляется черный дым. В соответствии с этим нужно и выключать либо форсунки, либо горелки, узнавая тем самым, прекратилась ли подача мазута, газа или воздуха.
Хорошая устойчивая работа печи, в которой сжигается уголь, зависит главным образом от того, насколько хорошо отсортирован уголь, как ведется подача его в топку, своевременно ли проводится шуровка, а также чистка топки. Прежде чем забрасы
Как. добиться высоких показателей
109
вать в топку уголь, он должен быть отсортирован, т. е. иметь по возможности куски одинаковой величины. Большие куски не годятся, они нарушают горение и приводят к прогарам в слое топлива на колосниках. Поэтому очень большие куски нужно здесь же на месте разбивать. Говоря о сортировке угля, мы не хотим сказать, что не нужно работать на мелочи. Мелочь тоже нужно сжигать, но ее нельзя забрасывать в большой массе с крупными или средними кусками. Лучше ее подавать небольшими порциями прямо на раскаленный уголь. Топка хорошо работает на кусках одинакового размера, безразлично крупного, среднего или малого. Подача угля в печь должна производиться небольшими порциями и почаще. Лучше всего уголь забрасывать тогда, когда заброшенный раньше уголь уже разгорелся и закончилось бурное выделение летучих веществ. Нужно, смотреть, чтобы уголь на колосниках был распределен равномерно; это предупредит прогары решетки и создаст лучшие условия для горения.
Для нормальной работы печи важна своевременная шуровка. Слово «шуровать» часто понимают как перемешивать и при шуровке стараются как можно лучше это сделать. Перемешивание угля не улучшает, а часто даже прерывает и ухудшает горение. При шуровке нужно только разрыхлять и разравнивать уголь, так как он при высокой температуре спекается, превращаясь в кокс и создавая корку на поверхности слоя топлива. Задача при шуровке и состоит в том, чтобы не допустить образование этой корки, ухудшающей горение. Шуровать нужно не часто, но не меньше одного раза перед каждой заброской угля. Впрочем, это зависит от качества угля. Жирные, тощие угли и антрацит спекаются меньше, а полужирные имеют сильную спекаемость и требуют более частой шуровки.
Выше было изложено много различных рекомендаций для создания условий хорошей работы печи. Кузнец должен разобраться во всем этом применительно к той печи, на которой он работает, и сознательно использовать эти рекомендации в работе.
Остановка печи и чистка топки
Печь нельзя неожиданно останавливать, внезапно прекращать на ней работу, так как это вредно отразится на кладке, которая при быстром охлаждении будет быстрее разрушаться. При остановке печи кузнец должен заботиться о том, чтобы сохранить имеющееся в печи топливо до окончания перерыва, так как на разогрев остывшей печи потребуется .больше топлива. Поэтому перед остановкой печи нужно постепенно снижать сначала подачу топлива, а потом воздуха с тем, чтобы уменьшить температуру. Через некоторое время можно полностью выклю
но
Об искусстве нагревать металл
чить форсунки или горелки и тотчас же закрыть заслонки у оков и дымовой шибер, чтобы не уходило тепло.
У печей, работающих на угле, нужно предварительно принять меры к тому, чтобы все оставшееся топливо сгорело в топке. Если предполагается длительный перерыв, например, выходной день, то с той же целью целесообразно замазать все неплотности у заслонок и щели глиной.
Чистка топки — это очень важный вопрос, которому не при дают иногда серьезного значения, в результате чего топка, засорившись золой и огарками, неожиданно в разгар рабочей смены начинает снижать температуру горения и в конце концов полностью выходит из строя. Топку нужно чистить систематически, лучше всего ежесуточно, в начале третьей смены. Перед этим нужно постепенно уменьшать подачу топлива в нее с таким расчетом, чтобы к концу смены весь уголь в топке сгорел.
Чистку топки обязательно производят с открытым шибером, чистку зольника — с открытым шуровочным окном, так как оставшийся там угарный газ может привести к отравлению. При чистке топки бригада может «перестараться», т. е. сделать излишнюю работу, сняв с колосниковой решетки весь шлак. Этого делать нельзя. Для хорошего горения, особенно тощих углей и антрацита целесообразно на колосниках оставлять шлаковую подушку толщиной до 30 мм, Очищая топку, нужно следить за тем, чтобы зола, огарки и шлак не попадали в находящийся рядом свежий уголь.
Загрузка печи заготовками
При нагреве заготовок под штамповку в камерных печах ча сто решающую роль для получения от печи высоких показателей играет правильная загрузка заготовок. Нагрев заготовок можно производить двумя способами. Первый — печь полностью загружают заготовками и как только некоторые из них нагрелись до нужной температуры, начинают штамповать. Когда заготовки кончились, печь загружают снова и т. д. Пока идет нагрев заготовок, бригада отдыхает, а проще говоря, простаивает. Второй способ заключается в том, что в печь загружается меньше заготовок, но после того как вынута одна из них, нагревальщик кладет другую. Ясно, что второй способ является более производительным, в этом случае меньше опасности для появления брака по пережогу и перегреву. Но при этом способе тоже могут быть простои и такой же брак, если неправильно решить вопрос о том, сколько же заготовок нужно одновременно положить в печь. Мало заготовок — будут простои, много заготовок— будет брак.
Как добиться высоких показателей
111
Таблица 9
Размер партии заготсвск, нагреваемой в печи при 1300° в зависимости от времени штамповки одной заготовки
Время штамповки одной заготовки, сек.		Толщина или диаметр заготовки в мм											
	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120
5	25											1
10	14	21	34	—	—.	—	—						—	,—	
15	9	15	25	35	45	—	—	—	—	—	—	—
20	6	12	18	28	37	43	50	—	—	—	—	—
25	5	10	15	23	30	36	40	52	60	67	72	1 75
30	4	8	13	20	25	32	35	44	53	53	65	68
35	3	7	12	17	22	27	27	38	44	50	56	59
40	3	6	11	15	18	23	26	32	38	43	48	52
45	3	5	10	13	17	21	23	28	33	37	43	47
50	3	5	9	12	15	19	22	26	30	33	37	. 42
55	3	5	8	11	14	18	20	23	26	30	33	| 38
60	3	4	7	10	13	17	18	22	23	28	32	34
65	3	4	6	9	12	16	17	20	22	25	28	, 32
70	3	4	6	9	11	15	16	18	21	23	27 !	; 29
75	3	4	6	8	10	14	15	17	19	22	24 1	! 27
80	3	4	5	7	10	13	14	15	18	21	23	25
85	3	4	5	7	10	12	13	15	17	20	22	24
90	3	4	5	7	10	12	13	14	16	19	20	23
95	3	4	5	7	10	12	13	14	15	18	19	22
100	3	4	5	7	10	12	13	14	15	17	18	21
Здесь кузнец должен найти правильное решение сам, исходя аз своего опыта. Помочь предварительно рассчитать размер партии могут ему технологи. На многих заводах для этой цели сейчас уже имеются графики и нормативы. Например, табл. 9 пользуются в кузнечном цехе Московского автозавода. Ею легко можно пользоваться и в любом другом кузнечном цехе. Допустим, поковка штампуется в течение 30 сек. из заготовки диаметром 40 мм. Тогда по табл. 9 нужно одновременно заложить в печь 20 заготовок. Если же окажется, что это количество не устраняет простоев бригады, то, постепенно уменьшая количество заготовок, можно найти такое положение, когда за время штамповки одной поковки одна заготовка будет полностью нагреваться.
Однако бывают случаи, когда при изготовлении мелких поковок работа ведется очень быстрым темпом, например, при штамповке на молотах или прессах, и нагревальщик не успевает вести загрузку печи и подачу нагретой заготовки к молоту или прессу. Здесь приходится применять еще один способ загрузки— догружать печь не по одной заготовке, а по 5—10 шт.
112
Об искусстве нагревать металл
Известный свердловский кузнец-новатор Н. А. Герасимов, перейдя на этот способ, добился очень высоких показателей производительности мазутной печи. Раньше он загружал печь заготовками в количестве от 40 до 100 шт. и для ускорения нагрева печь пускал на полную мощность. Как только заготовки нагревались, их старались как можно быстрее отштамповать. Интенсивная работа переходила в торопливость, в результате чего поковки плохо очищались от окалины, недоштамповыва-лись, некоторые поковки оказывались перегретыми, имели нечистую поверхность.
По новому способу работа ведется так. До начала смены в печь загружается 100 шт. заготовок и больше. Заготовки раскладываются по поду печи равномерно в один слой с таким расчетом, чтобы между ними образовались промежутки. Затем факел пламени форсунки направляется на ту часть заготовок, которую нужно получить из печи в первую очередь. К началу смены часть заготовок успевает нагреться и бригада приступает к штамповке вовремя. После того как отштамповано 20—25 шт., на освободившееся место в печи загружаются новые 10—20 шт. заготовок и штамповка продолжается. Отштамповав еще столько же заготовок, бригада загружает печь и т. д. При такой работе качество нагрева резко улучшилось, а производительность печи повысилась на 50%. Вместо 90 поковок в час бригада стала выдавать 135 шт. в час. Соответственно выросла и производительность труда, резко улучшилось качество поковок.
СВОБОДНАЯ КОВКА
НЕСКОЛЬКО слов о свободной ковке
г
1^вободная ковка — это технологический процесс горячей обработки давлением, при котором металл, деформируясь под действием бойков или иного универсального инструмен-
та, свободно растекается в стороны. Величина и характер такой деформации зависят от силы и количества ударов, температуры металла и др. В силу этого, при свободной ковке трудно выдержать точные размеры изделия. Приходится оставлять большие припуски и напуски, что,
Конечно, невыгодно.
Свободная ковка по сравнению с другими видами кузнечной обработки — малопроизводительный процесс. Эко-
номически она оправдывается сравнительно низкими расходами на инструмент, который при этом процессе преимущественно универсальный. Основным инструментом при свободной ковке являются плоские бойки. Кроме того, применяются вспомогательные инструменты, которые облегчают или ускоряют проведение различных операций.
Различают машинную ковку и ручную. При машинной применяют молоты или прессы, а при ручной обработку ведут с помощью кувалды. Последнее время при свободной ковке все чаще и с большим успехом применяют специальный инструмент — подкладное штампы. Это позволяет повысить производительность труда, получить более точные размеры и придать поковке фасонную форму, которую трудно или даже невозможно получить с помощью универсального кузнечного инструмента.
8 Заказ № 291
114
Свободная ковка
Свободная ковка применяется преимущественно при единичном и мелкосерийном производстве, а также при ремонтных работах. Вместе с этим, существуют очень важные отрасли промышленности, где свободная ковка является незаменимой. К ним относятся заводы крупных станков, прессов, судостроительные, а также заводы тяжелого машиностроения, на которых изготовляются такие детали, как диски и роторы турбин, валы судовых двигателей, цельнокованые котлы высокого давления, колонны мощных гидравлических прессов и др. Все это — ответственные детали, к которым предъявляются высокие требования по прочности, а прочность может быть достигнута при обработке металла давлением. Для ковки таких поковок применяют оборудование большой мощности. В настоящее время в практике свободной ковки встречаются гидравлические прессы давлением до 50 000 т и выше.
ИНСТРУМЕНТ для свободной ковки
Хороший инструмент для свободной ковки увеличивает мастерство кузнеца. Иногда, между прочим, говорят, что хороший кузнец откует поковку при любом инструменте. Если в этом и есть доля правды, то только в том смысле, что даже при плохом инструменте делу может помочь высокое мастерство. Но хороший кузнец и не станет ковать плохим инструментом.
Можно иногда и на одних только бойках отковать поковку. Но сколько для этого потребуется лишнего труда и времени, сколько будет израсходовано металла! Это особенно хорошо понимали древнерусские кузнецы, которым из-за острого недостатка металла в России выдавали его строго по весу и за всякое превышение нормы расхода наказывали. Уже в то время кузнецы широко применяли разнообразные, искусно изготовленные ими же самими инструменты.
В современных условиях хорошая высокопроизводительная работа немыслима без применения инструмента и приспособлений. Чем выше мастерство кузнеца, тем более разнообразен и точен применяемый им инструмент и приспособления, тем, следовательно, выше производительность труда и ниже расход металла. Различают два вида инструмента общего назначения: основной и вспомогательный. При ручной ковке к основному инструменту относятся: наковальня, кувалда и ручник, при машинной — бойки. К вспомогательному относится инструмент для захвата, перемещения и вращения заготовок — клещи, патроны и др., а также измерительный инструмент.
Бойки. Они бывают двух видов: плоские и вырезные. Наиболее распространены два вида вырезных бойков —с фасонными закругленными вырезами и с простым вырезом углом. Пло
Инструмент для свободной ковки
115
ские бойки имеют прямоугольную форму с закругленными кромками (фиг. 53). Бойки изготовляются коваными или литыми из стали марок 35 и 45. Рабочая плоскость бойка должна быть закалена. Нижний боек крепится в молотах с помощью клина, верхний — клином и шпонкой, которая препятствует смещению бойка от ударов. При установке бойков нужно следить, чтобы рабочие плоскости их были параллельными. Это обеспечивает большую точность ковки и безопасность в работе.
Перед началом работы рекомендуется подогревать бойки до 200—250°С. Это предупреждает образование трещин и преждевременное разрушение бойков.
Фиг. 53. Вид бойков.
Наковальня. Это — опорный инструмент при ручной ковке. Наковальня средних размеров имеет вес до 150 кг. Она отливается из стали, содержащей 0,3—0,5% углерода. Лицевая поверхность наковальни должна быть гладко прострогана и закалена. На фиг. 54 показана типовая наковальня. Она имеет рог, который служит для загибки заготовок по радиусу и квадратное отверстие для закрепления вспомогательного инструмента. С помощью костылей наковальня крепится к деревянному или бетонному основанию — стулу, который вкапывается в землю, причем высота рабочей плоскости наковальни должна быть на уровне 650—750 мм в зависимости от роста кузнеца.
Кувалда и ручник. Это —ударные инструменты, применяемые при ручной ковке (фиг. 55). Они изготовляются ковкой из углеродистой стали с содержанием углерода 0,6—0,7%. После ковки необходимо произвести отжиг, что предохраняет инструмент от разрушения при ударах. Кувалды бывают весом от 2 до 10 кг, ручники — от 0,5 до 2 кг. Рукоятки делаются из клена, березы или ясеня; для кувалды — длиной от 700 до 900 мм, для ручника — 350—500 мм. Ручники и кувалды укрепляются на рукоятках с помощью железных клиньев с насечкой (ерши).
Кувалдой работает молотобоец, а ручником — кузнец. Ручником производится ковка, когда требуются удары небольшой
8*
116
Свободная ковка
силы, а при ковке кувалдой кузнец ручником указывает место удара.
Клещи. В основном клещи применяются для удержания заготовки при ручной и молотовой ковке. Они отковываются из углеродистой стали, содержащей 0,3—0,4% С. Концы клещей — губки, которыми захватывается заготовка, бывают различной
Фиг. 55. Кувалда (а) и ручник (б).
Фиг. 54. Наковальня.
Фиг. 56. Виды клещей:
а — продольные; б — поперечные; в — продольно-поперечные.
формы в зависимости от формы и размеров удерживаемой заготовки. Губки должны плотно прилегать к поверхности заготовки. Клещи должны пружинить, чтобы уменьшить отдачу на кузнеца от ударов молота. Длинные клещи лучше пружинят, чем короткие.
По форме и‘назначению клещи бывают продольные, поперечные, продольно-поперечные и специальные (фиг. 56). При ковке крупных поковок, а также при длительной работе на концы клещей для более надежного зажима надевается кольцо-шпандырь
Воротяжки. Назначение воротяжек—удерживание и поворачивание крупных заготовок квадратного профиля. Заготовка подвешивается на цепи, а на конец ее надеваются воротяжки в виде хомута с рукоятками (фиг. 57). Хомут состоит из двух
Инструмент для свободной ковки
117
скоб, стягиваемых болтами. Это позволяет применять воротяжки для заготовок различных размеров.
Измерительный инструмент служит для проверки размеров поковки в процессе изготовления и после окончательной отковки.
Фиг. 57. Воротяжки.
Фиг. 58. Измерительный инструмент:
а — кронциркуль; б—двойной кронциркуль; в—калибр; г —шаблон.
Кронциркуль. Применяется для измерения длин и диаметров. Он состоит из двух ножек, скрепленных шарнирно (фиг. 58, а). Когда нужно замерить внутренний диаметр, ножки разворачиваются так, чтобы их загнутые концы были обращены наружу. Замер, сделанный кронциркулем, переносится на металлическую линейку с делениями и этим устанавливается размер в мм. Применяются двойные и тройные циркули, которые позволяют одно
118
Свободная ковка
временно снять два или три размера (фиг. 58, б). Небольшие и средние кронциркули делаются стальными, а крупные, для облегчения— из дюралюминия.
Линейки должны иметь деления и цифры, расположенные над делениями. Размеры горячих поковок проверяются с помощью так называемого усадочного метра. Это стальная линейка, которая больше обычного метра на 1,5%; соответственно все деления на ней больше на 1,5%. Такая линейка сразу показывает размеры, которые будет иметь поковка после остывания, когда произойдет тепловая усадка с уменьшением размеров примерно на 1,5%. При ковке крупных поковок пользуются линейкой, сделанной из углового профиля. На такой линейке мелом отмечается* нужный размер, затем она прикладывается к поковке.
При ковке под прессами линейка укрепляется вертикально, а на траверсе устанавливается стрелка, которая указывает высоту между бойками, т. е. размер поковки в данный момент. Если при этом нижний боек вырезной, то при ковке крупных поковок для измерения диаметров пользуются кольцами из пруткового или полосового металла. Кольцо определенного размера устанавливается на нижний вырезной боек, а верхний, плоский боек плавно опускается до соприкосновения с кольцом. В этом положении замечают показание стрелки по линейке и соблюдают его при ковке.
Калибр. Это — стальная пластинка с прямоугольными калиброванными вырезами (фиг. 58, в). Калибр применяется для измерения толщины полос и листов, а также при изготовлении мелких стандартных поковок—болтов, гаек-и т. п.
Угольники. Замеры углов при ковке производятся с помощью стальных угольников, которые изготовляются со стандартными углами 90, 60, 45 и 30° Углы разворота шеек коленчатых валов проверяют также с помощью проволочных шаблонов или специальных угломеров.
Шаблоны служат для проверки контуров поковок, имеющих сложную форму, как например, шатун. Шаблоны вырезаются из листовой стали толщиной 1—3 мм. Проверка формы и размеров поковки производится непосредственным прикладыванием к ней шаблона (фиг. 58, г).
Скобы применяются при изготовлении однотипных поковок. В плоской металлической скобе делается два выреза: один соответствует максимальному размеру, допустимому на поковке, другой — минимальному. Если проверяемый размер поковки свободно входит в большой вырез, но не проходит в меньший, то это значит, что данная часть поковки по размерам соответствует установленным допускам.
Остальные инструменты будут описаны при рассмотрении операций свободной ковки.
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения! 19
ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ СВОБОДНОЙ КОВКИ И РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПРИЕМЫ ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ
При свободной ковке применяется сравнительно небольшое количество операций и приемов: рубка, осадка, протяжка, прошивка, гибка, кручение, передача, присечка и др. При ковке крупных поковок, когда исходной заготовкой служит многогранный слиток, необходима подготовка его перед ковкой. Дело в том, что слиток имеет вогнутые грани, конусность и прибыльную часть, что затрудняет проведение перечисленных операций свободной ковки.
Подготовка слитка называется биллетировкой. При ковке с помощью патрона — противовеса она заключается в следу-
2, 3, 4 — последовательность операций.
ющем. Прежде всего оттягивается хвостовая или чаще всего при быльная часть слитка под цапфу. В дальнейшем на цапфу надвигается патрон, который значительно облегчает все перемещения и повороты слитка, необходимые в процессе ковки (манипуляции). Цапфа обычно имеет круглую или прямоугольную форму в сечении. Далее производится обкатка граней. Это — легкая проковка. При этом устраняется конусность и уплотняется металл в углах, где возможно скопление пузырей. В заключение обрубается поддонная часть слитка и, если хвост в дальнейшем не нужен, то обрубается и прибыльная часть. Схематически процесс биллетировки слитка показан на фиг. 59.
Рассмотрим основные операции свободной ковки.
Рубка
Рубка применяется для разделения заготовки на части и для отделения отходов при ковке — прибыльная и поддонная части
120
Свободная ковка
слитка, излишки металла на концах поковки, заусенцы и т. п. Разновидностями рубки является надрубка, которая облегчает проведение последующих операций (протяжка, передача) и вырубка, когда в поковке вырубается какой-нибудь контур или порок.
Способы рубки. Рубка прутков малого сечения — до 15—20 мм в поперечнике производится без подогрева, вручную. Прутки из инструментальной стали даже при малом сечении следует рубить в горячем состоянии. Это предупреждает появление трещин, рванин и других дефектов.
Ручная рубка производится с помощью кузнечного зубила и кувалды. Зубило наставляется над местом рубки строго
Фиг. 60. Рубка зубилом и подсечкой.
вертикально и по нему наносят удары кувалдой. При последних ударах заготовку перемещают на край наковальни так, чтобы предотвратить врубание зубила в нее. Кроме того, такой прием уменьшает отскакивание отрубленной части. Облегчить и ускорить рубку можно с помощью подсечки, которая вставляется в отверстие наковальни и выполняет роль второго зубила. Происходит как бы одновременная рубка с двух сторон (фиг. 60).
Рубка заготовок сечением более 20 мм
в поперечнике производится в горячем состоянии. Температура нагрева 800—900° Рубка крупных сечений — более 40—50 мм
осуществляется под молотом или прессом с помощью специальных топоров. В зависимости от размера и формы сечения рубка топорами может выполняться различными способами.
Рубка с одной стороны. Если заготовка имеет прямоугольное сечение, то при рубке топор не доводят до конца на 20—25 мм, а затем заготовку кантуют на 180°, над местом руба устанавливают пруток квадратного сечения (его просто называют «квадрат») и ударом бойка производят окончательную разрубку (фиг. 61, а и б). Рубка с одной стороны применима и для круглого сечения, однако в этом случае она должна выполняться на прессе с выдвижным столом. Предварительно, с помощью трехгранного прутка (в производстве принято называть его «трехгранником») или квадрата делается круговая наметка места руба. Затем нижний вырезной боек сдвигается так, чтобы его боковая плоскость стала против середины верхнего бойка. Заготовка устанавливается так, чтобы место руба выходило за край нижнего бойка, сверху наставляется топор и нажатием верхнего бойка производят разрубку до полного отделения частей (фиг. 61, в).
Рубка с двух сторон применяется при отсутствии топо
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения!21
ров достаточных размеров по высоте. Вначале топор углубляют до половины высоты заготовки, затем ее кантуют на 180° и производят окончательную разрубку (фиг. 62, а). При этом на одной из частей неизбежно появляется заусенец. Его можно срубить зубилом либо топором (фиг. 62, б).
Рубка с трех сторон применяется при обработке крупных слитков для отделения прибыльной и донной частей, либо
Фиг. 61. Способы рубки: а, б — с одной стороны с помощью <гквадрата>; в — с одной стороны при выдвинутом нижнем бойке.
при рубке круглых заготовок. Заготовка устанавливается в вырезном бойке, сверху наставляется топор, который внедряется до половины сечения. Затем заготовка поворачивается на 7з окружности и производится вторая надрубка. Затем вновь заготовка поворачивается еще на 7з окружности и с помощью узкого клинового топора, который может опуститься в вырез бойка, производится окончательная разрубка (фиг. 62, в и г).
Рубка с четырех сторон применяется для крупных сечений, когда желательно получить более или менее ровный срез без заусенца. Заготовку последовательно надрубают с двух противоположных сторон, а за^ем с двух других сторон, оставляя в середине перемычку. Далее топор заводят обухом вниз и ударом или нажатием по лезвию производят окончательную разрубку. Во избежание порчи топора окончательную разрубку лучше производить плоской раскаткой или квадратом с надставкой.
122
Свободная ковка
Инструмент для рубки. Зубила изготовляются из инструментальной углеродистой стали марок У7, У8. Топоры — из углеродистой стали марок 45—50 или из легированной стали марок
Фиг. 62. Способы рубки: а — с двух сторон; б — удаление заусенца после рубки; в, г — с трех сторон
5ХНВ, ОХМ и др. Рукоятка зубила делается деревянной или из проволоки, скрученной жгутом. Рукоятки для топоров вставные либо отковываются заодно с топором. После отковки зубила и топоры для устранения хрупкости должны пройти отжиг, а затем закалку и отпуск для придания нужной твердости. Зубило для холодной рубки имеет угол заострения 45—60°, а для
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнечия123
горячей 80—85°. Не следует пренебрегать этим различием, так как при использовании зубила с малым углом для горячей рубки происходит сильный прогрев и быстрое затупление режущей кромки. При горячей рубке зубило нужно периодически охлаждать в воде.
Боек зубила, по которому наносятся удары, должен быть слегка выпуклым, а по ребрам близ бойка нужно предусмотреть скругления или фаски. Это предупреждает расклепывание и выкрашивание бойка от ударов.
Фиг. 63. Кузнечные зубила и топоры.
Топоры по форме бывают двусторонние, односторонние, угловые и фасонные. Рабочая кромка топора скругляется по радиусу. Это не снижает режущей способности топора, но зато предохраняет от чрезмерного нагрева наиболее тонкую часть его. На фиг. 63 показаны кузнечные зубила и топоры.
Дефекты при рубке. Основные виды дефектов, которые могут возникнуть при рубке — это трещины, рванины и заусенцы. Появление трещин и рванин в зоне, прилегающей к месту рубки, может быть вызвано чрезмерно резкими ударами, либо недостаточным и неравномерным прогревом металла. Заусенцы появляются в результате неточной установки зубила или топора при рубке с двух сторон. Если заусенец не удален, то он в процессе ковки может оказаться закованным и явиться причиной брака поковки.
Осадка
Осадкой называется кузнечная операция, при которой достигается увеличение поперечного сечения заготовки за счет уменьшения ее высоты. Назначение осадки:
1)	увеличение поперечного сечения заготовки;
2)	подготовка заготовки перед прошивкой с целью получения меньшей высоты и плоских параллельных торцов;
3)	подготовка заготовки к последующей вытяжке с целью повышения степени укова;
124
Свободная ковка
ку называют высадкой. При высадке
Фиг.64. Осадка: «—полная; б —местная в средней части заготовки; в — местная на конце заготовки.
вызовет изгиб заготовки. Если заготовка
4)	улучшение макроструктуры поковки.
Осадка бывает полной, когда сечение заготовки увеличивается по всей высоте, и местной, когда увеличение получается на конце или в средней части заготовки ( фиг. 64). Местную осад-~	нагревают не всю заго-
товку, а лишь ту часть ее, которая должна быть высажена.
Правила и приемы осадки. Операция осадки может быть хорошо выполнена только при соблюдении следующих правил.
1.	Высота исходной заготовки должна быть не более трех диаметров ее, иначе осадка шеет скошенные, неровные торцы, то лучше уменьшить отношение высоты к диаметру до 2.
2.	Заготовка перед осадкой должна быть равномерно прогрета.
3.	Торцы заготовки должны быть ровными и перпендикулярными к ее оси.
Если слиток имеет хвостовик (цапфу), который необходим для проведения в последующем операции вытяжки, то осадка производится с помощью подкладных плит (фиг. 65, а). Нижняя плита должна иметь отверстие, куда заходит хвостовик. Рабочие поверхности плит делаются вогнутыми, а торцы заготовки после осадки получаются выпуклыми. Это необходимо для того, чтобы при последующей вытяжке избежать образования впадин (голенищ) на торцах.
Высадка средней части заготовки может быть выполнена с помощью колец. Применяют два способа высадки. В первом — одновременно с осадкой происходит частичное выдавливание металла в отверстие колец (фиг. 65, б). При этом можно получить большое различие в диаметрах средней и концевых частей. Во втором — высадка достигается только за счет средней части заготовки. Концевые части, заходящие в отверстия колец, остаются почти без изменений (фиг. 65, в). Во избежание застревания поковки отверстия в кольцах делают на конус с углом до 7° Если заготовка имеет небольшие размеры, то высадка средней части может быть получена за счет местного нагрева этой части, например, в горне и последующего осаживания ударами в торец.
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения 125
Высадка концевой части может быть произведена также с помощью кольца. Заготовка вставляется в отверстие, причем свободный конец ее, выступающий из отверстия, должен быть не более 2—3 диаметров. Нажатием или ударами этот конец высаживается до требуемых размеров (фиг. 65, г).
Фиг. 65. Приемы осадки:
а —с помощью подкладных плит;б — осадка с выдавливанием; в — осадка с помощью колец; а—осадка в нижнике.
Если требуется высадить конец длинной заготовки, то применяют прием, называемый «романением». Заготовка зажимается между бойками молота или пресса и высаживается ударами в торец. Удары наносятся тяжелой болванкой («роман» или «сокол»), подвешенной свободно на цепи (фиг. 66). Нужно соблюдать осторожность, так как при неточных ударах «сокол» может отскочить в сторону. Можно подвешивать на цепи высаживаемую заготовку и, раскачивая ее, наносить удары разогретым концом о вертикальную плиту. При ручной ковке высадка головки у длинного стержня производится ударами нагретого конца стержня о наковальню.
Высадка головок и отделка их по форме шестигранника или квадрата облегчается применением так называемой гвоз-дильни, имеющей на боковых сторонах отверстия и вырезы соответствующего профиля (фиг. 67).
Дефекты осадки. При выполнении осадки могут выявляться дефекты металла и дефекты, вызванные самой осадкой.
Изгиб заготовки в основном вызывается несоблюдением правил осадки. Заготовки сравнительно небольшого сечения выправляются нажатием или ударами по выпуклой стороне
126
Свободная ковка
(фиг. 68, а). Сложнее исправить изгиб при осадке заготовки крупного сечения. С этой целью наносятся удары по части торцовой поверхности, прилегающей к выгнутой стороне (фиг.68, б). Чем раньше замечен изгиб, тем легче его исправить. Если изгиб своевременно не устранить, то продолжение осадки может привести
Фиг. 66. Схема «романения».
Фиг. 67. Гвоздильня
к образованию зажимов (складок), что является весьма серьезным дефектом.
Неточные удары при ручной ковке, неравномерный прогрев, неровные торцы — все это способствует искривлению заготовки при осадке.
Фиг. 68/Исправление изгиба при осадке.
Если слиток или прокатанная заготовка имеют дефекты в виде продольных трещин, волосовин или плен, то при осадке они раскрываются. Поэтому осадка в то же время является до некоторой степени операцией, позволяющей контролировать качество исходного металла. Иногда трещины могут быть вызваны самой осадкой. Это случается при недостаточном или неравномерном нагреве заготовки либо при слишком резких ударах
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения 121
Вытяжка
Вытяжкой или протяжкой называется операция, при которой происходит удлинение исходной заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Вытяжке могут подвергаться сплошные и полые заготовки. Операция вытяжки требует нагрева металла до ковочной температуры.
Процесс вытяжки происходит следующим образом. Участок заготовки, подвергающийся воздействию бойков, обжимается, уменьшаясь по высоте, но за счет этого увеличивается в длину и ширину. По ширине, заготовка перекрывается бойками, и поэтому
Фиг. 69. Вытяжка плоскими бойками.
Фиг. 70. Вытяжка с помощью раскатки.
перемещение металла в этом направлении затруднено силами трения между заготовкой и бойками. В направлении же длины, в обе стороны от бойков, деформация идет более свободно, и потому металл, осаживаясь, течет преимущественно в этом направлении, что и приводит к вытяжке (фиг. 69). Отсюда ясно, что операцию вытяжки выгоднее вести с помощью узких закругленных бойков. Иногда с этой целью применяют раскатки (фиг. 70).
При нажатии или ударах металл стремится переместиться из-под бойков вдоль длины заготовки и мало будет перемещаться вдоль бойков, так как в этом направлении благодаря силам трения будет оказано наибольшее сопротивление. В результате, уширение заготовки получится минимальное, а удлинение, т. е вытяжка — максимальная (фиг. 71).
Приемы вытяжки. В зависимости от формы заготовки и желаемых результатов применяют разнообразные приемы вытяжки. Высокое качество поковки при выполнении этой операции может быть достигнуто лишь при соблюдении некоторых простых правил.
При вытяжке заготовок прямоугольного профи-
128
Свободная ковка
ля применяют два способа. В первом, нанося последовательные удары, производят обжатие по двум граням, после чего кантуют заготовку на 90° и обжимают две другие грани. Каждый последующий удар должен перекрывать предыдущий не менее чем на половину ширины бойка. При втором способе заготовка кантуется после каждого удара на 90° и после 4 ударов продвигается для обработки смежного участка. Таким образом, заготовка совершает как бы винтовое движение. На фиг. 72 показаны схемы нанесения ударов (цифры обозначают очеред
Фиг. 71. Вытяжка узкими бойками.
Фиг. 72. Схема’нанесения ударов:
а —кантовка на 90°; б — перемещение по винтовой линии.
ность ударов) при первом и втором 'способах. Второй способ несколько сложнее и менее производителен, но дает меньшие внутренние напряжения и потому применяется в основном для твердых инструментальных сталей, обладающих пониженной пластичностью.
Вытяжка коротких заготовок начинается от конца. Кузнец удерживает заготовку за другой конец и, постепенно перемещая ее, приближается к месту удара (вытяжка «на себя»). Вытяжку длинных заготовок лучше начинать от середины и вести ее к одному концу, а затем повернув заготовку — к другому. При этом кузнец, по мере продвижения заготовки, удаляется от места удара (вытяжка «от себя»). Если бы пришлось вести вытяжку от конца к концу, то при этом кузнец вынужден был бы значительно удалиться от места удара, что затруднило бы работу.
Подвергать непосредственной вытяжке заготовки круглого профиля нецелесообразно, так как это потребует много времени, а главное, может привести к образованию опасных
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения129
рнутренних напряжений и даже трещин. Поэтому вначале круглое сечение заготовки перековывают на квадрат. Затем вытяжкой уменьшают квадратное сечение до нужных размеров, после чего нанося удары по ребрам, скругляют заготовку (фиг. 73). Следует учитывать, что при перековке круга на квадрат 'произойдет некоторая вытяжка и уменьшение поперечного сечения, примерно в 1,7 раза. Например, если круглую заготовку диаметром D перековать на квадрат со стороной Л, то:
площадь круга = *D2 = j 7 или D $
площадь квадрата 4	Л
"л^
Это значит, что при перековке круга на квадрат -сторона квад-
рата получается в полтора При дальнейшей перековке квадрата со стороной А на круг диаметром d вновь произойдет уменьшение поперечного сечения, но
раза меньше исходного диаметра.
на этот раз уже только в
1,4 раза. Дело в том, что Фиг- 73- Вытяжка заготовки круглого се-при такой перековке уда-	чения.
ры наносятся по ребрам, и
потому вытяжка затрудняется, а уширение облегчается. Итак, если квадратную заготовку со стороной А перековать на круг диаметром d, то
площадь квадрата	А2	. А А	«
---------------=-------=1,4 или —=1,04.
площадь круга	пР2	d
4
Иначе говоря, при переходе с квадратного сечения на круглое сторона квадрата берется примерно на 4% меньше размера требуемого диаметра.
Теперь нетрудно подсчитать, во сколько раз уменьшится диаметр D круглой заготовки при ее перековке через квадрат на круг диаметром d, если не ставится специально цель дополнительной вытяжки:
-•—=1,5-1,04=1,55, т. е. A d
—=1,55. d
Иначе говоря, при такой перековке диаметр уменьшается примерно в полтора раза.
Вытяжка полых заготовок производится следующим образом. Полая заготовка надвигается на оправку, имеющую не-
9 Заказ № 291
130
Свободная ковка
большую конусность и бурт (фиг. 74). Нижний боек должен иметь V-образный вырез, верхний может быть плоским.
Вырезной боек ускоряет вытяжку, так как позволяет нажать па заготовку одновременно в двух местах и, кроме того, предупреждает выпучивание при обжатии. С учетом этого при вытяжке тонкостенных поковок рекомендуется применять оба бойка
вырезные.
Ковку следует производить уступами, равномерно вращая оправку. Вначале обжимается небольшой участок, примерно 2/з ширины бойка, а затем уже смежный участок. В результа-
Фиг. 74. Вытяжка полой заготовки на оправке.
те происходит удлинение заготовки за счет уменьшения ее наружного диаметра и толщины стенки. Заготовку на оправке располагают на таком расстоянии от бурта оправки, чтобы к моменту окончания процесса вытяжки торцовая часть поковки упиралась в бурт. Ковку начинают с конца заготовки, расположенного со стороны бурта. Этот конец проковывается примерно до поко-
вочных размеров на ширину бойка. После этого приступают к ковке с противоположного конца заготовки и ведут ее последовательно в направлении к бурту.
При таком методе ковки устраняется опасность образования трещин на концах поковки, которые куются в первую очередь, когда металл имеет более высокую температуру. Кроме того, предупреждается застревание поковки на оправке. Это легко понять, если учесть, что оправка имеет небольшую конусность с уширением в сторону бурта и потому ковка в направлении к бурту не препятствует съему поковки в обратную сторону. В случае необходимости съем поковки с оправки может быть облегчен предварительной проковкой под плоскими бойками либо нагревом поковки вместе с оправкой с последующим внутренним охлаждением оправки водой. Такое охлаждение иногда производят непрерывно в процессе ковки, что предупреждает перегрев оправки. Для уменьшения трения между оправкой и внутренней поверхностью поковки и для облегчения процесса деформации-рекомендуется смазывать оправку графитом. Внутренняя полость заготовки перед установкой на оправку должна быть очищена от окалины; в нее также забрасывается сухой графит.
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполненияi t
Разновидности вытяжных операций. Уш прение или раз-гонка — это операция, при которой за счет уменьшения высо-
ты заготовки получается увеличение ее ширины без значительного удлинения. Это достигается с помощью раскатки (фиг. 75). Раскатка устанавливается вдоль заготовки и по ней нано
сятся удары бойком либо кувалдой при ручной ковке. Целесообразно вести работу от середины заготовки к краям. Поверхность заготовки при этом получается волнистой, и потому требуется последующее выглаживание плоскими бойками либо
гладилкой при ручной ковке, гребней при работе раскаткой, так как это может привести к зажимам при обработке гладилкой.
Отковка уступов и выемок производится следующим образом. При ковке одностороннего уступа вначале с помощью круглого прутка» называемого наметкой, намечается место, от которого должен начинаться уступ. На заготовке остается след в виде небольшого углубления. Затем с помощью трехгранника, называемого пережимкой, производится пережим на полную глубину уступа. После этого следует
Нельзя допускать образования
Фиг. 75. Уширение с помощью раскатки.
протяжка уступа (фиг. 76, а).
Она может производиться непосредственно бойками либо с помощью раскатки. Если нужно отковать двусторонний уступ, то
пережим делается с 2 сторон, после чего следует протяжка уступа (фиг. 76,6). Чтобы при отковке уступов ширина полосы оставалась неизменной, периодически, после каждых 2—4 ударов, заготовку кантуют на 90° и легкими ударами устраняют уширение.
Для отковки выемки делают в двух местах пережим на полную глубину выемки, а затем с помощью плоской раскатки производят протяжку участка между пережимами (фиг. 76, в). Если нужно отковать двустороннюю выемку, то делают по два пережима с каждой стороны, а протяжку производят непосредственно бойками, либо, если участок мал, применяют плоские раскатки (фиг. 76, г).
В поковках кольцевой формы увеличение внутреннего
и наружного диаметров достигается за счет утонения стенки путем раскатки на оправке. Такая операция иногда называется раздачей или разгонкой. Она применяется при изготовлении бан-
9*
132
Свободная ковка
дажей, обечаек и т. п. Полая заготовка надевается на круглую оправку, которая по краям опирается на козлы или на скобу, если заготовка малых размеров. Верхний боек должен быть расположен вдоль заготовки и перекрывать ее по длине. Роль
Фиг. 76. Отковка уступов и выемок:
а — односторонний уступ; б — двусторонний уступ; в—выемка; г — двусторонняя выемка.
нижнего бойка выполняет оправка. После каждого удара (нажатия) заготовка поворачивается на небольшой угол (фиг. 77). В результате происходит увеличение внутреннего и наружного диаметров за счет уменьшения толщины стенки.
При ручной ковке можно также осуществить раздачу, но при этом роль оправки выполняет рог наковальни.
Инструменты, применяемые при вытяжке. Как можно было видеть, р а с катки применяются для местной вытяжки при
Фиг. 77 Раскатка на оправке.
отковке уступов, выемок, различных углублений, ---- - уширений и др. В зависимости от назначения они бывают различной формы: плоские, круглые, овальные, фасонные (фиг. 78, а, б, в). Так, например, при
ковке желобчатой вогнутой поверхности применяются
фасонные раскатки. Разновидностью таких раскаток являются подбойки, применяемые в ручной ковке. Раскатки изготовляются из углеродистой стали марок 35, 45. Рукоятки делаются из прутка вставными; в малых раскатках— односторонние, в больших — двусторонние. При вытяж-
ке длина раскатки должна перекрывать ширину заготовки.
Обжимки применяются для отделки и выглаживания круглых,, а также шестигранных и других профилей и в соответствии с этим имеют различную форму. Они состоят из двух половин: верхней и нижней. При ручной ковке нижняя укрепляется на хвостовике в отверстии наковальни, а верхняя накладывается на заготовку и удерживается за рукоятку (фиг. 78, е). При машинной ковке обе половинки имеют отдельные вставные
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения 133
рукоятки либо делается одна общая пружинящая рукоятка (фиг. 78, ж).
Обжимки изготовляются из углеродистой стали марок 45, 50
Фиг. 78. Инструмент для вытяжки:
раскатки (а —плоская; б—круглая; в —овальная; а —фасонная); подбойка (б); обжимки (е, э*с,); гладилки (з); пережимки (и, к,).
и подвергаются закалке и отпуску. Рукоятки могут быть из мягкой стали марки 20л 25.
Гладилки применяются обычно при ручной ковке для заключительной операции с целью выглаживания поверхности (фиг. 78, з). Гладилка имеет уширенное квадратное основание и удерживается в работе за рукоятку.
Пережимки иначе называют перебивками, а иногда — засечками. Они предназначены для проведения вспомогательных операций, как например, разделение объема заготовки при ков< ке уступов и выемок и т. п. Пережимки бывают прямые и фасонные, а по форме поперечного сечения — круглые, овальные и трехгранные (фиг. 78, и, к). Изготовляются они из углеродистой стали, содержащей 0,20—0,30% С.
Дефекты при вытяжке. Причиной образования дефектов может явиться недостаточный или неравномерный прогрев заго
134
Свободная ковка
товки, особенно при ковке вы-сокоуглеродистых сталей, обладающих пониженной пластичностью.
При ковке заготовок круглого профиля могут возникнуть осевые трещиндя. Причина их образования — неравномерность деформации по сечению: в наружных слоях течение металла вдоль заготовки большее, а в центре меньшее. На торце заготовки возникает вогнутость (голенище), а при интенсивной деформации — осевые трещины (фиг. 79,а). Интересно отметить,
Фиг. 79. Дефекты npif вытяжке: а—осевая трещина; б, в — зажимы.
что трещины такого же характера могут возникнуть и при слишком слабых частых ударах. В этом случае деформация охватывает только наружные слои металла, не распространяясь в глубь заготовки, а в результате возникают напряжения между наружными и внутренними слоями металла, ведущие в конечном счете к трещинам.
Зажимы — это дефекты, которые имеют вид складки. Зажим может образоваться при вытяжке плоскими бойками, если производится сильное обжатие малого по длине участка (фиг. 79, б). Такой же дефект может возникнуть при выглаживании поверхности плоскими бойками и гладилкой после раскатки, если она проведена недостаточно тщательно. Наконец, зажим может образоваться, если высота осаживаемого участка значительно (в 2—3 раза) превосходит его ширину. Фиг. 79, в иллюстрирует схему образования такого зажима.
Бахрома может возникнуть при раскатке полых заготовок. Торцы отверстия в этом случае получаются неровными. Причина образования бахромы — некачественная прошивка, когда стенки отверстия получаются неровные и неравномерные по толщине.
Прошивка
Прошивкой или пробивкой называется операция получения сквозных и глухих отверстий в поковках. Инструментом для прошивки при ручной ковке служит бородок, а при машин
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения!3&
ной — прошивень. Прошивни бывают сплошные и пустотелые.
Успешное выполнение операций прошивки может быть достигнуто при соблюдении следующих правил.
1. Заготовка должна быть равномерно нагрета по всему объему до ковочной температуры.
2. Торцы заготовки (поковки, слитка) перед прошивкой должны быть плоскими и параллель-
ными. С этой целью рекомендуется	1
предварительная осадка.	<
3.	Инструмент, которым производится операция прошивки, должен устанавливаться строго вертикально.
4.	Во избежание чрезмерного нагрева инструмента рекомендуется своевременно охлаждать его в воде.
5.	Для облегчения операции прошивки рекомендуется под инструмент подсыпать древесный уголь или графит.
Способы прошивки. Прошивка с двух сторон небольших заготовок (поковок). Вначале заготовка
Фиг. 80. Прошивка с двух сторон мелких и средних
прошивается до половины высоты, за-	поковок.
тем переворачивается и производится окончательная прошивка с другой стороны. При этом получается небольшой отход, называемый выдрой (фиг. 80).
Крупные поковки (слитки) прошиваются иначе. Если, на-пр'и-мер|, нужно получить отверстие в слитке, то он устанавливается прибыльной стороной вниз, а на верхний торец ставится конический прошивень. Ударом или нажатием прошивень слег-
ка вдавливается в поверхность, затем под него подсыпается толченый древесный уголь или графит, и прошивка продолжается интенсивными ударами. По мере углубления прошивня на него устанавливаются одна или несколько цилиндрических надставок (фиг. 81, а). Прошивку не доводят до конца на 100—150 мм и заготовку переворачивают на 180°, при этом надставки легко выходят из отверстия, а прошивень остается в заготовке. Сверху устанавливается второй конический прошивень, но на этот раз широким основанием книзу (фиг. 81, б). Правильная установка его облегчается появлением темного круга на торце над первым прошивнем. Ударами (нажатием) производится прорезка оставшейся перемычки. Получающийся отход — выдра вместе с обоими прошивнями выталкиваются вниз.
Прошивка с одной стороны при ручной ковке производится с помощью бородка. Поковка устанавливается на под-
136
Свободная ковка
кладное кольцо, внутренний диаметр которого несколько больше прошиваемого отверстия, сверху наставляется бородок, который ударами кувалды внедряется в металл, прошивая
Фиг. 81. Прошивка с двух сторон крупных поковок.
отверстие (фиг. 82). Бородки имеют форму конуса или пирамиды, и поэтому стенки прошитого отверстия будут иметь уклоны. Для отверстий небольшой высоты, какие прошиваются таким
Фиг. 83. Прошивка с одной стороны «обратным конусом».
Фиг. 82. Прошивка с одной стороны с помощью бородка.
способом, уклоны не имеют существенного значения. Тем не менее, если это нежелательно, то производят прошивку «обратным конусом» (фиг. 83). Такая прошивка требует больших усилий и потому производится с помощью молота или пресса. Достоинством такой прошивки является то, что размеры и форма поковки почти не искажаются.
Отверстия большого диаметра в крупных поковках про-
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения 137
шиваются пустотелым прошивнем. Поковку ставят на плиту, сверху устанавливается прошивень, который с помощью пустотелых надставок внедряется в слиток. В конце операции поков
Фиг. 84. Прошивка пустотелым прошивнем.
Фиг. 85. Выглаживание и раздача отверстия.
ку ставят на подкладное кольцо и производят окончательную прошивку (фиг. 84). В этом случае выдра получается в виде стержня со шляпкой. При таком способе прошивки удаляется центральная ликвационная зона слитка, что значительно повышает качество изготовляемой из него пустотелой поковки.
Если при прошивке поковки требуется получить более или менее точные размеры и цилиндрическую форму отверстия, то через -него прогоняется бочкообразная оправка. Таким же образом, последовательно прогоняя оправки, можно увеличить диаметр прошитого отверстия (фиг. 85).
Инструмент для прошивки. Бородки применяются при ручной ковке. В зависимости от формы требуемого отверстия они могут быть в поперечном сечении круглыми, квадратными, шестигранными и др. Для облегчения прошивки их делают сужающимися книзу. Боек бородка должен быть слегка выпуклым во избежание расклепывания от ударов кувалдой. Бородок имеет деревянную рукоятку, за которую он удерживается при работе (фиг. 86, а и б).
Материалом для изготовления бородка служит углеродистая инструментальная сталь марок У7, У8. После отковки бородок подвергается отжигу, а затем проходит закалку и отпуск.
Прошивни применяются при машинной ковке. По форме они могут быть конические и цилиндрические, причем последние двух видов: сплошные и полые. Рукояток прошивни не име
138
Свободная ковка
ют. Вместо них предусмотрены отверстия, которые облегчают переноску и установку прошивня (фиг. 86, в и г). Изготовляются прошивни из углеродистой стали марок У7, У8, либо из легированной стали марок 5ХНВ, 5ХВС и др.
Дефекты при прошивке. Перекос отверстия возникает при неправильной установке инструмента, а также в случае непа-раллельности торцов заготовки. Кроме того, перекос может явиться следствием неравномерного прогрева заготовки. В этом
Фиг. 86. Инструмент для прошивки:
а,б — бородки; в,г — прошивни.
Фиг. 87. Дефекты прошивки: а — перекос отверстия; б — смещение отверстия; в —заусенец.
случае инструмент как бы «уводит» в сторону наиболее прогретой части заготовки, где он встречает наименьшее сопротивление деформации (фиг. 87, а).
Смещение отверстия может возникнуть при прошивке с двух сторон, когда после поворота заготовки на 180° прошивень устанавливается неточно. Оси отверстий, прошитых с каждой стороны, оказываются в этом случае смещенными (фиг. 87, б).
В результате при последующих операциях вытяжки или раскатки возникают зажимы и складки
Трещины и рванины появляются при прошивке плохо прогретой заготовки либо вследствие чрезмерно сильных ударов. Как правило, такие дефекты располагаются в радиальном и долевом направлении.
Заусенец возникает при прошивке с одной стороны с помощью подкладного кольца. Заусенец появляется на нижней кромке прошитого отверстия, когда диаметр подкладного кольца значительно больше диаметра отверстия (фиг. 87, в).
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения 139
Гибка
Гибкой называется операция, с помощью которой производят изгиб заготовок или поковок по заданному контуру. Гибка может производиться в горячем и холодном состоянии. Холодной гибке подвергаются преимущественно полосы и прутки небольшого сечения.
При изгибе заготовки с наружной стороны угла происходит растяжение, а с внутренней — сжатие. Растяжение вызывает
Фиг. 88. Искажение поперечного сечения заготовки при гибке.
утонение, а сжатие наоборот — уширение. В результате форма поперечного сечения заготовки искажается (фиг. 88). Чем меньше радиус гибки, тем больше искажение. Утонения заготовки с наружной стороны угла («утяжку») можно избежать, применяя предварительную высадку. Для этого производится местный
нагрев, высадка в торец и отделка по форме, показанной на фиг. 89, а, если гибка производится по радиусу, либо по форме, приведенной на фиг. 89, б, если гибка выполняется под прямым углом.
Если гибке подвергается заготовка стержневого типа, то утонения можно избежать высадкой после гибки, для чего заготовка
Фиг. 89. [Устранение «утяжки>Лпри гибке:
а — предварительная высадка при гибке по радиусу; б — то же при гибке под углом; в— высадка после гибки.
1
одной стороной угла устанавливается на наковальню, а по торцу другой стороны наносятся удары (фиг. 89, в).
Приемы гибки. Большая часть операций гибки осуществляется ручным способом. Бойки обычно используются лишь для зажатия заготовки. Существует много приемов гибки и много различных приспособлений для этого. Перечислим основные из них.
140
Свободная ковка
Фиг. 90. Приемы гибки:
а — при ручной ковке; б — плита со сменными [штифтами и' рычагом: в — применение подкладного штампа и раскатки.
Основные операции свободной ковки й рациональные приемы их выполнениям 1
Гибка при ручной ковке выполняется следующим образом. Заготовка прижимается к наковальне кувалдой либо зажимается между бойками молота, а по свободному концу наносятся удары (фиг. 90, а). Если нужно произвести загибку не под углом, а по радиусу, то это делается на роге наковальни. Гибку стержней сравнительно небольшого сечения можно осуществить с помощью плиты и рычага (фиг. 90,6). Заготовка укладывается между штифтами, вставленными в отверстия плиты, а рычаг фиксируется одним штифтом. Поворотом рычага вокруг этого штифта и производится загибка.
Заготовки в виде плит или пластин удобно гнуть с помощью подкладного штампа и раскатки (фиг. 90, в).
Для гибки крупных заготовок либо поковок применяют специальные гибочные машины, называемые бульдозерами (фиг. 91). Но в некоторых случаях при свободной ковке можно обойтись без них, используя усилие подъемного крана либо пресса. Однако по условиям техники безопасности следует прибегать к такому способу лишь в случае крайней необходимости.
Дефекты гибки. Трещины могут образоваться с наружной стороны угла, если произведен недостаточный нагрев металла, или при слишком малом радиусе гибки (фиг. 92, а). Особенного внимания требуют в этом отношении твердые, малопластичные стали.
Утяжка металла, т. е. уто
нение с наружной стороны угла гибки, равно как и уширение с внутренней, всегда и в той или иной мере сопутствует гибке. Это неизбежно приводит к искажению первоначальной формы Поперечного сечения. Уширение легко устраняется проковкой, а утонение можно предупредить одним из указанных ранее способов высадки.
Закручивание
Закручиванием или кручением называется операция, с помощью которой производится разворот отдельных частей поковки относительно общей оси. Такой разворот, например, придается отдельным коленам при ковке коленчатого вала.
Закручивание вызывает очень большие напряжения в металле и потому требует большого внимания и осторожности. Одним из главных условий успешного проведения этой операции является хороший равномерный прогрев металла. Температура нагрева должна быть максимальной, допустимой для данного металла. Угол закручивания, как правило, не должен превышать 90°, а
Фиг. 92. Дефекты гибки: а —трещина; б—Утяжка.
142
Свободная ковка
при малой длине закручиваемого участка 60°. Желательно, чтобы поверхность этого участка перед закручиванием была чистой, без рисок и хорошо отделана. Охлаждение после закручивания должно быть замедленным, во избежание дополнительных напряжений. Хорошие результаты в этом отношении может дать отжиг.
При расчетах заготовки следует иметь в виду, что длина закручиваемого участка несколько уменьшается, а диаметр — увеличивается.
Фиг. 93. Закручивание с помощью шарнирной вилки.
Приемы закручивания. При ручной ковке для закручивания используются вилки, скобы либо гаечные ключи.
При ковке крупных поковок, когда закручивание требует больших усилий, используются подъемные краны. Заготовка зажимается между бойками пресса или молота, а на прямоугольный участок ее надвигается вилка. К концу вилки укрепляется цепь крана. При подтягивании цепи кверху происходит закручивание. Вилка делается изогнутой, что позволяет закручивать заготовку на больший угол. Применяют прямые шарнирные вилки. Закручивание осуществляется поворотом вилки на небольшой угол, после чего она возвращается в исходное положение, а штырь переставляется в другое отверстие (фиг. 93). Этим способом можно произвести закручивание на большой угол. Однако нужно принять меры, предупреждающие изгиб поковки. С этой целью к свободному концу поковки подвешивается груз, либо она прикрепляется цепями к неподвижной части пресса.
Сварка
Кузнечная сварка основана на способности кусков металла при температуре сварочного жара и под воздействием внешнего давления свариваться в монолитную массу.
Кузнечная сварка находит ограниченное применение благо
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения 143
даря развитию других, более совершенных способов соединения металла. Однако в некоторых случаях при свободной ковке применение ее может оказаться вполне целесообразным. Так, при ремонтных работах, при изготовлении таких деталей, как кольца, звенья цепей и др. способ кузнечной сварки имеет практическое значение и в настоящее время.
Свариваемость стали зависит от содержания в ней углерода и некоторых других элементов. С повышением содержания углерода до 0,5% сталь значительно утрачивает способность свариваться. Это объясняется тем, что в структуре малоуглеродистых сталей преобладает феррит, т. е. железо, которое хорошо сваривается, а с повышением содержания углерода в структуре будет преобладать перлит, в состав которого входит углерод, а последний не способен свариваться. Из других элементов отрицательное влияние на свариваемость оказывают хром, кремний, ванадий и особенно сера и фосфор. Несколько улучшает свариваемость стали марганец.
Температурный интервал нагрева при сварке соответствует в среднем 1300—1380°. Нагрев до такой высокой температуры вызывает интенсивное образование окалины, которая препятствует тесному контакту свариваемых частей и тем самым ухудшает сварку. Чтобы устранить окалину, применяют флюсы. В качестве флюса может служить мелкий сухой песок, бура и др. Флюс взаимодействует с окалиной и дает легкоплавкое соединение — шлак, который покрывает металл и препятствует дальнейшему окалинообразованию. Перед сваркой шлак сбивается энергичным встряхиванием, ударами, либо удалением скребками.
Качество кузнечной сварки во многом зависит от надлежащей проковки металла. Проковка производится с двоякой целью: во-первых, чтобы обеспечить хороший контакт свариваемых поверхностей и выжать остатки шлака между ними. Во-вторых, для размельчения зерен, которые под влиянием высокой температуры значительно увеличиваются в размерах, а это приводит к хрупкости. Чтобы избежать уменьшения сечения при поковке, нужно свариваемые концы предварительно высадить. Форма, которая придается концам после высадки, зависит от способа сварки.
Приемы сварки. Сваркой в стык свариваются стержни небольшого диаметра—до 15—20 мм в поперечнике. Концы стержней предварительно высаживаются и слегка скругляются, что способствует лучшему удалению шлака при сближении торцов. После нагрева до сварочного жара заготовки разогретыми концами прикладываются в стык; один холодный конец упирается в наковальню, а по другому наносятся энергичные удары. Затем место сварки проковывается до размера исход
144
Свободная ковка
ного поперечного сечения (фиг. 94, а). Отсюда ясно, что в стык можно сваривать только короткие заготовки.
Если нужно приварить стержень к какой-либо поверхности, например к плите, то производится так называемая сварка впритык. Конец стержня высаживается и скругляется, а в
Фиг. 94. Сварка в стык (а), сварка впритык (б).
плите делается углубление. Далее, конец стержня и плита разогреваются до требуемой температуры, стержень разогретым концом вставляется в углубление и по нему в торец наносятся удары (фиг. 94„ б}.
Внахлестку при молотовой ковке можно сваривать стержни диаметром до 100 мм. Это —наиболее надежная сварка. Концы стержней предварительно высаживаются, а затем скашиваются под углом 30—45°. После разогрева они накладываются один на другой внахлестку и производится энергичная проковка до исходного размера сечения (фиг. 95).
Фиг. 96. Сварка в замок: а — прутка; б — полосы.
Сварка в замок применяется для соединения стержней крупного сечения диаметром более 60 мм. Проковка должна поэтому производиться под молотом. Такой способ пригоден также для вваривания куска твердой стали в более мягкую сталь. Концы заготовок высаживаются, а затем один из них
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения145
заостряется клипом, а другой разрубается топором и разводится клином либо овальной раскаткой. Разведенные части отделываются и подгоняются по заостренному концу. После разо
грева один конец вставляют в развод другого и производят проковку (фиг. 96, а). Удаление шлака при этом затруднено, что
может снизить качество сварки.
Разновидностью этого способа является сварка в расщеп, с помощью которой сваривают куски полос. Концы полос предварительно разрубаются и разводятся, как показано на фиг. 96, б.
Сварка в шашку применяется при изготовлении или ремонте изделий, имеющих замкнутую форму в виде колец, рам
и т.| п., когда трудно высадить и отделить свариваемые концы.
В' месте, где будет сварка, делаются двусторонние скосы под углом 30—40° Из такого же металла изготовляют трехгранные призмы, называемые шашками. Эти шашки подгоняются по размерам выемки, образуемой скосами. Свариваемые
Фиг. 97. Сварка в шашку.
концы и шашки разогревают и затем составляют вместе так, как показано на фиг. 97 Энергичными ударами достигается сварка кусков в монолитную массу. Чтобы свариваемые концы при ударах не расходились, их стягивают скобами.
Дефекты кузнечной сварки. Если между свариваемыми поверхностями остается шлак, то он мешает плотному контакту, и в результате в таких местах образуются несв ар ив ш неся участки. Такой дефект называется непроваром. Он значительно снижает прочность сварки. Непровар — неисправимый брак.
Температура сварочного жара близка к температуре плавления металла. Это требует особого внимания при нагреве. Излишняя выдержка при такой температуре может привести к оплавлению и окислению зерен металла, связь между ними будет нарушена, и в результате металл утратит прочность и может разрушиться даже при очень слабых ударах. Это — пережог. При ковке пережженного металла во все стороны рассыпаются белые огненные брызги. Пережог — неисправимый брак.
Кузнечная сварка требует местного нагрева до высокой температуры, что вызывает резкое изменение структуры металла, и как следствие — внутренние напряжения. Эти напряжения могут привести к трещинам еще в процессе проковки, либо при эксплуатации детали. Отжиг после сварки способствует снятию напряжений.
Если перед сваркой не произведена достаточная высадка
10 Заказ № 291
146
Свободная ковка
концов, то при последующей проковке поперечное сечение в месте сварки уменьшается. Такой дефект иногда можно исправить высадкой после сварки.
ПРИМЕРЫ КОВКИ ТИПОВЫХ поковок
I
Одна и та же поковка может быть откована различными приемами, с помощью разнообразных инструментов и оборудования. Нужно выбирать такой способ ее изготовления, который дает при безопасной работе высокое качество поковки, наибольшую экономию металла и высокую производительность, а также требует наименьшей затраты труда. Все эти условия могут быть выполнены, если технолог или кузнец заранее тщательно продумают способ и порядок операций ковки или разработают подробный технологический процесс ее изготовления. Разработка технологического процесса включает следующее:
1)	ознакомление с чертежом детали и техническими условиями;
2)	составление чертежа поковки и определение ее веса;
3)	определение размеров и веса заготовки;
4)	составление баланса отходов металла при изготовлении поковки;
4) определение сущности, характера и последовательности основных и вспомогательных операций;
6)	выбор инструмента и приспособлений для каждой операции;
7)	выбор машинного оборудования;
8)	определение режима нагрева, температурного режима ковки, режима охлаждения;
9)	выбор нагревательного оборудования;
10)	установление норм выработки и потребной рабочей силы;
11)	составление условий приемки и испытания поковки.
Все эти данные должны быть занесены в карту технологического процесса. Кроме того, в ней указывается марка стали поковки, эскизы, всех переходов и некоторые другие данные. Технологическая карта является основным документом при изготовлении поковки, отступления от нее не допускаются. Это, разумеется, не исключает права каждого рабочего, бригадира, мастера вносить усовершенствования и применять более рациональные приемы труда, новые инструменты и приспособления. Однако все эти изменения должны вноситься в установленном порядке с соответствующим оформлением в карту технологического процесса и утверждаться технологическим отделом.
Приведем примеры ковки некоторых поковок.
Примеры ковки типовых поковок
147
Ступенчатый вал
Чертеж поковки вала и последовательность переходов при ковке этой детали приведены в технологической карте № 1.
Карта ?
	Покобка , заготовка, переходы		Наименобание операций	Инструмент и приспособления
	ш			
1	Wu		Рубка заготовки	бойки топор
2			При сечка /ie-бого конца	Бойки , пере жимки
3			Оттяжка конца	бойки, обжимки
Ц			При сечка правого конца	Бойки , пере жимки
Прежде всего нужно определить объем и вес заготовки. Для этого определим вначале вес поковки. Условно разобьем поковку на 3 части и обозначим их объемы:
У2 и V3.
Итак, объем поковки VnoK=V1+V2+V3;
,z ndfZ] 1Z ndfyt v _____
Vi=—;	^2=—;	v3- —•
Объем заготовки Vзаг равен сумме объемов поковки VnoK, отходов Vomx и угара V :
10*
148
Свободная ковка
Вес заготовки йзаг определим, умножив объем на удельный вес металла
^заг Узаг\'
Определим размер поперечного сечения заготовки. Для этого нужно задаться степенью укова К, т. е. отношением площади поперечного сечения заготовки Рзаг к площади максимального сечения поковки FnoK. Зная К и FnoK, легко опре-делить F :
F —KF
1 заг 1X1 пок-
Теперь, зная объем и требуемую площадь поперечного сечения заготовки, можно определить ее длину 1заг\
^заг р ~заг
Назначаем операции ковки.
Первая операция—рубка заготовки нужного размера (1заг). Вторая операция — вытяжка всей заготовки до диаметра d2. Третья операция — ковка одного из концевых участков, например левого. Нужно знать, на каком расстоянии от края сделать при-сечку этого участка. Зная площадь сечения заготовки, а также объем левого концевого участка, это легко определить. Следует только учесть отход металла на обрубок с левого конца (Уо5р), а также на угар (Ууг.) Итак, длина присечки (1пр) будет равна:
f _ УтЧ-Уобр^~у_ уг__. у _
Lnp~	р	’ v обр— 9
Далее производится протяжка левого концевого участка до диаметра (Ц. Затем таким же образом засекается и протягивается правый конец.
Шестерня с отверстием
При изготовлении шестерен важное значение имеет операция осадки, поскольку она обеспечивает благоприятное расположение волокон поковки.
Определение веса заготовки. Объем заготовки (Узаг) определяется как сумма объемов поковки, отходов и угара:
Узаг = Упок-\-Уотх+Ууг1 ГДе
Vomx— отход на выдру при прошивке отверстия:
V =— h v отх . и • 4
Зная объем заготовки, находим ее вес:
@заг ^заг!> ГД6 7 — удельный вес.
Далее определяются размеры заготовки. Кай из
Примеры ковки типовых поковок
149
вестно, высота заготовки перед осадкой должна быть не более 2,5 ее диаметров. Подбирая сечение заготовки Рзаг и определяя
{Карта 2
Поковка , заготовка, переходы						Наименование операций	Инструмент и npucnocoS/ienufi
				ijlw			
1					u	Рубка заготовка	бойки, топор
2	1 ГЙПт					Скругление граней	бойки
3	л			Ш		Осадка	бойки
и	Jn				piiW	Прошивка	бойки, прошивень
	г 1 1 ( 1 1 I 1 1 * '	....	.	1 1 HI In					
	H'ililiilHui 1	1 i i i i	H					
5	Ijjl'l	Ж	liiir:;."- Hi		J11H	Обкатка	бойки, прошивень
			 'MF	। w			
	til'1	iiilllll	llliilli;:				
ее высоту Л, нужно проверить, чтобы отношение было не бо* лее. 2,5:
бзаг
Порядок проведения операций указан в технологической карте № 2.
150
Свободная ковка
Шестерня со ступицей
В отличие от предыдущего случая при ковке этой шестерни отходов не будет. Поэтому объем заготовки определяется по объему поковки с учетом угара:
Узаг=Упок+^уг! V пок =	-f- ^2•
Вес заготовки 0заг=УзагТ.
Карта 3
	Покобка , заготовка, переходы		Наименований операций	Инструмент и приспособления
				
1			Рубка заготовки	Бойки , топор
2		Igggggl	Протяжка хвоста	Бойки , обжимки »
3			Осадка	Бойки 7 кольцо
	iLillillliiiii'liii	1	|||		
		OjT	Обкатка	Бойки
Выбор размеров сечения заготовки в данном случае имеет второстепенное значение, так как ступицу можно получить протяжкой, а шестерню — осадкой с помощью кольца. Важно только, чтобы высота осаживаемой части заготовки была бы не более 2—3 ее диаметров. Выбрав сечение заготовки (Faa^, определяем длину осаживаемой части (/2):
I
*2 р г за г
Примеры ковки типовых поковок
151
Далее проверяем соотношение между длиной и диаметром осаживаемой части отношение — должно быть в пределах Язаг
1,5—2,5.
Порядок проведения операций указан в технологической карте № 3.
Следует обратить внимание на операцию осадки с помощью кольца. Высота последнего берется несколько больше длины хвостовой части поковки. В процессе осадки заготовку с кольцом нужно повертывать вокруг оси.
Рычаг с развилкой
В данном случае вес и размеры заготовки можно определить приближенно. Излишек металла после изготовления по-
Kapma У
Поковка , заготовка, переходы		Наименование операций.	инструмент и приспособления
			
/		Оцбка заготовки	бойка, топор
2		Присечко 'щек	бойки, первжимки
3		Протяжка ЩёК	бойки
ч		Загибка щек	бойки , скоба, накладка
5		Протяжка стержня и обрубка конца	бойки 1 обжимки^ топор
ковки может быть удален обрубкой. Заготовка берется квадратного сечения. Последовательность переходов показана в технологической карте № 4.
Вначале производится в двух местах односторонняя при-сечка металла для щек вилки. После этого делается протяжка
152
Свободная ковка
щек и отковка их ца наружный размер. Загибку щек можно произвести с помощью скобы и накладки. Далее производится присечка металла на стержень вилки и отковка его. Излишек металла обрубается, и в заключение производится отделка.
Крюк однорогий
Исходная заготовка может быть как круглого, так и квадратного профиля. Размер ее поперечного сечения выбирается не
Поковка, заготовка, 'переходи	
	(Зъ (у
1	
2	
3	
	
Ч	
5	
Карта 5,
Наименование операций	Инструмент и приспособления
	
Рубка заготодки	бойки, топор
Пережим	Пережимки или ре Оро ник о ба льни
Вытяжка	бойки обжимки
Пр ошибка	бородок
Гибка	Ку балда 9 рог накобальни
менее максимального сечения крюка. Последовательность переходов показана в технологической карте № 5.
Вначале делается двухсторонний пережим, после чего производится протяжка фасонного профиля. Один конец расплю-
Примеры ковки типовых поковок
153
щивается и в нем прошивается отверстие, другой конец загибается. Загибку можно делать с помощью плиты и штырей либо на роге наковальни.
Бандажи
Чертеж поковки и последовательность переходов при ковке показана в технологической карте № 6. Заготовка может быть
	Поковка 7 заготовка, переходы	Наименование операций	Инструмент и приспособления
			
1		Рудко заготовки	бойка, топор
2		Осадка	бойки
3		Прошивка	бойки, прошивень
круглого и квадратного сечения. В последнем случае делается обжим и скругление граней. Заготовка осаживается, а затем производится пробивка отверстия. При необходимости отверстие раздается с помощью бочкообразной оправки. После этого производится раскатка до поковочных размеров наружного и внутреннего диаметров и в заключение — оправка торцов.
154
Свободная ковка
Цепь
Материалом при ковке сварной цепи может служить углеродистая сталь круглого профиля с содержанием углерода 0,20—0,30%. Размер профиля зависит от величины звеньев. Например, при размерах внутреннего контура 25X75 мм диаметр
Карта 7
Поковка , заготовка, переходы		Наименование операций	Инструмент и приспособления
	(с		
1		Рубка заготовки	Зубило, к ц балда
			
2	и 1) 		Гиб к а , высадка концов	Кувалда, ручник
3		Расплющивание и загибка концов	Кувалда, ручник
И		Сварка	Кувалда, ручник
заготовки можно взять в пределах 8—10 мм. Последовательность операций при изготовлении цепи указана в технологической карте № 7.
От прутка отрубается заготовка по размеру развернутой длины звена. Концы заготовки поочередно нагреваются и высаживаются, затем производится нагрев средней части, и заготовка загибается в виде скобы. Далее нагреваются и поочередно скашиваются и расплющиваются концы, после чего они загибаются и сводятся внахлестку. Место стыка нагревается до сварочного жара и концы путем проковки свариваются. В заключение производится правка звена.
Оборудование для свободной ковки и работа на нем
155
В такой же последовательности изготовляется второе звено. При изготовлении третьего звена перед сваркой концов на него надеваются первые два звена. Получается трехзвенная цепь. Далее изготовляется еще 2 звена и таким же образом соединяются с первыми тремя и т. д.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВОБОДНОЙ КОВКИ И РАБОТА НА НЕМ
Основным видом оборудования для свободной ковки являются молоты и прессы. Прессы, как правило, применяются при ковке крупных, тяжелых поковок. Молоты работают ударной нагрузкой, прессы — сравнительно медленным нажатием. Работа молотов сопровождается сильными сотрясениями, что вредно сказывается на окружающих сооружениях; шум от ударов, а также от пара или сжатого воздуха ухудшает условия труда.
Коэффициент полезного действия молотов очень низкий: 2—3% для паровых молотов и 6—7% для приводных. К. п. д. гидравлических прессов значительно выше и составляет 60—70%. Тем не менее молоты получили широкое распространение в кузнечном производстве, благодаря несомненным достоинствам. Это прежде всего гибкость в работе: можно наносить удары самой различной силы и частоты. Молоты дают высокую производительность и позволяют обрабатывать поковки самой различной формы и веса. Лишь при ковке очень крупных поковок мощность -существующих молотов может оказаться недостаточной, и тогда применяют гидравлические и парогидравлические прессы.
Мощность молота условно характеризуется весом его падающих частей в тоннах. Молоты более 5 т в настоящее время не изготовляют, так как они с успехом заменяются прессами. .
Мощность пресса условно определяется по максимальному давлению в тоннах, которое можно на нем получить. В настоящее время строятся прессы давлением до 50 000 т и более.
Правильный выбор тоннажа молота или давления пресса для обработки той или иной поковки имеет важное значение. При ковке под молотом или прессом недостаточной 'мощности деформация металла в основном происходит на поверхности, поковка не проковывается по всему сечению, в результате чего снижается ее качество. Кроме того, увеличивается время, необходимое для изготовления поковки, требуются дополнительные нагревы, что в свою очередь увеличивает расход топлива и повышает потери металла на угар- В результате всего этого стоимость изготовления поковки удорожается. Завышенная мощность молота или пресса также приводит к удорожанию поков
156
Свободная ковка
ки, так как эксплуатационные расходы больших молотов выше. Выбор мощности ковочного оборудования в основном зависит от веса поковки. Но вместе «с этим надо учитывать поперечное сечение заготовки, род материала поковки, характер операций, необходимых для ее изготовления.
Разработаны методы, позволяющие довольно точно рассчитать тоннаж молота или давление пресса, необходимые для изготовления той или иной поковки. Приближенно определение потребной мощности оборудования может быть произведено по данным, приводимым в табл. 10 и 11.
Таблица 10
Выбор тоннажа молота
Вес падающих частей в кг	Вес поковки в кг			Максимальное сечение заготовки в мм
	фасонные поковки		гладкие валы	
	средний вес	максимальный вес	максимальный вес	
100	0,5	2	10	50
150	1,5	4	15	60
200	2,0	6	25	70
300	з,о	10	45	85
400	6,0	18	60	100
500	8,0	25	100	115
750	12,0	40	140	135
1000	20,0	70	250	160
2000	60,0	180	500	225	!
3000	100,0	320	750	275	j
5000	200,0	700	1500	350 1
Выбор мощности пресса
Таблица 11
Давление пресса в т 1	Диаметр слитка или заготовки в мм		Давление пресса в т	Диаметр слитка или заготовки в мм	
	минимальный	максимальный		минимальный	максимальный
500	200	550	3000	1000	1600
800	300	800	4000	1200	1900
1000	400	900	5000	1400	2100
1200	500	1000	6000	1600	2300
1500	600	1150	8000	1900	2600
2000	700	1300			
2500	850	1500	10000	2100	2800
Оборудование для свободной ковки и работа на нем
157
Молоты
Молоты бывают паровоздушные и приводные. Паровоздушные молоты работают на паре или сжатом воздухе давлением 6—8 атм. Пар или сжатый воздух поступают из паросиловой или компрессорной станции. Приводные молоты бывают пневматические, пружинно-рессорные, фрикционные и др. Пневматический молот работает сжатым воздухом, который получается в компрессорном цилиндре, смонтированном на станине молота.
По конструкции молоты бывают одностоечные и двустоечные. Молоты малого и среднего тоннажа делают одностоечными. Они имеют меньшие габариты по сравнению с двустоечными. Наличие одной стойки позволяет при ковке обслуживать эти молоты с трех сторон. Однако существенным недостатком таких молотов является неустойчивое направление бабы. Кроме того, неравномерное распределение давления на фундамент со временем вызывает нарушение правильной установки молота. Эти недостатки устранены в двустоечных молотах, которые при ковке можно обслуживать с двух сторон.
Основные детали молотов. Станины молотов отливают из стали или чугуна. Иногда они делаются цельносварными. Станина крепится к фундаменту и в молотах для свободной ковки с шаботом не соединяется.
Шабот — это массивная отливка, имеющая в верхней части гнездо для крепления нижнего бойка. Вес шабота превышает вес падающих частей в 15—20 раз. Шабот воспринимает ударную нагрузку и благодаря большой массе уменьшает сотрясения фундамента. Чтобы уменьшить удельное давление, передаваемое на фундамент, основание шабота делается более широким, чем верхняя часть. Крупные шаботы делают составными, что облегчает их обработку и транспортировку. Отдельные части скрепляются с помощью ласточкина хвоста и клина либо болтами.
Фундамент молота изготовляется из железобетона. Он служит опорой для шабота и станины. Чтобы уменьшить сотрясения, передаваемые на почву и окружающие сооружения, фундамент делается очень массивным. Вес его превышает вес падающих частей в 100 раз. Фундамент для молота свободной ковки состоит из двух частей: на одной из них устанавливается шабот, на другой — станина. Благодаря этому сотрясения шабота не передаются непосредственно на станину. С целью смягчения ударов, между фундаментом и шаботом устанавливается прокладка из деревянных брусьев. Брусья изготовляют обычно из дуба и стягивают болтами. У штамповочных молотов для жесткости и точности совпадения верхнего и нижнего штам
158
Свободная ковка
пов, фундамент делается монолитным, цельным, а стойки молота крепятся непосредственно на шаботе.
Система шток — поршень — баба представляет п а д a ranine части молота. В молотах небольшого тоннажа (до 1000 кг) они отковываются как одно целое. В более крупных молотах шток, поршень и баба делаются отдельно. Баба может быть кованой либо литой — в крупных молотах. Шток и поршень кованые. Наиболее простым и надежным способом крепления бабы к штоку является жесткое соединение «на
Фиг. 98. Внешний вид паровоздушного арочного молота.
конус». Нижний конец штока, имеющий форму конуса, заводится в конусное отверстие бабы и резкими ударами заклинивается в ней.
Поршень насаживается на верхнюю конусную часть штока. Поршень имеет канавки, в которые заходят разрезные поршневые кольца. Кольца делаются стальными, так как чугунные от ударов разрушаются. Основное назначение колец—создать уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра, препятствующее проходу пара или сжатого воздуха из нижней полости цилиндра в верхнюю, и наоборот. Цилиндры у небольших молотов изготовляют заодно с золотниковой и паровпускной коробкой. В цилиндр
впрессовывается в холодном состоянии чугунная гильза, которая при необходимости может быть заменена новой.
Для правильного движения бабы молота служат направляющие. При нецентральном ударе направляющие удерживают бабу, а следовательно, и верхний боек, прикрепляемый к ней, от перекосов. Направляющие крепятся к станине молота бол
тами.
Паровоздушные молоты. Паровоздушный молот представляет собой простую паровую машину с вертикальным расположением цилиндра и штока. Как и другие паровые машины, он имеет очень низкий коэффициент полезного действия. Без всяких конструктивных изменений такой молот может работать на паре и на сжатом воздухе.
На фиг. 98 показан внешний вид, а на фиг. 99 — схема устройства паровоздушного молота двойного действия. Паровой вертикальный цилиндр 6 установлен на ста
Оборудование для свободной ковки и работа на нем
159
нине, имеющей вид арки. Внутри цилиндра имеется поршень 7, укрепленный на верхнем конце штока 8. К нижнему концу штока крепится баба 1, и к ней — верхний боек 2. Нижний боек 3 крепится к массивной отливке — шаботу 4. Сбоку парового ци-
Фиг, 99. Схема устройства паровоздушного арочного молота.
линдра установлена золотниковая коробка 5, служащая для распределения пара, которое осуществляется перемещением золотника с помощью золотниковой тяги и рукоятки. Пар из паропровода поступает в коробку 5 и проходит в кольцевую выточку, имеющуюся в золотниковой коробке. При перемещении золотника вниз пар проходит по каналу 9 под поршень, застав
160
Свободная ковка
ляя его двигаться вверх. Отработанный пар, находящийся над поршнем, вытесняется по каналу 10 в золотниковую коробку и оттуда через трубу в атмосферу. При перемещении золотника вверх свежий пар -по каналу 10 проходит в верхнюю часть, цилиндра. При этом поршень, а с ним шток и баба под действием собственного веса и силы давления пара движутся вниз, производя удар.
Ручное управление при ковке удобно тем, что позволяет в широких пределах менять силу ударов. При необходимости, однако, можно осуществить автоматическую работу, т. е. наносить последовательные удары без изменения положения рукоятки ручного управления.
В табл. 12 приведены основные данные о паровоздушных молотах арочного типа.
Таблица 12
Основные показатели паровоздушных молотов арочного типа
Номинальный вес падающих частей в m	Эффективная । кинетическая энергия в кгм	Максимальный ход бабы в мм	Расстояние между стойками в свету в мм	Расстояние от зеркала нижнего бойка до уровня пола в мм	Размер зеркала бойка в мм	Вес шабота в m
1.0	3500	1000	1800	750	410X230	15
1.5	5250	1150	2100	750	470X260	22
2,0	7000	1260	2300	750	520x290	30
3,0	10500	1450	2700	740	590X330	45
4,0	14000	1600	3000	730	650X370	60
5,0	17500	1700	3200	730	710X400	75
Пневматические молоты. Пневматические молоты очень удобны в эксплуатации. Для них не требуются громоздкие и дорогостоящие установки для получения сжатого воздуха или пара, они быстроходны и легко управляемы. Монтаж пневматических молотов не требует больших'капитальных затрат, они могут быть установлены в любом месте, где имеется электроэнергия.
Пневматические молоты изготовляются с весом падающих частей от 50 до 2000 кг. Молоты до 250 кг имеют ручное и педальное управление, свыше 250 кг — только ручное. Шток, поршень и баба этих молотов выполнены как одно целое. Баба пневматического молота может удерживаться на весу, производить удары различной силы, как единичные так и автоматические, следующие один за другим, и, наконец, прижимать поковку к нижнему бойку.
Оборудование для свободной ковки и работа на нем 161
На фиг. 100 показан внешний вид, а на фиг. 101 схематическое устройство пневматического молота. На раме молота 18 установлены два цилиндра, отлитые вместе. Цилиндр 9 — компрессорный с поршнем 8 и цилиндр 6, в котором перемещается поршень 5, изготовлены заодно со штоком и бабой. В нижней части бабы укреплен боек 4. Цилиндры соединены между собой каналами, в которых имеются верхний кран 7 и
Фиг. 100. Внешний вид пневматического молота.
нижний 10. В шаботе 2 укреплен нижний боек 3. Шабот установлен с деревянными подкладками 1 на фундаменте 16. На валу электродвигателя 14 укреплена малая шестерня 12, которая входит в зацепление с большой шестерней-маховиком 13. Большая шестерня сидит на кривошипном валу 15, а последний соединяется с шатуном 11, который и приводит в движение компрессорный поршень. При движении этого поршня вниз над ним образуется разрежение, а под ним — сжатие. Благодаря соединительным каналам соответственно образуется разрежение над поршнем второго цилиндра и сжатие под ним. Баба при этом перемещается вверх. При возвратном движении компрессорного поршня происходит обратное явление, и баба движется вниз под действием собственного веса и силы сжатого воздуха, который давит сверху на поршень. Одному двойному ходу (вверх и вниз) поршня компрессора соответствует одий двойной
П Заказ № 291
162
Свободная ковка
хоц бабы, молота. Следовательно, число ходов молота равно числу оборотов кривошипного вала.
Регулирование работы молота осуществляется посредством рукоятки 17, связанной с кранами. При повороте рукоятки оба крана поворачиваются, открывая и закрывая соедини-
Фиг. 101. Устройство пневматического молота.
тельные каналы цилиндров. Для осуществления полных автоматических ударов рукоятка переводится в такое положение, при котором краны полностью открыты. Для получения неполных автоматических ударов рукоятка переводится в другое положение, при котором каналы частично перекрываются, вследствие чего удары будут слабее. Число ударов при этом останется неизменным.
В табл. 13 приведены основные данные о пневматических молотах отечественного изготовления.
Рессорные молоты. Рессорные молоты отличаются простотой конструкции, имеют сравнительно небольшие размеры и успешно используются при ковке мелких поковок. Эти молоты позволяют регулировать число и силу ударов и имеют высокие энергетические показатели. Недостаток таких молотов — частые
Оборудование для свободной ковки и работа на нем
163
Основные показатели пневматических молотов
Таблица 13
Номинальный вес падающих частей в кг	Число ходов в мин.	Эффективная энергия в кгм	Расстояние от оси бабы до станины В AlAt	Размеры зеркала верхнего бойка в мм		Вес в кг	
				длина	ширина	молота	шабота
75	210	100	300	145	65	2650	900
150	190	250	350	200	85	4000	1800
250	150	530	420	225	90	5750	3000
400	130	950	520	265	100	9000	4800
560	115	1370	620	300	110	12 000	6720
750	105	1900	750	345	130	17 000	9000
1000	95	2700	800	390	150	—	12 000
поломки рессор. Кроме того, регулировка силы ударов несовершенна: уменьшение силы ударов достигается лишь при уменьшении числа их, что снижает производительность. Получение сильных единичных ударов на этом молоте невозможно.
Фиг. 102. Внешний вид рессорного молота.
На фиг. 102 показан внешний вид, а на фиг. 103 схематическое устройство рессорного молота.
Рессора 6, к концу которой прикреплена баба 5, приводится в колебательное движение вокруг опоры 7 посредством шатуна 8.
11*
164
Свободная ковка*
Этот шатун состоит из двух изогнутых стальных полос, что придает ему упругость. Он соединен с эксцентриком 12, а последний сидит на приводном валу 13. Вал получает вращение от электродвигателя посредством ременной передачи. Верхний подвижной боек 4 укреплен в бабе, а нижний опорный 3 — в шаботе 2. Шабот опирается на деревянную прокладку 1, а последняя — на фундамент 15. К фундаменту также крепится станина 9. На приводном валу имеется шкив 10, к которому подходит тормозная колодка 11, укрепленная на рычаге с грузом 14.
Фиг. 103. Устройство рессорного молота.
Рессора состоит из отдельных стальных полос, положенных друг на друга. Длина полос различная. В середине рессора толще, а концевые части — тоньше. Это обеспечивает одинаковую прочность рессоры по всей ее длине. При движении бабы рессора упруго изгибается, благодаря чему увеличивается ход бабы и энергия удара. Листы рессоры скрепляются хомутами, при этом крепление хомутов делается с таким расчетом, чтобы листы имели небольшое относительное смещение.
Величина хода бабы зависит от установки эксцентрика и от прогиба рессоры. На фиг. 104 изображены 3 положения эксцентрика — нулевое, среднее и положение, соответствующее
Оборудование для свободной ковки и работа на нем 165
максимальному ходу. При изменении хода бабы изменяется и сила удара молота.
Регулирование силы ударов во время работы осуществляется частичным смещением приводного ремня относи-
Фиг. 104. Различные положения эксцентрика: а — нулевое; б — средний ход; в — максимальный ход.
Фиг. 105. Схема управления рессорным молотом.
тельно рабочего шкива. Это достигается соответствующим нажатием на педаль (фиг. 105). При свободной педали ремень находится на холостом шкиве приводного вала. Баба в это время неподвижна. При нажатии на педаль ремень <с помощью вилки переводится на рабочий шкив, и баба приходит в движение. Сила удара зависит от величины нажатия на педаль. Если педаль отжата до отказа, то приводной ремень полностью переходит на рабочий шкив, и баба производит максимальное число ударов. При этом прогибы рессоры, а следовательно, и
166
Свободная ковка
сила ударов будут также максимальными. При уменьшении нажатия на педаль приводной ремень не полностью переходит на рабочий шкив. Вследствие уменьшения поверхности соприкосновения ремня с рабочим шкивом между ними происходит проскальзывание, и число ударов поэтому уменьшается. В результате и сила ударов будет меньше.
Для быстрой остановки молота при освобождении педали одновременно с переводом ремня на Холостой шкив включается тормоз.
В табл. 14 приводятся основные данные о рессорных молотах.
Таблица 14
Основные показатели рессорных молотов
Основные параметры	Вес бабы в кг	|			
	60	100	175	250
Число ударов в мин.	180	165	150	140
Максимальный ход бабы в мм	300	350	470	550
Вылет в мм	420	500	600	660
Расстояние от пола до зеркала нижнего бойка в мм 1	750	750	750	750
ПРЕССЫ
Винтовой фрикционный пресс. Достоинством винтового фрикционного пресса является его универсальность, и возможность использовать для разнообразных кузнечных работ, включая штамповку. На таком прессе можно производить гибку, правку, высадку головок болтов и подобных им деталей. Эти прессы, однако, тихоходны и потому малопроизводительны.
На фиг. 106 показана схема устройства винтового фрикционного пресса.
В станине пресса 5 укреплена гайка, в которой ходит винт 1. Нижний конец винта соединен с ползуном 3, а верхний с маховиком 2. В верхней части пресса над маховиком расположен вал 4 с двумя дисками. Расстояние между дисками немного больше диаметра маховика. С помощью системы рычагов вал можно перемещать в подшипниках, приводя в соприкосновение с маховиком то один, то другой диск. В зависимости от этого маховик будет вращаться в ту или иную сторону, а винт с ползуном перемещаться вверх или вниз. По мере опускания вниз скорость вращения маховика, а следовательно, и скорость движения винта с ползуном возрастает. Поэтому нажатие ползуна в этом прессе происходит не плавно, а сравнительно резко, приближаясь к удару.
Оборудование для свободной ковки и работа на нем 167
Фрикционные винтовые прессы бывают давлением от 30 до 500 т, а для штамповки крупных поковок — до 5000 т. В зависимости от мощности они делают от 30 до 10 ходов в минуту.
Фиг. 106. Устройство фрикционного пресса.
Гидравлические прессы. Принцип действия гидравлических прессов заключается в следующем. По закону Паскаля давление, которое испытывает жидкость, заключенная в замкнутый сосуд, передается во все стороны с одинаковой силой. Если в такой сосуд вставить два плунжера различных диаметров и нагрузить один из них, например малым грузом Л, то для уравновешивания большого плунжера потребуется груз Р2, во столь
168
Свободная ковка
ко раз больше, во сколько раз площадь этого плунжера больше площади другого (фиг. 107). Например, если насос пресса имеет «плунжер площадью 10 см2 и создает давление 100 атм, а плунжер рабочего цилиндра пресса имеет площадь 1000 см2, то усилие, необходимое для нажатия на плунжер насоса, равно 10 сж2Х100 ат\м = 1000 кг, а усилие, передаваемое на рабочий
плунжер пресса, равно 1000 6Ш2Х1ОО атм= 100 000 кг, т. е. 100 т.
На фиг. 108 показан внешний вид, а на фиг. 109 устройство гидравлического пресса.
В нижней поперечине 5 укреплены колонны 4\ сама поперечина опирается на фундамент. Вверху колонны со
Фиг. 108. Внешний вид гидравлического пресса.
Фиг. 107. Принцип работы гидравлического пр есс
единены с верхней поперечиной 5, в которой укреплен главный рабочий цилиндр 1. В цилиндр входит плунжер 2, который связан с подвижной поперечиной 6. Эта поперечина, называемая траверсой, перемещается по колоннам, как по направляющим. К ней крепится верхний боек. Нижний боек закреплен в нижней поперечине. Жидкость под давлением поступает по трубе а в рабочий цилиндр, давит на плунжер, и траверса с бойком, перемещаясь вниз, производит деформацию поковки. Возвратное движение траверсы вверх осуществляется с помощью подъемных цилиндров 7, установленных в верхней поперечине. Жидкость под давлением поступает по трубе б в подъемные цилиндры,, давит на подъемные плунжеры 8, которые поднимаясь, переме
Оборудование для свободной ковки и работа на нем
169
щают вверх связанную с ними через поперечину 9 и тяги 10 траверсу 6.
При рабочем ходе главного плунжера вниз в цилиндр за сравнительно короткое время должно быть подано большое количество жидкости под давлением. Насос, обладая даже большой производительностью, не сможет сразу подкачать столько
Фиг. ЮЭ. Устройство гидравлического пресса.
жидкости. Поэтому к -моменту рабочего хода необходимо иметь определенный запас жидкости под давлением.
Для этой цели в гидропрессовых установках предусмотрен аккумулятор. Аккумуляторы бывают различных типов. На фиг. ПО, а показана схема устройства и работы грузового аккумулятора. Насос подает по трубе в цилиндр аккумулятора 2 жидкость (обычно воду) под высоким давлением (100—200 ат), При этом плунжер аккумулятора 3 и прикрепленные к нему грузы 1 перемещаются вверх. В цилиндре аккумулятора накапливается запас воды под давлением. Когда нужно осуществить
170
Свободная ковка
рабочий ход пресса, в распределительной коробке производится соответствующее переключение клапанов, и вода под давлением из аккумулятора поступает в рабочий цилиндр пресса. Плунжер аккумулятора с грузами опускается. Таким же образом происходит подъем траверсы. В период времени, когда траверса остается неподвижной, насос продолжает работу, подкачивая воду в аккумулятор, и плунжер с грузами вновь поднимается.
Грузовые аккумуляторы очень громоздки, работа их сопровождается так называемыми гидравлическими ударами, и поэтому в последнее время предпочтение отдается прессам с воздушными аккумуляторами (фиг. ПО, б). Вода от насоса поступает в большой металлический резервуар /, сжимая воздух в верхней части его. Этот резервуар соединен трубкой с одним или несколькими подобными резервуарами 2, наполненными сжатым воздухом. Сжатый воздух давит на поверхность воды в первом резервуаре и тем самым заменяет груз. Отсутствие груза, обладающего большой инерционной массой, обеспечивает большую производительность пресса, работа его происходит-более спокойно, без толчков, что способствует безопасности работы и большей долговечности узлов и деталей всей установки.
В табл. 15 приводятся основные данные о четырехколонных гидравлических прессах.
Таблица 15
Основные параметры четырехколонных гидравлических прессов (ГОСТ 7284—54)
Номинальное усилие пресса в т	500	800	1250	2000	3200	5000
Наибольший ход траверсы в мм	800	1000	1250	1600	2000	1 2500
Расстояние от стола до траверсы в ее верхнем положении в мм	1600	2000	2500	3200	4000	5000
Расстояние между колоннами в свету в мм .	1180	1500	1900	2300	3000	3750
Номинальный ход стола в мм: одностороннего	—	1100	1200	1500	—	—
двустороннего	—	—	—	—	4500	4500
Количество рабочих нажатий в мин.	22	18	14	10	8	6
Рабочий ход траверсы в мм	130	160	165	190	200	225
Усилие выталкивателя в т	30	40	60	100	150	200
Фиг. ПО Схема устройства аккумуляторов: а — грузовой; б — воздушный.
Фиг. 111. Схема устройства парогидравлического мультипликатора.
Оборудование для свободной ковки и работа на нем
172
Свободная ковка
Для ковки крупных поковок, когда требуются весьма большие усилия, применяют так называемые парогидравлические прессы. Основное их отличие от гидравлических прессов заключается в том, что вместо насоса с аккумулятором они имеют мультипликатор, работающий паром или сжатым воздухом (фиг. 111).
В корпусе мультипликатора установлены два цилиндра: паровой 2 и гидравлический /. В паровом цилиндре имеется поршень 3, шток которого одновременно служит плунжером гидравлического цилиндра 1. Пар под давлением 6—8 атм по трубе 4 поступает в цилиндр и давит сверху на поршень. Усилие, действующее на поршень, передается через гидравлический плунжер на воду. Но поскольку плунжер имеет сравнительно небольшую площадь, удельное давление, передаваемое на воду, получается значительным, достигая 300—400 атм. Вода под таким давлением по трубке поступает в рабочий цилиндр пресса.
КАК ОБЛЕГЧИТЬ ТРУД КУЗНЕЦА СВОБОДНОЙ КОВКИ
Долгое время труд кузнеца был очень тяжелым, особенно когда еще не было ни молотов, ни прессов, ни других подобных машин. С появлением молотов, однако, отпала необходимость только в молотобойце, а труд самого кузнеца и его подручных не только не облегчился, а в некоторых случаях сделался еще более тяжелым, так как на молотах стали ковать более тяжелые поковки.
Совершенно иначе обстоит дело теперь, когда имеется большое количество весьма разнообразных машин, механизмов и приспособлений, позволяющих облегчить труд кузнеца и его бригады, а часто полностью освободить их от физического труда.
Для проведения ковки необходимо доставить заготовку (или слиток) к печи, загрузить ее в печь, после нагрева — выгрузить, затем передать к молоту или прессу и в процессе ковки удерживать, перемещать и поворачивать заготовку в нужную сторону. При ковке мелких поковок все эти операции нетрудно выполнить, удерживая заготовку в клещах. Иногда клещи подвешиваются на цепи к монорельсу, имеющему подвижную тележку. При ковке крупных и средних поковок применяются подъемные краны, манипуляторы, шаржир-ма-ш и н ы и др. Эти машины и механизмы не только облегчают работу кузнеца, но и повышают производительность труда.
Если поковки или заготовки передаются всегда в одном направлении, то для ускорения и для облегчения труда рабочего можно применить монорельс. Это — балка фасонного профиля (рельс, тавр и т. п.), укрепленная на двух опорах на оп
Как облегчить труд кузнеца свободной ковки
173:
ределенной высоте. По балке на роликах перемещается тележка, к которой подвешена цепь с закрепленным на ней захватным устройством. Перемещение тележки и подъем груза могут осуществляться с помощью электродвигателей, что повышает производительность и облегчает труд рабочих.
В кузнечных цехах чаще всего встречаются подъемные краны двух типов: консольно-поворотные (поворотная стрела) и мостовые. Первые применяются при ковке на молотах и обслуживают круговую площадь или сектор, ограниченные длиной стрелы. Мостовые краны могут обслуживать любой участок цеха, находящийся в пределах расположения подкрановых путей. Они применяются в основном при ковке крупных поковок под прессами.
Три основные движения консольно-поворотного крана — подъем, поворот и передвижение тележки по стреле — могут выполняться вручную либо с помощью электродвигателей. На фиг. 112 показана схема электрофицированного крана. Он имеет вращающуюся колонну или остов 2, на которой укреплена поперечина или стрела 3. Вдоль поперечины может перемещать
174
Свободная ковка
ся тележка 7. Это перемещение осуществляется с помощью электродвигателей 8 и канатов 6. На тележке имеются блоки 5, через которые перекинут канат, служащий для подъема крюка с грузовой цепью 4. Один конец каната закреплен на краю стрелы, а другой наматывается на барабан 9, связанный передачей с электродвигателем 10. Поворот крана осуществляется электродвигателем 1 через систему шестерен.
Фиг. 113. Мостовой кран с двумя тележками (/ и 2) кантователем.
Описанный кран значительно повышает производительность труда и облегчает работу кузнечной бригады. Он служит не только для передачи заготовок от печи к молоту, но и для удержания и манипулирования поковкой в процессе ковки. Для удержания и перемещения заготовки применяются различные приспособления: захваты, вилки, клещи и т. д. Эти приспособления подвешиваются к крану на грузовой цепи.
Мостовые краны применяются для загрузки, выгрузки и переноса от печи к молоту или прессу крупных заготовок (слитков), а также для удержания и манипулирования заготовкой в процессе ковки. С этой целью краны снабжаются специальным приспособлением—кантователем (фиг. ИЗ). При ковке заготовку нужно в основном поворачивать вокруг своей оси, т. е. кантовать. Кантователь подвешивается на крюк мо-
Как облегчить труд кузнеца свободной ковки
175
чему поворачива-
Фиг. 114. Кантователь.
стового крана. Он имеет блок, через который перекинута бесконечная цепь, и электродвигатель, приводящий в движение цепь (фиг. 114). Эта цепь охватывает слиток или патрон, который удерживает слиток. С помощью электродвигателя цепь подтягивается в ту или иную сторону, благодаря ется слиток. Управление кантователем производится из будки крановщика. Кран перемещается вдоль цеха по подкрановым путям с помощью электродвигателя и системы передач. Поперечное перемещение груза (вдоль по крану) осуществляется за счет движения тележки, имеющей электродвигатель с передачей.
Загрузочные машины применяются для загрузки печей и для транспортировки слитка от печи к молоту или прессу. В производстве их называют шаржирмашинами. Они бывают двух типов: на рельсовом ходу и безрельсовые. Безрельсовые имеют три колеса: два спереди и одно сзади. Такие машины обладают большой маневренностью. Они разгружают кран или другой механизм, обслуживающий пресс,или молот в процессе ковки, однако применение их может быть оправдано лишь при ковке крупных поковок в цехах с большой производительностью.
Кузнечные манипуляторы — это сложные машины, которые производят захват поковки и все движения (манипуляции), необходимые при ковке. Такие маши
ны передвигаются по рельсам или непосредственно по полу Грузоподъемность их бывает в пределах от 2 до 50 т и выше. Стоимость манипулятора сравнительно высокая, и применение его может быть оправдано только при ковке тяжелых (более 200—300 кг) поковок. Например, при ковке крупных деталей тепловоза с применением манипулятора себестоимость поковки может быть снижена вдвое. Посредством манипулятора производятся следующие простые движения: захват поковки; вращение поковки; перемещение поковки вперед и назад, вверх и вниз, влево и вправо.
На фиг. 115 показан общий вид манипулятора. Ходовая тележка / манипулятора перемещается по рельсам. Движение тележки обеспечивает перемещение поковки вперед и назад. На тележке укреплена рама 2. Последняя представляет собой жесткую металлоконструкцию, к которой подвешен хобот с за-
176
С в ободная ковка
хватными клещами 3. Перемещение поковки вверх и вниз /достигается путем подъема и опускания хобота, подвешенного на блоках. Вращение поковки осуществляется шестеренной передачей от электродвигателя к хоботу.	/
До недавнего времени манипуляторы применялись только при ковке на прессах, так как удары и сотрясения при ковке на молотах затрудняли их работу. В настоящее время, благо-
Фиг. 115. Кузнечный манипулятор.
даря применению специальных амортизационных устройств, манипуляторы широко применяют при ковке на тяжелых молотах. Например, в кузнице Уралмашзавода манипуляторы обслуживают 5-тонные молоты, а на Челябинском тракторном заводе — 15-тонные.
Приспособления, облегчающие труд кузнеца. При ковке под прессами крупные слитки удерживаются с помощью патрона (фиг. 116). В слитке со стороны прибыльной части оттягивается хвостовик (цапфа), который вставляется в отверстие головки патрона 1. Головка укреплена на штанге 2, которую охватывает цепь крана 3. С противоположной стороны для уравновешивания укреплены грузы 4. Цепь приводится в движение кантователем, при этом штанга патрона, вращаясь, поворачивает и слиток.
Клещи-вилка, применяемые для загрузки заготовок в печь и выдачи их из печи, могут быть также использованы и для манипулирования поковкой при ковке (см. фиг. 48).
Совершенствование технологии свободной ковки
177
{Три изготовлении пустотелых поковок типа барабанов, втулок; колец и т. п- одной из наиболее трудоемких и ответственных операций является раскатка на оправке. Обычное приспособление для раскатки состоит из двух стоек и цилиндрической
Фиг. 116. Кузнечный патрон.
оправки, свободно опирающейся на стойки (в производстве их называют коньками). Стойки или коньки устанавливаются без закрепления на плите под молотом или прессом. Установки и съем стоек очень трудоемкая операция, требующая много
времени и физического напряжения. Во время работы стойки могут сместиться относительно оси бойка и потому нужно периодически подправлять их, возвращая в первоначальное положение. На это также непроизводительно тратятся время и силы.
На Кировском заводе в Ленинграде применено очень удобное приспособление для раскатки (фиг. 117). К плите 1
Фиг. 117. Откидные коньки.
с двух сторон привариваются кронштейны 2 с отверстиями. К кронштейнам с помощью осей 3
крепятся коньки 4. В рабочем положении коньки опираются основанием на плиту, а оси лишь фиксируют их положение. В нерабочем положении коньки вращением вокруг осей разводятся в стороны, освобождая поверхность плиты для других операций.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СВОБОДНОЙ КОВКИ
Одни и те же поковки кузнецы выполняют иногда различными приемами и в различной последовательности. Одни технологические процессы лучше, другие хуже, но едва ли существу-
12 Заказ № 291
178
Свободная ковка
ет совершенный технологический процесс, который невозмс^жно было бы изменить к лучшему. Дело в том, что технологический процесс зависит от уровня развития техники и форм организации труда, а ни то, ни другое никогда не остается неизменным. Значит, и технологический процесс может и должен непрерывно изменяться и совершенствоваться.
Важным средством для внедрения в производство рациональных передовых технологических процессов является разработка межзаводской технологии на основе обобщения опыта передовиков производства различных заводов. Впервые такая технология была создана по инициативе лучших кузнецов и технологов Ленинграда. В настоящее время межзаводская технология внедряется в производство на многих предприятиях нашей страны. Конечно, и межзаводская технология не может оставаться неизменной. Она должна и будет непрерывно улучшаться и совершенствоваться, как и любой другой технологический процесс. Поэтому приводимые далее примеры рационализации технологических процессов не следует считать вполне совершенными. Но они заслуживают внимания потому, что по сравнению с ранее применявшейся технологией являются более рациональными, т. е. дают более высокую производительность труда, экономию металла, облегчают труд рабочих, улучшают качество поковок и т. д.
Ковка под молотами мелких и средних поковок
IB последнее время на заводах наметилось определенное стремление к коренному улучшению технологических процессов ковки под молотами. Вековые традиции ковки плоскими бойками с помощью универсального инструмента рушатся, и взамен этого все шире применяется специализированный инструмент — штампы.
Опыт передовых кузнецов — мастеров своего дела — убедительно показал, что даже при изготовлении небольшой партии деталей выгодно применять простые, но специально предназначенные для ковки данной детали инструменты и приспособления: кольца, подкладки, обжимки и т. п.
Изготовление мелких фасонных поковок — гаечных ключей, тройников, болтов и т. п. требует применения многообразного инструмента. Между тем, такие детали часто изготовляются большими партиями, и в результате на это затрачивается много времени. Применение вместо универсального ручного инструмента простых штампов и оснастки в таких случаях значительно повышает производительность труда, улучшает качество и точность поковок и дает существенную экономию металла и топлива.
Гаечные ключи можно ковать с применением простых
Совершенствование технологии свободной ковки
179
штампов по технологической схеме, показанной на фиг. 118. Концы заготовки обрабатываются в цилиндрических или еще лучше— в сферических обжимках, благодаря чему происходит набор металла под головки ключа. Затем с помощью специальных конических обжимок производится протяжка стержня (рукоятки). Полученную заготовку после подогрева штампуют в подкладном штампе. Для вырубки зева ключа также применяют подкладной штамп с направлением для пробойника. В заключение производится отделка поковки.
Фиг. 118. Ковка гаечного ключа:
1,2, 5 — последовательность операций.
Тройники для соединения трубопроводов обычно изготовляются в кузнечных цехах свободной ковкой. Эффективная технология ковки тройников схематически показана на фиг. 119. Заготовка осаживается в торец, после чего бойками оттягивается один отросток. Затем отростком заготовка заводится в отверстие нижнего штампа, а выступающая часть осаживается до Т-образной формы. Торцы выравниваются ударами бойков, после чего производится предварительная штамповка тройника в другом подкладном штампе. Затем повторно выравниваются торцы, и заготовка окончательно штампуется в третьем разъемном штампе.
Болты и другие детали подобного типа, в виде стержня с утолщением на конце, лучше всего ковать с помощью подкладного штампа, имеющего отверстие по форме изготовляемой поковки (фиг. 120). В отверстии должен быть предусмотрен вкладыш для выбивания откованной детали и рукоять для удержания штампа во время работы. Однако при отковке болтов с длинным стержнем такой штамп применить нельзя, так как он будет
12*
180
Свободная ковка
громоздким и небезопасным в работе: при неточных удавах штамп может быть выброшен. Для ковки таких болтов лейин-градский кузнец Н. Загорский применил специальный откидной штамп (см. фиг. 120), который укрепляется клином непосредственно в шаботе молота. Стойка 1 приварена к плите 2, которая может поворачиваться вокруг оси 3, вставленной в основание штампа 4. Для установки стержня стойка наклоняется, а затем
фиг. 119. Ковка тройника:
а, б, в, г, д, е — последовательность операций.
Фиг. 120. Ковка болта "с длинным стержнем.
возвращается в исходное положение. Стержень одним концом упирается в упор 5, а на другой его конец надевается матрица 6. Вначале дается легкий удар по заготовке, а затем последовательными ударами конец заготовки осаживается, приобретая нужную форму.
Резцы для механической обработки изготовляются на каждом заводе в большом количестве. Ковка резцов без применения специальной оснастки требует много времени и не обеспечивает необходимую точность и высокое качество инструмента. Применение же простых штампов и приспособлений намного повышает производительность труда, облегчает труд кузнеца и при более высоком качестве изделий позволяет достигнуть существенной экономии металла.
Совершенствование технологии свободной ковки 181
Проходные отогнутые резцы можно изготовлять с помощью простого приспособления в следующем порядке. Протянутая на прямоугольное сечение заготовка укладывается на штамп-нижник; сверху устанавливается накладка и ударами бойка одновременно производится рубка и загибка головки резца на требуемый угол (фиг. 121,а). После подогрева производится обрубка конца и отделка резца в приспособлении (фиг. 121,6).
Ковка отрезных двухконечных резцов на Первоуральском новотрубном заводе производится с помощью простых приспособлений (предложение А. Школяр), при этом производительность
Фиг. 121. Ковка проходного отогнутого резца.
труда по сравнению с ручной ковкой повышается на 250—300%. Схема технологического процесса показана на фиг. 122. Вначале оттягивается перка резца, для чего используется клиновидная подкладка. Затем с помощью накладки делается при-сечка гнезда для режущей пластинки. Далее заготовка устанавливается на подкладке, имеющей выступ для точной фиксации, и производится обрубка излишков конца перки, после чего следует окончательная отделка и правка резца.
В условиях современного производства, когда бригады и цехи переходят на работу по хозрасчету, еще большее значение приобретает борьба за экономию металла. Важным резервом экономии металла является строгое соблюдение допусков при ковке и, в частности, ковка по минусовым допускам. При свободной ковке разница в максимальных—минимальных размерах, допускаемых чертежом, достигает нескольких миллиметров, а иногда, при ковке крупных поковок, превышает 10 мм. Поэтому изготовление поковки по минимальным допустимым размерам (это и есть ковка по минусовым допускам) позволяет достигнуть большой экономии металла без всякого изменения технологического процесса. Вместе с этим уменьшается фактический припуск на механическую обработку, что разгружает механические цехи,
162
Свободная ковка
Фиг. 122. Ковка отрезного двухконечного резца-а, б, в, г — последовательность операций.
вать поковку, показанную на фиг. 123.
снижает общую трудоемкость изготовления детали и ее себестоимость.
Конечно, ковка по минусовым допускам требует большей тщательности при проведении всех операций, большего опыта и квалификации кузнеца —-большого мастерства в конечном счете. Перекосы, смещения, кривизна —все это должно быть сведено к минимуму или к нулю, так как такие дефекты при механической обработке не устраняются вследствие снижения фактического припуска на обработку. По этой же причине нельзя допускать при ковке зажимы, забоины, вмятины, окалину, т. е. поверхность откованной поковки должна быть гладкой, чистой.
Рассмотрим на конкретном примере, что может дать ковка по минусовым допускам. Предположим, что нужно отко-Расчетный вес этой по-
ковки по номинальным размерам составляет 35 568 г. Если вместо диаметра 160 мм взять 157 мм, вместо диаметра 100 мм взять 98 мм, наконец, вместо длины 180 мм и 60 мм взять соответственно 177 мм и 58 мм, то вес поковки будет 33 540 г, т. е. на 2028 г меньше.	,
Ленинградский кузнец М. Серафимович вдумчиво изучает получаемые им задания на ковку. Он тщательно, критически и в то же время с творческим огоньком анализирует технологические процессы, составленные технологами. Благодаря предложенным им усовершенствованиям при ковке многих деталей удалось добиться экономии металла, повысить производительность труда. Например, в книге «Из опыта новаторов и стахановцев кузнечных и штамповочных цехов ленинградских заводов» М. Серафимович описывает интересный технологический процесс ковки фасонной планки (фиг. 124,а). По старой технологии эта поковка
Совершенствование технологии свободной ковки
183
ковалась из квадратной заготовки длиной 150 мм, стороной квадрата 75 мм (фиг. 124,6). Вес заготовки при этом был 6,5 кг, а вес поковки — 4,6 кг. Концы заготовки в процессе ко*вки обру-
бались. М. Серафимович предложил ужесточить допуски на изготовление поковки, повысить точность ковки и снизить припуски на механическую обработку. Схема нового технологического процесса ковки приведена на фиг- 125. Заготовка берется такого же сечения, но длиной 85 мм, что составляет 3,6 кг. Производится
Фиг. 123. Ковка по минусовым допускам.
осадка, а затем проковка
до размеров 54X64X120 мм. Дальше делается засечка, а затем
с помощью полукруглой подкладки — прожим середины и про-
тяжка. В заключение производится правка, для чего применяется вкладыш-оправка. Новый технологический процесс позволяет снизить вес поковки с 4,6 кг до 3,5 кг, т. е. на 24%, а вес заготовки с 6,5 кг до 3,6 кг, т. е. на 44%. При этом улучшается качество самой поковки.
Таким же путем М. Серафимович достиг экономии металла при ковке
Фиг. 125. Новый процесс ковки: а, б, в, г, д — последовательность операций.
Фиг. 124. Ковка фасонной планки с обрубкой концов.
болтовой стяжки (фиг. 126). Для изготовления этой поковки ранее применялась заготовка с размерами 125X125X560 мм, весом 39 кг. Значительная часть металла уходила в отход при обрубке концов /, 2. По новому технологическому процессу при-
184
Свободная ковка
менена заготовка размерами 125X125X510 мм; обрубка концов не производится, а взамен этого делается правка. Конечно, при-
Фиг. 126. Болтовая стяжка: а — чертеж поковки; б — ковка с обрубкой концов; в — ковка с правкой.
менение заготовки более точных размеров требует большого вни
мания и тщательности при проведении всех операций ковки, а это возможно при высоком мастерстве кузнеца, при более высокой культуре производства. В
Фиг. 127 Поковка с фланцем.
результате получается несомненный эффект — экономия металла до 12,5%.
На Челябинском-тракторном заводе поковка с фланцем, показанная на фиг. 127, изготовлялась на парогидравлическом прессе мощйостью 1000 т. Квадратная заготовка длиной 340 мм и стороной квадрата 250 мм обкатывалась
на плоских бойках до диаметра
305 мм, после чего в подкладном кольце высаживался фланец. Затем поковка вместе с подкладным кольцом устанавливалась на матрицу для прошивки отверстия (фиг. 128, а, б). Центриро-
вание производилось по наружным диаметрам матрицы и кольца. С помощью прошивня производилась прошивка. При этом значительная часть металла терялась на отход в виде .выдры.
Кузнец-новатор этого завода В. Малахов, совместно1 с технологом Ф. Ган, разработали и внедрили в производство новую технологию ковки детали на трехтонном паровоздушном молоте. Как и раньше, заготовка обкатывается на плоских бойках до диаметра 305 мм. После этого следует прошивка, которая производится с двух сторон: вначале прошивень внедряется до половины высоты поковки, затем она поворачивается на 180°, и окон-
Совершенствование технологии свободной ковки
185
нательная прошивка производится с другой стороны. При таком способе прошивки отход металла на выдру получается значительно меньше. Прошитая заготовка подвергается правке, а затем вставляется в кольцо, с помощью которого высаживается фланец. Чтобы металл щ-ри этом не затекал внутрь отверстия, в послед-
Фиг. 129. Ковка по новому технологическому процессу:
а, б, в — последовательность операций.
Фиг. 128. Ковка по старому технологическому процессу.
При весе поковки 136 кг новый технологический процесс дает экономию металла 32 кг и облегчает труд кузнеца, так как размер требуемой заготовки по высоте соответственно весу уменьшается до 270 мм вместо 340 мм по старому технологическому процессу.
Существенного повышения производительности труда, сокращения потерь металла на угар и расхода топлива на нагрев многие передовые кузнецы добиваются путем сокращения числа нагревов при ковке. С этой целью необходимо сократить общую продолжительность ковки, т. е. период времени, в течение которого происходит подстывание металла, что в свою очередь требует либо существенного изменения в технологическом процессе, либо интенсификации труда при ковке. Конечно, как то, так и другое возможно лишь при условии высокой квалификации кузнеца, т. е. сочетания навыков мастерства и осмысленного, творческого отношения к выполняемой работе, понимания всех явлений, происходящих при ковке (нагрев, деформация, превращение в металле и т. п.).
Кузнец А. Рябов, участвуя в соревновании на звание «Лучший кузнец Ленинграда», за счет сокращения числа нагревов и рационализации технологии ковки доводил выполнение
Фиг 130. Технологический процесс ковки кронштейна: а — старый: б — новый.
0ttO
Фиг. 131. Анкерный болт (а); технологический процесс ковки болта (6). Слева—старая, справа—новая технология.
Свободная ковка
Совершенствование технологии свободной ковки
187
норм до 650%. Кронштейн, изображенный на фиг. 130, ковался с применением трех нагревов. А. Рябов изготовил скобу и вкладыш и, применив технологический процесс, показанный на фиг. 130, б, выполнил ковку в один нагрев. Производительность
Фиг. 132. Технологический процесс ковки цапфы старый (слева) и новый (справа).
при этом возросла на 200%. Кроме того, была достигнута экономия топлива на 50% и сокращены потери металла на угар.
Кузнец Уральского завода тяжелого машиностроения Г. Коваленко усовершенствовал технологию изготовления анкерного болта и за счет уменьшения числа нагревов добился повышения производительности труда на 25—30% и снижения
188
Свободная ковка
расхода топлива. При изготовлении такого болта по типовой технологии кузнецы тратили много времени на отделку головки (Лиг 131) Квадратная заготовка проковывалась на размер ’	220X110 мм, после.чего
Фиг. 133. Технологический процесс ковки спе-циального болта (старый—слева и новый— справа).
производилась присеч-ка металла для головки и оправка ее по высоте ПО мм. Затем отрубалась сферическая часть головки, уголки ее срубались, и после оправки заготовка подавалась в печь на подогрев. Далее следовала проковка стержня болта до диаметра ПО мм и в заключение—обрубка излишков. Г. Коваленко предложил после при-сечки металла на головку делать предварительную проковку шейки болта до диаметра 115 мм, а после этого с помощью специально изготовленного им же фасонного топора производить обрубку головки, придавая ей сразу необходимую форму. В заключение производится проковка стержня до диаметра 110 мм и обрубка излишков.
Кузнец Уральского завода тяжелого машиностроения В. Пьянков предложил усовершенствование в технологи
ческом процессе ковки цапфы, введя вместо операции протяжки на оправке глубокую прошивку. Число нагревов при этом сократилось с 3 до 2, а время ковки с 80 мин. до 59, т. е. на 21 мин. Достигнута соответственно экономия топлива и уменьшены потери на угар. Схема старого, и нового технологических процессов показана на фиг. 132.
Совершенствование Технологии свободной ковки
189
Другой молодой кузнец того же завода И. Жерновников внес усовершенствование в технологический процесс ковки специальных болтов с квадратом посредине. По принятой ранее технологии эти болты ковались свободной ковкой под плоскими бойками. При этом стержень болта смещался относительно квадрата, что требовало трудоемкой операции правки. По технологии, предложенной кузнецом, для изготовления квадрата был применен пружинный штамп, а стержень болта обкатывался в круглых каталках (фиг. 133). Применение нового технологического процесса дало следующее: 1) сокращение рабочего времени на изготовление одной поковки на 3 мин. 50 сек.; 2) экономию свыше 1 кг топлива на 1 поковку; 3) экономию 150 г металла на каждой поковке; 4) уменьшение припусков на механическую обработку болта; 5) устранение брака при ковке.
Как правило, при свободной ковке оснастку, т. е. приспособления, инструмент, подкладные штампы и т. п., необходимые для проведения технологического процесса, изготовляет сам кузнец. Поэтому, усовершенствуя тот или иной процесс, кузнец должен учитывать трудоемкость изготовления оснастки с тем, чтобы время, необходимое для выполнения задания по отковке одной или партии деталей, включая время на изготовление оснастки, не превышало времени, потребного для той же работы, но без оснастки. При этом следует иметь также в виду, что применение оснастки, как правило, не только повышает производительность труда, но улучшает качество поковок и облегчает труд рабочего. Но вместе с этим бывают случаи, когда несовершенная, недостаточно продуманная технология, даже при использовании специальной оснастки не обеспечивает высокое качество поковки.
Грузоподъемные крюки, например, имеют сложную конфигурацию и жесткие допуски по размерам. Это приводит к трудностям при изготовлении их свободной ковкой и требует от кузнецов больших навыков, применения специальных инструментов и приспособлений. На многих заводах изготовление двурогих крюков грузоподъемностью до 10 т происходит по технологии, приведенной на фиг. 134. Исходная заготовка протягивается на прямоугольное сечение высотой, равной диаметру стержня, и шириной, равной расстоянию между краями рогов. Далее производится пережим и предварительная протяжка стержня, скругляются углы заготовки и пробиваются 2 отверстия. После этого гребню крюка в сечении придается трапециевидная форма, перемычки у отверстий прорубаются, и оба рога загибаются окончательно по шаблону. Ковка крюка по такой технологической схеме требует много времени, а главное — не обеспечивает высокой прочности изделия.
На Первоуральском новотрубном заводе внедрена в производство более совершенная технология ковки, дающая повыше-
Фиг. 134. Нерациональная технология ковки крюка:
, б, , д, е, сис, — последовательность операций.
Фиг. 135; Рациональная технология ковки крюка:
, б, в, , д, е, ж — последовательность операций.
Свободная ковка
Фиг. 136. Расположение волокон в крюках, откованных по различной технологии.
Совершенствование технологии свободной ковки
Г91
ние производительности труда и более высокое качество поковки (фиг. 135), Заготовка протягивается на прямоугольное сечение, затем надрубается вдоль оси с последующей разводкой концов. Стержень протягивается в цилиндрических, а рога — в конических обжимках. Далее рога загибаются по шаблону, а гребень крюка проковывается в сечении по трапеции. В заключение производится правка и отделка поковки.
Расположение волокон в крюках, изготовленных по первому и второму вариантам, схематично показано на фиг. 136, а п б. Ясно, что во втором случае, когда волокна загибаются вдоль контура рогов, прочность крюка будет выше.
Фиг. 137. Ковка вала с помощью подкладных штампов.
В последнее время все большее применение при свободной ковке находят подкладные штампы. В таких штампах можно производить штамповку с заусенцем и без него. При штамповке с заусенцем очень важное значение имеет правильное взаимное расположение (совпадение) верхнего и нижнего штампов. Так как закрепление их не производится, то совпадение достигается при помощи специальных выступов. Наилучшие результаты получаются, если в одном из штампов (например, нижнем) устанавливаются штыри, которые должны заходить в соответствующие отверстия в верхнем штампе.
Применение подкладных штампов не требует больших затрат, и потому их изготовление экономически оправдывается при ковке небольших партий деталей, а в некоторых случаях и при единичной ковке. Основное технологическое преимущество подкладных штампов сводится к тому, что течение металла ограничивается стенками штампа и получающиеся поковки по своей точности приближаются к штампованным. Это позволяет резко снизить припуск на механическую обработку, что снижает расход металла и общую трудоемкость изготовления детали. Кроме того, облегчается труд кузнеца и повышается производительность.
192
Свободная ковка
На Челябинском тракторном заводе ковка вала, показанного на фиг. 137, а, производилась по следующей технологии: 1) предварительная обкатка заготовки с целью устранения вмятин, забоин и др; 2) присечка заготовки круглым прутком в месте образования бурта; 3) оттяжка хвостовиков вала. Кузнец-новатор этого завода В. Малахов применил подкладные штампы, в
Фиг. 138. Вид поковки при старом технологическом (л), при новом технологическом процессе с уменьшенными припусками (б) и схема ковки (в).
которых производится пережим и обкатка бурта до окончательного размера, после чего хвостовики вала оттягиваются и обкатываются также до окончательного размера (фиг. 137, б, в, г).
Благодаря применению подкладных штампов сокращается общее время, необходимое для ковки, а главное полностью устраняется эксцентричность бурта по отношению к хвостовикам, т. е. улучшается качество поковки и снижается процент брака.
Образцы высокой производительности труда показывает кузнец Уральского вагоностроительного завода А. Лукиных. Пользуясь подкладными штампами, он добивается снижения припусков и тем самым не только экономит металл, но и снижает трудоемкость механической обработки детали. Характерным примером творческого труда А. Лукиных может служить деталь, показанная на фиг. 138. Ранее она изготовлялась из поковки, имевшей большие напуски. Ковка поковки производилась на бойках. Кузнец-новатор, применив подкладные штампы, снизил допуски и припуски, устранил напуски и тем самым приблизил поковку к форме окончательной детали.
Совершенствование технологии свободной ковки
193
Фиг. 139. Ковка коромысел: а — старый и б — новый технологический процесс.
Новый технологический процесс изготовления поковки схематически показан на фиг. 138, в. Заготовка осаживается в подкладном штампе в виде кольца, затем с помощью прошивня в: ней прошивается глухое отверстие. Металл при этом течет вверх, образуя чашу. После отделки производится прошивка сквозного отверстия. Для этого заготовка устанавливается на другое подкладное кольцо, а сверху наставляется ступенчатый прошивень, положение которого фиксируется в заготовке по большему диаметру.
Кузнец Ленинградского металлического завода А. Рябов применил подкладные штампы при изготовлении поковки коромысла и добился снижения расхода металла до 12 кг на каждой поковке. По утвержденной технологии поковка изготовлялась из заготовки весом 30 кг по следующему технологическому процессу (фиг. 139): 1) протяжка планки, 2) зарубка середины, 3) оттяжка концов на конус, 4) протяжка на конус по смежным граням, 5) обрубка концов по шаблону.
А. Рябов предложил новый технологический процесс, по которому ковка ведется из заготовки весом 13 кг вместо 30 кг по старой технологии. Первые три операции остались без изменения, 4 операция—штамповка в подкладных штампах, 5 — протяжка концов на конус и правка по шаблону. Весь процесс выполняется за один нагрев. Ковка в подкладных штампах позволяет получить более точные размеры и поэтому резко снизить припуск на механическую обработку. Вес поковки по новой технологии 15,7 кг вместо 24,5 кг по старой.
А. Рябов внес также коренное усовершенствование в технологический процесс ковки корпуса вентиля. Он применил закрытые подкладные штампы, в которых штамповка происходит с образованием заусенца. Раньше эта поковка изготовлялась свободной ковкой из заготовки весом 17,5 кг. Технологический процесс, предложенный А. Рябовым, показан на фиг. 140. Вначале с помощью подкладного кольца получается выступ а, после этого оттягиваются четыре отростка, а затем окончательная фор-
13 Заказ № 291
194
Свободная ковка
ма поковки получается с помощью подкладных штампов. Совпадение верхней и нижней частей штампа достигается установкой штифтов в нижнем штампе, которые заходят в отверстия верхнего Пои новом технологическом процессе вес заготовки снизился н	с 17,5 кг до 8,7 кг, т. е.
Фиг. 140. Ковка вентиля с помощью подкладных штампов.
на 8,8 кг, что составляет 50%. Кроме того, значительно снизилась трудоемкость механической обработки.
Метод штамповки в закрытых подкладных штампах с заусенцем известен давно, однако до настоящего времени он не применяется достаточно широко при свободной ковке. Некоторые кузнецы склонны объяснить это слож
ностью изготовления штампов. Между тем это далеко не так. Еще
до Великой Отечественной войны многие передовые кузнецы научились сами изготовлять штампы методом штамповки. С этой целью заготовки для верхней и нижней частей штампа нагреваются до ковочной температуры, между ними помещается поковка, откованная ранее с высокой точностью, и ударами молота
или нажатием пресса поковка вдавливается в горячие заготовки, образуя там соответствующие полости. После остывания штампов производится необходимая слесарная доводка, а затем — термическая обработка. Одним из первых энтузиастов такого метода изготовления подкладных штампов был кузнец Ижорского завода М. Широких.
Для изготовления поковки рыма М. Широких применил штамп, сделанный им самим же методом штамповки. Раньше ковка рыма происходила за 10 операций и требовалось 6 нагревов. При изготовлении рыма по новой технологии с применением подкладных штампов весь процесс происходит за 1 нагрев, а число операций сокращается с 10 до 4. Заготовка штампуется в подкладном штампе, затем на другом — обрезном штампе производится обрезка заусенца и на третьем штампе прошивается пленка в проушине рыма.
Изготовление подкладных штампов методом вдавливания готовой поковки в раскаленную заготовку (штамповка
Совершенствование технологии свободной ковки
195
13л
196
Свободная ковка
штампов) настолько просто и доступно, что оправдывает себя даже при ковке небольшой партии поковок-
Кузнец Тбилисского завода «Станок» В. Замуленко занимается восстановлением и ремонтом металлорежущих станков. Поковки, изготовляемые им, повторяются сравнительно редко. Тем не менее, он по возможности стремится использовать подкладные штампы, которые изготовляет сам методом штамповки. Так, например, при ковке детали типа рукоятки В. Замуленко применяет подкладные штампы в виде глухих колец с выемкой под стержень рукоятки. Предварительно стержень 1 оттягивается на плоских бойках, после чего заготовка окончательно изготовляется в штампе 2 (фиг. 141, а). Из штампа заготовка извлекается с помощью специальной подставки в'виде разрезного кольца (фиг. 141, б). Для этого штамп с поковкой устанавливается на кольцо в перевернутом положении, в отверстие вставляется штырь и ударами бойка поковка выбивается.
Особое место в свободной ковке занимают гибочные работы. Эти работы в большинстве случаев выполняются вручную и поэтому требуют много времени. Как правило, гибка производится на плитах с применением кузнечных приспособлений и специального инструмента. Кузнец-гибщик Уральского завода тяжелого машиностроения И. Макеев, применяя рациональные методы труда, значительно усовершенствовал разнообразные процессы гибки и добился резкого снижения трудоемкости при изготовлении различных деталей. Например, деталь, показанную на фиг. 142, а, И. Макеев гнет на штампе в два перехода (фиг- 142, б). При необходимости произвести гибку на другой угол применяются подкладки из листовой стали (фиг. 142, в).
Загибка детали по радиусу ранее производилась вручную, для чего заготовка (фиг. 143, а) с помощью клина закреплялась на приспособлении и конец ее загибался ударами кувалды (фиг. 143, б). И. Макеев использовал для гибки фрикционный пресс и приспособление, показанное на фиг. 143, в. При старом способе гибки за смену удавалось изготовить до 50 шт. деталей, при новом — до 350. На изготовление приспособления И. Макеев затратил всего 2 часа, но зато он достиг рекордной нормы выработки — 600 %.
Ковка крупных поковок
Производительность труда при ковке крупных поковок под прессами во многом зависит от способов удержания и перемещения заготовки, или, как говорят, манипулирования заготовкой. Если обрабатываемая заготовка имеет хвостовую часть, которую можно вставить в патрон, то все манипулирова
Совершенствование технологии свободной ковки	197
ние осуществляется этим патроном и кантователем. При отсутствии хвостовой части высокопроизводительная работа может быть обеспечена манипулятором. Однако последний имеет ограниченную мощность и при обработке крупных заготовок, имеющих малую длину и значительное поперечное сечение, применение манипулятора может оказаться неэффективным, либо вовсе невозможным. В этом случае важное значение имеет уменье кузнеца манипулировать заготовкой с помощью пресса и вспомогательного ручного инструмента.
В основном манипулирование при ковке прямоугольных заготовок сводится к кантовке через ребро и вращению вокруг вертикальной оси. Крупные прессы имеют выдвижной стол, что значительно облегчает кантовку. Делается это так. Верхний боек опускается на край заготовки и одновременно выдвигается стол, как показано на фиг. 144, а. Заготовка переворачивается* на смежную грань. Для поворота вокруг вертикальной оси под заготовку, примерно в центре ее, заводится подкладка с выпуклой поверхностью, а затем с помощью лома или ваги производят поворот заготовки. Подкладка уменьшает трение между заготовкой и столом, и поэтому поворот не требует значительных усилий (фиг. 144, б).
Крупные поковки изготовляются небольшими партиями или даже единицами, т. е. ковка крупных поковок относится к мелкосерийному или единичному производству. Такие поковки изготовляются из тяжелых слитков. Процесс ковки — длительный и требует применения мощного и дорогостоящего оборудования. Обычно — это гидравлические прессы. Поэтому всякое, иногда даже незначительное усовершенствование технологического процесса ковки может дать существенный эффект повышения производительности труда, экономии металла, облегчения труда рабочих, снижения трудоемкости механической обработки и т. п.
Много ценных усовершенствований в технологию ковки крупных поковок на прессе внес кузнец Уральского завода тяжелого машиностроения А. Александров. Он не только в совершенстве владеет приемами ковки, но и хорошо понимает сущность явлений, происходящих при горячей обработке металла. Ранее указывалось, что протяжка квадратного сечения гораздо более производительна, чем протяжка круглого сечения: она обеспечивает более высокое качество поковки (отсутствие внутренних трещин и др.). Это хорошо известно А. Александрову, который предложил на первый взгляд незначительное усовершенствование в технологии ковки ступенчатого вала (фиг. 145). При внедрении предложения в производство выявилось существенное повышение производительности труда. Вал имеет 4 различных диаметра и изготовляется из слитка весом 6,7 т. По старой технологии после обрубки поддона производилась проковка
1 98
Свободная ковка
Фиг. 145. Ступенчатый вал.
Совершенствование технологии свободной ковки
199
вала по всей длине на диаметр 370 мм. Затем после разметки на части I, II, III, IV производилась ковка на все размеры по чертежу.
По предложению А. Александрова заготовка вначале проковывается на квадрат размером стороны 370 мм. После этого делается разметка частей вала. Далее части I, II и III проковываются на квадрат размером стороны 365 мм, а вслед за тем часть III — на квадрат размером стороны 330 мм. Лишь после этого все части вала обкатываются на круг по размерам чертежа. Последней куется часть I на круг диаметром 320 мм.
Еще более существенного результата А. Александров добился при изготовлении рабочего колеса шагающего экскаватора (фиг. 146, а). Эта поковка изготовляется из слитка весом 6,7 т за два нагрева. Она имела вид диска со ступицей, т. е. значительно отличалась по конфигурации от готовой детали. Поэтому при механической обработке очень много металла уходило в стружку. Порядок проведения ковочных операций был следующий (фиг. 146, б): 1) ковка цапфы под патрон; 2) обжим граней; 3), обрубка заготовки на длину 1440 мм; 4) осадка до высоты 700 мм; 5) подогрев; 6) осадка до высоты 430 мм; 7) раз-гонка поля до высоты 320 мм с подкладкой для образования углубления диаметром 680 мм; 8) прошивка отверстия диаметром 175 мм; 9) правка поковки по высоте и обкатка по диаметру.
А. Александров предложил изготовлять две поковки из слитка весом 12 т, ведя ковку за 3 нагрева. Но главное, он изменил конфигурацию поковки, приблизив ее к форме готовой детали. С этой целью был применен специальный боек, показанный на фиг. 146, в. По новому технологическому процессу ковка осуществлялась следующим образом (фиг. 146, г): 1) ковка цапфы под патрон; 2) обжим граней; 3) проковка на диаметр 700 мм; 4) обрубка прибыли и отрубка двух заготовок длиной 1300 мм каждая; 5) подогрев; 6) осадка заготовки до высоты 700 мм; 7) подогрев; 8) осадка до высоты 430 мм с образованием углубления за счет подкладного диска диаметром 950 мм и высотой 90 мм; 9) разгонка поля специальным бойком с образованием углубления со стороны ступицы; 10) прошивка отверстия диаметром 175 мм; 11) обкатка по наружному диаметру и правка по высоте с применением специального бойка. Применение новой технологии дало экономию металла по 700 кг на каждую поковку. Кроме того, достигнута большая экономия на снижении трудоемкости механической обработки и резко возросла производительность труда.
Одной из наиболее сложных и трудоемких поковок, изготовляемых свободной ковкой, является коленчатый вал. Это, как известно, весьма ответственная деталь, и поэтому к качест-
200
Свободная ковка_________________________
ву ее на всех стадиях изготовления предъявляются высокие требования. Особенно сложно изготовлять коленчатые валы, у
которых отдельные колена
Фиг. 147. Ковка коленчатого вала без разворачивания колен.
располагаются в различных плоскостях, под углом друг к другу. Обычно ковку коленчатых валов ведут последовательной обработкой отдельных его частей. Для крупных коленчатых валов это единственно
возможный способ изготовления, так
как для штамповки потребовались бы несоразмерно большие штампы. Некоторые коленчатые валы, например, для дизель-моторов больших судов могут иметь длину до 10 м при весе более 10 т.
Обычная технология изготовления коленчатых валов сводится к следующему. Слиток после соответствующей подготовки (биллетирова-ние, осадка) проковывается на прямоугольное сечение, затем производится передача колен в одной плоскости, после этого следует черновая -механическая обработка (обдирка) шеек и далее, после подогрева каждой шейки в горне — раз
ворот колен под требуемый угол с помощью специального приспособления. Такая технология требует сложной оснастки, местный нагрев шеек затруднен, а весь процесс в целом очень трудоемкий.
На Новокраматорском машиностроительном заводе разработана и внедрена в производство новая, более совершенная технология ковки коленчатых валов с разворотом колен в процессе ковки. Ковка ведется из слитка весом 4,5 т. Вес готовой поков-
ки— 2650 кг. Технологический процесс ковки заключается в следующем (фиг. 147).
I вынос. Из прибыльной части слитка оттягивается цапфа под патрон, производится биллетировка слитка и отрубка кюм-пеля. Далее следует подогрев для II выноса.
II вынос. Осадка слитка. Протяжка на круглое сечение. Средняя часть слитка проковывается на прямоугольное сечение для получения второго среднего колена. Подогрев перед III выносом.
III в ын о с. Подсечка средней части заготовки. Эта операция производится с помощью «уголка» и специального нижника с плоскостями, расположенными под углами 30° и 60° Заготовка
Совершенствование технологии свободной ковки
201
укладывается одной из граней средней прямоугольной части на плоскость нижника с углом 60°, и уголком производится подсечка. Далее заготовка той же гранью укладывается на плоскость нижника, расположенную под углом 30°, и производится вторая подсечка. Затем следует передача металла на третье колено. Для этого второе колено поворачивается в первоначальное положение на нижнике, т. е. под углом 60°, и нажатием бойка производится передача металла в нужном направлении. В этот момент 3 колено имеет еще круглое сечение. Сохраняя положе-
Фиг. 148. Последовательная ковка коленчатого вала.
ние 2 колена строго под углом 60°, 3 колено помещается на плоский боек и проковывается на прямоугольное сечение. После этого производится подсечка металла на 3 колено, причем одновременно засекается смежная с ним концевая часть вала — фланец. Далее эта часть протягивается на размер по чертежу, отрубается излишек металла, и 3 колено отделывается на поковочный размер. Производится подогрев второго конца заготовки перед IV выносом. При этом откованная часть должна оставаться вне печи во избежание перегрева.
IV вынос. Точно в таком же порядке отковывается 1 колено и другая концевая часть вала. Поковка маркируется и передается на термическую обработку. Следует иметь в виду одну особенность описанной технологии. Шейки коленчатого вала в поковке не отковываются, а входят в напуск при отковке колен. Это целесообразно лишь в том случае, если шейки сравнительно короткие, длиной не более диаметра.
202
Свободная ковка
Принципиально новый технологический процесс изготовления коленчатых валов применила французская фирма в г. Сен-Шамон. Предложенный способ заключается в последовательной ковке отдельных колен вала в специальном приспособлении (фиг. 148). Это приспособление может быть установлено на любом гидравлическом прессе, имеющем соответствующее усилие и штамповую высоту.
Верхние плоскости основной плиты 6 обработаны и служат направляющими для двух боковых ползунов 5, предназначенных для высадки щек. В ползунах установлены нижние половины двух штампов 7 для обжима коренных шеек. Кроме того, один из этих штампов (справа) удерживает последнее изготовленное колено на нужном расстоянии и под определенным углом по отношению к колену, которое штампуется в данный момент. Головка приспособления 2 соединена с траверсой пресса и имеет по бокам наклонные плоскости, скользящие по скосам боковых ползунов. В головках укреплены верхние половины штампов 4 для штамповки коренных шеек.
Вспомогательные гидравлические цилиндры 3 имеют плунжеры, которые, нажимая на штампы, закрывают их в рабочем положении. Возврат ползунов в исходное положение после рабочего хода и подъем верхних частей штампов также осуществляется гидравлическими цилиндрами. Обжим шатунных шеек и передача металла для образования колена осуществляется захватом, состоящим из двух половин: нижней 9, связанной с гидравлическим плунжером S, и верхней 10 с плунжером 1. Для передачи колена захват должен, преодолевая сопротивление гидравлического цилиндра, двигаться вниз, образуя колено нужного размера.
РАБОЧЕЕ МЕСТО И ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА В БРИГАДЕ
Мастерство кузнеца свободной ковки во многом определяется тем, как организовано его рабочее место, т. е. как расставлено оборудование, где размещается инструмент, приспособления, заготовки, поковки, отходы. Для достижения высокой производительности труда важно, чтобы расстояния между обо* рудованием были наиболее короткими, но в то же время, чтобы были созданы все условия для свободы и безопасности движений всех членов бригады при ковке. На рабочем месте не должно быть ничего лишнего, мешающего работе.
Кузнец-бригадир — хозяин на рабочем месте: он имеет право расставить необходимое оборудование так, как ему лучше для работы. Конечно, далеко не всегда можно осуществить перестановку основного оборудования (молоты, печи, прессы), и кузнецу приходится приспосабливаться, расставляя нужным образом
Рабочее место и организация труда в бригаде
203
вспомогательное оборудование — стеллажи, инструмент, тару и т. д. В мелких и средних кузницах перестройку рабочего места можно провести путем изменения расстановки печей, которые при капитальном ремонте полностью разбираются и заменяются.
Организация рабочего места при работе на молоте и прессе различна и имеет каждая свои особенности.
Вначале рассмотрим наиболее рациональные способы расстановки оборудования на рабочих местах при молотовой ковке. Если молот обслуживается консольным поворотным краном, и имеется одна печь, то возможны два варианта плани-
Фиг. 149. Рабочее место при обслуживании молота одной печью
и кранохМ.
ровки. В первом из них печь располагается во фронт с молотом в одну линию (фиг. 149, а), во втором, — под углом 90° (фиг. 149, б). При расположении в одну линию рабочие, работающие на молоте, не подвергаются воздействию тепла от печи, при той же занимаемой площади сохраняется свободный проход вдоль линии расположения оборудования, что особенно важно при поточном производстве. Кран, передающий заготовки от печи к молоту, совершает поворот на полуокружности (угол 180°). Это несколько удлиняет время передачи, что, конечно, нежелательно.	f
При расположении печи под углом к фронту молота путь, совершаемый краном, короче (четверть окружности), но в этом случае бригада работает под непрерывным воздействием тепла, излучаемого через окно печи, что резко ухудшает условия работы и снижает производительность труда. Поэтому по возможности следует предпочесть первый способ, особенно если вместо консольно-поворотного крана можно применить монорельс.
Тяжелые ковочные молоты, как правило, обслуживаются двумя печами. Возможные способы расстановки оборудования в этом случае показаны на фиг. 150, а и б. Если обслуживание производится консольно-поворотными кранами, то с учетом ранее указанных соображений первый способ является наилучшим. При наличии дополнительно манипулятора такая схема распо-
204
Свободная ковка
Я)
Фиг. 150. Планировка рабочего места при’обслуживании молота двумя печами и кранами.
7
Фиг. 151. Организация рабочего места в бригаде Г Коваленко: /—молот; 2 — поворотный кран; с? —печь; 4 — ящик для окалины; 5 — место для слитков; 6 — шкаф для инструментов; 7 — ящик для обрубков; 8 — бак с водой; 9 — место машиниста; 10 — вентилятор: 11— столик для инструмента, чертежей, нарядов; 12 — готовые поковки; 13 — заготовки.
Рабочее место и организация труда в бригаде
205
ложения позволяет значительно повысить производительность труда при равномерной загрузке всех членов кузнечной бригады.
На фиг. 151 показана схема организации рабочего места в бригаде уральского кузнеца Г. Коваленко. Работа производится с помощью одного поворотного крана. Инструмент, к которому приходится прибегать сравнительно редко, располагается в отдалении, в шкафу, ходовой инструмент — на столике Обрубки, получающиеся в процессе ковки, складываются в ящик, расположенный позади молота. Заготовки и поковки складываются за проходом в некотором отдалении, но в зоне действия поворотного крана.
Несколько иная планировка рабочего места у ленинградского кузнеца А. Хорькова (фиг. 152). Трехтонный молот здесь обслуживается двумя поворотными кранами 3. Возле станины 9 молота на уровне нижнего бойка 7 установлен металлический сварной стол 8, который облегчает работу при кантовке заготовки и сокращает вспомогательное время, необходимое для этого. Кроме того, тяжелые приспособления и штампы в этом случае не снимаются с бойка, а сдвигаются на столик, что также значительно облегчает и сокращает работу. Управление поворотными кранами выведено на отдельный пульт (5, 4), стоящий перед молотом в некотором отдалении. Вентилятор 6, место для инструментов, приспособлений, отходов и др. (10, 11, 12) находятся вблизи молота между поворотными кранами.
Подача заготовок к нагревательной печи (1, 2) и отгрузка поковок производится вспомогательной бригадой цеха. Это в большей мере разгружает основную кузнечную бригаду и позволяет повысить производительность при ковке.
Другой ленинградский кузнец С. Печенко, работая на молоте 0,75 т, на котором изготовляются преимущественно мелкие по
206
Свободная ковка
ковки, организовал свое рабочее место, как показано на фиг. 153. Для нагрева заготовок имеются две печи (Л 2), работающие на угольном топливе. Молот (4, 9) и печи связаны монорельсом. Поворотный консольный кран 3 позволяет лучше использовать печь. Две ветки узкоколейного пути 5 с поворотным кругом служат для подачи топлива и заготовок к печам. Инструмент, приспособления, вентилятор и др. (6, 7, 8) расположены между печами.
При работе на гидравлическом прессе планировка рабочего места зависит от характера производства и от вида подъемно-
Фиг. 153. Планировка рабочего места у кузнеца С. Печепко.
транспортного оборудования, обслуживающего пресс. Раньше прессы обслуживались только мостовыми кранами с кантователями. Загрузка и выгрузка заготовок из печей, передача их к прессу, удержание на весу и все движения, необходимые при ковке, осуществляются в этом случае с помощью крана и вспомогательных приспособлений, причем печи должны иметь выдвижную подину. В настоящее время все большее распространение получают манипуляторы, обеспечивающие большую маневренность, а значит, и более высокую производительность труда, чем краны. Однако при ковке весьма крупных поковок мостовые краны с кантователями сохранили свое значение.
Типовая планировка рабочего места при работе на ковочном прессе, обслуживаемом мостовыми кранами, показана на фиг. 154. Один из кранов меньшей грузоподъемности в основном служит для загрузки и выгрузки заготовок из печей и для доставки их к прессу. Второй, имеющийся кантователь, применяется для манипулирования при ковке.
Рабочее место и организация труда в бригаде
207
При наличии манипулятора, в зависимости от его конструкции возможно несколько вариантов планировки. Если манипулятор рельсового типа, то все оборудование можно расположить в одну линию (фиг. 155, а). Все движения и перемещения заготовки, включая загрузку и выдачу ее из печи, совершаются манипулятором. Если же в конструкции манипулятора предусмотрен
Фиг. 154. Планировка рабочего места при обслуживании пресса мостовыми кранами.
Фиг. 155. Планировка рабочего места при обслуживании манипулятором: а, б — манипулятор рельсового типа; в — с поворотной тележкой.
поворот тележки, то пресс может быть расположен не в линию, а как показано на фиг. 155, бив. Особых преимуществ, однако, это не дает.
Манипулятор безрельсового типа дает большую свободу в планировке оборудования, так как он обладает большой маневренностью и может подойти к любому месту. Такой манипулятор обеспечивает высокопроизводительную работу пресса. При необходимости он может отойти в сторону, освобождая рабочее место. Если кроме манипулятора имеются еще мостовой кран или шаржир-машина, которые используются для загрузки и выгрузки заготовок (или слитков) из печей, то манипулятор
208
Свободная ковка
занят обслуживанием только пресса, и это еще больше повышает производительность. Возможный вариант планировки в таком случае показан на фиг. 156.
При изготовлении мелких и средних поковок, когда в качестве заготовки применяется металлопрокат, даже в условиях мелкосерийного и единичного производства, целесообразно организовать работу так, чтобы заготовки нарезались в заготовительном отделении, если оно имеется. В этом отделении на специальном оборудовании выгоднее производить разделку прока-
Фиг 156. Планировка рабочего места при обслуживании манипулятором и шаржир-машиной.
та на заготовки, чем на молотах и прессах в процессе ковки. Кроме того, заготовительное отделение производит подачу заготовок на рабочие места, подготовку инструмента, необходимого для ковки и подачи его на рабочие места. Это разгружает кузнечную бригаду и позволяет повысить производительность труда при ковке.
Организация труда в бригаде
На заводах в кузнечных цехах работают бригадами. Плохой тот кузнец, который сам только может хорошо ковать, но не умеет руководить бригадой рабочих, не умеет организовать и обучить людей. Удел таких кузнецов — это ковка мелких поковок с одним подручным.
Хороший кузнец — мастер своего дела — это хороший организатор труда в бригаде, умеющий правильно расставить людей, распределить между ними обязанности, обучить правильным и производительным приемам работы, поддержать трудовую дисциплину и потребовать от каждого работу. Это — также мастерство, которым надо овладеть.
Обычно в кузнечном цехе свободной ковки работают бригадами в составе 3—6 человек. Кроме бригадира, в составе бригады могут быть машинист молота, крановщик, нагревальщик и под
Рабочее место и организация труда в бригаде
209
ручные. Подручные подают и удерживают инструмент и приспособления при работе, подают и поворачивают поковку. Некоторые операции, например, подача и повертывание поковки — более тяжелые, другие— более легкие. Поэтому, если подручные выполняют одну определенную операцию в течение смены, то они загружены, а следовательно, и утомляются неодинаково. При равномерном составе членов бригады по физической силе это нецелесообразно: к концу смены подручные, выполняющие тяжелую работу, утомляются значительно больше, и это снижает производительность. Более того, замечено, что если рабочий выполняет всю смену только одну и ту же операцию, то производительность его будет ниже, чем при выполнении двух или нескольких операций, примерно одинаковых по своей трудоемкости.
Поэтому на многих передовых заводах кузнечные бригады организуют работу «вперемежку». При таком методе работы подручные в течение смены работают на разных операциях, сменяя друг друга. Так, например, после тяжелой работы — перевертывание поковок вагой — подручный переходит на более легкую — подачу инструмента и т. д. Каждый подручный должен уметь в любой момент заменить другого. Это, безусловно, способствует повышению квалификации рабочего. Таким образом, работа «вперемежку» дает сразу 3 преимущества: 1) снижается утомляемость рабочего; 2) повышается производительность труда; 3) повышается квалификация рабочего.
Не все члены бригады, однако, должны включаться в работу «вперемежку». Так, управление молотом требует особых навыков и квалификации, и поэтому машиниста у молота лучше не заменять в течение смены.
Очень важно, чтобы во время работы члены бригады, выполняя те или иные операции, не мешали друг другу. С этой целью бригадир условно разбивает всю рабочую площадь у агрегата на участки и указывает каждому его площадь. Подручные стараются во время работы придерживаться границ своего участка. Это устраняет суету и излишние перемещения и способствует большей слаженности в работе. Бригадир должен выбирать место у молота так,чтобы все его хорошо видели и по возможности — слышали.
Слаженнось и четкость в работе бригады может быть достигнута лишь в том случае, если все члены бригады хорошо знакомы с заданием.и каждый твердо знает, что ему нужно делать в течение всей смены. Поэтому перед началом работы бригадир знакомит всех членов бригады с заданием, технологическим процессом ковки, если такой уже разработан. Если поковка новая и технологический процесс на нее отсутствует, бригадир обсуждает с членами бригады последовательность и сущность необходимых операций, количество и силу ударов моло
14 Заказ № 291
210
Свободная ковка
та, потребное время для всей работы, назначает инструмент и приспособления и т. п. Конечно, для этого все члены бригады должны уметь читать чертежи, разбираться в сущности и- назначении различных операций и переходов в технологическом процессе.
Лучшие, передовые кузнечные бригады принимают и передают смену «на ходу». С гудком — первый удар молота, вот лозунг таких бригад.
Чтобы п е р е д а ть смену «на ходу», работающая бригада должна своевременно подготовить молот, печь и рабочие места к сдаче. Производится чистка и уборка площади вокруг молота, подготавливаются заготовки, проверяется техническое состояние молота, крепление бойков, регулировка, складывается в нужном порядке весь инструмент. Подготовка и сдача смены производится кузнецом и одним из подручных.
Правильное и четкое планирование работы в бригаде— одно из главных условий высокопроизводительной работы. Бригада должна иметь план на месяц вперед по труду и по технико-экономическим показателям, где должны быть указаны срок выполнения работы, норма труда, а также, сколько нужно сэкономить металла, топлива, воздуха, пара, электроэнергии и т. д. в зависимости от конкретных условий работы бригады. Кроме этого, кузнец-бригадир должен получать сменно-суточное задание, в котором указывается наименование и вес поковок, а также затраты труда на нее в нормо-часах. Если при этом задание по номенклатуре (перечень наименований) поковок дается на 2—3 дня вперед, то кузнец-бригадир может хорошо спланировать свою работу на каждый день. Кузнец должен кратко объяснить содержание сменно-суточного задания всем членам бригады. Это повышает интерес к работе, делает ее более осмысленной. Каждый, зная все задание от начала до конца, естественно, стремится его скорее выполнить. Особенно важно хорошо организованное планирование, если бригады работают на основе хозрасчета.
Что такое работа по системе хозрасчета? Это означает, что кузнечная бригада, кроме сменно-суточного задания, получает план по расходу металла, топлива и других материалов. Металл выдается строго по весу. Выдача металла по обмеру, как показал опыт, не оправдывает себя, так как в этом случае трудно учесть радиусы скругления на ребрах, утяжку на концах штанг и т. п. В требовании на выдачу металла должно быть указано: норма расхода металла на данное изделие, сколько металла выдано и какой должен быть остаток. Готовые поковки и остатки металла должны сдаваться по весу, причем на поковках и обрубках кузнец должен ставить личное клеймо, если это возможно по характеру и условиям производства.
Рабочее место и организация труда в бригаде 211
Личное клеймо повышает ответственность кузнеца и позволяет быстро установить .виновника брака, нарушения технологии, норм расхода и т. п. Кроме того, при работе по системе хозрасчета в задании указываются нормы расхода топлива, электроэнергии, вспомогательных материалов, а также необходимый процент экономии в расходовании средств производства. Все это имеет смысл, если налажен строгий учет. Лишь только в этом случае можно добиться снижения себестоимости поковок, соблюдения установленных норм расхода на 1 т поковок и выполнения задания по сверхплановым накоплениям.
Если бригада находится на хозрасчете, то исключительную роль приобретает социалистическое соревнование. Бригада может принимать конкретные обязательства и вызывать на соревнование другую бригаду, а поскольку сам хозрасчетный метод работы требует всестороннего и строгого учета, то и результаты соревнования всегда будут выражаться в конкретных показателях. В организации соревнования и учете показателей кузнецу-бригадиру должен помочь мастер цеха.
14*
ШТАМПОВКА НА МОЛОТАХ И ПРЕССАХ
О ВОЗНИКНОВЕНИИ И СУЩНОСТИ ШТАМПОВКИ
р
И усокие мастера — кузнецы — еще 150 лет тому назад начали применять штамповку. Придумал этот способ кузнец Тульского оружейного завода Василий Антонович Пастухов. При заказах на большое количество
поковок кузнецы и раньше пытались применять штамповку: изготовляли подкладные штампы и с них получали почти готовые поковки. Появляющийся небольшой заусенец обрубали или счищали слесарной опиловкой. В. А. Пастухов сам много отковал поковок таким способом, но продолжал искать более производительный метод. Он понимал, что если изготовить такие штампы, полость или фигура которых полностью соответствует фигуре поковки, то, приложив нужное давление, можно получить гото-
вую поковку.
В. А. Пастуховым много было сделано различных штампов. Мелкие детали, например, курки для ружей, удавалось получать в таких штампах даже при работе с молотобойцем, любая же вододействующая машина или рычажный молот давали несравненно лучший результат. Но все это В. А. Пастухова не удовлетворяло, поковки получались неточными по размерам, скошенными по разъему штампов, их приходилось доводить, доделывать, а такая работа была намного сложнее, чем ковка. Тогда В. А. Пастухов решил попробовать штамповать на прессе, который сам и изготовил. Это был обычный ручной винтовой пресс. К ползуну пресса, который имел точное вертикальное движение, он прикрепил верхний штамп, на стол пресса поставил нижний штамп и начал штамповать. Опыт удался. В дальнейшем таким
О возникновении и сущности штамповки
213
же способом, но уже на падающем молоте с канатной тягой, стали штамповать различные мелкие поковки: ружейные курки, губки, спусковые крючки, накладки, огниво и другие детали.
Позднее для штамповки деталей было создано специальное оборудование: штамповочные молоты, прессы, ковочные машины и т. д. Теперь процесс штамповки может выполняться настолько совершенно, что штампованную деталь можно ставить без какой-либо доделки и механической обработки прямо в машину.
Фиг. 157. Штамповка в открытом одноручьевом штампе:
1— баба; 2 — шпонка (сухарь) верхнего штампа; 3 — верхний штамп; 4 — отштампованная поковка с заусенцем; 5 — нижний штамп; 6 — шпонка нижнего штампа; 7 — шабот; 8 — клин нижнего штампа; Р—соублок; 10— клин штамподержателя (соублока): //—готовая поковка после обрезки облоя; 12—заготовка во время удара; 13—клин верхнего штампа; 14— заготовка.
Сущность штамповки на молотах и горячештамповочных прессах заключается в следующем. Нагретая в печи заготовка подается на нижний штамп и укладывается в имеющуюся там полость (ручей), соответствующую фигуре поковки. Нажимается педаль молота или пресса. Верхний штамп, имеющий точно такую же полость, устремляется вниз и сдавливает заготовку, заставляя металл течь во все стороны и заполнять фигуру ручья в обеих половинах штампа (фиг. 157). При этом вокруг поковки образуется заусенец (облой). Такая штамповка называется штамповкой в открытых штампах.
Из-за сложности конфигурации детали не всегда можно получить готовую поковку. Поэтому вначале грубо отковывают заготовку для этой детали в одном ручье на молоте свободной ковки или на том же молоте и в том же штампе, но в других, так называемых, заготовительных ручьях. В них круглая
214
Штамповка на молотах и прессах
или квадратная заготовка постепенно приобретает форму поковки. Например, для получения поковки 2, показанной по фиг. 158, в I ручье, который называется протяжным, заготовку протягивают для получения среднего тонкого сечения поковки. Затем во II (подкатном) ручье заготовку подкатывают или обкатывают для получения утолщений или, как говорят, для набора металла (фиг. 158); в III ручье, который называется черновым или предварительным, заготовка получает уже форму, близкую к форме поковки; в IV ручье поковка получает окончательную форму, и этот ручей называется окончательным или чистовым.
Фиг. 158. Штамповка в многоручьевом штампе:
/—штамп; 2 — поковка; 3 — протяжка: 4 — подкатка; 5, <7 — черновой и чистовой переходы штамповки; 7 — верхний и 8 — нижний штампы; сечение ручьев штампа: I—протяжной; II— подкатной; III — предварительный; IV— окончательный.
Но на этом процесс обычной штамповки не заканчивается. Дело в том, что поковку нужно освободить от заусенца или облоя, возникающего в чистовом ручье. Этот облой обрезают на обрезных прессах в специальных обрезных штампах в горячем виде или после остывания поковки (фиг. 159).
Почему же получается облой ? Оказывается, если штамповать так, как показано на фиг. 157, т. е. в открытых штампах, то без облоя (заусенца) обойтись нельзя. И хотя на него расходуется много металла, он приносит большую пользу для получения хорошей качественной и точной поковки. Дело в том, во-первых, что заготовка, будучи отрезана от прутка, обязательно будет иметь некоторую неточность по весу за счет неточной резки, а также за счет допусков по сечению самого металлопроката. Следовательно, при штамповке возникает излишек метал-
О возникновении и сущности штамповки
215
ла, который уйдет в заусенец-облой. Во-вторых, при штамповке на молоте заусенец поможет смягчить удары верхнего штампа о нижний, в противном случае может произойти поломка их или поломка штока молота. И в-третьих, что, пожалуй, важнее всего, тонкий заусенец, образующийся вокруг поковки, охлаждаясь раньше самой поковки, не даст растекаться металлу свободно в стороны, как это происходит при свободной ковке, и металл вынужден течь вверх и вниз, заполняя все уголки в ручьях штампа. Вот это-то больше всего и требуется для того, чтобы поковка получилась полноценной.
Фиг. 159. Поковка с облоем (заусенцем.)
Фиг 160. Два вида заусенечных канавок;
в — ширина магазина; Л8 —• высота мостика.
Эти соображения привели к тому, что стало необходимым иметь специальную канавку вокруг чистового ручья, чтобы заусенец обязательно образовывался. Как показал опыт, эта канавка не может иметь любую форму, а только такую, чтобы дать возможность металлу быстрее в ней остывать вокруг поковки, т. е. в канавке должен быть обязательно тонкий участок, так называемый мостик, и при том строго определенной толщины и ширины (фиг. 160, а). Размеры остальной части канавки, называемой магазином или выплавом, не имеют существенного значения, хотя должны быть сконструированы с учетом того, ‘где и как будет течь металл и сколько его там будет по объему. Поэтому, например, зная, что в некоторых местах поковки могут быть большие излишки металла, конструктор может назначить здесь удвоенный по размерам магазин (фиг. 160, б).
Кроме описанных ручьев, применяются ручьи гибочные, формовочные, пережимные и отрезные. На штампах оставляются также специальные площадки для подсадки (осадки) заготовки и оттяжки концов заготовки перед штамповкой в ручьях.
216	Штамповка на молотах и прессах
Гибочный ручей (фиг. 161, а) служит для гибки поковки, если этого требует ее конфигурация, формовочный (фиг. 161, б) —для получения различных несимметричных утолщений или впадин на поковке. Пережимной ручей (фиг. 161, г) применяется, когда нужно в каком-то определенном месте расплющить, пережать участок поковки. Поковочный и пережимной ручьи иногда совмещаются с другими ручьями, например, с черновым (предварительным), тогда такой ручей
Фиг. 161. Виды ручьев:
а — гибочный; б — формовочный; в—отрезной; г —пережимной; / — верхний штамп; 2 — нижний штамп; 3 — заусенец; 4,5 — поковка.
называется предварительно-заготовительным. Отрезной ручей (нож) служит для отрезки одной поковки от другой, если сразу штампуется две и больше поковок или для отрезки готовой поковки от прутка, если штамповка производится не из нарезанных заготовок, а сразу от прутка (фиг. 161, в).
Многие простые поковки, например, круглые в плане, шестерни, фланцы, диски можно штамповать в одном ручье из заготовок, поставленных вертикально. В одном ручье иногда возможно штамповать поковки и удлиненной формы, но для этого заготовка должна быть нарезана из периодического металлопроката или предварительно подготовлена на другом оборудовании — на молоте свободной ковки или на ковочных вальц’ах. Между прочим, этот способ раньше применялся для всех видов поковок — на штамповочном молоте выполнялась штамповка только в чи
Штамповочные молоты
217
стовом ручье, а перед этим на молотах свободной ковки производилась грубая обработка заготовки: подкатка, протяжка, гибка и т. д. Этот способ, благодаря некоторым преимуществам, и сейчас еще широко применяется на многих заводах. Особенно выгодно его применять для тех поковок, для которых поставляется периодический прокат.
Кузнец Василий Пастухов штамповку начал применять на прессе. Он хорошо понялг что этим способом легче всего можно добиться высокой точности поковок. Позднее были созданы специальные штамповочные молоты, и точность поковок на них стало возможным получать вполне удовлетворительную. Но теперь этого уже недостаточно. Современная техника машиностроения требует более высокой культуры производства и еще большей точности поковок. Этому требованию наилучшим образом отвечают все же прессы. Но молоты еще не устарели, и благодаря своей дешевизне, долго еще будут применяться в кузницах.
ШТАМПОВОЧНЫЕ МОЛОТЫ
В настоящее время в кузнечно-штамповочных цехах заводов работает много штамповочных молотов различных конструкций. Кажется даже, по внешнему виду и в деталях они имеют большие различия. Но это только так кажется. Все они мало отличаются один от другого и имеют несколько общих черт, подчиненных основным принципам процесса штамповки. Исходя из изложенной сущности штамповки, становится понятно, что требуется от молотов, на которых можно было бы не просто ковать, а штамповать поковки. А требуется для этого следующее.
Поскольку при штамповке удары по заготовке производит не гладкий боек, а верхний штамп, имеющий такие же ручьи, как и нижний, этот штамп должен двигаться очень точно по отношению к нижнему с тем, чтобы фигуры их, совпадая, давали бы поковку без смещения металла в сторону. Поэтому штамповочные молоты имеют станину, во-первых, более длинную, а во-вторых, жестко и прочно связанную с шаботом. Чем прочнее соединена станина с шаботом (а еще лучше если бы они были монолитными), тем точнее получается поковка по размерам, припускам и допускам.
Вся остальная конструкция молотов должна быть такая, чтобы нижний и верхний штампы можно было часто заменять и регулировать положение одного относительно другого. Для этого штампы во всех штамповочных молотах имеют клиновое и шпоночное крепления. Шпонки не позволяют штампам смещаться спереди назад, а клинья — справа налево, и наоборот. Причем клинья всегда можно подбить, если они ослабнут. Станина многих молотов тоже имеет клинья передние 1 и боковые 2 (фиг. 162). При помощи их можно станину передвигать по ша
218
Штамповка на молотах и прессах
боту, а значит, тоже изменять положение верхнего штампа относительно нижнего. Передние клинья 1 ’передвигают станину спереди назад, а боковые 2 — справа налево, и наоборот. Этим
Фиг. 162. Паровой штамповочный молот: /—передний клин; 2 — боковой клин; 3 — нижний штамп; -/ — верхний штамп; 5 — баба; 6 — шток; 7 — подцилиндровая плита; 8 — цилиндр; 9 — буферное устройство; /0—коромысло золотника; //—золотник; /2 — труба острого пара; 13 — дроссель; 14—труба отработанного пара; 15 — саблеобразный ’рычаг; / 6 — направляющие бабы; /7—ручной рычаг управления; 18 — педаль; 19 — шабот; 20 — деревянная подушка;
21 — фундамент
М'ож’но пользоваться при грубой установке совпадения верхней и нижней фигуры штампов.
Чтобы предохранить тяжелый, громоздкий и дорогостоящий шабот от износа, нижний штамп устанавливается на подштамповую плиту (соублок), который так же, как и штампы, крепится на шаботе клином. Баба в станине двигается по
Штамповочные молоты
219
направляющим, имеющим призматическую форму (фиг. 163). Направляющие в станине сидят очень плотно и имеют возможность регулировки при помощи вертикальных клиньев. Этими клиньями можно пользоваться для достижения точного хода бабы и, следовательно, точного движения верхнего штампа относительно нижнего.
Вверху станина или, точнее, правая и левая стойки станины, накрыты анкерной подцилиндровой плитой и соединены стяжными болтами. А поскольку плита имеет специальные пазы для этих стоек, то она их прочно между собой связывает. Таким образом, вся основа или остов, каркас штамповочного молота: шабот — станина—анкерная плита представляют из себя жесткую крепкую раму, чего не имеют, да это там и не нужно, молоты свободной ковки. Между прочим, часто кузнецы недооценивают значение такой рамы и вольно или невольно портят ее, что, в конечном счете, ведет к снижению точности штампуемых поковок.
Дело в том, что при износе клиньев, вместо замены, их устанавливаются между клиньями и соответствующими плоскостями прокладки из листового железа. Если поставлена одна прокладка— это небольшая беда, но если все клинья, а их может быть не
Сечение по А А
Фиг. 163. Устройство для регулировки направляющих станины:
/—станина; 2 — круглая гайка; 3 — винт; 4 — направляющие; 5 — клин с винтом 3 на конце; 6 — гайки крепления направляющих; 7—боковой клин крепления и регулировки станины.
меньше 9 штук, имеют прокладки, то нужно считать, что точность штамповочного молота резко снижена, так как жесткость рамы нарушена. Чем больше в раме деталей, тем меньше прочность их соединения и тогда говорят,что станина «дышит», т. е. при ударе растягивается и сжимается за счет зазоров и неплотностей в прокладках. Нужно количество всевозможных прокладок, особенно при штамповке точных поковок, свести до минимума.
Конструкция остальной части штамповочного молота представляет из себя систему, привода в движение бабы и
220
Штамповка на молотах и прессах
механизм управления. Имеется очень много вариантов этой конструкции, но все они имеют много общего, а различие между ними зависит главным образом от того, как приводится в движение баба молота. У одних молотов она свободно падает. Такие молоты имеют только механизм подъема бабы вверх, действующий от электродвигателя или от пара или сжатого воздуха, и называются молотами простого действия, падающими фрикционными. У других молотов баба, падая под собственным весом, еще подталкивается сверху давлением пара (или сжатого воздуха) и при помощи его же производится подъем бабы вверх в исходное положение. Такие молоты называются паровоздушными двойного действия.
Падающие фрикционные молоты
На фиг. 164 показана схема фрикционного падающего штамповочного молота. Баба 15 этого молота вместе с укрепленным на ней штампом при нажатии педали 1 свободно падает вниз.
Подъем бабы начинается сразу же после удара при отпущенной педали. Это производится посредством прикрепленных к бабе досок 13, которые наверху проходят между двумя чугунными роликами 8, 9. Ролики эти вращаются через цепную передачу от имеющихся на верху ее электродвигателя и редуктора, а зажатая между ними доска силой трения вместе с бабой и штампом увлекается вверх. Один из роликов 8 связан с рычагами и тягами управления и имеет возможность при нажатии педали отодвигаться назад. При этом доска освобождается и баба падает. Для удерживания бабы вверху служат тормозные колодки 7 и 12. При подъеме бабы задняя колодка 12 поднимается и пропускает доски вверх, а левая остается на месте. Как только подъем бабы прекращается, баба стремится упасть вниз и ставит тормозные колодки на зажим.
Бывают случаи, когда баба, поднявшись вверх, начинает медленно сползать вниз. Это значит, что колодки плохо держат— износились или плохо отрегулированы. Регулировка обычно производится во время работы колодок. В колодке 12 имеется клин 10, соединенный с тягой 11. Тяга закреплена гайкой 14 на выступе левой станины. Если предварительно ослабив верхнюю контргайку, вращать гайку, то колодку 12 можно по ставить в нужное положение. Колодку 7 регулируют тягой 2 при помощи зажима 3. При опускании педали эта массивная тяга поворачивает рычаг 6 и отводит колодку 7 от доски назад. Для того чтобы тяга не опускалась ниже определенного положения, на тормозной коробке имеется упор для рычага 6. Для той же
Штамповочные молоты
221
цели служит упор, отлитый на шаботе 21 молота. Регулируя длину тяги 2 зажимом 3, можно добиться, что колодка 7 будет освобождать доски при незначительном повороте педали. При регулировании нужно следить, чтобы колодка не продвинулась чрезмерно вперед, так как в этом случае доски будут зажимать
ся недостаточно.
Как уже сказано, при нажатии педали передний ролик отодвигается и освобождает доски. Это происходит при помощи выключающего механизма, который должен быть отрегулирован в зависимости от высоты штампов так, чтобы баба своевременно и в определенном месте остановилась наверху. Если этого не сделать, то баба может при подъеме или ударить в верхние детали молота, или же подняться невысоко, отчего последующее падение ее вниз будет иметь недостаточную мощность.
Выключающий механизм имеет на станине лапу /7, соединенную с тягой 5 и рейкой 4, а также выталкивающее устройство, состоящее из штыря выключения и стопора 18. Стопор при помощи пружины 19 прижимается к бабе молота. При подъеме бабы имеющийся на ней штырь 16 встречает на своем пути лапу /7, поворачивается и поднимает тягу 5. Она, в свою очередь, поворачивает вверх рычаг переднего ролика 8 и через эксцентриковые втулки оттягивает poj
Фиг. 164. Схема управления падающего фрикционного молота с доской (положение после нажатия педали).
8 назад — подъем бабы пре-
кращается.
Как только тяга 5 поднялась вверх, стопор 18 выдвигается из станины и удерживает тягу — не дает ей упасть. Если тяга упадет, то вращающийся ролик 8 снова пододвинется к доске и будет ее поднимать. Этого происходить не должно. В зависимости от высоты штампов лапа 17 ставится в нужное положение на рейке 4. Следует выбрать такое положение, чтобы баба по воз
222
Штамповка на молотах и прессах
можности выше поднималась. Чем с большей высоты падает баба, тем сильнее удар. При регулировке нужно следить за тем, чтобы баба давала полный удар, т. е. чтобы преждевременно не подхватывалась роликами. Нужно добиться такого положения, чтобы ролики подхватывали бабу также при отскакивании (отбое) ее после удара- Отбой, как известно, всегда получается в конце штамповки, т е. когда поковка уже готова.
Для бесперебойной работы молота важно, чтобы все металлические движущиеся части были хорошо смазаны. Смазка уменьшает износ и создает плавную и мягкую работу всех механизмов. Особенно часто нужно смотреть за смазкой эксцентриковых втулок и подшипников в чугунных роликах, так как ремонт их сложен и трудоемок. Если при работе молота важно следить за тем, чтобы металлические движущиеся части были хорошо смазаны, то не менее важно следить также за тем, чтобы, наоборот, совсем не были смазаны доски. Масло, попавшее на доски, является причиной скольжения роликов, что отражается на подъеме и удерживании бабы на весу. Для предупреждения этого нужно аккуратнее вести смазку других деталей молота, а для устранения попавшей смазки можно натереть доски канифолью или обуглить их нагретым стальным прутком. В табл. 16 приведены данные о некоторых падающих фрикционных молотах.
Таблица 16
Характеристика падающих фрикционных молотов с доской
	Номинальный вес падающих частей			[ в кг
Основные показатели	500	750	1000	1500
Рабочий ход бабы (регулируемый) в мм Наименьшая высота штампов (верхнего и нижнего вместе) без хвостиков в мм . . Расстояние между направляющими в мм Число ударов в минуту (не менее) Ориентировочный вес штампуемых поковок в кг Примечание. В в шта	900—1400 180 450 21 ДО 0,5 ес падающих ч; мпа.	900—1450 220 500 40 до 0,75 астей входит вс	900—1450 220 550 40 0,5—1,5 jc бабы, доски :	900—1500 260 660 38 1—5 и верхнего
Штамповочные молоты
223
Паровой штамповочный молот
На фиг. 165 показана схема парового штамповочного молота двойного действия. По этой схеме работает большинство молотов, установленных в кузнечных цехах машиностроительных заводов. Прежде чем приступить к описанию работы такого моло
та, нужно отметить следующее. Кузнец обязан хорошо знать, что любой штамповочный молот только тогда правильно работает, если он может: 1) при полном нажатии педали давать сильные удары; 2) при неполном нажатии педали — давать слабые удары, чем сильнее нажата педаль, тем сильнее удар; 3) при отпущенной педали держать бабу на весу с помощью качаний (неподвижно), не касаясь нижнего штампа; 4) при нажатой, но не отпущенной педали делать автоматические удары; 5) быстро останавливаться и держать бабу на нижнем штампе. Все это осуществляется при помощи механизма управления молотом, который состоит из золотника /5, дросселя 8 и его рычага 7, саблеобразного рычага 17, ручного рычага для закрытия дросселя 2 и системы рычагов, пружин и тяг, связывающих эти детали с педалью 1.
Пар или сжатый воздух поступает в цилиндр молота по трубе 10, через дроссель и золотник по каналам а и б. Вы
Фиг. 165. Схема управления парового штамповочного молота (положение после нажатия педали).
ходит пар из цилиндра через те же каналы и золотник в выхлопную трубу 6.
Дроссель или паровпускной кран служит не только для впуска пара, как это имеет место у молотов свободной ковки, но здесь он играет роль регулятора давления пара. В дросселе отверстия, через которые проходит пар, могут изменять свою величину (сечение) в зависимости от угла его поворота, а при уменьшении, например, сечения отверстий давление пара умень
224
Штамповка на молотах и прессах
шается. Поскольку дроссель связан с педалью, то его работа дает возможность получить более точную регулировку силы удара. Золотник 15 служит для изменения направления движения пара. Если он поднят, то пропускает пар в верхнюю часть цилиндра (над поршнем) и выпускает из нижней части цилиндра, если опущен книзу, то пар проходит в нижнюю часть цилиндра — под поршень и выходит из верхней части. Когда пар давит сверху поршня, баба 18 идет вниз, снизу поршня — баба идет вверх.
Саблеобразный рычаг 17 служит для управления движения золотником и дросселем без участия кузнеца, т. е. для подъема бабы, для получения качаний бабы или для автоматических ударов. Баба, опускаясь вниз во время удара или качаний, своим боковым скосом отклоняет саблеобразный рычаг влево, а он, в свою очередь, через балансир 5, тяги 16 и рычаги 3, 4 и 7 открывает дроссель, а через рычаг 19 и рычаги 11, 13 и скалку 9 опускает золотник вниз; пар устремляется под поршень 14 и поднимает бабу. При этом поршень ударяется в буфер плунжера 12. Обратное явление происходит при подъеме бабы. Саблеобразный рычаг отходит вправо, поднимает золотник; он пропускает пар вверх и баба идет вниз. Если педаль отпущена, то саблеобразный рычаг будет продолжать свою работу — отходить то вправо, то влево, следуя за движением бабы до тех пор, пока не вмешается кузнец. Он нажмет педаль и, нарушив ритмичное движение рычагов, принудительно передвинет золотник вверх — произойдет удар.
Между прочим, здесь кузнец должен найти удобный момент для нажатия педали, чтобы удар получился требуемой силы. Лучше всего педаль нажимать, когда баба находится наверху и уже начала опускаться. Кузнец не должен торопиться снимать ногу с педали, нужно выждать, когда произойдет удар. Если педаль отпустить раньше — до удара, то саблеобразный рычаг не даст сделать удара, а если он и произойдет, то сила его будет не та, которую хотел получить кузнец. При хорошем отлаженном молоте, т- е. если система управления золотником и дросселем хорошо отрегулирована, кузнец может получить удар любой силы. Давно работающие на одном и том же молоте кузнецы иногда удивляют новичков очень эффектным приемом. На нижний штамп вертикально ставится полузакрытая спичечная коробка. Уловив момент, кузнец нажимает педаль. Баба резко устремляется вниз, кажется, что от коробки не останется и следа. Однако нет, коробка не только цела, но и оказалась закрытой.
Если кузнец хочет получить подряд несколько ударов одинаковой или разной силы, без качания, то педаль после первого удара полностью отпускать нельзя. Ногу нужно держать на пе
Штамповочные молоты
225
дали и отпускать ее настолько, чтобы баба дошла до верхнего положения, после чего немедленно нажимать педаль с нужной силой для нанесения следующего удара.
Для остановки бабы в нижнем положении нужно повернуть вниз рукоятку 2. Эта рукоятка передвигает тягу и рычаг дрос^ селя. Дроссель закрывается, доступ пара в золотник и цилиндр прекращается, и баба под своей тяжестью опускается на нижний
Фиг. 166. Схема смазки цилиндра, штамповочного молота (а) и клапан «петушок» (б):
/—коромысло золотника; 2 — лубрикатор; 3 — валик лубрикатора; “/ — клапан «петушок*; 5 — маслопроводная трубка; 6 — паропроводная трубка, идущая к дросселю, золотнику и цилиндру; 7—паропроводная трубка к буферу; *8 — корпус «петушка*; 9 — болт с выточкой; 10—клапан; 11— пружина; /2 — гайка; 13— гайка; 14 — отверстие для маслопровода 5.
Д' паропроводу
штамп. У всех штамповочных молотов в верхней части цилиндра имеется буферное устройство 12 для смягчения случайных сильных ударов вверх. Эти удары могут возникнуть при поломке штока, рычагов или тяг. Такие поломки могут вызывать выбивание или поломку верхней крышки цилиндра.
Буферное предохранительное устройство может быть пружинное, паровое или воздушное. Более надежно работает паровое или воздушное (фиг. 165). Плунжер 12 при движении вверх
16 Заказ № 291
226
Штамповка на молотах и прессах
перекрывает трубу и создает упругую паровую «подушку». Во избежание аварий кузнец должен следить за состоянием буфера, наблюдать, не ослаблены ли болты, не поломалась ли трубка, подводящая пар (воздух) к буферу, а у пружинного буфера — наблюдать за исправностью пружины.
Особенно внимательно кузнец должен следить за состоянием всех рычагов управления и пружин. Нажатие педали не должно быть тяжелым. Если необходимо, педаль можно отрегулировать путем замены пружины. Хорошая, регулярная смазка всех шарнирных соединений обеспечивает плавную работу механизма управления, легкость нажатия педали. Такой же смазка должна быть и для всех других движущихся частей молота. Нужно регулярно смазывать направляющие станины для бабы, в противном случае может произойти заедание (задиры), что вызовет неравномерный ход бабы, а также быстрый износ направляющих. Это приведет к снижению точности поковок по допускам и, как результат, к появлению брака. Обильно должен смазываться цилиндр, золотник, дроссель. Для этого молот имеет специальный насос, который называется лубрикатором. Этот насос действует от золотникового коромысла 1 (фиг. 166). При каждом подъеме золотника рычаг лубрикатора 2 через рычаги и тяги поворачивает валик 5, и из лубрикатора через маслопроводную трубку 5 выдавливается в паропровод 6 порция масла. Поскольку при работе молота золотниковая тяга все время находится в движении, то подача масла происходит непрерывно. Масло, поступившее в паропровод, распыливается паром, перемешивается с ним и, проходя через дроссель и золотник, смазывает их, а попадая в цилиндр, осаждается там на стенках, образуя тонкий слой смазки.
Кузнец должен следить за исправностью лубрикатора, смотреть, не поломались ли рычаги и маслопроводная трубка, не отсоединился ли от провода клапан «петушок» 4, через который масло вводится в трубу.
Важное значение имеет исправность сальников; их необходимо периодически подтягивать, не дожидаясь, когда их разобьет штоком и сальниковую набивку выбьет паром (или воздухом). Как правило, если сальник начал пропускать пар, то ход бабы вверх уменьшается, а значит, сила ударов ослабляется, и молот выходит из подчинения штамповщика.
Кузнец не должен забывать, что удары вызывают сотрясения во всех деталях молота и поломок можно ожидать в любое время.* Поэтому будет не лишним непрерывно вести наблюдения за деталями. О всех повреждениях необходимо немедленно ставить в известность мастера или механика цеха или устранять мелкую неисправность самостоятельно. В табл. 17 приведены данные по некоторым паровым штамповочным молотам.
Характеристика паровоздушных штамповочных молотов
Таблица 17
Основные показатели	Номинальный вес падающих частей в m	 															
	0,63	1	1,0	1,6	2,0	| 2,5	3,15	| 4,0	| 5,0	6,3	| 8,0	1 10	| 12,5	1 ‘6
Наибольший рабочий ход бабы в мм	1000	1200	1200	1200	1250	1250	1250	’1300	1300	1400	1400	1500	1500
Наименьшая высота штампов (верхнего и нижнего вместе) без хвостовиков в мм	180	220	260	260	300	350	400	400	450	450	450	500	500
Расстояние между направляющими в мм	400	500	550	600	650	700	700	700	750	900	1000	1100	1200
Продолжительность одного удара в мин: в заготовительных ручьях	'	0,009	0,010	0,011’	0,011	0,012	0,013	0,014	0,014	0,015	0,015	0,016	0,025	0,030
в штамповочных	0,010	0,013	0,0130,0160,017			0,018	0,020	0,020	0,024	1 0,024(	0,026	0,032	0,037
Ориентировочный вес штампуемых поковок в кг	до 0,7	0,5—1,5|	1,5—6 5—12]		8—15	12—25	15—30 1	1 1 25-40 30—50 •	1		40-80 1	50—100 1	1	60—130 1	80—200
Примечание. 1 В вес падающих частей входит вес бабы, штока, поршня, верхнего штампа. 2. Рабочее давление пара или сжатого воздуха перед пуском в цилиндр должно быть от 7 до 9 апгм.													
Штамповочные молоты	227
228	Штамповка на молотах и прессах
Отчего происходит поломка штока
Самым слабым местом в конструкции парового штамповочного молота двойного действия является шток. Иногда шток работает одну, две недели и ломается. Как показывает практика и исследования, основными причинами малой долговечности штока являются эксцентричные и сдвигающие удары, большой износ направляющих бабы, низкое качество металла и неумелая работа на молоте.
Эксцентричными и сдвигающими называются удары по поковке, когда направление силы сопротивления удару Q в штампе не совпадает с осью штока. На фиг. 167, а показан случай эксцентричного удара, а на фиг. 167, б — сдвигающего удара. В первом случае поковка находится в стороне от оси штока. Это бывает при осадке или при штамповке в ручьях,, расположенных не на середине штампа. Здесь вследствие смещения центра давления (или центра удара) от оси штока на некоторое расстояние е ют вертикальных сил Р и Q возникает пара сил ТТ и опрокидывающий момент, который стремится повернуть верхний штамп и бабу, а также изогнуть шток. Во втором случае, хотя поковка и расположена по середине штампа и центр удара совпадает с осью штока, но скосы и ступеньки на поковке вызывают такую же вредную горизонтальную силу Т, которая стремится прежде всего сдвинуть верхний штамп относительно нижнего, а также вызывает изгиб штока- Эта сила тем больше, чем больше смещение поковки от оси штока, чем глубже скошенные ступеньки на поковке и чем сильнее удар.
Износ направляющих бабы — это самое опасное состояние для штоков. Чем больше зазор между бабой и направляющими, на которые опирается баба, тем, следовательно, больше может прогнуться шток при действии на него горизонтальных сил Т (фиг. 167). А эти силы даже при центральном расположении чистового ручья на штампе всегда возникают при штамповке с предварительной осадкой, подкаткой, гибкой, протяжкой, которые требуют часто ударов значительной силы.
Низкое качество металла штока и плохая термическая обработка приводят к быстрым поломкам штоков. Поэтому штоки должны изготовляться из легированной стали, которая хорошо сопротивляется частым переменным нагрузкам. И в самом деле, шток работает под действием сильно изменяющихся нагрузок. Когда баба вместе со штампом идет вниз, она растягивает шток, при ударе она его сжимает, а горизонтальные силы Т (см. фиг. 167) почти в то же время его изгибают. Работу штока можно сравнить с тем случаем, когда мы, желая побыстрее переломить проволоку, начинаем ее гнуть в разные стороны. Как известно, здесь ждать долго не приходится^— проволока
Штамповочные молоты
229
скоро оказывается сломанной. Однако так мы можем поступить только с медной и железной, т.е. с мягкой проволокой. Проволока же закаленная не поддается такой быстрой поломке.
Особенно сильное влияние на
стойкость штока оказывают дефекты механической обработки: риски и царапины. В том месте, где они имеются, обычно начинает появляться трещина, которая, развиваясь, приводит к поломке штока. Исследования показывают, что поломка эта возникает не сразу и не в здоровом
Фиг. 167. Два}вида ударов, изгибающих шток:
а — эксцентричный удар; б — удар, сдвигающий верхний штамп относительно нижнего.
Фиг. 168. Уравновешивание сдвигающих усилий:
а —ручей с контрзамком; б — наклонное расположение ручья, образующее замок; в — ручей на две поковки.
металле. Переменные нагрузки на шток приводят к тому, что металл, как говорят, устает. В поверхностном его слое кристаллы, смещаясь один относительно другого, образуют нездоровую усталостную зону. В ней быстро может развиваться начинающаяся с царапины трещина. Вот почему для штока применяют легированную сталь, причем не любую, а такую, которая хорошо сопротивляется переменным нагрузкам и усталости. К таким сталям обычно относится хромоникельмолибденовая сталь с содержанием углерода не более 0,35—0,4%. Имеются и другие такие же стали— марки 35ХНМ, ОХМ и т. д.
230
Штамповка на молотах и прессах
Стойкость штока в большой степени зависит от умелой работы кузнеца. Кузнец может быстро поломать шток, если он будет давать очень сильные удары при штамповке в тех ручьях, которые расположены далеко от центра штампа, например, в подкатном, гибочном, протяжном ручьях. Шток также быстро поломается, если при штамповке в чистовом ручье не
следить за состоянием поковки и заусенца и делать, сильные
Фиг. 169. Выбивка поломанного штока из бабы.
удары уже по готовой поковке и охлажденному тонкому заусенцу. Такие удары называются сухими. Признаком их служит характерный звон холодного металла о металл. Всякий такой случайный или неслучайный удар, а также вообще сильный удар штампа о штамп без поковки уносит по крайней мере третью часть жизни штока. Кузнец не должен допускать таких ударов. Для сохранения штока кузнец должен следить за состоянием направляющих. Надо помнить, что нельзя работать на ослабленных, несмазанных и на изношенных направляющих. Неплохо, если кузнец найдет возможность и предложит изменить технологию и конструкцию штампа, где поковка и ручьи не создают сдвигающие усилия Т (см. фиг. 167, б), с целью уменьшения или, как говорят, уравновешивания усилий. Это
часто оказывается возможным сделать при помощи специального зуба в штампе (фиг. 168, а) или наклона фигуры ручья, так чтобы разъем штампов находился в одной плоскости (фиг. 168,6). Наилучшим же способом уравновешивания сдвигающих усилий является спаренная штамповка, т. е. штамповка двух поковок (фиг. 168,в). Это, кроме того, повышает производительность труда, выпуск поковок удваивается.
Кузнец должен уметь выбивать поломанный шток Л 4 из бабы (фиг. 169). Для этого существует такой способ. Баба освобождается от штампа, а на нижний штамп, чтобы не испортить ручьи, кладется плита или боком широкий старый штамп. Лучше же всего поставить плоский боек, а нижний штамп 6 убрать. В отверстие снизу в бабу 3 на тряпках туго вставляется стержень или выколотка 5, изготовленная из облом
Ковочно-штамповочные прессы
231
ка старого штока по размерам отверстия. Нельзя для выколотки брать любой кусок проката, так как он может согнуться и усложнить всю работу. Затем бабу поднимают краном и сбрасывают вниз. Выколотка должна при этом выбить шток из бабы. Если шток еще оказался не выбитым, операцию повторяют. При поломке штока внутри бабы часто краном не пользуются, а верхний обломок штока силой пара вводят в отверстие бабы с прокладкой 2 из мягкого и тонкого листового железа. Бабу поднимают обычным порядком и делают удар, работая педалью. Однако здесь нужно соблюдать большую осторожность, особенно при подъеме, так как плохо закрепленный в отверстии бабы шток может выскочить и сильно ударить в верхнюю крышку цилиндра.
КОВОЧНО-ШТАМПОВОЧНЫЕ ПРЕССЫ
Тот, кто знает устройство любого кривошипного или эксцентрикового пресса, тот легко поймет и устройство ковочноштамповочного пресса (фиг. 170). Эти прессы имеют почти все те же детали, что и любые другие прессы: станину, коленчатый или эксцентриковый вал, ползун, шатун, промежуточный вал, 'шкивы или зубчатые колеса привода, муфту включения, электромотор, систему управления. Существенным отличием их от других прессов является очень массивная станина, стол с устройством для регулировкой крепления штампов, а также механизмы для выталкивания поковок сверху и снизу. Остальные узлы, хотя тоже имеют свои осовенности, но в принципе мало отличаются от таких же узлов в других прессах.
Станина пресса малых и средних прессов выполнена в виде цельной с ребрами жесткости стальной отливки, а крупных— в виде двух отливок, соединяемых между собой стяжными болтами. Без такой массивной с ребрами станины была бы невозможна безударная штамповка, требующая огромных усилий, так как такие усилия деформируют не только поковку, но и станину. А большая деформация станины привела бы не только к поломке ее, но и к снижению точности поковок. Станина горячештамповочного пресса должна иметь жесткость, не меньшую, а значительно даже большую, чем у штамповочных молотов. В этом уже содержится большая часть успеха в получении на прессах поковок с малыми припусками и допусками.
Ползун пресса имеет прочную конструкцию, значительную длину и направляющие снизу и сверху. Все это для того, чтобы дать возможность не только сопротивляться большим усилиям штамповки, но и двигать с большой точностью верхний штамп относительно нижнего. Ползун имеет уравновешивающее устройство в виде двух цилиндров 14, под поршни которых непрерывно поступает воздух (фиг. 171). Поршни
Фиг 170. Кривошипный ковочно-штамповочный пресс.
Штамповка на молотах и прессах
Ковочно-штамповочные прессы.
233
с ползуном связаны длинными штоками 21. Это устройство совместно «с действием маховика 5 помогает ползуну возвращаться в исходное положение (вверх), не задерживаясь в так называемом «мертвом» положении. Маховик приводится в движение от приводного вала 1. Остановка в мертвом или самом нижнем положении является недостатком любого кривошипношатунного механизма, и если ползун пресса остановился в этом положении, то происходит заклинивание пресса, вывести из которого ползун иногда невозможно без разборки пресса.
Главный вал 15 для прочности сделан эксцентриковым, т. е. имеет не колено, а эксцентрик или утолщение, смещенное относительно оси вала. Эксцентрик имеет цилиндрическую форму, и на него насаживается шатун. На левом конце главного вала имеются еще два эксцентрика, один из них 13 приводит в действие нижний выталкивающий механизм 23, а второй 2 — воздухораспределительное устройство 22, служащее для управления прессом от пецали 11. В прессах новой конструкции (тип Б) на главном валу установлена муфта включения. Промежуточный вал 16 несет на себе ведущую шестерню с тормозным барабаном 19, находящуюся в зацеплении с большой шестерней 17, закрепленной на конце главного вала. В прессах старой конструкции (тип Л) па промежуточном валу установлена муфта включения.
Особую конструкцию представляет стол пресса, имеющий клиновое устройство для нижнего штампа. Стол пресса или, точнее, основание стола на станине, имеет скошенную плоскость под углом 10 или 14° (фиг. 172). На нее устанавливается клинообразная плита 1, на которой уже крепится башмак (пакет) со штампами или, проще говоря, нижний штамп. Благодаря скосу плита имеет возможность опускаться и подниматься, что позволяет устанавливать разные по высоте штампы и регулировать их положение относительно верхнего штампа. Опускание плиты производится ударами кувалды по выступающему концу (носу), а подъем — посредством винтов, проходящих от плиты через специальные приливы в станине.
В прессах старой конструкции (тип Л) выступающая часть плиты (нос) обращена к рабочему месту и уклон (скос) стола под плиту сделан под углом 10° спереди назад. В новых прессах (тип Б) нос находится в правом окне, а уклон стола сделан справа налево и равен 14° Конструкция у новых прессов значительно лучше, так как благодаря увеличенному скосу позволяет легче и скорее расклинить пресс, если ползун его попадает «в мертвое» положение.
Башмаки или пакеты со штампами крепятся на клиновую плиту при помощи болтов и клиньев, клинья имеют уклон V32 и опираются на специальные простроганные на ста-
Фиг. 172. Стол пресса (вид сзади):
1 —клиновая подштамповая плита; 2 — ре-	а
гулировочный клин; 3,4 — гайка и контр-
гайка; 5 — винт регулировочного клина.
Фиг. 173. Выталкивающие механизмы пресса: сомкнутое положение штампов; б — ползун пошел вверх—выталкивание поковки; в — схема механизма нижнего выталкивателя.
ё
X
Ковочно-штамповочные прессы
235
нине плоскости. Клиньями регулируется положение башмаков справа налево и наоборот. Конструкция крепления штампов вся на виду, и кузнец должен уметь хорошо в ней разбираться, чтобы при необходимости самому производить регулировку положения нижнего штампа относительно верхнего.
Верхний выталкивающий механизм предназначен для выталкивания поковки из верхнего штампа, так как в связи с малыми штамповочными уклонами в ручьях сама поковка из этого штампа обычно не выпадает. Механизм смонтирован в ползуне и действует от шатуна, снабженного для этой цели специальным приливом 1 (фиг. 173, а). Как только шатун пошел вверх и начинает, как обычно, несколько отклоняться в сторону благодаря эксцентрику, прилив 1 вступает в работу и начинает давить на стержень 2, связанный с рычагом 3, который в свою очередь давит на выталкиватель 4. К этот выталкиватель уже выталкивает поковку из ручья (фиг. 173, б). Как только выталкивание кончилось и снова начался рабочий ход, пружина 5 оттягивает рычаг 3 кверху — в исходное положение.
Нижний выталкиватель служит для выталкивания поковки из нижнего штампа. Действует он от эксцентрика, укрепленного на главном валу через систему рычагов и тяг, размещенных у пресса снаружи. Из фиг- 173, в можно понять, как он работает. Эксцентрик или кулак 10, вращаясь по направлению стрелки, своей выступающей частью начинает поднимать через ролик 11 качающийся вокруг точки О рычаг 12. Он, в свою очередь, тянет за собой тягу 13 и нижний рычажок 3, имеющий под столом пресса кулак 7, который нажимает на выталкивающий рычаг 9. Этот рычаг своим концом поднимает стержень, т. е. сам выталкиватель 6, и он уже воздействует на поковку в нижнем штампе. На тяге 13 имеется винтовая муфта (стяжка) 14, позволяющая укорачивать и удлинять тягу и таким образом регулировать положение выталкивателя 6, в зависимости от высоты штампов и высоты поковки.
На некоторых прессах (например, 4000 т) отсутствуют описанные рычаги и тяги. Это значит, что эти прессы снабжены гидравлическим выталкивающим механизмом.
Управление прессом производится при помощи сжатого воздуха, который поступает от цеховой воздухопроводной сети в баллон 10, установленный возле пресса (см. фиг. 171). Из баллона воздух направляется в расходный бак 12, откуда по трубкам идет к педали 11, в цилиндры 14 и воздухораспределитель 22.
Если включить электродвигатель пресса, то начинает вращаться через ременную передачу только шкив-маховик 5 и промежуточный вал 16. Главный вал в это время не вращается,
236
Штамповка на молотах и прессах
и ползун пресса находится в верхнем положении. Чтобы пустить пресс на рабочий ход, т. е. включить в работу глдвный вал 15 и ползун, нажимается педаль. При нажатии педали 11 отжимается имеющийся под ней клапан, и воздух из расходного бака 12 устремляется в цилиндр 9, где поднимает поршень, связанный тягой с коромыслом 7. Это коромысло поворачивается на своей оси, поднимая правое и опуская левое плечо. Левое плечо коромысла, опускаясь через тягу 8 и соответствующие рычаги, открывает клапан вoздyxo-p а с п р е д е л и т е л ь н о г о у стр о й с т -ва, и сжатый воздух поступает в тормозной цилиндр 20. Поршень в этом цилиндре, передвигаясь под действием воздуха, отводит ленту тормозного барабана 19, освобождая тормоз. Почти одновременно с этим воздух через другой клапан воздухораспределителя поступает в муфту 18 и включает ее. Главный вал начинает вращаться, передвигая вниз ползун. Начинают вращаться также и эксцентрики 2 и 13, стоящие на валу. Но в работу они вступают только в конце полного оборота вала, т. е. тогда, когда ползун начинает подниматься вверх.
Первым начинает действовать эксцентрик 13 нижнего выталкивателя, заставляя, как уже было описано, двигать всю систему рычагов и тяг, в результате чего поковка выталкивается из штампа. Вторым вступает в работу эксцентрик 2
Ковочно-штамповочные прессы
237
механизма воздухораспределения. Своей выступающей частью через ролик 3 он действует на рычаги 4 и тяги 6 и переключает клапан воздухораспределителя 22, При этом сначала открывается тот! клапан, который связан воздухопроводом с муфтой включения 18; воздух выходит, и муфта выключается. Затем открывается клапан, связанный с цилиндром 20 тормозного барабана \19; воздух из цилиндра выпускается пружина отжимает поршенек вниз, а он, ведя за собой тягу и рычаги тормоза, затягивает ленту вокруг барабана. Главный вал останавливается.
В табл. 18 приведены данные о кривошипных ковочно-штрмповочных прессах.
Беречь пресс от поломок
Ковочно-штамповочные прессы очень дорогое оборудование. Стоимость их составляет от 200 000 до 1 000 000 руб. Пфэтому кузнец, работающий на прессе, обязан всемерно способствовать долговечной работе пресса, не допуская какой-либо небрежности в обслуживании его, в уходе и эксплуатации. Кто, как не кузнец, постоянно работающий на прессе, может предохранить его от поломок и преждевременного износа отдельных деталей. А поломки могут возникнуть при неправильной эксплуатации и при перегрузке пресса. Несмотря на то, что все детали и узлы пресса имеют большой запас прочности, они рассчитаны на обработку металла в горячем виде и притом определенных размеров. Следовательно, перегрузить пресс и поломать его можно прежде всего штамповкой недогретого металла. В штампы пресса нельзя подавать заготовки, нагретые до температуры ниже 1000° .(желтый или желто-белый цвет).
Поломки могут произойти также, если случайно, а может быть и по необходимости, на пресс установлены штампы для штамповки более крупных деталей, чем это позволяет мощность пресса. Кузнец может это сразу заметить по размерам ручьев штампа, а также и по первому же рабочему ходу ползуна. При перегрузках пресса сразу возникнут вибрации ползуна, станины, характерный гул электродвигателя, специфический шум в муфте сцепления. Кузнец должен научиться различать все шумы в' прессе — отличать нормальные от ненормальных. Перегрузить и поломать пресс можно при халатном и небрежном отношении к соблюдению правил пуска и останова. Например, при пуске пресса на рабочий ход для штамповки или проверки рабочего хода на штампе не должно быть оставлено посторонних предметов: инструмента, отходов, отштампованных поковок. При работе следить за тем, чтобы крепление штампов не ослабевало. Ослабленный штамп может сдвинуться с места, и выступающие его части при штамповке не совпадут
238
Штамповка на молотах и прессах
с выемками. Следить за состоянием и работой тормоза. Тормоз должен останавливать ползун в самом верхнем положении. Если этого нет, пресс может «сдвоить», т. е. сделать второй ненужный рабочий ход. Это не только может вызвать удар по еще не убранной поковке, но и травму работающего. После включения электродвигателя нельзя тотчас же включать пресс на рабочий ход, так как это .может привести к заклиниванию пресса. Нужно порождать, пока маховик наберет энергию (скорость). В противном случае он не сможет выве-
3	4 J и 7 ь
сти ползун из «мертвого» положения.
Если заклинивание йсе же произошло, то вывести его из этого положения, т. е. расклинить пресс, можно следующим образом. Выключить электродвигатель и изменить направление его вращения. Затем снова его включить на обратный ход и, когда махойик наберет полное число оборотов, включить пресс на рабочий ход, т. е. фактически на обратный ход.
Фиг. 174. Предохранительный меха- Может случиться, ЧТО ЭТО низм пресса:	не даст нужных результатов —
Z—коленчатый вал; 2 - ведущая тестер- ппррр ир пягкпинитгя Тпгпя ня; 3—кольцо; 4—прокладка феродо;	Пресс Не раСКЛИНИТСЯ. 1ОГДЗ
5-тормозной барабан; 6- болт; 7—шпон- НУЖНО ВЫКЛЮЧИТЬ ППССС, ОСВО-ка; 8— кожух.	г
бодить гаики винтов, удерживающих клинообразную подштамповую плиту (см. фиг. 172), и ударами кувалды по «носу» опустить ее. При этом должен опуститься вниз и нижний штамп, высвободив заклиненную поковку.
В конструкции пресса предусмотрено устройство для предохранения пресса от больших перегрузок. Оно находится в тормозном барабане и представляет из себя следующее. Тормозной барабан соединен с ведущей шестерней не жестко, а через диск, обитый с обеих сторон каким-либо фрикционным материалом (например, феродо). Этот диск прижат к стенке тормозного барабана несколькими болтами, но так, чтобы при большом усилии мог повернуться (фиг. 174).
Затяжка этих болтов должна быть такой, чтобы при пере-
Как, течет металл в ручьях штампа
239
грузке пресса происходило проскальзывание ведущей шестерни относительно тормозного барабана.
Однако кузнец не должен полагаться только на предо-анительные устройства. Нельзя допускать, чтобы
предохранитель часто использовался, так как, во-первых, после егс
барабан, заменять в нем прокладки. Во-вторых, пока «сработает» предохранительное устройство
перегрузки все равно возникнут огромные напряжения, близкие к к до.
верности об
использования всегда необходимо ремонтировать тормозной
в деталях пресса, от
предельным, а несколько подобных перегрузок приведут поломке наиболее слабых деталей. И, в-третьих, кузнец лжен приучить себя работать с полным сознанием ответст-за сохранность доверенного ему дорогостоящего орудования.
Залогом сохранности и долговечности работы пресса явля-
ется проявление со стороны кузнеца особенной внимательности к ЕсДи не все
бригады, то он обязан потребовать и добиться такого же отношения со стороны мастеров, ремонтников и руководителей цеха.
Для производительной работы на прессе кузнец штамповщик должен особо следить за исправностью механизмов выталкивания поковок. Эти механизмы он должен очень хорошо знать и уметь находить повреждения и даже исправлять их. Частыми повреждениями бывают: ослабление крепления и регулировки тяг и рычагов, искривление выталкивателей, сидящих в штампах, ослабление или поломка пружин. Перед началом работы на прессе штамповщик должен убедиться в полной исправности и безотказном действии выталкивающих механизмов.
состоянию пресса, чистоте его, исправности, смазке, это зависит только от кузнеца и членов его
КАК ТЕЧЕТ МЕТАЛЛ В РУЧЬЯХ ШТАМПА
Для получения качественной поковки, соответствующей форме и размерам чертежа, нужно заставить металл заготовки хорошо и полно заполнять верхний и нижний штампы. Это сделать нелегко, так как металл находится не в жидком, а твердом состоянии. Некоторые думают, что это зависит только от усилия молота или пресса: чем больше усилие, тем легче заставить металл течь куда требуется. Это ошибка. Если полость ручья построена неправильно, без знания законов' течения металла, то часто никакие силы не смогут заставить твердый металл заполнить такой ручей.
При штамповке на молотах и прессах металл прежде всего стремится течь в стороны. Если же ему закрыть этот путь, то он пойдет вверх и вниз, т. е. будет заполнять фигуры верхнего
240
Штамповка на молотах и прессах
и нижнего штампов, но не беспредельно. В какой-то определенный момент, когда металл, соприкасаясь с холодными стежками штампа, подстынет, он потечет все равно в стороны. ЕсЛи его будут удерживать стенки штампа — он пойдет в разъем штампов. При штамповке на молотах металл лучше те1 вверх, чем вниз. Благодаря силам инерции, масса
соприкасаясь при ударе с верхним штампом, скорее устремляется вверх, чем вниз, где штамп неподвижен. Другое дело — на
ет металла,
Фиг. 176. Штамповочные уклоны: а — горизонтальный уклон в подкатном ручье; б — вертикальные уклоны постоянные; в — вертикальные уклоны переменные.
Фиг. 175. Значение величины радиуса закругления в штампе: большой радиус требует увеличенного припуска; малый радиус ведет к зажиму, трещине и смятию в штампе.
прессах. Там штамповка идет более плавно, без ударов, поэтому верхний и нижний штампы заполняются одинаково. Поэтому при разработке конструкции штампов для молотовой штамповки глубокие впадины, ребра поковки, бобышки, высокие ступицы шестерен и т. д. располагают в верхнем штампе. Для прессовой же штамповки обычно конструктор продумывает вопрос о том, нельзя ли изготовить штамп так, чтобы глубина полостей верхнего и нижнего штампа была одинаковая. Такие возможности часто находятся.
Для хорошего течения металла и заполнения ручьев важное значение имеют радиусы закругления и уклоны в ручьях. В отношении радиусов нужно сказать прямо: чем больше радиусы и более плавные закругления имеет ручей, тем лучше течет металл. Малые радиусы ведут к появлению зажимов на поковке, складок, а также к поломкам и (смятию штампов (фиг. 175). Однако большие радиусы вызывают увеличение размеров детали, что приводит к увеличению количества
Как, течет металл в ручьях штампа
241
снимаемой в1 механических цехах стружки. Значит, если позволяет течение металла в ручье, экономичнее иметь малые радиусы закруглений (фиг. 175).
Уклоны в ручье могут быть горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные уклоны (фиг. 176, а) помогают течению металла, особенно в подкатных ручьях, где металл перегоняется из 'малых сечений в большие с целью набора. Вертикальные уцлоны (фиг. 176, б), наоборот, задерживают течение металла, ухудшают заполнение ручьев, так как уклон вызывает появление горизонтальной составляющей от силы трения Pi, сопротивляющейся течению металла. Опыты показывают, что чем меньше уклон; тем меньше сопротивление (Р2) течению металла, тем лучше заполнение ручьев. Но без вертикальных уклонов штамповать нельзя, так как поковка застревает в штампе. Уклоны должны быть по величине такие, чтобы поковка под собственным весом могла выпадать из верхнего штампа и легко сниматься с нижнего. Для молотовых штампов обычно уклоны принимаются в пределах от 3 до 7°, для прессовых от 1 до 3°, причем во внутренних частях поковок, например в отверстиях, уклоны делаются больше, чем в наружных, так как, остывая, поковка сжимается и плотнее охватывает внутренние части ручья. Уклоны чем больше, тем лучше для съема поковки со штампа, однако они так же, как и большие радиусы закруглений, увеличивают размеры поковки, что повышает расход металла и трудоемкость механической обработки детали. Поэтому экономичнее иметь в ручьях штампа наименьшие штамповочные уклоны.
На ЧТЗ на многих поковках применяются переменные штамповочные уклоны (фиг. 176, в), обеспечивающие значительную экономию металла и снижение трудоемкости механической обработки.
Для хорошего течения металла в ручьях и хорошего заполнения фигуры ручья необходима и тщательная подготовка формы заготовки в заготовительных ручьях. Для этого прежде всего нужно иметь в зависимости от конфигурации поковки все необходимые ручьи: подкатной, пережимной, протяжной, гибочный, формовочный, черновой, чистовой или комбинации этих ручьев, например, подкатно-протяжной, формовочно-подкатной и другие. Часто оказывается достаточным иметь всего два-три ручья из числа упомянутых. Технологи и конструкторы, разрабатывая технологию штамповки и конструкцию штампов, стремятся назначить наименьшее количество ручьев. И это правильно, так как штампы получаются по размерам меньше, значит, меньше расход штамповой стали, а производительность труда выше, так как меньше передвижений заготовки в процессе шГамповки. Кузнец-штамповщик, наблюдая за течением
16 Заказ № 291
242
Штамповка на молотах и прессах
металла в ручьях штампа, часто может подсказать более рациональные комбинации ручьев или форму этих ручьев, величину радиусов и уклонов, что позволит повысить производительность труда и улучшить качество поковок. Иногда требуется лишь внести незначительное изменение в конструкцию штампа и достигнуть значительно лучшего заполнения фигуры ручья.
Кузнец ЧТЗ А. Д. Сибаторов при штамповке одной детали трактора С-80 долго устранял незаполнение фигуры чистового ручья, применяя удары различной силы и стараясь лучше готовить заготовку в предыдущих ручьях, но часто, потратив много энергии и внимания, не достигал нужных результатов. Однажды ему пришла в голову мысль, прежде чем перенести поковку в чистовой ручей, ударить по головке плоскостями штампов. Это дало разительный эффект: расплющенная головка после двух-трех несильных ударов свободно заполнила фигуру чистового ручья с вполне нормальным заусенцем. Поскольку на штампе было мало места, А. Д. Сибаторов потребовал переделать штамп, сделав в нем специальную площадку для расплющивания головки. Качество поковки улучшилось, и облегчилась штамповка.
РАЗМЕРЫ ПОКОВКИ И СПОСОБЫ ШТАМПОВКИ
Таким образом, из-за неблагоприятных условий течения металла в ручьях приходится делать закругления и уклоны, вызывающие увеличение размеров готовой детали. Хорошо, если конструктор, зная такую специфику горячей штамповки, сразу сконструирует деталь с закруглениями и уклонами, тогда деталь можно будет без механической обработки или только ограничиваясь очисткой от чернот ставить в машину. Однако не только закругления и уклоны требуют увеличения размеров детали. Горячая штамповка—еще не весьма совершенный метод обработки металла, который позволил бы получать на детали малого диаметра круглые отверстия, различные мелкие выемки, выступы, глубокие сквозные и несквозные круглые, квадратные и другой формы отверстия, впадины и т. д.
Даже жидкая сталь и другие металлы не всегда имеют такую текучесть, чтобы получить деталь любой формы; при горячей же штамповке подвижность металла еще меньше. Поэтому поковка от готовой детали отличается обычно по размерам и часто по форме. В размерах сечения создается определенный запас для последующей механической и другой обработки, т. е. на полученную для изготовления штамповкой деталь назначаются напуски, припуски и допуски, определяющие уже форму и размеры поковки (см. стр. 43, 50). Иначе говоря, перед тем как приступить к разработке конструкции штампов, нужно составить чертеж поковки. И чем чертеж поковки
Размеры поковки и способы, штамповки
243
меньше отличается от чертежа готовой детали, тем, следовательно, применен более совершенный метод штамповки и конструкция штампов более совершенна.
Перед тем как приступить к разработке чертежа п о -ко в к и, тщательно продумывается способ штамповки и принимается тот, который дает меньше запаса в размерах. Например, поковку детали, приведенной на фиг. 177, а, межно штамповать на молоте тремя различными способами. Первый (фиг. 177, б) — это штамповка в одном ручье из нарезанных заготовок, поставленных вертикально (в торец). Здесь разъем штампов проходит через середину наибольшей части поковки.
Фиг. 177. Изготовление детали штамповкой различными способами.
Линия разъема
Уклоны делаются как в верхнем, так и в нижнем штампе. Второй (фиг. 177, в)—сходен с первым, но разъем штампов проходит по торцу поковки. Вся поковка штампуется в нижнем штампе методом высадки. Третий (фиг. 177, г) способ — это штамповка в трех ручьях из длинной 'заготовки, рассчитанной на несколько поковок. В первом ручье (подкатном) производится подкатка, во втором — окончательная штамповка, а в третьем — обрубка поковки от прутка. Здесь поковка имеет уклоны только по торцам, но зато от заготовки остается клещевой конец, металл которого идет в отходы.
Разберем, какой из этих способов штамповки наиболее экономичный. Замечаем, что все три поковки имеют одинаковые штамповочные уклоны, но отходы металла при обработке резанием от них будут разные. Во второй поковке — наибольшим, а в третьей поковке отход будет наименьшим. Следовательно, с точки зрения механической обработки, выгоднее третья поковка, так как форма ее и размеры ближе подходят к форме и размерам готовой детали. Но третья поковка требует изготовления более сложного трехручьевого штампа и имеет отход металла на клещевину.
В отношении этого отхода нужно отметить, что при правильной технологии он не должен быть меньше отходов, возникаю-
16*
244
Штамповка на молотах и прессах
о)
Фиг. 178. Штамповка поковки со скосом вместо радиуса.
щих при резке заготовок для первых двух поковок. Что касается штампа, то размеры затрат на него будут зависеть от масштабов и возможностей производства их на данном заводе. В большинстве случаев затраты на штампы могут вполне окупиться экономией металла и снижением трудоемкости механической обработки. Следовательно, для крупносерийного и массового производства можно предполагать, что более экономичной является третья поковка. Для штамповки на прессе наиболее экономичной поковкой будет первая поковка (фиг. 177, а), так как, благодаря возможностям выталкивания поковки из верхнего и нижнего штампа, штамповочные уклоны на ней можно будет сделать в два-три раза меньше.
Однако существует два способа штамповки, еще более экономичные для этой детали — это штамповка на горизонта л ь н о-к овочной маши-н е, где уклонов можно полностью избежать, и холодная высадка на мощных холодновысадочных автоматах.
Опытные кузнецы, хорошо разбираясь в течении металла в ручь
ях, часто находят очень интересные способы построения ручьев штампа, позволяющие значительно уменьшить штамповочные уклоны и радиусы. Так, на Свердловском заводе транспортного машиностроения кузнец Н. А. Герасимов, сравнивая конфигурацию детали с конфигурацией поковки, нашел возможность и предложил вместо радиусов закруглений и штамповочных уклонов в 6° (фиг. 178, а) сделать по углам скосы (фиг. 178,6). В результате вес поковки уменьшился на 1,5 кг, увеличилась и стойкость штампов, уменьшилось количество снимаемой стружки в механическом цехе-
Штамповочные уклоны, радиусы закругления в общем виде называются напусками. К напускам относятся различные утолщения, которые нужны для улучшения заполнения ручьев, а также пленки под прошивку, назначаемые в поковках деталей, имеющих отверстия малого диаметра. Нужно отметить, что часто для деталей, имеющих отверстия диаметром меньше 40 мм, поковка изготовляется без отверстия. Причиной этого является низкая стойкость штампов на выступах, образующих эти отверстия. Однако опыт заводов показывает, что замена изношен-
Размеры поковки и способы штамповки
245
пых штампов окупается уменьшением стоимости долбления или сверления отверстия. Например, так штампуется слесарный молоток, имеющий прямоугольное отверстие размерами 10X25 мм для рукоятки.
Припуски и допуски на поковку назначаются для того, чтобы также гарантировать получение из поковки детали по
К
$
Положительный допуск на сторону
_ Припуск на обработку на сторону (л)__
Отрицательный допуск на сторону (д) Дефектный слой от кузнечной обработки (Д) Припуск нр обработку резанием (Р)
Поковка.
^Размер детали. (наибольший) Размер поковка наименьший
Размер поковки номинальный
Размер поковка с допуском
Фиг. 179. Схема построения припусков на обработку поковок.
заданным размерам. Величина их (см. табл. 5 и 6) выбирается по стандарту (ГОСТ 7505—55) и зависит главным образом от типа производства. В крупносерийном и массовом производстве имеется возможность применить более совершенные методы штамповки, иметь специальные, более точные штампы, поддерживать оборудование в лучшем состоянии, вести механическую обработку деталей на точном специальном оборудовании. В серийном, мелкосерийном и единичном производстве тоже можно все это сделать, но затраты на штампы и оборудование, приходящиеся на одну деталь, будут значительно большие, и поковка, изготовленная с малыми припусками и допусками, будет очень дорогая. При этих типах производства применяют более грубые припуски и допуски.
Кузнец-штамповщик может очень много сделать для получения поковок с малыми припусками и допусками. Во-первых, он должен знать, что припуск П складывается из слоя металла, необходимого на механическую Р и кузнечную
246
Штамповка на молотах и прессах
обработку Д, а половина величины допуска 3/2 входит в состав припуска П (фиг. 179). Это ему поможет разобраться, за счет чего можно снижать припуски и допуски. Если кузнец не сможет оказать влияние на слой, необходимый для механической обработки, то величина слоя, необходимого для кузнечной' обработки, т. е. штамповки, почти полностью зависит от него. Ведь
Верхний, штамп
Фиг. 180. Виды износа ручьев штампа (износ показан пунктиром).
этот кузнечный слой можно было бы на поковку и не назначать, если бы при штамповке не было вмятин от окалины, обезуглероженного слоя, отклонений от размеров поковки (допуск), вызванных смещением и перекосом штампов, неточной обрезкой заусенца, недоштамповкой по высоте, кривизной поковки и т. д.
Эти дефекты можно полностью устранить или уменьшить. Для этого надо правильно нагреть заготовку и удалить окалину перед штамповкой. Кроме того, необходимо содержать оборудование в хорошем состоянии, в частности, зазор в направляющих молота или пресса должен быть наименьшим, недопустим износ в чистовом ручье штампов и т. д- Особенное внимание кузнец должен обращать на состояние штампов, постоянно следить за их износом и креплением. Даже незначительный износ чистового ручья ведет к увеличению припусков в два и три раза против нормальных.
Так, например, для поковки шириной 10 мм и весом 1,6 кг износ ручья на 1,5 мм вызовет увеличение припуска ровно в два раза, так как для таких поковок по II группе ГОСТ 7505—55 припуск на сторону составляет 1,5 мм. За износом штампа нужно следить систематически. Это делается при помощи регулярных, через определенное количество поковок, осмотров, обмеров и взвешивания поковок. При штамповке на молотах большой износ можно заметить по съему и выпадению поковки из чистового ручья штампа. Если поковка начинает застревать
Размеры поковки и способы штамповки 247
в этом ручье, значит уже появился значительный износ. Этот признак можно объяснить следующим. В неизношенном штампе, благодаря нормальному штамповочному уклону, поковка свободно выпадает из ручья. Как только появился износ, уклон уменьшается, стенка штампа становится почти вертикальной, что и вызывает застревание поковки (фиг. 180 а, б).
Как вести штамповку в молотовых штампах
Дело это несложное, и им может овладеть любой, если он научился хорошо управлять молотом и хорошо знает ручьи и течение металла в них. Но не только это является залогом успеха. Знатный кузнец-штамповщик ЧТЗ Ф. А. Манаев (теперь пенсионер) рассказывал, как, будучи еще учеником и научившись нажимать педаль и бить по поковке с разной силой, он не мог быстро штамповать потому, что, оказывается, не умел еще держать клещи. А уметь держать клещи это значит уметь сразу и быстро подхватывать заготовку клещами, хорошо ее держать при штамповке и быстро и ловко перекладывать из ручья в ручей. И вот в этом-то заключается, как говорят, сноровка кузнеца. Ей можно овладеть только путем опыта и постоянного желания сделать как можно скорее, лучше, точнее.
Научившись хорошо владеть клещами и заготовкой, надо также научиться овладеть ритмом штамповки. Опытный кузнец ЧТЗ, работающий в огромном темпе на штамповке звена гусеницы, И. Д. Адамов говорит, что надо схватить ритм ударов молота и, как в танце, подчиняться ему. Это создает какую-то легкость в работе, как будто идешь в строю солдат в ногу со всеми. И сразу наступает усталость, если сам или кто-либо из бригады выбился из ритма, словно, идя в строю, «потерял ногу».
Прежде чем начать штамповать новую поковку, нужно внимательно рассмотреть все ручьи с тем, чтобы разобраться в направлении течения металла, изучить уклоны, радиусы закруглений, конфигурацию и размеры отдельных выступов, впадин, заусенечной канавки. Это поможет быстро и правильно укладывать заготовку в любой ручей, при штамповке соразмерять силу нажатия педали с силой удара, необходимого для правильного заполнения ручьев, а также точнее определить причину возможных дефектов: зажимов, складок, недоштамповки, смещения и т. д.
Любой ручей штампа имеет свои особенности в заполнении его металлом. Поэтому в каждом ручье нужно давать строго определенное количество ударов определенной силы, причем для повышения производительности труда желательно давать меньше ударов, но большей силы. Однако это не всегда
248
Штамповка на молотах и прессах
возможно, особенно при работе в подкатных и протяжных ручьях, где очень сильные удары могут испортить заготовку, и металл начнет выбиваться на плоскость разъема штампов, что приведет к браку по зажимам.
Работу в ручьях целесообразно вести так. В пережим-ном ручье заготовка в основном только р асплющ и в ает-
Фиг. 181. Подкатной ручей штампа:
а — открытый; б — закрытый; в — закрытый подкатной ручей с усом.
с я на определенном участке с 'небольшим набором металла на других участках (см. фиг. 161, в). В этом случае наносится один удар, при этом силу удара нужно соразмерять с величиной пережима. Из пережимного ручья заготовка сразу без кантовки переносится в следующий ручей.
В подкатном ручье по заготовке дается 2—4 удара. После каждого удара заготовка обязательно кантуется на 90° Сила ударов соразмеряется с величиной сечения заготовки и набора металла. Нужно заметить, что подкатные ручьи могут быть открытые (фиг. 181, а) и закрытые (фиг. 181, б). В закрытом ручье происходит более интенсивное перемещение металла из полости малого сечения в большую, поэтому в закрытом ручье представляется возможность делать меньше ударов или столько же (т. е. 2—4), но меньшей силы. Количество ударов в подкатном ручье зависит также от величины набора металла, т. е. от отношения наибольшего диаметра к наименьшему. Так, если наибольший диаметр в полтора раза больше наименьшего, то дается 6 ударов, если в два раза, то 8 ударов и т. д.
Кузнец должен хорошо понимать смысл подкатки. Он заключается в следующем: заготовка в подкатном ручье должна быть так обработана, чтобы металл в ней по длине был распределен строго в соответствии с объемами отдельных частей поковки. Нельзя допускать недобора металла в тех местах ручья, где он по сечению больше сечения заготовки. Недобор металла вызовет незаполнение чистового ручья (брак по незапол-
Размеры поковки и способы штамповки
249
нению), так как металла в этом месте не хватит для заполнения чистового ручья, зато в другом месте будет избыток и чрезмерно большой заусенец.
В протяжном ручье по заготовке наносятся удары средней силы (фиг. 158. — 7; 182, б). После каждого удара заготовка кантуется и одновременно передвигается вперед. Известно, что некоторые протяжные ручьи сконструированы так,
Фиг. 182. Усовершенствование протяжного ручья кузнецом С. Ф. Степановым.
что протяжку нужно вести, передвигая заготовку на себя (на кузнеца). Это нужно выяснить до начала работы. Если в протяжном ручье штамповка производится с клещевиной, то не следует забывать крепко держать заготовку за эту клещевину. В противном случае возможны случаи брака штамповок. Протяжка прекращается, как только торец заготовки достиг задней стенки ручья. Часто протяжка предусматривается не в ручье, а между плоскостями штампа или в ручье, но под углом без ограничения длины. Здесь кузнец должен работать с особым вниманием, чтобы длину заготовки сделать такую, какая требуется для штамповки в последующих ручьях. Обычно кузнец быстро осваивает й легко преодолевает трудности работы в таком ручье.
Количество ударов в .протяжном ручье зависит от отношения длины заготовки после протяжки к первоначальной длине. Так, если длина заготовки после протяжки в полтора раза больше первоначальной, то делается 4—5 ударов, если в 2 раза, то 8 ударов.
Нужно отметить, что подкатной и протяжной — это такие
250
Штамповка на молотах и прессах
ручьи, где в наибольшей степени требуется опыт, сноровка, хороший глазомер и умение четко соразмерять силу удара с нажатием педали. Неправильная работа в этих ручьях приводит к неправильному распределению металла по длине поковки и, как результат — к течению металла в разъем штампов в этих же ручьях или в последующих, например в черновом. А если заготовка подается сразу в чистовой ручей, то в нем заусенец получается неравномерный: на одних участках поковки слишком большой, а на других очень малый с незаполненном фигуры ручья.
Между прочим, неправильно или неточно рассчитанные размеры протяжного и подкатного ручьев могут привести к большим излишкам металла в заусенечной канавке и, следовательно, к повышенному расходу металла на поковку. Кузнец-штамповщик, наблюдая за образованием заусенца, может найти наиболее рациональные размеры протяжного ручья. Так, лучший кузнец Ленинградского Кировского завода С. Ф. Степанов при штамповке поковки зуба барабана (фиг. 182, а), столкнувшись с подобным обстоятельством, предложил уменьшить зев протяжного ручья с 15 до 12 мм (фиг. 182, б). Это позволило уменьшить заусенец и в результате — диаметр заготовки. Получена годовая экономия свыше 22 т металла.
Конструкция ручьев должна быть удобной для работы; при необходимости делается выемка для клещей, в подкатном ручье должна быть выемка под «ус» (см. фиг. 181, в). Эта выемка, забирая в себя металл от неровного торца заготовки, предотвращает появление зажимов на поковке. Для удобства укладки поковки в ручей при штамповке поковки гаечного двустороннего ключа 22X27 трактора С-80 кузнец ЧТЗ В. М. Порохов предложил сделать в подкатном ручье специальную площадку для подсадки заготовки. Это повысило производительность труда в бригаде.
В формовочном ручье (см. фиг. 161, б) по заготовке дается обычно один удар, после чего она кантуется на 90° и в таком повернутом положении укладывается в следующий черновой или чистовой ручей. Сила удара соразмеряется с необходимостью получения заданного профиля поковки. Иногда достаточно бывает одного самого* слабого удара.
В гибочном ручье (см. фиг. 161, а) по заготовке наносится столько ударов и такой силы, чтобы изогнуть заготовку до заданной конфигурации. Чаще всего в этом ручье делается 1—2 сильных удара. Если заготовка изгибается не более чем в трех точках, то бывает достаточно и одного удара. Однако могут быть поковки, изгибающиеся больше чем в 3 точках, требующие большого количества и очень сильных ударов. Например, при штамповке коленчатого вала трактора С-80 весом по
Размеры поковки и способы штамповки 251
ковки 154 кг и заготовки 205 кг на 6,5-тонном паровом штамповочном молоте дается 6 наибольшей силы ударов. Штамповщик должен следить за тем, чтобы заготовка в гибочном ручье легла на предназначенные для нее точки опоры, в противном случае изгиб будет неправильный. Из гибочного ручья заготовка с кантовкой на 90° укладывается в черновой или чистовой ручей.
На площадке для осадки (подсадки) заготовка двумя-тремя сильными ударами осаживается до высоты, которая обеспечит получение в чистовом ручье качественной поковки с заполнением всей фигуры и правильным расположением волокон металла. Обычно высота осадки рассчитывается технологом и указывается в технологической карте. Однако опытные штам
Фиг. 183. Формовочно-подкатной ручей молотового штампа.
Фиг. 184. Формовочно-протяжной ручей молотового штампа.
повщики часто находят другие, более рациональные размеры высоты осадки. На Свердловском заводе транспортного машиностроения штамповка шестерен не обеспечивала получение требуемого качества по расположению волокон (т. е. по макроструктуре), в результате зубья шестерни получались недостаточно прочными. Кузнец Н. А. Герасимов нашел причину низкого качества поковки. Она заключается в том, что по технологическому процессу предусматривалась недостаточная осадка заготовки. Он предложил осадку делать до высоты не 100 мм, а 80 мм, и макроструктура резко улучшилась. В чем тут дело? Оказывается, раньше диаметр осаженной заготовки получался меньше диаметра выступов в штампе. Это принуждало металл сначала заполнять впадины, образующие ступицу. Отсюда металл перетекал через выступы и уже в обод попадал перенапряженным с плохо ориентированным расположением волокон. При осадке заготовки до меньшей высоты диаметр получался больше, заготовка перекрывала выступы, и металл нормально протекал в обод.
В формовочн o-in од к а тн ом ручье, который служит для набора металла и смещения набранного металла в сторону, работа ведется сначала так же, как и в подкатном ручье, т. е. дается 2—4 удара с кантовкой на 90° (фиг. 183). По-сле оконча
252
Штамповка на молотах и прессах
ния подкатки дается еще один сильный удар, которым металл смещается в сторону. Затем заготовка кантуется на 90° и в таком положении укладывается в следующий ручей.
В формовочн о-п ротяжном ручье заготовка сначала в определенном месте протягивается на протяжном пороге, как в протяжном ручье (фиг. 184). Затем заготовка продвигается до конца ручья и формуется, как в формовочном ручье, одним сильным ударом.
В подкатно-протяжном ручье сначала ведется протяжка заготовки, как в протяжном ручье, т. е. дается несколько ударов с кантовкой на 90° и продвижением заготовки вдоль ручья, вперед или «на себя». Затем здесь же производится подкатка, т. е. набор металла для одного выступающего участка поковки, как в обычном подкатном ручье. Таким способом штампуется, например, на ЧТЗ шатун трактора С-80.
В черном (предварительном) ручье (см. фиг. 158 — III) заготовка штампуется сильными ударами до тех пор, пока полностью не заполнится вся фигура штампа. Иногда допускается некоторое вытекание металла на плоскость разъема штампов.
Количество ударов зависит от веса заготовки, ее конфигурации и мощности молота. Из чернового ручья заготовка перекладывается в чистовой ручей поворотом (кантовкой) ее на 180° Между прочим, некоторые кузнецы-штамповщики для ускорения процесса штамповки часто пропускают этот ручей; после подготовки в заготовительных ручьях ведут штамповку только в чистовом (окончательном) ручье. Этого допускать ни в коем случае нельзя. Черновой ручей способствует сохранению и повышению' стойкости чистового ручья. Без чернового ручья металл будет в чистовом ручье течь очень напряженно и быстро его износит.
В чистовом (окончательном) ручье (см. фиг 158 — IV) по заготовке, или, точнее, уже по поковке, наносятся удары — сначала средней силы, затем силу их все более увеличивают. Последние два удара должны быть наибольшей силы, но их нужно готовить заранее. Если эти удары сделать с запозданием, то они принесут только вред, так как, во-первых, они не улучшат состояние поковки (очевидно, она будет уже готова), а во-вторых, могут вызвать поломку штока (см. стр. 228) и штампов, так как будут наноситься по уже подстывшему и почти твердому заусенцу.
Количество ударов, как и при штамповке в черновом ручье, зависит от веса заготовки, ее конфигурации и мощности молота. Если штамповка ведется без чернового ручья (если он не предусмотрен конструкцией штампа), то требуется почти вдвое большее число ударов (см. приложения 12, 13, 14).
Размеры поковки и способы штамповки
253
Между прочим, следует отметить, что за последнее время распространяется мнение о том, что выгоднее вести штамповку на молотах большей мощности, чем это требуется по расчету. Это правильно, так как большая мощность молота обеспечивает более глубокую проковку, что повышает качество металла, а главное, при этом резко возрастет производительность труда. Например, звено гусеницы трактора весом поковки 6 кг на ЧТЗ штампуется в одном чистовом ручье на молоте 1,5 т за 4—5 ударов, а на Уралвагонзаводе — на 3 т молоте только за 2 удара.
В отрубном ручье (ом. фиг. 161, в) поковка отрубается от следующей заготовки или от прутка одним ударом. Поковка укладывается перешейком на нож так, чтобы ребра заусенца находились вверху и внизу, т. е. поковка, вынутая из ручья, должна быть повернута на 90°. Если этого не сделать, то можно смять заусенец, и поковку тогда нельзя будет обрезать на обрезном прессе. Вообще нужно следить за тем, чтобы заусенец не сминался не только при отрубке, но и после, когда поковка сбрасывается в тару.
Все, что здесь было сказано, относится главным образом к штамповке на паровоздушных молотах двойного действия. При работе на молотах фрикционных (с доской, ремнем) и паровоздушных простого действия, т. е. падающих, штамповка упрощается, так как штампы для эт»их молотов имеют обычно всего один или два ручья — чистовой или черновой и чистовой. Кроме них, иногда| делается еще отрубной ручей (нож). Во всех этих ручьях штамповка ведется ударами одинаковой силы, так как сила удара на этих молотах не регулируется. Количество ударов определяется по опыту работы в зависимости от веса поковки и ее конфигурации.
Кузнец-штамповщик должен обращать внимание на расположение ручьев в штампе. Ручьи должны быть так расположены, чтобы было удобно и легко штамповать. Так, например, первые ручьи (подкатной, протяжной, пережимной и др.), в которые кладется поступающая из печи заготовка, должны быть расположены со стороны печи, при этом сопла для обдувки должны быть поставлены с противоположной стороны, чтобы сдуваемая окалина не попадала в чистовой ручей. Протяжной ручей, если возможно, должен быть расположен на правой стороне штампа. Если этот ручей прямой (не под углом) и расположен на левой стороне, то штамповщику для ведения протяжки правой рукой приходится переступать на шаг влево. При расположении же ручья на правой стороне протяжку в этом ручье можно вести не сходя с места. Гибочный и формовочный ручьи должны быть расположены так, чтобы поковку можно было поворотом на 90а сразу свалить в следующий ручей.
254
Штамповка на молотах и прессах
Беречь штампы
С целью повышения стойкости и долговечности штампы изготовляются из легированной стали, содержащей хром, никель, вольфрам или молибден. Эта сталь дорогая, а изготовление ручьев штампа — дело сложное и трудоемкое. Поэтому стоимость штампов высокая. Штамп среднего веса для средней сложности поковки стоит примерно 15 тыс. руб. Для удешевления штампов и экономии металла их иногда делают составными. Наиболее быстро изнашивающуюся часть штампа — обычно чистовой ручей — делают в виде вставки, которая вставляется в штамп, разогретый до температуры 250—300° При износе вставка выбивается через отверстие и заменяется другой. На Свердловском заводе транспортного машиностроения применяется крепление вставок при помощи клиньев.
Однако вставки незначительно снижают стоимость штампов, которые остаются все же дорогими. Поэтому кузнец должен всемерно беречь штампы — не допускать их поломок и преждевременного износа.
Перед началом работы штампы следует осмотреть: нет ли в них трещин, забоин и других повреждений. Неисправные штампы устанавливать на молот нельзя. При установке проследить за тем, чтобы штамп опирался своим хвостовиком (фиг. 185, б), а не заплечиками, так как при ударе может появиться в них трещина (фиг. 185, а). Если штампы опираются заплечиками, то нижняя плоскость «ласточкина хвоста» изношена, и штамп по заплечикам снизу нужно прострогать. Никаких прокладок под «ласточкин хвост» устанавливать нельзя. Исправный штамп устанавливается по контрольному углу (фиг. 185, в, г), совпадение углов верхнего и нижнего штампов прощупывается рукой. Если в штампе имеется замок, то нужно проверить, свободно ли смыкаются между собой половинки штампа при опускании бабы.
Затем можно закрепить штампы, забив клинья сильными ударами «сокола». После каждого одного или двух ударов «соколом» полезно давать легкий удар штампа о штамп.. В процессе забивки надо следить, не Появляется ли перекос, т. е. непа-раллельностьплоскостей штампов. Появление перекоса означает, что боковые плоскости «ласточкина хвоста» где-то изношены. Если нет возможности устранить этот износ путем строгания или зачистки плоскостей, то производится регулировка клиньями с установкой прокладок. Перед началом штамповки штампы следует подогреть до температуры 150—200°, так как в холодных штампах удары легко вызовут появление трещин и даже поломки. Если в цехе имеется газ, то лучше всего подогрев производить газовыми горелками. При отсутствии газа штампы подогревают
Размеры поковки и способы штамповки 255
обычным способом — горячими кусками металла. Однако не следует куски нагревать до температуры выше 800° На Уралвагонзаводе, СТЗ и на других заводах штампы подогревают на специальных газовых печах, а потом устанавливают на молоты.
rV -I-----а Зазор
Опора но б) кбостобик
Нельзя допускать сильного подогрева штампов. Необходимо систематически охлаждать их обдувкой сжатым воздухом или водой. Если этого не делать, то отдельные участки штампа могут быть смяты и быстро износятся. Перед штамповкой надо смазывать штампы соляным или каким-либо другим раствором (например, раствором графита), уменьшающим трение металла о стенки ручья. Во многих кузницах применяется для смазки мазут Такая смазка не охлаждает, а наоборот, подогревает
256
Штамповка на молотах и прессах
штампы и не способствует очищению поковок от окалины. Мазут, сгорая, образует газы, которые облегчают лишь выталкивание поковки из ручья. Но для этой цели лучше применять опилки, они также способствуют удалению окалины. Однако нужно смотреть, чтобы в опилках не было крупных кусков дерева или металлической стружки.
Нельзя допускать сильных ударов штампа о штамп без поковки, а при наличии поковки надо следить за температурой заусенца (мостика) по цвету. Если мостик начинает темнеть, то сильные удары уже недопустимы. При появлении мельчайших трещин нужно немедленно прекращать штамповку с тем, чтобы трещину можно было засверлить или зачеканить, не допустив поломки штампа. Не следует забывать, что окалина на заготовке не только может привести к браку по размерам, оставляя вмятины на поковке, но она также сильно изнашивает ручьи штампа. Поэтому ее надо регулярно сдувать.
После работы нужно обдуть ручьи штампа, удалив из них окалину и грязь, внимательно осмотреть весь штамп и о всех повреждениях или большом износе сообщить мастеру. Если штамповка производилась на чрезмерно нагретых штампах, то могут быть смятые выступающие части, которые потребуется зачистить шлифовальной машинкой в свободное от основной работы время. Зачистки штампов надо требовать также, если при штамповке поковка плохо выпадала из верхнего штам-. па и сильно застревала в нижнем. Чем лучше зачищены штампы, чем полнее в них закругления и уклоны, отсутствуют забоины, риски и другие неровности, тем лучше течет металл в штампе, тем меньше изнашивается штамп и тем производительнее штамповка.
Однако увлекаться частой зачисткой нельзя, так как она ведет к потере размеров ручья штампа, к повышению на поковке припусков, допусков. Кроме того, грубо выполненная зачистка, при которой появляются риски, направленные не по течению металла, не улучшает качество ручья, а ухудшает его. За этим штамповщик должен следить. Зачистка должна быть выполнена тщательно, с направлением рисок по течению металла и снятием самого необходимого слоя металла. А лучше всего стремиться избегать зачистки. Этого можно достигнуть аккуратной работой без перегрева штампа и соблюдением температурного режима, не допуская штамповки при низкой температуре. Кроме этого, нужно добиваться установки хороших штампов.
В настоящее время имеются очень эффективные способы повышения стойкости штампов, например, нагартовка рабочих поверхностей обработкой дробью, наплавка наиболее изнашиваемых кромок твердыми сплавами. Хороший результат показывает полировка ручьев.
Работа на прессовых штампах
257
РАБОТА НА ПРЕССОВЫХ ШТАМПАХ
На прессе нельзя получить ударов или нажатий резкой силы, поэтому все ручьи прессового штампа по размерам и конфигурации рассчитаны на то, чтобы в каждом ручье сделать только одно нажатие на поковку, т. е. за один ход получить нужную форму заготовки. Это обстоятельство значительно ограничивает возможности штамповки многих сложных поковок удлиненной формы, требующих протяжки и подкатки. Протяжку и подкатку, конечно, на прессе выполнять можно, но для этого нужно-было бы для каждого из них делать несколько ручьев, причем поскольку эти операции требуют слабых нажатий, то мощность, пресса полностью не используется.
Поэтому считается наиболее рациональным на горячештамповочных прессах штамповать поковки круглые в плане,
Фиг. 186. Переходы штамповки на ковочно-штамповочном прессе: а — осадка; б — фасонирование; в — окончательная штамповка.
например шестерни, фланцы, диски, ролики и им подобные, а поковки удлиненной формы, такие, как коленчатые и ступенчатые валы, рычаги, вилки и т. д., штамповать без подкатки и протяжки на прессе. Подкатку же и протяжку выполнять на другом оборудовании: на молотах свободной ковки или на ковочных вальцах. Если же для детали заказать периодический прокат, то можно будет совсем исключить эти операции, так как форма заготовки будет подготовлена для чернового и чистового ручьев непосредственно на прокатном стане.
Штамповка на прессе простых поковок круглых в плане, например небольших шестерен без отверстия, производится в одном чистовом ручье с предварительной осадкой заготовки на плоскостях штампа. Для более сложных поковок, особенно с отверстием,, требуется два и даже три ручья. В этом случае часто осадку оказывается лучше всего делать в закрытом ручье, так как металл лучше подготавливается к заполнению следующего чернового ручья (фиг. 186). Если заготовка по своей форме в предыдущих ручьях неправильно подготовлена, то в черновом ручье может появиться заусенец. Однако бывает, что его избежать можно только вводом еще одного промежуточного ручья, поэтому в черновом ручье делают даже специальную заусенеч-ную канавку.
17 Заказ № 291
258
Штамповка на молотах и прессах
Все ручьи прессовых штампов изготовляются из отдельных кусков высоколегированной стали марок 5ХНТ и 5ХНВ, называ-
Фиг. 187. Штампы со вставками для штамповки на ковочно-штамповочных прессах:
1—нижний башмак; 2—направляющая колонка; 3 — втулка колонки; 4 — упорные планки; 5 — верхняя опорная плита; 6 — верхний выталкиватель; 7 —верхняя ручьевая вставка; 8— верхний башмак;
9 — прижимы; 10— нижняя ручьевая вставка; //—нижний выталкиватель; 12— нижняя опорная плита.
емых вставками. Вставки 7 и 10, как уже говорилось, закрепляются в пакете или башмаке 1 и 8 клиньями, винтами или болтами (фиг. 187). Поскольку при штамповке поковок, особенно удлиненной формы, возникают горизонтальные сдвигающие
Работа на прессовых штампах
259
усилия, крепление вставок очень часто ослабляется. Поэтому в процессе работы кузнец особое внимание должен обращать на состояние этого крепления. Поворот или смещение вставки может привести к браку поковок и к поломкам штампа и пресса. К этому же приведет и недогрев заготовок и штамповка поковок, охлажденных до температуры ниже температурного интервала ковки (700—800°).
Фиг. 188. Чеканка и калибровка поковок: а — кривошипно-коленный механизм пресса (/ — чеканочные плитки; 2 — монтажная плита; 3 — ползун пресса); б — объемная чеканка.
Вставки могут быстро износиться, если работа ведется с недостаточной смазкой, плохим охлаждением штампов и с окалиной. Поэтому в штампах полезно предусмотреть циркуляцию воды, а для удаления с заготовки окалины — специальное устройство возле пресса, например, гидравлическое. Если его нет, то штамповщик обязан прежде всего следить за окалиной, счищать ее с заготовки перед штамповкой и постоянно сдувать во время штамповки. В этом заключается недостаток штамповки на прессах по сравнению с молотами, где окалина легко слетает при первых же ударах молота по заготовке. Прессовые.
17*
260
Штамповка на молотах и прессах
штампы, так же как и молотовые, должны перед началом работы подогреваться нагретыми заготовками или газовыми горелками, в противном случае возможны поломки вставок.
Ковочно-штамповочные кривошипные прессы за последнее время находят все более широкое применение для всевозможных видов обработки металлов давлением. Кроме обычной штамповки, они используются для калибровки, чеканки, правки уже отштампованных поковок, применяемых для повышения точности
поковок.
Фиг. 189. Штамповка клапанов выдавливанием через от-’ верстие:
1 — поковка; 2 — матрица; 3 — приемник; 4—заготовка; 5 — пуансон..
Калибровкой называется горячее обжатие поковок после обрезки облоя. Ручей для калибровки отличается от
обычного чистового ручья в основном повышенной точностью по размерам и отсутствием заусенечной канавки.
Получающийся новый заусенец на поковке обрезается обычным порядком.
Чеканкой называется плоское, а иногда и объемное обжатие поковок в холодном виде. Выполняется чеканка при помощи специальных чеканочных плиток 1 на специальных чеканочных прессах (фиг. 188). Эти прессы имеют
несколько иную конструкцию механизма передвижения ползуна 5. Вместо кривошипно-шатунного механизма они имеют кривошипно-коленный механизм (фиг. 188,а). Такой механизм дает небольшой ход ползуна, большие усилия,
малую скорость движения в конце рабочего хода и большую продолжительность выдержки поковки под нагрузкой.
На ковочно-штамповочных прессах, также специальной конструкции— тихоходных (30—40 ходов в минуту), выполняется еще
один вид горячей штамповки — штамповка выдавливанием через отверстие. В этом случае заготовка закладывается в матрицу и под воздействием пуансона продавливается через очко матрицы. В двух ручьях можно получить очень большую деформацию, например, диаметр заготовки можно уменьшить в 5—6 раз. Так, например, штампуются клапаны автомобильных и тракторных двигателей (фиг. 189).
Ковочно-штамповочные прессы могут быть использованы также и для свободной ковки. Однако это невыгодно. Лучше для этого применять более дешевое оборудование—молот или гидравлические прессы. Правда, могут быть случаи, когда небольшую партию поковок по весу и конфигурации можно изготовить только на имеющемся в цехе ковочно-штамповочном
Фиг. 190. Ковка-штамповка по методу А. В. Потехина: а — конструкция штампа; б— тамповка в пять переходов.
Работа на прессовых штампах
262
Штамповка на молотах и прессах
прессе, так как другого оборудования нет. Встретившись с таким случаем, известный ленинградский кузнец А. В. Потехин сумел рационально использовать ковочно-штамповочный пресс 600 т. Он внедрил в производство комбинированный способ, так называемую ковку-штамповку многих сложных поковок. Этот способ похож на свободную ковку в подкладных штампах, разница только в том, что эти штампы все закреплены на одной плите, установленной на столе пресса, фигуры в штампах просты по конфигурации и несложны в изготовлении.
На фиг. 190 показан прессовый штамп А. В. Потехина, на котором он работает. Вначале заготовка ставится на плоские поверхности 1, и производится осадка. Осаженная заготовка переносится в ручей 2, и там под прессом получается уже крестовина. В следующем ручье 3 крестовина делается тоньше и ближе к форме поковки, и в последнем 4 ручье производится штамповка с образованием заусенца. Если бы эту поковку штамповать обычным способом, то кроме сложного одного ручья 4 надо было бы иметь еще два сложных других: закрытый для осадки и еще черновой. Здесь же ручьи набраны из сравнительно простых деталей и, благодаря малой па|ртии поковок, детали закрепляются на плите просто винтами. Штампы получаются дешевыми и вполне окупаются.
iBbIBOP РАЗМЕРОВ ЗАГОТОВКИ ДЛЯ ШТАМПОВКИ НА МОЛОТАХ И ПРЕССАХ
Все расчеты размеров заготовки делаются, исходя из постоянства объема. Иначе говоря, объем металла заготовки должен быть равен объему металла поковки с учетом отходов (заусенец, угар). Имея чертеж поковки, легко подсчитать ее объем, а если имеется образец поковки, то лучше всего его взвесить. Полученный вес надо разделить на удельный вес металла, и получим готовый объем. Например, образец стальной поковки весит 50 кг, т. е. 50 000 г. Объем ее будет:
50000 с ч --------=6,370j43 7,85----с
По чертежу поковки объем ее определяется при помощи геометрических формул объемов простейших тел: цилиндра, конуса, призмы и т. д. Для этого поковку надо разбить так, чтобы выявились такие простые тела. Допустим, имеется чертеж поковки шестерни (фиг. 191, а). Нужно определить ее объем; для этого разбиваем поковку на простейшие объемы V2 и V3. Полученные три тела представляют собой усеченные конусы. Причем тело V2 состоит из двух таких конусов, разделенных линией разъема штампов. Для определения неизвестных на чертеже диа
Выбор размеров заготовки для штамповки на молотах и прессах 263
метров больших оснований конуса D2 и D3 используются углы уклонов. Например, диаметр D± определяется так:
D1 = DQ+2a=DQ+2h tg 4°,
по тригонометрическим таблицам tg4° =0,0697~ 0,07. Диаметр Dq принимаем с учетом половины плюсового допуска, т. е.
Do=100+ ^=101,3 мм.
Между прочим, если не учесть плюсового допуска, объем поковки может быть недостаточным и металла заготовки, рассчитанной по этому объему, не хватит для получения качественной поковки.
Таким образом, D1=101,3+2-110-0,07=116,7 мм. Для упрощения расчетов находим радиусы
/4 = —= 58,3 жл* = 5,83 см\ г0 = —= 50,7 мм = 5,07 см.
1	2	0	2
Объем усеченного конуса определится по формуле Г1=(г2-Иг2+гог1)^- = (5,О72+5>832+5,О7.5)83)-^|^- = 1О57сл!3.
Точно так же-находим объемы
V2=1925 см3\ V3=612 см3.
Складывая все три объема, получим объем поковки:
V=V1+V2_|_V3= 1057+19254-612=3594 см3.
Объем заготовки должен быть больше объема поковки на величину заусенца и потерь «а yraip. Нужно найти их. Объем заусенца находят по объему заусенечной канавки чистового ручья штампа, который определяется по- площади поперечного сечения канавки F и ее периметру Р с учетом того, что канавка заполняется неполностью. Площадь сечения канавки и периметр заусенца можно определить расчетом по размерам, но обычно объем заусенца определяют по готовым формулам, куда входит периметр поковки. Например, для поковок круглых в плане, как изображенная на фиг. 191, а, объем заусенца равен:
7(^)1 слЛ
где b и Ьг соответственно ширина мостика и магазина.
Допустим, площадь заусенечной канавки Fsayc=2,01 см3. Периметр поковки Рпок=кР2=3,14 20,15 = 66,5 см.
264
Штамповка на молотах и прессах
Тогда	7-2,01(66,5+0,7(1,0+2,8)] = 96,82^97 см\
Прежде чем определить объем потерь на угар, подсчитаем суммарный объем поковки с заусенцем (без угара) или, как его называют, объем расчетной горячей заготовки:
Урасч. ^=^ + ^=3594+97=3691 см3.
Если учесть процент угара, допустим 2% при газовом нагреве, то получим объем холодной заготовки:
3760 см3.
V =V l°°+g — goal заг v расч- заг
Фиг. 191. К расчету размеров заготовки: а — штамповка с осадкой; б — штамповка без осадки.
Для того чтобы определить длину заготовки, нужно* сначала задаться ее сечением или толщиной. Если поковка штампуется из торцовой заготовки, где первый переход осадка, то* диаметр заготовки может быть найден из условия осадки без. изгиба
lrL=m или l3a2=md3a2, а3аг
где принимается
т= 1,5н-2,8.
Ttd2
Поскольку объем круглой заготовки равен V3a8=—-^-1заг,
то, решая эти два уравнения, получаем формулу d3a2= 1,08 т / К5*2.
|/ т
Если примем т=2, то в нашем примере диаметр заготовки будет
= 13,3 см= 133 мм.
Выбор размеров заготовки для штамповки на молотах и прессах 265
Теперь легко найти длину заготовки
1заг = т^заг = 2-133 = 266 ММ.
Как видно, для того чтобы определить диаметр заготовки и ее длину, требуется задаться величиной т, которая изменяется ют 1,5 до 2,8. Если принять меньшее значение, то диаметр заготовки получится больше, а если принять т больше, то заготовка будет меньше. Для лучшего заполнения ручьев штампа целесообразнее принимать больший диаметр заготовки, но это по условиям производства не всегда возможно, например, когда отсутствуют крупносортные ножницы для резки заготовок. Некоторые работники считают также, что, наоборот, нужно заготовку выбирать меньшего диаметра, так как металл получает больший уков, а следовательно, лучшее качество.
Для поковок удлиненной формы диаметр заготовки выбирается из различных соображений. Например, если имеется протяжной ручей (без подкатного), то диаметр или сторону квадрата принимают по наибольшей площади поперечного сечения поковки. Допустим, имеется поковка, изображенная на «фиг. 191, б. Диаметр ее заготовки определяется по площади сечения большой головки с учетом объема металла на заусенец. Иначе говоря, здесь нельзя просто принять диаметр заготовки равным диаметру поковки в этом месте, а нужно к площади сечения поковки прибавить площадь сечения заусенца, а потом пересчитать все это на круг, если выбирается круглая заготовка, или на квадрат, если заготовка квадратная.
Предположим, что у нашей поковки площадь сечения заусенца (по одну сторону поковки) равна Рзаус—\$ см2> тогда площадь заготовки
^=^+^=^+2-1,0=21,6 см*-, диаметр заготовки
^^=1/"	= 1,13 V ^=1,13]/ 21>6 =52,5 мм.
Если поковка будет штамповаться с подкатным ручьем, т. е. с набором металла, то диаметр заготовки выбирается по средней площади поперечного сечения поковки. Для этого в необходимых 'случаях строится картина распределения сечений по длине поковки с учетом заусенца, как ее называют, эпюра диаметров. Длина заготовки по имеющемуся диаметру заготовки легко находится по формулам объема цилиндра — для круглой и призмы — для квадратной заготовки. В длине заготовки учитывается клещевой конец, если он необходим при штамповке.
266
Штамповка на молотах и прессах
Выбор рационального, наименьшего размера заготовки — дело большой государственной важности. Чем меньше заготовка, тем меньше уходит металла в заусенец и клещевину, на припуски и напуски. А это вое представляет из себя отходы кузнечного производства, которые должны быть снижены до минимума или полностью устранены. Нужно отметить, что совершенно твердых правил определения размеров заготовки пока еще нет, и технологи, разрабатывая технологический процесс, часто, кроме известных методов расчета, пользуются своим практиче-
Фиг. 192. Штамп для штамповки конической шестерни редуктора заднего моста автомобиля:
1 — протяжной ручей; 2 — окончательный ручей; 3 — подкатной ручей; 4 — клещевой конец; 5 — выемка в штампе для съема поковки.
ским опытом. Штамповщик часто лучше технолога может назвать наиболее подходящий размер заготовки, так как он лучше чувствует течение металла в ручьях, заполнение фигур штампов, необходимость большего или меньшего заусенца, а также необходимость, например, клещевого конца.
Очень характерным в этом отношении является пример кузнецов-штамповщиков Московского автомобильного завода В. Кокошка, Н. Иванова, И. Антонова. Тщате;Гьно следя за своими приемами работы, анализируя и критикуя конструкцию штампов, они внесли немало предложений, значительно уменьшающих расход металла на поковки. Шестерня бортредуктора заднего моста автомобиля ЗИС-150 штамповалась из заготовки диаметром 95 мм с клещевым концом длиной 20—25 мм сначала в протяжном, подкатном, а потом в чистовом ручье (фиг. 192, а). Расход металла на каждую поковку составлял 11,68 кг. Кузнецы предложили штамповку вести без клещевого конца. Для этого они ввели новый метод штамповки и изменили конструкцию штампов. Было предложено подкатной и чистовой ручей перевернуть на 180°; в подкатном, кроме того, убрать перемычку для клеще
Безоблойная штамповка
267
вины и его укоротить (фиг. 192, б). Теперь штамповка ведется так: заготовка диаметром 95 мм зажимается в клещи и подается в протяжной ручей, где и оттягивается на нужную длину. Затем заготовка поворачивается на 180°, подхватывается за оттянутую часть уже другими, более приспособленными клещами и перекладывается в подкатной ручей. Отсутствие пережима в подкатном ручье не сказывается на качестве набора металла. Штамповка в подкатном ручье ведется в клещах, штамповка же в чистовом — без клещей. Для съема поковки с чистового ручья предусмотрены выемки шириной 30 мм, куда вкладываются концы рычагов (ломиков).
Все это позволило значительно укоротить заготовку и уменьшить ее вес до 9,6 кг.
БЕЗОБЛОЙНАЯ ШТАМПОВКА
Фиг. 193. Штамп для без-облойной штамповки на молоте.
При штамповке кузнецам всегда мешает заусенец, или, правильнее сказать, облой. Для его обрезки надо затрачивать труд, иметь специальное обрезное оборудование, а металл облоя можно использовать только для переплавки.
Можно ли избавиться от этого облоя и как? Этот вопрос всегда ставили перед собой многие ученые и опытные кузнецы — мастера штамповки. И сейчас этот вопрос еще не сошел с повестки дня, хотя многое уже сделано для того, чтобы его окончательно решить даже для штамповки на молотах. Между прочим, нужно сказать, что принципиально этот вопрос уже давно решен и не представляет из себя научной проблемы для лабораторных исследований. Дело в том, что если в лаборатории или в цехе создать спе
циальные условия, то поковки без облоя получить несложно. Выше было выяснено, почему получается облой, или заусенец, и какую он играет роль при штамповке (см. стр. 214).
Для предотвращения появления облоя нужно, во-первых, иметь такую заготовку, объем которой в точности был бы равен объему поковки, и, во-вторых, так построить ручей, чтобы металл не имел возможности течь главным образом в стороны, а мог течь больше вертикально, заполняя фигуру штампа. Точную заготовку изготовить не представляет большого труда, и этот вопрос сложным является только для тех производственных условий, где отсутствуют возможности для точной резки заготовки и для получения проката повышенной точности,
268
Штамповка на молотах и прессах
имеющего меньшие отклонения в допусках по сечению. Обеспечить правильность течения металла и хорошее заполнение ручья без заусенечного мостика оказалось вполне возможным для многих видов поковок, особенно для поковок круглых в плане. Этот вопрос решается применением так называемых закрытых штампов (фиг. 193).
В случае закрытых штампов отсутствует заусенечная канавка и вместо ее между верхним и нижним штампом образован замок. Металл не имеет возможности течь в стороны, так как ему препятствуют стенки верхнего штампа. По той же причине он не может выйти в разъем штампов. Единственный путь, куда металл может течь, это — вверх и вниз, т. е. заполнить все уголки, выемки и впадины в ручье. Штамповка в закрытых штампах легче осуществляется на прессах ковочноштамповочных, кривошипных и гидравлических. На молотах ее осуществить сложнее, так как отсутствие заусенца с его ролью буфера сильно отражается на 'стойкости штампов и штока молота. Поэтому, если кузнецу придется работать на штамповке в закрытых штампах или безоблойной штамповке на молоте, он должен особенно хорошо видеть готовность поковки и больше чем обычно чувствовать, какой силы нанести последние один — два удара. Он должен также знать, что поскольку в практических условиях избытка металла заготовки избежать нельзя, то при безоблойной штамповке часто возникает торцовый заусенец или поковка получает недоштамповку. Для избежания этого перед нагревом полезно все заготовки очень внимательно рассмотреть и те, которые по длине или сечению окажутся больше, откладывать в сторону. Поковки из них можно штамповать позднее, когда штамп получит некоторый износ. 'Кузнецы ЧТЗ в этих случаях практиковали даже более продолжительный их нагрев с целью создания большего слоя окалины, который удалялся от первых же ударов при осадке.
Безоблойная штамповка на молотах в связи с упомянутыми недостатками, а также по причине повышенного износа штампов не нашла еще широкого применения. Нужно еще искать более совершенные ее методы, и кузнец многое может подсказать инженерам, работающим над этим вопросом.
Обрезка облоя
Облой или заусенец, получающийся при штамповке на молотах и прессах, обрезается на специальных обрезных прессах в обрезных штампах. Сущность обрезки заключается в следующем (фиг. 194, а). Поковка 2 укладывается на матрицу /, имеющую режущую кромку. При нажатии педали и пуске пресса на рабочий ход пуансон 3, укрепленный в ползуне или
Безоблойная штамповка
269
державке, продавливает поковку через матрицу. Поковка падает вциз под башмак, а облой остается на матрице. Для того чтобы облой, зацепившись за пуансон, не уходил с ним вверх, предусматривается съемник. Съемники могут быть пружинные, резиновые и другие.
Часто бывает необходимо в поковках, кроме обрезки облоя, производить просечку отверстий, т. е. срезать остающуюся при штамповке пленку в (фиг. 194, б). Это производится перед обрезкой или после обрезки облоя на другом штампе или же в
Фиг. 194. Обрезка облоя (а) и прошивка на обрезном прессе (б).
том же штампе, но в другой фигуре, при этом для прошивки дается еще один рабочий ход.
Применяют часто и одновременно обрезку-прошивку в специальных, более сложных комбинированных штам-пах (фиг. 195). Поковка здесь укладывается на выбрасыватель 1, удерживаемый коромыслом 2 и тягами <?. После нажатия педали пуансон 4, опустившись на поковку, начинает на нее давить и передвигает вниз до матрицы 5; здесь и происходит обрезка заусенца, а выбрасыватель, опередив поковку, уходит вниз и опускается вместе с коромыслом на нижнюю часть башмака 6. Поковка проваливается и тут же наталкивается на прошивник 7. Поскольку пуансон еще продолжает давить на поковку, то прошивник срезает пленку. Поковка опускается на выбрасыватель и при обратном ходе ползуна выталкивается вверх. Облой, поковка и «выдра» собираются на штампе и сталкиваются в тару.
Имеются еще конструкции штампов, на которых выполняется одновременно с обрезкой также и правка поковок. Для этого в нижней части штампов устанавливается плита, имеющая ручей с фигурой поковки. Плита снизу поддерживается пружинами, резиной или поршнем, на который давит вода или сжатый воздух.
270
Штамповка на молотах и прессах
Обрезка и прошивка поковок выполняются на кривошипных или эксцентриковых прессах, сходных по схеме с описанными в/ь ше ковочно-штамповочными прессами. Однако по конструкции отдельных узлов и деталей они значительно проще, так как несут нагрузки другого характера. Если у ковочно-штамповочных прессов ползун встречает продолжительное сопротивление/ от штампуемой поковки и работает в распор, то у обрезного пресса сопротивление от поковки кратковременно, только на длине хода срезания, равного толщине заусенца. Кроме того, отрезка обычно производится при центральном расположении поковки на штампе, и эксцентричные нагрузки не бывают большими. Поэтому у обрезных прессов станина и кривошипно-шатунный механизм имеет менее жесткую и более легкую конструкцию, с более коротким ползуном и направляющими.
Хотя обрезка заусенца и является менее сложной операцией, чем штамповка, однако она требует от кузнеца-прессовщика (обрезчика) исключительно большого внимания. Невнимательное отношение к процессу обрезки, неумелое обращение с обрезными штам-
Фиг. 195. Комбинированный штамп для пами и с обрезным прессом обрезки и прошивки.	приводят к браку, поломкам
штампов и пресса. Качественная обрезка получается тогда, когда в исправности пресс, исправны и правильно отрегулированы штампы, когда поковка правильно укладывается на штамп. Рассмотрим это подробнее.
В исправности пресса главное — это зазоры в направляющих -и безотказное действие механизма включения с тормозом. Если при нажатии педали или кнопки пресс включается на рабочий ход с большой задержкой или после обрезки «сдваивает», т. е. ползун не останавливается в верхнем положении и не тормозится,— это значит, что не в порядке муфта включения или тормоз. Зазоры в направляющих должны быть наименьшими (0,5—0,8 мм). Износ направляющих ползуна или станины, вызывающий большой зазор между ползуном и станиной, ведет к
,	Безоблойная штамповка	27f
\-----------------------------------------------------------
т\>му, что поковка будет обрезаться неравномерно — с одной сто-раны срез будет больше, с другой меньше. Увеличение зазора между ползуном и станиной может привести к столкновению' пуансона с матрицей и поломкам штампов или пресса.
Для нормальной безаварийной работы и качественной обрезки штампы должны быть -налажены и отрегулированы так, чтобы пуансон в матрицу входил с одинаковым зазором по всему контуру поковки. Величина зазора зависит от высоты поковки и толщины заусенца. Если поковка высокая, то пуансон при (обрезке не доходит до матрицы, а величина зазора здесь имеет наименьшее значение, при этом отпадает необходимость и в съемке, так как облой не захватывается пуансоном. При низкбй поковке пуансон должен входить в матрицу с зазором от 0,3 др 1,5 мм в зависимости от высоты поковки и ее конфигурации. Чем ниже поковка, тем меньше зазор. Чрезмерно малый зазор) не годится, так как в случае небольшого перекоса может произойти повреждение режущей кромки матрицы. Большой зазору еще хуже, так как заусенец будет не срезаться, а сминаться и затягиваться в матрицу, что приведет не только к браку, нр к застреванию поковки в матрице и к заклиниванию прессам
Прй обрезке прессовщик должен внимательно следить за. состоянием крепления пуансона, матрицы, башмаков, подштамповых [плит и других деталей, которые могут повлиять на величину зазора между пуансоном и матрицей. Начинающуюся разладку и ослабление крепления можно заметить по постепенно увеличивающейся неравномерности обрезки, по появлению даже незначительного сминания заусенца, по появлению надрывов его; при дальнейшем же увеличении зазора с какой-либо одной стороны возникает затягивание заусенца в матрицу, разрывы с остатками заусенца на поковке В этих случаях нужно немедленно подтянуть все винты, болты на штампах и подбить клинья. Если при пробной обрезке дефекты не уменьшились, то нужно остановить работу и произвести подналадку штампов, т. е. отрегулировать зазоры.
Нужно отметить, что подобные недостатки могут возникнуть и по причине некачественно изготовленных штампов, например, когда фигура пуансона плохо подогнана по цилиндрической или круглой фигуре поковки и допущена их несоосность. В этом случае пуансон при обрезке сбивается в сторону, увеличивая зазор между собой и матрицей. Поковку поворачивает вокруг ее оси, и заусенец со стороны большего зазора затягивается в матрицу.
Для предотвращения разладки, поломки штампов и пресса важно правильно укладывать поковку в штамп. Обычно режущий контур матрицы изготовляется по фигуре поковки-
272	Штамповка на молотах и прессах
с таким расчетом, чтобы поковка могла не только хорошо цену рироваться в матрице, но и свободно на нее укладыватьс/ъ Для этого производится слесарная пригонка фигуры матрицы по фигуре поковки. Однако если пригонка выполнена плохо, с очень малым зазором между поковкой и матрицей, то поковку быстро и точно уложить на Матрицу трудно. А неточно уложенная поковка будет обрезаться неравномерно: с одной стороны 'будет срезан уклон, а с другой остается несрезанрый заусенец; кроме того, поковка будет искривляться при образке. Если же пригонка выполнена так, что поковка укладывается в матрицу с очень большим зазором, то возникает дефект, похожий на тот, что получается при большом зазоре между пуансо-
ном и матрицей, т. е. после обрезки на поковке можнЬ видеть загнутый кверху и смятый заусенец. Прессовщик может потребовать более качественного изготовления матрицы. Нужно следить за тем, чтобы поковка располагалась в матрице совершенно точно.
Для повышения производительности труда на обрезке кузнецы-штамповщики постоянно
Фиг. 196. Усовершенствование штамповки и обрезки поковки кузнецом А. Д. Коршуном.
.	совершенствуют технологию
штамповки и конструкции штампов. Например, свердловский кузнец-штамповщик А. Д. Коршун предложил изменить конструкцию поковки и ручьев штампа для штамповки тонкого и узкого кольца. Поковка этого кольца штамповалась в чистовом ручье при разъеме штампов в середине кольца (фиг. 196, а), в результате чего нижняя его часть под заусенцем получалась высотой всего 5 мм. Такая низкая поковка плохо укладывалась в обрезной штамп, и были частые случаи неточного среза. Предложение А. Д. Коршуна заключалось в перенесении линии разъема штампов и, следовательно, заусенца с середины поковки на один из торцов (фиг. 196,6). Для этого, конечно, пришлось переделать чистовой и черновой ручьи штампов. Поковка по заусенцам стала получаться высотой 10 мм, и ее удобнее .укладывать в матрицу при обрезке. Брак по некачественному срезу был полностью устранен, возросла на 12% и производительность труда при штамповке.
В процессе работы кузнец-прессовщик должен регулярно осматривать режущую кромку матрицы. Для повышения стойкости ее часто наплавляют каким-нибудь очень твердым сплавом, например сормайтом. Однако такие сплавы хрупки и легко выкрашиваются.
Как облегчить труд штамповщика 273
\	КАК ОБЛЕГЧИТЬ ТРУД ШТАМПОВЩИКА
Раньше труд кузнеца считался одним из самых тяжелых, •особенно для новичка и для такой профессии, как молотобоец. Теперь профессия молотобойца осталась только в мелких кузницах, но и там можно приобрести пневматический паровоздушный или какой-либо другой молот. Современная наука и техника ужешашли возможность заменить молотобойца машиной-молотом и прессом. Но все же труд кузнеца-штамповщика на машиностроительных заводах продолжает оставаться тяжелым, так как
Фиг. 197. Пластинчатые, цепные транспортеры (а) и скребковые транспортеры (б).
работа на транспортировке заготовок и поковок, особенно если штампуются поковки весом от 10 кг и больше, полностью не механизирована. Даже 10 кг поковку тяжело штамповать без каких-либо1 приспособлений и устройств, помогающих кузнецу и членам бригады передавать поковку от печи к молоту или прессу, манипулировать поковкой при штамповке, передавать ее на обрезной пресс и здесь грузить ее и отходы в тару.
Две, три, даже десять, двадцать таких поковок отштамповать можно без большого физического напряжения, вручную, но когда речь идет о массовом производстве, дело усложняется. Здесь работа вручную приведет к быстрому утомлению рабочих и потере их работоспособности. Поэтому в современных штамповочных кузницах крупносерийного и массового производства нельзя себе представить организованную и высокопроизводительную работу без применения хотя бы простых средств механизации. Такими средствами механизации являются прежде всего обычные монорельсы с кошками или электрическими
18 Заказ № 291
274
Штамповка на молотах и прессах
подъемниками (талями), поворотные стрелы, а также манипуляторы.	/
За последнее время в штамповочных кузницах начинают широко применяться пластинчатые тр а н с п о р т е р ы. Устройство их несложное. Электродвигатель 1 приводит в движение редуктор 2, понижающий число оборотов в 10—15 раз, который, в свою очередь, через ременную или цепную передачу вращает шкив или звездочку на ведущем валу транспортера 3 (фиг. 1р7). На этом валу имеется зубчатое колесо; такое колесо имеется и
2	/
Фиг. 198. Переносный транспортер:
1 — плита из швеллера; 2 — электродвигатель; 3 — редуктор; 4 — ремень;
5 — лента транспортера; 6 — молот.
на ведомом валу транспортера. Оба эти колеса связаны транспортерной лентой, набранной из пластин, подобных гусеницам трактора. Лента легко и быстро переносит заготовки, поковкщ облой с одного места на другое. Кузнецу требуется только их подать на ленту, а лента сама перебросит груз куда требуется — заготовки к молоту или прессу, поковки к обрезному прессу, а обрезанные поковки и отходы в тару 4 (см. фиг. 197). Подобные транспортеры могут быть стационарные и переносные. Особенно удобны переносные. Их легко изготовить в любом кузнечном цехе и установить в любом месте (фиг. 198).
Стремясь облегчить труд себе и бригаде, кузнец может придумать сам или с помощью цеховых инженеров еще более простые средства механизации. Свердловский кузнец-новатор’ А. Д. Коршун подал мысль и предложил создать у себя на штамповочном участке вместо переносных транспортеров перенос-
Как облегчить труд штамповщика
275
йый скат для передачи поковки от молота к обрезному прессу. Это очень интересное устройство (фиг. 199) работает следующим образом. Штамповщик после штамповки с нижнего штампа сдвигает поковку на площадку 1 ската, а затем сталкивает ее вниз на наклонную плоскость 2, изготовленную в виде решетки (два прутка вдоль и 5—6 поперек). Опустившись со ската, поковка попадает на стол 3, который немедленно поднимает ее на уровень штампа пресса. Прессовщику остается взять деталь клещами и передвинуть на обрезной штамп. Стол, при-
Фиг. 199. Переносный скат, предложенный кузнецом А.Д. Коршун: 1—площадка ската; 2—наклонная плоскость (склиз); 3 — стол; 4—пневматический цилиндр; 5 — обрезной пресс.
нимающий поковку, работает под действием сжатого воздуха. Как только поковка попадает на стол, нажимаются соответствующие клапаны, воздух входит под поршень и поднимает стол. После снятия поковки клапаны опускаются, и стол возвращается в исходное положение. Внедрение этого механизирующего устройства на участке штамповки поковки весом 30 кг позволило повысить производительность труда на 10% и облегчило труд работающих, так как штамповка таких поковок вручную значительно утомляла всю бригаду. Подобные скаты без стола могут быть применены и для сбрасывания отходов в тару.
Используя сжатый воздух, можно придумать’ самые различные приспособления для передвижения заготовок и поковок применительно к тем условиям, которые имеются на рабочем месте в зависимости от расстановки оборудования и возможностей цеха. Так, в кузнечном цехе ЧТЗ на участке тяжелых молотов нельзя было поставить транспортеры и скаты, так как молот и печь были расположены под углом и на значитель
18*
276
Штамповка на молотах и прессах
ном расстоянии друг от друга. Выход из положения был наеден применением особой конструкции пневматического подавателя (фиг. 200). Транспортируемая заготовка укладывается ра лоток 1, закрепленный на рычаге 2. При пуске сжатого воздуха' в цилиндр 3 рычаг поворачивается вокруг оси 4, передвигает лоток по дуге окружности и перемещает заготовку от печи к /молоту.
Фиг. 200. Пневматический подаватель.
Фиг. 201. Специальные клещи кузнеца И. И. Царева.
Иногда без применения транспортеров и других дорогих: средств механизации кузнецы находят возможность облегчить труд в бригаде путем усовершенствования клещей, рычагов и более рационального их использования. Кузнец Ленинградского' Кировского завода И. И. Царев, работая на штамповке деталей весом от 75 до 200 кг, применил для подачи заготовок от печи к молоту специальные клещи (фиг. 201). Эта: опера--
Как, облегчить труд штамповщика
277
ция требовала большого физического напряжения, так как, передвигая заготовку по монорельсу, подручный кузнец должен был зажимать ее клещами, чтобы она не упала на пол. Кроме того,, кузнец затрачивал большие усилия при установке заготовки в» ручей штампа. И. И. Царев заменил эти клещи особыми вилами,, изготовленными из тонкостенной трубы с приваренными -стержнями (ручками). Теперь подручный, подающий с помощью этих вил заготовку, одновременно ставит ее на торец («на попа»). Штамповщику остается только установить ее точно в центре ручья штампа. Работа в бригаде облегчилась, что увеличило выработку.
Кроме операций транспортировки заготовок и поковок, на участках штамповки тяжелых поковок могут быть применены приспособления также для передачи поковок из ручья в ручей, для кантовки поковки в подкатном ручье. Именно такое-приспособление изготовлено и действует в кузнечном цехе ЧТЗ на 15-тонном молоте, штампующем коленчатый вал трактора С-80. Кантователь связан с саблеобразным рычагом молота иг поворачивает заготовку в подкатном ручье при подъеме бабы.
Современная техника располагает возможностями и средствами для механизации и автоматизации любых движений, и этим нужно пользоваться для облегчения труда при штамповке. Особенно широкие возможности имеются для механизации и автоматизации штамповки на ковочно-штамповочных прессах. В' новых кузнечных цехах в настоящее время применяются устройства, не только облегчающие труд кузнеца, но полностью освобождающие кузнеца от физического труда. К ним относятся автоматические агрегаты и автоматические* линии, работающие без участия человека. Кузнец здесь должен быть технически грамотным работником, знающим механизмы и умеющим производить наладку и настройку процесса штамповки. В новых кузницах роль кузнеца коренным образом изменяется — труд его больше становится умственным, чем физическим.
ШТАМПОВКА НА
ГОРИЗОНТАЛЬНО-КОВОЧНЫХ МАШИНАХ
УСТРОЙСТВО И РАБОТА МАШИНЫ
Г
И оризонтально-ковочные машины предназначены главным образом для изготовления поковок в ы-садкой и прошивкой, т. е. для изготовления таких деталей, как болты, гайки, кольца, втулки, шестерни,
ролики, детали, имеющие стержень и утолщение на конце или в середине стержня, с отверстием и без отверстия. Конечно, на ковочной машине можно производить также отрезку поковок от заготовки и обрезку заусенца. За последнее время на этих машинах начали выполнять также гибку и просечку (боковых отверстий в поковках. Всякие другие детали более сложной конфигурации на г.к.м. штамповать нельзя.
Горизонтально-ковочные машины имеют производительность большую, чем, например, молоты. На поковки, штампуемые на г.к.м., расходуется меньше металла, и поковка может быть получена более точной и близкой к форме готовой детали.
По своей конструкции горизонтально-ковочная машина имеет сходство с ковочно-штамповочным прессом, положенным горизонтально. Разница состоит в том, что, кроме основного рабочего главного ползуна, машина имеет еще зажимной ползун, предназначенный для зажима заготовки во время штамповки, так как заготовка штампуется не в вертикальном, а в горизонтальном направлении с ее торца. Штамповка производится в штампах, имеющих пуансоны и разъемные матрицы. Одна половина матриц крепится к станине, а другая к зажимному ползуну. Пуансоны закрепляются в главном (выездном) ползуне в специальном пуансонодержателе через державки. Матрицы имеют ручьи,
Устройство и работа машины
279
в которых производится штамповка поковок. Штамповщик заготовку подает между матрицами, прижимая ее к неподвижной половине. Горизонтально-ковочная машина работает следующим образом (фиг. 202).
Электродвигатель 1 через ременную передачу и муфту включения с маховиком 2 приводит в движение приводной вал 3, имеющий малую шестерню 15, которая вращает большую шестер-
Воздух от сети
Фиг. 202. Схема горизонтально-ковочной машины.
ню /7, сидящую на коленчатом валу 20. На коленчатом валу укреплен шатун 18, приводящий в движение главный или выездной ползун 19 с рычагом 14. На коленчатом валу насажен еще эксцентрик 21, приводящий в движение боковой ползун 4, а он, передвигаясь вперед, двигает систему рычагов 5, 7 и 8,. связанную с зажимным ползуном 6. Таким образо’м, поворот коленчатого вала вызывает поступательные движения бокового и зажимного ползунов и почти одновременно с ними рабочее движение выездного ползуна.
С выездным ползуном через рычаги и ролики связан передний упор 12. При крайнем заднем исходном положении ползунов упор опущен в штамповое пространство машины и находится между пуансоном и матрицей. Как только ползуны начинают
280
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
двигаться вперед, упор начинает подниматься кверху и выходит из штампового пространства. Если между матрицами положить нагретую заготовку и нажать педаль, то начнет вращаться приводной, а потом коленчатый вал, который двинет вперед боковой, зажимной и выездной ползуны. Зажимной ползун зажмет заготовку между матрицами 9 и 11, а на долю секунды позже выездной ползун пуансоном 13 ударит по торцу заготовки и произведет высадку — штамповку поковки. После высадки происходит обратное движение ползунов, зажимной ползун, отходя, раскрывает матрицы, и кузнец-штамповщик имеет возможность
убрать заготовку или переложить ее в другой ручей матрицы.
Машина, как и всякий пресс, имеет холостой и рабочий ход. Холостой ход машины начинается включением только электродвигателя, при этом вращается его шкив и одна половина муфты-маховика. На рабочий ход машина включается при нажатии педали 10. Сжатый воздух, проходящий через механизм педали, устремляется во вторую половину муфты, двигает там поршень, а он в свою очередь толкает имеющиеся в муфте подвижные пластины. Эти пластины
'Фиг. 203. Штамповое пространство горизонтально-ковочной машины:
1 — левая боковая подштамповая плита; 2 — •правая боковая подштамповая плита; 3—правая грудная плита; 4 — правая нижняя плита; 5— шпонка правой матрицы; 6— ручей;
7 — левая (подвижная) матрица; 8—левая ’нижняя плита; 9 — шпонка левой матрицы;
10 — станина; 11—левая грудная плита; 12 — зажимной ползун.
соединяются с неподвижными в первой половине муфты, муфта вся начинает вращаться и вращает приводной вал, малую и большую шестерни и коленчатый вал.
Машина имеет еще один очень важный орган — тормоз 16. Юн расположен на конце приводного вала рядом с малой ведущей шестерней и действует при помощи сжатого воздуха, также проходящего через механизм педали. При холостом ходе машины лента тормоза затянута и удерживает приводной вал так, что коленчатый вал находится в самом крайнем заднем положении. При нажатии педали сжатый воздух высвобождает ленту тормоза, а тормоз — приводной и коленчатый валы. Если штамповщик нажал педаль и сразу же ее опустил, тормоз и механизм муфты включения позволяет коленчатому валу сделать только один оборот. Если же педаль не отпускать, то сжатый воздух будет свободно проходить через клапаны, имею
Устройство и работа машины__________	28Г
щиеся в механизме педали, как в муфту включения, так и цилиндр тормоза, и машина будет работать без остановки между ходами, т. е. автоматически.
Горизонтально-ковочная машина имеет прочную и жесткую конструкцию станины. Так же, как в конструкции штамповочных молотов и ковочно-штамповочных прессов, жесткость станины имеет важнейшее значение для получения высокой точности поковок. Поэтому, во избежание деформации станины при штамповке, в ней предусмотрены сверху массивные стяжные болты.
Фиг. 204. Крепление пуансонов в державках и пуансонодержателе:
1 — державка; 2 — кольцо; 3 — прошивной' пуансон; 4 — клин; 5 — винт; 6 — винт с прорезью для клина; 7 — центрирующий штифт; 8 — формовочный пуансон; Р — крышка пуансонодержателя; 10 — болт;
11 — пу ансоно держатель.
Для предотвращения износа станины и плоскостей зажимного ползуна правая и левая матрицы крепятся на своих местах через подштамповые плиты: нижнюю, боковую, грудную (фиг. 203). В нижней части матриц имеются шпоночные пазы. Шпонка, закладываемая в них, удерживает матрицы от смещения при обратном ходе выездного ползуна, когда возникают большие силы трения между поковкой и пуансоном. Сверху матрицы крепятся клеммами, пуансоны обычно — в пуансонодержа-теле через промежуточные державки. Эти державки бывают самой различной конструкции: пуансоны закрепляются в них либо винтами (фиг. 204, а и б), либо клиньями (фиг. 204, в). У всех державок есть одна одинаковая часть — это хвостовик, которым державка удерживается в гнезде пуансонодержателя. Хвостовики закрываются крышками 9 и закрепляются болтами 10 (фиг. 204, а). В табл. 19 приведены данные о некоторых горизонтально-ковочных машинах.
282
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
Таблица 19
Характеристика горизонтально-ковочных машин
Основные показатели	Размер машины в дюймах						
	2 1	3	4 1	5 1	6 1	7'12
Наибольший диаметр высаживаемой заготовки в мм	50	75	100	125	150	190
Наибольшее усилие высадки в m	200	450	750	1000	1300	2000
Полезный ход выездного ползуна в мм	143	190	230	240	270	295
Ход зажимной матрицы в мм	93	121	156	172	210	240
Мощность электродвигателя в кет	14,5	20	26	40	60	110
Число ходов в минуту	58	44	35	30	28	24
Береги машину от поломок
Совсем недавно в кузнице ЧТЗ поломалась огромная станина 71/2-дюймовой горизонтально-ковочной машины, что вывело из строя очень дорогой и важный агрегат для штамповки многих крупных деталей трактора С-80. При этом не было обнаружено каких-либо особых ненормальностей в эксплуатации машины: штампы были обычные, крепление их хорошее, штамповщик не сделал каких-либо явных нарушений правил работы на машине, ремонт и уход за машиной были также обычными. Поэтому ни виновника, ни явной причины поломки не найдено.
Такие случаи могут происходить систематически с оборудованием, которое работает в условиях ударной и резко меняющейся нагрузки. Детали этого оборудования и особенно такие, как станина, коленчатый вал, выездной и зажимной ползуны в процессе работы то растягиваются, то сжимаются или изгибаются и скручиваются, причем не спокойно и постепенно, а с ударами или, как говорят, они испытывают динамическую нагрузку. А такие нагрузки приводят к усталости металла, и детали даже крупных размеров, имеющие большую прочность, могут быстро поломаться, несмотря на наличие специальных п р ед ох р а нител ей.
Вот почему такое оборудование, как горизонтально-ковочные машины, прессы, молоты, требует к себе исключительного внимания в ремонте, наладке, в ‘обслуживании и эксплуатации.
При ремонте машины изношенные детали не просто должны быть заменены полноценными, что само собой разумеется, но должна быть качественно выполнена сборка этих деталей. Не должно допускаться излишних зазоров между трущимися поверхностями, крепление болтами и винтами должно быть
Устройство и- работа машины
283
прочным, без чрезмерной затяжки. Например, завинтить гайку иногда можно так, что в ней уже возникнут недопустимые напряжения и при появлении ударной нагрузки болт может быстро разорваться. Особое внимание при сборке должно быть уделено установке предохранителей.
Предохранитель — это устройство, предназначенное для предохранения от поломок крупных и ответственных деталей машины. Чаще всего он представляет собой умышленно ослабленную деталь, которая при перегрузке ломается, останавливает машину, предохраняет от поломки основные детали. У многих современных машин такие устройства автоматически выключаются после того, как перегрузка исчезла: таким образом, машина не останавливается и продолжает нормально работать. Другие машины в качестве предохранителей имеют шпильки, которые рвутся при перегрузке. Шпильки могут быть заменены только при остановке машины. Поэтому размеры таких шпилек должны быть подобраны с таким расчетом, чтобы не только предохранять машину от поломок, но обеспечить нормальную работу на ней, т. е. при незначительных перегрузках шпилька не должна рваться. У некоторых горизонтально-ковочных машин такие предохранительные шпильки устанавливаются в маховике или в одном из рычагов бокового и зажимного ползунов. У многих машин рычаги этих ползунов имеют такую конструкцию, что перегрузка вызывает сжатие мощной пружины, установленной сзади машины. Однако, если рычаги отрегулированы недостаточно точно на возможную перегрузку или если поставлена слабая пружина, то при попадании между матрицами заготовки увеличенного диаметра пружина сожмется до отказа и не предохранит детали машины от поломки. Может сломаться один из рычагов или тяга, удерживающая пружину, а если эти детали выдержат большую нагрузку, то сломается ползун и даже станина. Как раз такой случай и произошел в кузнечном цехе ЧТЗ.
Кузнец-штамповщик этого цеха С. - Н. Рогузько, имеющий многолетний стаж работы, говорит, что можно научиться понимать даже на слух, хорошо или плохо воспринимает машина перегрузку. Можно также по наблюдению за работой пружины заметить, что она сжимается даже при 'отсутствии перегрузки. Это у штамповщика должно вызвать тревогу, так как при перегрузке обязательно что-нибудь сломается или создадутся условия для поломки в дальнейшем. А для этого нужно внимательно прислушиваться к звукам, возникающим в машине. Это поможет своевременно обнаружить мелкие недостатки в работе машины, которые могут привести к крупным поломкам. Например, характерный хрустящий звук указывает на раздробление и поломку роликовых подшипников в узле приводного вала.
284
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
Необычайно сильный, внезапно возникший гул электродвигателя также характеризует перегрузку.
Что же вызывает перегрузку машины? Перегрузка машины происходит в основном по двум причинам: низкая температура штамповки и увеличенные размеры заготовки. Нужно отметить, что эти же причины часто вызывают и брак поко-тзок. Низкая температура — это значит, что заготовка нагрета до температуры, ниже необходимой для начала ковки, или уже успела остыть в процессе подачи- к машине и штампуется при температуре, ниже необходимой для конца ковки. Перегрузка происходит потому, что машина и ее предохранители рассчитаны на температуру заготовки обычно не ниже 800—1000°. Кузнец должен знать, что если предел прочности стали при температуре 1200° составляет 2,5 кд/мм2, то при температуре 800° этот предел увеличивается до 11 ка/мм2, т. е. в 4,5 раза. Это значит, что усилие для высадки заготовки при такой температуре потребуется в 4,5 раза больше. Кузнец-штамповщик должен внимательно следить за температурой заготовки и не допускать штамповки при температуре ниже 850—900°, особенно это касается тех случаев, когда штамповка ведется от прутка, конец которого нагревается на несколько поковок.
Увеличенные размеры заготовки могут быть по таким причинам: 1) заготовка случайно оказалась по сечению больше, чем требуется по технологическому процессу; 2) заготовка оказалась длиннее, чем требуется, так как упор на машине пружинит, сбит или поврежден. При увеличении размеров в ручей попадает металла больше, чем нужно, и машина перегружается. Кроме того, металл вытекает наружу, образуя толстый заусенец. Если такой заусенец образовался в разъеме матриц, то он может раздвигать блоки матриц, перегружая механизм зажимного и бокового ползунов. Чтобы не допустить всего этого, штамповщик должен аккуратно подавать пруток или штангу до переднего упора, не сбивать его и не ломать, а при работе с задним клещевым или приставным упором смотреть, чтобы заготовка не была чрезмерно длинной.
Перегрузку машины могут вызвать и другие причины — это попадание посторонних предметов в разъем матриц, ослабление крепления матриц или пуансонов. Штамповщик должен следить, 4тобы в разъем матрицы не попали его клещи, рычаги и ломики, чтобы не осталось там отштампованных поковок. Нельзя нажимать педаль, не убедившись, что в штамповом пространстве ничего нет, а заготовка правильно, без смещений и перекосов, уложена в ручей. Нужно систематически следить за состоянием крепления пуансонов и матриц, а также упора. Пуансон может сместиться со своего положения и ударить в торец матрицы. Такие случаи чаще всего возможны у пуансонов последних ручьев.
Способы, штамповки на горизонтально-ковочной машине
285
Перегрузку машин, преждевременный выход из строя или поломку ее деталей, а также ненормальную работу, приводящую к браку и снижению производительности, вызывает также недостаточная смазка, особенно направляющих зажимного, бокового, выездного ползунов и коленчатого вала, чрезмерная затяжка тормоза или, наоборот, слабая затяжка, которая приводит обычно к сдваиванию рабочих ходов машины при однократном нажатии педали. Сдваивание — очень опасный недостаток в работе машины, который может вызвать не только крупные поломки, брак, но и травму работающих, так как штамповщик, не ожидая рабочего хода, может не вынуть заготовку из штампового пространства или не успеет ее перенести в следующий ручей. Поэтому штамповщик должен очень внимательно следить за работой машины и регулярно проверять ее состояние. Например, необходимо чаще подходить к нагревающимся частям ее: электродвигателю, фрикционной муфте, тормозу — и ощупыванием рукой установить, не перегрелись ли они. При нормальной работе этих узлов температура не должна превышать 60° (рука терпит). Нужно особо наблюдать, не поломалась ли пружина, зубья шестерни, нет ли утечки воздуха в трубопроводе, не повреждены ли видимые наружные маслопроводные трубки.
Хотя за всем этим обязан следить дежурный слесарь, но поскольку слесарь назначается один на несколько машин, то наблюдение за машиной со стороны штамповщика поможет лучше сохранить машину, предохранить ее от поломок и обеспечить ее высокопроизводительную работу. И кто, как не кузнец-штамповщик, постоянно работающий на машине, лучше, чем дежурный слесарь, сумеет сохранить работоспособность машины на длительный срок.
СПОСОБЫ ШТАМПОВКИ НА ГОРИЗОНТАЛЬНО-КОВОЧНОЙ МАШИНЕ
Поковки на г.к.м. могут изготовляться основными методами: высадкой и прошивкой. Этим операциям сопутствуют обрезка заусенца на поковке, просечка отверстия, гибка, правка.
В зависимости от длины поковок, их можно штамповать из заранее нарезанных на пиле или ножницах мерных заготовок и из целых неразрезанных прутков или штанг металлопроката. Наиболее экономично штамповать детали непосредственно из прутков, так как в этом случае значительно выше производительность труда, не требуется оборудование для резки, и металл не расходуется в стружку при резке на пилах. Высокая производительность труда объясняется тем, что пруток или штанга нагревается сразу на несколько поковок, при этом упрощается загрузка и выгрузка металла из печи, транспортиров
286	Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
ка к машине и сам процесс штамповки. Однако длинные поковки приходится штамповать из мерных заготовок, так как сложен и неудобен нагрев прутка на большую длину, неудобна также и штамповка.
Для выполнения перечисленных операций матрицы устраиваются таким образом, чтобы надежно зажимать заготовку и особенно длинный пруток в процессе штамповки. Поэтому ручьи
а — с гладкой; б — с рифленой зажимной частью.
на значительной своей длине имеют так называемую зажимную часть 2 (фиг. 205). Поверхности этой части для штамповки из коротких заготовок с задним упором делаются гладкими,, а для штамповки из прутков и штанг с передним упором — рифлеными. Рифления 3 хорошо противодействуют силам, стремящимся вытолкнуть пруток из ручья 1 при ударе пуансона в торец. Правда, рифления не всегда желательны. Врезаясь в нагретый металл, они оставляют на заготовке вмятины. Поэтому они применяются только для поковок, не имеющих стержневой части, и там, где вмятины не приведут к увеличению припуска на механическую обработку.
Диаметр зажимной части ручья должен быть очень хорошо подогнан под диаметр заготовок. Эта часть ручья должна быть на несколько десятых миллиметров меньше диаметра нагретой заготовки. И она должна так зажимать заготовку, чтобы не оставалось большого зазора в разъеме матриц, в противном слу
Способы штамповки на горизонтально-ковочной машине
287
чае в высадочной или зажимной частях ручья будет образовываться продольный заусенец. Хорошая подгонка зажимной части ручьев и своевременное устранение износа имеют важное значение в обеспечении высокой производительности труда и требуемого качества поковок.
Длину зажимной части считается достаточным делать от 2,5 до 3,5 диаметров заготовки. Большая длина увеличивает концевые отходы металла. Между прочим, кузнецу-штамповщику лучше, чем технологу и конструктору по штампам, видно, какую нужно иметь минимально необходимую длину зажимной части. Он лучше чувствует в процессе штамповки, хорошо или плохо держат матрицы штангу (или заготовку), и может внести предложения для экономии металла. Кузнец-штамповщик Куйбышевского шарико-подшипникового завода В. Косицин на штамповке колец обнаружил такие возможности. Он предложил укоротить зажимные части и блоки матриц. Внедрение предложения в производство позволило сократить концевой отход на 80—100 мм, и теперь из каждого прутка изготовляется на 3 кольца больше.
Разберем процесс высадки заготовок.
Высадка может выполняться двумя способами: первый способ — это высадка в матрице, второй — высадка в пуансоне. Иначе говоря, если полость или ручей по форме поковки 3 сделать в матрице 2, то будет применен первый способ высадки (фиг. 206, а), а если в пуансоне/„то второй способ (фиг. 206,6). В настоящее время применяются тот и другой способы, причем часто в одном штампе применяются оба способа, например, сначала идет высадка в пуансоне, а потом в матрице или одновременно в пуансоне и в матрице. Сказать, какой из них лучше, не всегда возможно — вое зависит от конфигурации и размеров детали. Однако считают, что если поковка небольшая и ее возможно штамповать и тем и другим способом, то лучше выбирать штамповку в пуансоне — поковка может быть получена точнее по допускам и с меньшими припусками.
Три правила высадки. Штамповка — высадка на горизонтально-ковочной машине и устройство' штампов, т. е. пуансонов и матриц для них, основаны на трех правилах высадки. Эти правила выработаны практикой и исследованиями в связи с рядом затруднений, возникающих в процессе высадки. Эти затруднения почти все сводятся к одному: высадку нельзя производить, не учитывая длину заготовки, так как длинная заготовка может изогнуться и поковка или не получит нужную форму, или будет иметь дефекты в виде зажимов.
Первое правило: за один удар без изгиба заготовки высадку возможно произвести только тогда, когда длина незажатой, т. е. высаживаемой части заготовки не превышает 3,2 ее
288	Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
диаметров d (фиг. 207, а). Например, если заготовка имеет диаметр 50 мм, то ее можно будет осадить за один удар, если незажатый конец будет иметь длину не более 3,2X50=160 мм. Если незажатый конец будет больше 160 мм, то заготовка изогнется и возникнет брак по зажиму (фиг. 207,6). Как же подсчитать эту длину?
Длина незажатого конца подсчитывается по объему головки поковки, которую нужно высадить. Допустим, нам требуется произвести высадку поковки, показанной на фиг. 207, а. Для этого надо определить, какая должна быть длина незажатой части у заготовки диаметром 50 мм.
Подсчитываем объем головки по известной формуле геометрии для объема цилиндра (см. приложение 11):
V„ox=—2й = —4— -3=235,5 см3, 4	4
где VnoK — объем головки поковки;
D — диаметр головки;
h — высота головки в см.
Затем подсчитываем площадь сечения заготовки диаметром d = 50 лш=5,0 см по формуле площади круга:
г-	nd2 3,14-5,02 1пСО	2
F4a8 =— = -----— = 19,62 см2.
заг 4	4	’
После этого определяехМ длину незажатой части прутка, исходя из соображения, что объем незажатой заготовки должен быть равен объему высаживаемой головки поковки, т. е. VnoK= V'3a8=F3a2l, а отсюда длина незажатой части заготовки будет z=T^=2|5JL = 12)0 сл=120 мм* ^заг
Очевидно, высадка так как:
I
d 50
В расчетах по первому правилу высадки учитывают еще состояние торца заготовки и наличие в пуансоне наметки под прошивку. Если торец заготовки неровный, например, если заготовка обрезана на ножницах, то длину заготовки принимают не более 2,5 диаметра, а если высадка при этом будет производиться с наметкой под прошивку, то длину заготовки часто принимают даже не более 1,5 d. Несоблюдение этого ведет
возможна без искривления заготовки,
120 _ ______
* Обычно расчет ведут точнее, учитывая угар металла и некоторый отход на заусенец (1%).
Способы, штамповки на горизонтально-ковочной машине
289
13 Заказ № 291
290
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
к браку по зажимам, по незаполнению фигуры ручья; на поковке может появиться при этом большой односторонний заусенец
(фиг. 207, в).
Второе правило: высадку за один удар без изгиба заготовки возможно произвести при длине незажатой части заготовки больше 3,2 ее диаметра d, если диаметр ручья в штампе не превышает 1,5 диаметра' заготовки (фиг. 208, а). Иными словами, если стенки ручья в пуансоне или в матрице недалеко отстоят от заготовки, то они помешают ей изогнуться,
и высадка даже при большой
Фиг. 209. Набор в конической полости пуансона.
длине незажатого конца произойдет нормально. Несоблюдение этого правила ведет к такому же браку по зажимам, как показано на фиг. 207,6.
Третье правило (фиг. 208, б): если длина высаживаемого незажатого конца заготовки превышает 3,2 ее диаметра, а высадка производится на диаметр, равный 1,5 диаметра заготовки, то промежуток между пуансоном и матрицей в момент начала высадки
не должен быть больше одного диаметра заготовки (K = d). Это основное правило дополняется еще следующим. При высадке в конической полости пуан-
сона с меньшим диаметром конуса, примерно равным одному диаметру d заготовки, а большим —1,5 диаметра заготовки промежуток может быть увеличен до 2 диаметров d заготовки, т. е. К= 2 d (фиг. 209). Если же' больший диаметр конуса равен 1,25 d, то промежуток между пуансоном и матрицей можно увеличить до 3 d (К = 3 d).
Основываясь на рассмотренных правилах, определяют размеры заготовки и наименьшее количество ручьев для высадки. Так, если заготовку выбранного диаметра нельзя осадить без’ изгиба ее за один удар или за один переход, а иначе говоря, в одном ручье, который в этом случае будет называться формовочным, то назначается несколько переходов, и в штампах делается несколько заготовительных ручьев. Такие ручьи называются наборными, а полуфабрикат поковок, полученных в них — наборными переходами (фиг. 210). Количество наборных переходов рассчитывается по правилам высадки, исходя из равенства объемов поковки и заготовки с учетом различных особенностей заполнения ручьев и принятых способов высадки. Если высадка ведется в пуансоне, то форма наборного перехода будет конической. Такая форма легче набирается, и бла
Способы штамповки на горизонтально-ковочной машине
291
годаря уклону пуансон легче освобождается от поковки. Для некоторых поковок с большой разницей в сечениях головки и стержня приходится применять 4—5 наборных конических переходов. Например, так штампуются клапаны автомобильного и тракторного двигателей (фиг. 210).
Высадка утолщений может быть выполнена также и в середине стержня; для этого в матрицах 5 делаются специальные ползушки 3, играющие роль второго пуансона 2 (фиг. 211, а). Эти ползушки отжимаются назад вставленными в матрицу пру-
жинами 4 (фиг. 211, б). Для того чтобы ползушки не выпадали при разъеме матриц, они удерживаются круглыми шпонками. В такой конструкции штампов пуансон может непосредственно не участвовать в высадке. Он только воздействует на ползушку, которая и производит высадку. Если деталь имеет два и более утолщения и одно из них на конце, а другие в середине, то пуансон сам производит высадку на конце стержня.
Обрезка и отрезка. Нужно отметить, что высадка часто сопровождается образованием заусенца, так как заготовка по сечению и по длине может иметь некоторый избыток металла, например, за счет плюсовых допусков, пружинения упоров, смещения матриц и пуансонов. Заусенец может быть радиальный (фиг. 212, а) и торцовый (фиг. 212, б); первый чаще всего образуется при высадке в пуансоне, а второй — в матрице Малый заусенец может оставаться на поковке и будет снят при механической обработке, большой же нужно обязательно обрезать здесь же на ковочной машине или на обрезном прессе.
Обрезка радиального заусенца производится в специальном обрезном ручье матрицы. Конструкция его может быть очень
19*
292
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
простой (фиг. 212, в). Здесь поковка помещается на торец матрицы; пуансон же, нажимая на поковку,.продавливает ее сквозь матрицу; заусенец остается и, как только пуансон уйдет в ис-
ходное положение, падает в приямок машины. Таким образом, если деталь имеет простую форму, которую можно получить только высадкой и обрезкой, в штампах предусматриваются высадочные или наборные и обрезной ручьи.
Многие поковки, изготовляемые высадкой непосредственно из прутка или штанги, требуют отрезки их от этого прутка. Это делается усилием зажимного ползуна машины в тех же высадочных или формовочных ручьях или же в специальных отрезных ручьях ножами, встроенными в матрицу. На фиг. 213 представлен ручей для высадки и одновремен-
Фиг. 211. Набор в скользящих матрицах:
Л — поковка; 2 —пуансон; 3 — ползушка;
-/ — пружина; 5 — матрица; 6 — заготовка.
ной отрезки поковки от прутка. Высадка производится в полости /, а отрезка выполняется вставным ножом 2. В подвижной матрице он выступает за плоскость разъема, а в неподвижной нож 3 сделан заподлицо с ней. Штамповщик подает пруток до упора,
Фиг. 212. Заусенцы на поковках и обрезка радиального заусенца:
1 — пуансон; 2 — поковка; 3 — матрица.
Способы штамповки на горизонтально-ковочной машине
293
прижимая его к ручью в правой неподвижной матрице. После нажатия педали левая матрица начинает двигаться, и нож ее врезается в металл, но зажатие прутка матрицами не происходит до тех пор, пока> нож не отрежет заготовку. Затем уже происходит зажим и высадка. После раскрытия матриц готовая поковка выпадает из ручья в приямок.
Прошивка поковок. Операция прошивки на горизонтальноковочной машине применяется при изготовлении поковок, имею
Фиг. 213. Отрезной ручей в мат-' Фиг. 214. Изготовление поковки втул-рице г. к. м.	ки с прошивкой отверстия.
Зоготовка
II переход боПручье
шперехоо о
щих сквозные и несквозные отверстия, т. е. при штамповке втулок, гаек, шестерен, роликов, деталей, имеющих форму стаканов, гильз и т. д. Прошивка обычно ведется не в одном, а в нескольких ручьях (фиг. 214). В первом ручье часто вместе с набором металла делается наметка', во втором ручье пуансон больше углубляется в заготовку, в последующих ручьях — еще больше. При этом второй пуансон имеет острый конический носок, а все последующие пуансоны более тупые, и последний может иметь угол заострения до 70°. Для коротких деталей типа колец шарикоподшипников прошивка может выполняться и в двух ручьях.
При прошивке металл в ручье обычно стремится течь в стороны и навстречу пуансону. Последнее нежелательно, поэтому прошивные ручьи делают так, чтобы дать возможность металлу течь только в стороны. При этом качество металла получается лучшим, дефектов при прошивке меньше.
294
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
При изготовлении поковок со сквозными отверстиями прошивке обязательно сопутствует просечка, т. е. получение сквозного отверстия (см. фиг. 214). Для* просечки поковка должна быть хорошо подготовлена в предыдущих ручьях с тем, чтобы: 1) размеры отверстия соответствовали чертежу; 2) усилие,, потребное для просечки, не выходило за пределы возможностей машины; 3) не возникало поломок пуансона; 4) толщина просекаемого металла была минимально необходимой; 5) не оставалось большого заусенца на поковке. Важное значение для
Фиг. 216. Просечка отверстия с подъемом металла.
Фиг. 215. Просечка отверстия с пережимом металла заготовки.
правильного выполнения просечки имеет диаметр заготовки. Если диаметр заготовки равен диаметру просекаемого отверстия, то просечка осуществляется очень легко и просто. Пуансон, вдавливаясь в металл, сдвигает оставленную для просечки пленку вместе с заготовкой на- рабочего. А поскольку диаметр пуансона равен диаметру отверстия, а значит, и диаметру заготовки, то между заготовкой и поковкой снаружи не остается металла, и она отрывается от заготовки. Внутренний металл, т. е. пленка, образует «выдру».
Таким образом, конструктор при проектировании штампа подбирает заготовку диаметром, равным диаметру отверстий в поковке. Если же это практически невозможно, то зажимная часть наборных ручьев делается с таким расчетом, чтобы при штамповке пережать заготовку до нужного диаметра или, наоборот, поднять металл, т. е. увеличить диаметр. Пережим-ная и подъемные части делаются в месте отделения прутка от поковки.
Способы штамповки на горизонтально-ковочной машине
295
Хуже обстоит дело с просечкой поковок, отверстия в которых меньше диаметра заготовки. Тогда приходится в заготовке делать пережим, начиная с первого ручья. В первом ручье на ширине 10—20 мм ручей делается узким (фиг. 215, а), так что при зажиме заготовка расплющивается и превращается из круга' по сечению в эллипс. Излишек металла уходит в полость высадки. Во втором ручье сужение в том же месте еще больше увеличивается; оно обычно делается равным диаметру просекаемого отверстия. Если теперь штамповщик переложит заготовку из первого ручья во второй с кантовкой на 90° (фиг. 215, б), то при зажиме она пережимается до диаметра, равного диаметру просекаемого отверстия. Просечка может быть выполнена так же, как и в предыдущем случае, с той только разницей, что суженный участок заготовки ( фиг. 215, в) придется потом отрезать в специальном отрезном ручье. Таким образом, наиболее рационально подбирать заготовку, пруток, штангу, ориентируясь на диаметр просекаемого отверстия.
Многие поковки имеют очень большой диаметр отверстия и тонкие стенки, и для них часто бывает нежелательно применение больших диаметров прутков, так как требуется большая мощность машины, более громоздкие подъемно-транспортные средства и т. д. В этих случаях принимают диаметр заготовки меньше диаметра отверстия, но для предотвращения появления большого заусенца на поковке в ручьях, предшествующих просечке, делают конический переход. Заготовка! при высадке принимает его форму, и условия просечки значительно улучшаются (фиг. 216).
Очень важно готовить поковку к просечке в последнем прошивном ручье. Этот ручей должен быть правильно сконструирован с таким расчетом, чтобы пленка под просечку не была чрезмерно толстой, а пуансон имел достаточную прочность. Наладка штампов для прошивки и просечки должна быть выполнена с особой тщательностью, чтобы не допустить разно-стенности поковки и появления торцовых и радиальных заусенцев.
Технолог, разрабатывая технологический процесс штамповки детали на горизонтально-ковочной машине, а конструктор по штампам, проектируя штампы, ставят перед собой цель: штамповать с наименьшим количеством ручьев в штампах; чем меньше ручьев, тем выше производительность труда и тем дешевле штампы. Однако это по условиям правил высадки не всегда оказывается возможным, и в блоках матриц часто не хватает места для размещения всех необходимых ручьев. В этом случае деталь приходится переводить на более мощную машину, где габариты штампового пространства больше, или же штамповать на двух машинах. Как тот, так и другой вари
296
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
ант нежелателен, и нужно находить более рациональные конструкции штампов и технологию штампов. В этом вопросе большую помощь может оказать кузнец-штамповщик, который, наблюдая за работой машины и заполнением ручьев, может подсказать очень важные изменения диаметра заготовки, размеров конического набора, прошивки, отрезки и т. д.
Сокращают количество ручьев, например, следующими способами: 1) увеличением сечения заготовки; 2) увеличением большого диаметра конуса при наборе в пуансоне; 3) применением высадки одновременно в пуансоне и в матрице, взамен высадки только в пуансоне или только в матрице; 4) набором и формовкой в пуансоне вместо отдельного набора в пуансоне и затем формовки в 'Матрице; 5) применением по возможности больших наметок в первых ручьях при прошивке глубоких отверстий и выбором рационального угла заострения пуансонов; 6) использованием свободной площади с переднего края матриц между ручьями для размещения отрезного ручья при отрезке пережима; 7) использованием хода подвижной матрицы для расплющивания высаженных головок.
ОБ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ШТАМПОВ
Ручьи в матрицах, а особенно формовочные и прошивные, очень быстро изнашиваются. Поэтому матрицы должны изготовляться из хорошей износостойкой легированной стали. Чтобы уменьшить расход такой стали, матрицы изготовляются составными: большая масса металла — сам блок матрицы — изготовляется из дешевой стали, например, марок 45, 45Х и др., а рабочие части ручьев набираются из вставок, изготовленных из высокопрочной легированной стали, например,, марок 5ХНВ, 7X3 и др. (фиг. 217). Поскольку вставки имеют небольшие размеры, их легче изготовить с большой точностью и термически обработать (закалить) до высокой твердости. При износе отдельных ручьев вставки, привернутые винтами или болтами, легко и быстро заменяются новыми. В процессе работы крепление вставок может быть ослаблено, поэтому во избежание их поломок и появления брака штамповщик очень внимательно должен следить, не сместилась ли вставка, не оборвался ли болт или винт. При всяком подозрении на это необходимо останавливать работу, осматривать штампы и принимать необходимые меры для устранения неполадок.
Штампы могут выдержать штамповку большого количества поковок, если они изготовлены из хорошей стали, имеют хорошую термическую обработку, правильно устанавливаются и подгоняются. Обычная стойкость штампов следующая (в тысячах штук поковок):
Об износостойкости штампов
297
Пуансоны:
полые	10—12
формующие простые	8—10
формующие сложные	4—6
прошивные и отрезные	3—4
Матрицы:
формовочные ручьи (вставки) сложные 3.5— 5
наборные ручьи (вставки)	6— 8
отрезные ручьи (вставки)	3— 5
скользящие вставки ,	5— 6
зажимные вставки	20—30
направляющие	100 и
более
Желательно иметь более высокую стойкость штампов. Это повышает производительность труда при штамповке, так как уменьшает простои машин на замену штампов.
Основными причинами низкой стойкости пуансонов и матриц являются: 1) истирание рабочих граней и ребер; 2) смятие и размягчение ребер под действием высокой температуры; 3) по
. Фиг. 217. Матрица и вставка:
/—полость матрицы; 2—вставка; 3—ручей; 4 — отверстия под болты.
Фиг. 218. Разгарные трещины на формовочном пуансоне.
явление разгарных трещин; 4) появление задиров; 5) появление крупных трещин.
Истирание — это износ частичек металла штампов поковкой. Истирание, а также и смятие тем больше, чем больше разогреваются штампы при работе, поэтому обязательно нужно очень интенсивное их охлаждение. Необходимо, чтобы струя воды обильно смачивала те части штампа, которые наиболее сильно изнашиваются: выступы, ребра, острые углы. Дело штамповщика наладить правильное положение кранов или кон
298
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
цов трубок, подающих воду, и следить за тем, чтобы трубки не сбивались во время работы. Разгарные трещины — это мельчайшие трещины, возникающие на ребрах, кромках, в острых углах пуансонов и матриц. Иногда они видны в виде сетки трещин (фиг. 218). Такая сетка, быстро приводит к износу штампов. Разгарные трещины возникают от постоянного изменения температуры штампа: нагрев, охлаждение, снова нагрев и снова охлаждение. Металл штампа при этом то растягивается, то сжимается.
Бороться с разгаром можно опять же применением интенсивного охлаждения. Практика показывает, что там, где штампы хорошо охлаждаются, разгарные трещины долго не появляются и стойкость штампов выше. Задиры на поверхности ручьев в матрице и на поверхности пуансона появляются при малых зазорах между пуансоном и матрицей, особенно в прошивных и отрезных ручьях. В этих же ручьях иногда металл налипает на пуансон, что приводит к браку или порче пуансона. Если пуансон имеет уклон 0,5—Г, то налипание уменьшается.
Крупные трещины появляются в штампах от некачественной термической обработки штампов или же от неравномерного их охлаждения. Поэтому штамповщик должен наблюдать за тем, как растекается вода по ручьям штампа. Если она течет только по одному месту, а в остальных местах ее нет, то нужно отрегулировать положение трубы и добиться равномерного охлаждения штампов.
Как вести штамповку в ручьях
Прежде чем приступить к штамповке, должны быть выполнены все элементарные правила подготовки машины и штампов к работе. В частности, необходимо:
1.	Проверить и убедиться в исправности машины, штампов, крепления матрицы и пуансонов, крепления упора, проверить,, исправно ли работают все вспомогательные механизмы: подъемники, транспортеры и т. д.
2.	Если назначается штамповка новой поковки, нужно рассмотреть внимательно конструкцию штампа, устройство ручьев и выяснить, как они будут заполняться. Ощупать закругления и чистоту обработки поверхности ручьев: нет ли больших рисок, неровностей, острых углов. Проверить, соответствует ли диаметр зажимной части ручья матрицы диаметру прутка или штанги.
3.	Перед началом штамповки знакомой поковки или перед началом смены штамповщик должен убедиться в исправности ручьев штампа и проверить, соответствует ли диаметр зажимной части ручья матрицы диаметру прутка, так как прутки могут быть поданы другого размера.
Об износостойкости штампов
299
4	Посмотреть, нет ли в разъеме штампов посторонних предметов: инструмента (клещей), заготовок или застрявших в нижнем ручье не упавших вниз поковок, заусенца, выдры.
5.	Смазать подштамповые плиты, чтобы они меньше изнашивались.
6.	Если работа начинается после длительного перерыва или нерабочей смены, прогреть штампы, так как резкая нагрузка в холодных штампах может вызвать трещины в тонких местах пуансонов или матриц. Это делается так: нагретые до температуры примерно 700—800° куски металла нужно вставить между матрицами поближе к ручьям или в ручьи и, провернув машину вручную, зажать их; пуансоны прогреваются нагретыми кусками труб.
После выполнения изложенных требований можно включить машину. При этом надо не забыть убрать из штампового пространства нагретые куски металла. Различные конструкции машин включаются по-разному, но чаще всего для этой цели имеется рубильник, включающий ток в электрическую систему машины, а для пуска электродвигателя — кнопка черного цвета и реостат. Сначала нужно включить рубильник, затем нажать кнопку, а потом постепенно поворачивать вправо рукоятку реостата. Если на холостом ходу машина работает исправно, нужно проверить ее на рабочем ходу. Для этого следует, сняв предохранитель с педали, нажать педаль и сразу же ее отпустить; машина должна сделать один ход. После этого можно проверить машину и для включения ее на автоматический ход — нажать педаль и так держать ее некоторое время, пока машина не сделает несколько рабочих ходов. Если в процессе такой проверки не обнаружено каких-либо неисправностей: нет подозрительного шума, ненормального стука, а упор правильно опускается и поднимается, то можно приступать к работе.
Вынутую из печи нагретую заготовку перед подачей в ручей нужно обязательно сначала очистить от окалины на скребках или в специальных гидравлических или вибрационных установках, если таковые имеются. Для того чтобы быстро и качественно штамповать в ручьях, штамповщик и подручные должны научиться ловко, без суеты и без затраты большой физической силы укладывать заготовку в ручей до упора и, подчиняясь ритму ударов машины, быстро перекладывать ее из ручья в ручей и вынимать заготовку или готовую поковку из машины. Это достигается практикой. Нужно постоянно искать наилучшие приемы захвата заготовки или прутка клещами, подъемником, поддерживания, подталкивания, переноса в другой ручей, кантовки во время переноса! и т. д. Эти приемы трудно описать, да если бы это и было сделано, то условия штамповки настолько разнообразны, что применить их вряд ли оказалось бы возмож-
300
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
ним. Поэтому кузнец должен присматриваться к работе других кузнецов и замечать у них особенности в приемах штамповки,, и если в них есть даже незначительная доля положительного, то-немедленно применять их в своей работе. Так накапливается опыт работы-
В каждом ручье, если он правильно сконструирован, как
правило, делается по одному удару, но часто в последнем наборном ручье, в формовочном и в формовочно-прошивном
штамповщик делает по два удара с кантовкой заготовки на 90° Это бывает необходимо для лучшей проштамповки и заполнения этих ручьев. Однако такая штамповка иногда ведет к появлению дефектов по зажимам. Возникающий при первом ударе заусенец вторым ударом сминается и заштамповывается в поковку. Если это получается не от случайно попавшей толстой заго-то нужно отказаться от двойных ударов
Фиг. 219. Дефект на поковке от затупившихся ножей в матрице.
товки, а систематически,
в ручье и изменить конструкцию штампа.
Кузнец должен хорошо понимать, что поковка только тогда получится качественной, если заготовка в каждом ручье была правильно уложена, т. е. не было перекосов, смещений, особенно это требуется при штамповке в последних ручьях — формовочных, прошивных, просечных, отрезных и обрезных. При работе отрезным ручьем нужно почаще обращать внимание на состояние кромок заготовки и поковки после отрезки. Лезвия ножей затупляются, и на конце поковки образуются завалы (фиг. 219)г а на конце заготовки — заусенцы и вмятины. Чем больше затупление ножей, тем больше эти дефекты. Это приведет в конце концов к браку по размерам на поковке, а заусенцы и неровный срез на торце заготовки — к зажимам на следующей поковке.
Для уменьшения износа штампов, особенно пуансонов, и предотвращения заеданий их в поковках штампы очень полезно периодически смазывать смесью мазута с графитом, а лучше всего смесью животного сала с графитом и минеральным маслом. Необходимо постоянно поддерживать охлаждение штампов струей воды, желательно горячей.
Очень внимательно нужно штамповать последнюю поковку, выходящую из остатка прутка, захваченного клещами. Даже опытные кузнецы забывают, что клещи толще прутка, и продвигают остаток прямо в матрицы. В результате происходит в лучшем случае поломка клещей, брак поковки, а в худшем — поломка штампов и машины.
По окончании работы нажимается сначала красная кнопка, рукоятка реостата выводится до отказа в обратную сторону
Как облегчить труд штамповщика на горизонтально-ковочных машинах301
(обычно против часовой стрелки), выключается рубильник. Машина и рабочее место очищаются и приводятся в порядок.
КАК ОБЛЕГЧИТЬ ТРУД ШТАМПОВЩИКА НА ГОРИЗОНТАЛЬНО-КОВОЧНОЙ МАШИНЕ
Очень плохо, когда у такого совершенного и высокопроизводительного оборудования, как горизонтально-ковочная машина, бригада штамповщиков работает без хороших механизирующих средств и много физических сил тратит на различные подъемные и транспортные операции. До сих пор еще во многих кузнечных цехах крупные ковочные машины снабжены лишь поворотными стрелками, а мелкие не имеют ничего. Между тем., современная техника располагает очень совершенными механиз-
мами, способными полностью освободить человека от физического труда при штамповке на г.к.м. Существуют и работают конструкции автоматических устройств, загружающих заготовку в машину, передвигающих из ручья в ручей и выбрасывающих готовую поковку в тару. Некоторые зарубежные заводы строят высадочные машины, где, помимо полной автоматизации таких движений, автоматизирован также нагрев, причем заготовка нагревается электрическим током здесь же в машине в процессе высадки.
В существующих кузнечно-штамповочных цехах можно многое сделать для облегчения труда штамповщиков.
302
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
Например, на Свердловском шарикоподшипниковом заводе у мощных 9-дюймовых машин применяются очень простые по устройству подъемные столы (фиг. 220), поднимающие штанги диаметром до 250 мм и передающие их из ручья в ручей. Стол имеет пневматический цилиндр 1, закрепленный болтами на фундаменте. Внутри цилиндра имеется плунжер 2, связанный со столом 3. При нажатии педали 4 воздух из сети по трубке 5 попадает внутрь цилиндра и поднимает стол на определенную высоту, соответствующую расположению ручья в матрице. После вторичного нажатия педали стол поднимается еще выше и устанавливается на уровень следующего ручья. Стол снабжен роликом 6, по которому штанга 7 легко
двигается вперед и назад.
На ЧТЗ на 6-дюймовых машинах применен также пневматический подъемник, но установлен он на верху машины (фиг. 221).
Фиг. 222. Механизация рабочего места у ГКМ.
Фиг. 221. Пневматический подъемник.
Подъемник крепится в станине машины кронштейном 1, по которому передвигается рейка 2, имеющая пазы. Расстояние между пазами соответствует расстоянию между осями ручьев штампа. Рейка связана со штоком поршня 3 и крюком 4. На кронштейне смонтирован фиксатор 5, стержень которого насажен на поршень воздушного цилиндра 6. Рядом с педалью включения фрикциона горизонтально-ковочной машины расположена воздушная педаль 7, имеющая два клапана 8 и 9. Толкатель 10, расположенный выше толкателя 11, предназначен для открывания клапана 8, пропускающего воздух в цилиндр фиксатора, а толкатель 11 — для открывания клапана 9, пропускающего воздух в цилиндр подъемника. Штамповщик при полном нажиме ногой на педаль открывает оба клапана и, таким образом, пропускает воздух под давлением 3,5—4,0 атм одновременно в ци-
Как облегчить труд штамповщика на горизонтально-ковочной машине 303 линдр фиксатора и в цилиндр подъемника. При этом стержень фиксатора выходит из паза рейки, а поршень 3 под действием сжатого воздуха поднимается в верхнее крайнее положение, устанавливая крюк с заготовкой на уровне оси первого ручья штампа. Стержень фиксатора при этом входит в нижний паз рейки.
При последующем легком нажиме на педаль открывается клапан 8 для пропуска воздуха только в цилиндр фиксатора, стержень которого выдвигается из паза подвижной рейки, и поршень 3 цилиндра подъемника вместе с крюком и заготовкой опускается вниз до момента встречи следующего паза со стержнем фиксатора. Когда под действием пружины 12 стержень входит в паз, движение крюка с заготовкой вниз прекращается, и он останавливается на уровне оси второго ручья штампа. Для перемещения заготовки в следующий ручей движения повторяются.
Между прочим, в кузнице ЧТЗ большую роль в применении этих подъемников сыграл кузнец-штамповщик С. Н. Рогузько. Он принял активное участие в разработке конструкции их и отладке, а также в переводе тяжелых деталей на штамповку на те машины, где уже были установлены подъемники. С. Н. Рогузько подал несколько рационализаторских предложений по этому вопросу и этим ускорил внедрение подъемников в производство.
Для выгрузки из приямка готовых поковок обычно применяются скребковые или траковые транспортеры, а для передачи нарезанных заготовок от печи к машине могут быть применены цепные транспортеры. На Челябинском кузнечно-прессовом заводе такие транспортеры применены для штамповки поковок из прутков (фиг. 222). Нагретый в камерной печи 1 пруток по цепному поддерживающему транспортеру 2 подается к машине 3. Отштампованная поковка из приямка подхватывается трако-вым транспортером 4 и сбрасывается в тару 5. После установки такой механизации производительность труда в бригаде возросла на 10% и труд нагревальщика и штамповщика значительно облегчился.
Кузнецы Горьковского автомобильного завода выступили инициаторами соревнования з а снижение трудоемкости на каждой производственной операции при отличном ее выполнении. В ходе соревнования они внесли много ценных предложений. Например, было предложено: установить транспортер для подачи нагретых заготовок к машине, перенести механизм регулировки форсунок ближе к рабочему месту нагревальщика, установить гребенку для очистки нагретых заготовок от окалины вдоль всего транспортера и др.
Все это было выполнено руководством цеха. Эффект получился значительный. Если раньше два нагревальщика едва успевали за штамповщиком, то сейчас с этой работой легко справ
304
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
ляется один нагревальщик. Трудоемкость изготовления поковок снизилась на 50%. Выпуск поковок увеличился с 600 до 800 шт. в смену.
БРАК ПРИ ШТАМПОВКЕ И ЕГО ПРИЧИНЫ
Если кузнец-штамповщик, работающий на молотах, ковочноштамповочных прессах и горизонтально-ковочных машинах, будет знать и применять в своей работе все, что было уже сказано, то он сможет работать высокопроизводительно, без брака. Однако виды брака в кузнечно-штамповочном производстве, причины его возникновения и меры предупреждения надо знать полнее и еще глубже. Рассмотрим эти вопросы подробнее.
На поверхности поковок нередко появляются:
1)	риски — мелкие царапины глубиной 0,2—0,3 мм;
2)	волосовины — мелкие трещины глубиной до 0,5 мм;
3)	закаты — складки или заусенцы глубиной более 1,0 мм.
Эти поверхностные пороки получаются от изъянов, оставшихся на заготовках, прутках или штангах. Они возникают в результате некачественной прокатки и перед загрузкой в печь должны быть зачищены. Если это не сделано по небрежности или потому, что изъян нельзя было обнаружить, то на поковках появляются трещины, идущие строго по контуру поковки или вдоль волокон металла. Мелкие, а иногда и крупные трещины могут возникнуть при штамповке из заготовок, имеющих торцовые трещины. Если поковка в месте обнаружения трещины будет обрабатываться резцом и трещина будет полностью срезана, то такой порок не опасен. Но если трещина очень глубокая — больше 2/з припуска или деталь в этом месте не обрабатывается резцом, то такие трещины очень вредны. При термической обработке или при работе детали они могут раскрыться и превратиться в глубокие рванины. Если позволяет припуск, то можно исправить такой брак путем тщательной зачистки забракованных мест с последующей протравкой в травильных ваннах до полного удаления трещин.
При заливке металла в изложницы от брызг, пленок и пригара на слитке появляются плены. При прокатке они вытягиваются, оставаясь на поверхности. Если плены не вырубить, то на поковке они не исчезают, а еще больше утоньшаются, отслаиваются и образуют черновины, часто глубокие и захватывающие большую площадь.
Расслоение проявляется в виде глубокой трещины в плоскости заусенца поковки. Иногда после штамповки от такой трещины поковка расслаивается на две части по плоскости разъема штампов. В мелких поковках расслоение выявляется после обрезки заусенца, в крупных — только лишь после термической об
Брак при штамповке и его причины
305
работки поковки или детали. Причиной расслоения может быть либо’, усадочная раковина, не удаленная перед прокаткой слитка, либо загрязненная усадочная рыхлость. Эти пороки при прокатке вытягиваются вдоль прутка или штанги, а при штамповке их края выжимаются в заусенец, где и раскрываются после обрезки (фиг. 223). Брак по расслоению неисправим.
Шлаковые включения обнаруживаются внутри металла при контрольных разрезах наиболее ответственных поковок. Эти пороки ослабляют деталь и быстро вызывают ее поломки в работе. Шлаковые включения появляются в стали в процессе выплавки. Они представляют собой кусочки шлака, огнеупорного кирпича, песочины и другие загрязнения. Кузнец
Фиг. 223. Расслоение в поковке шатуна:
а — после термической обработки; б — дефект выжимается в за' сенец.
иногда может предотвратить брак поковок по шлаковым включениям, если будет внимательно осматривать торцы нарезанных заготовок. Если на торцах обнаруживаются раковины или засоры металла, то такие заготовки штамповать не следует, а о повторяющихся подобных случаях необходимо поставить в известность мастера или контролера. Контролер,, проверяющий резку заготовок, не должен пропускать на штамповку заготовки, имеющие шлаковые включения.
Флокены выявляются внутри металла при механической обработке поковок в виде скоплений мельчайших трещин. В изломе флокены имеют вид белых пятен, похожих на хлопья. Они ослабляют металл и вызывают поломки напряженно работающих деталей.
Причиной появления в металле флокенов является скопление водорода в стали при ее выплавке и разливке. Если разливка ведется так, что металл быстро остывает в изложнице, то водород не успевает выйти и остается в стали в виде застывших мельчайших пузырьков, которые при прокатке вытягиваются, образуя мелкие трещины. Многие из них при правильном нагреве, прокатке и потом ковке завариваются, но многие и остаются, вы-
20 Заказ № 291
306
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
зывая неисправимый брак. Флокены часто можно обнаружить на изломе торца заготовок и этим предупредить брак.
Несоответствие химического состава стали марке стали, из которой изготовляется поковка, вызывает брак изделий. К этому приводит плохая организация хранения металла, резки его и контроля при резке. Опытные кузнецы и нагревальщики часто обнаруживают, что марки стали перепутаны. Например, если в течение нескольких дней штамповалась одна и та же поковка из заготовки одних и тех же размеров и марки, то бригада кузнецов уже привыкла к определенному темпу штамповки и нагрева. Поэтому всякое даже незначительное отклонение от этого темпа может и должно показаться подозрительным. Кузнец должен обратить на это внимание, проверить прежде всего, конечно, работу печи, а потом и марку стали.
Выше было сказано, что время нагрева в значительной степени зависит от теплопроводности металла. Легированные и высокоуглеродистые стали нагреваются медленнее, низкоуглеродистые быстрее. Брак обнаруживается при термической обработке— закалке или цементации, когда на детали в результате несоответствующего для данной марки стали режима появляются трещины или низкая твердость.
Перегрев снижает механические свойства стали. Перегретая сталь имеет крупнозернистую структуру и плохо сопротив-ляется ударным нагрузкам. Причиной перегрева является небрежность, неаккуратность и невнимательное отношение нагревальщика и кузнеца к нагреву заготовок. Брак по перегреву обнаруживается контрольными испытаниями микроструктуры стали. Исправить этот брак можно путем нагрева поковки и охлаждения на воздухе, т. е. нормализацией или отжигом в термических печах.
Пережог — неисправимый дефект, возникающий также по вине нагревальщика и кузнеца. Само название — пережог говорит о том, что это пережженный металл. Получается он от чрезмерно высокой температуры нагрева и очень большой выдержки в печи. Глубокий и широкий пережог обнаруживается сразу при штамповке. Так, при выдаче из печи от заготовки разлетается много рассыпающихся крупных искр, а при первых ударах (при осадке) заготовка разваливается с обнажением характерного крупнозернистого излома; при протяжке заготовка получает поперечные надрывы с рваными извилистыми очертаниями.
Слабый и местный пережог при штамповке иногда не обнаруживается, но он выявляется травлением поковки. Здесь места пережога вытравляются кислотой в виде широких трещин с растравленными извилистыми границами. На ребрах и фланцах поверхностный пережог при внимательном рассмотрении можно
Брак при штамповке и его причины
307
обнаружить в виде трещин, а после травления эти места имеют глубокие раковины и трещины.
Черновик ы и раковистая поверхность получаются при плохой очистке поковки или штампа от окалины. Окалина в процессе штамповки вминается в горячую и) вязкую поковку. После удаления окалины с готовой поковки (травлением и другими способами) на поверхности поковки остаются глубокие черновины или раковины. Раковистая поверхность получается также и при оплавлении заготовки во время нагрева ее под острым пламенем. В этом случае сожженная и оплавленная поверхность имеет рыхлость и растрескивание. Поэтому причину появления раковин различить нетрудно по одному лишь внешнему виду.
Заготовку с браком по черновинам, глубина которых не превышает величины припуска на обработку, иногда удается использовать. Более глубокие черновины требуют наварки дефектного места новым металлом.
На поковке иногда образуется спекшаяся с металлом окалина, которую нельзя удалить ни обдувкой при штамповке, ни травлением. Она получается в результате длительного нагрева заготовки на зашлакованной подине печи при температуре не более 1250°. Удаление окалины зубилом вручную иногда позволяет использовать поковку, если глубина оставшихся черновин не превышает величины припуска.
Забоины и вмятины — простые механические повреждения поковки, получающиеся при небрежной работе. Такие изъяны получаются в следующих случаях: 1) поковка неточно уложена в ручей перед последним ударом; 2) поковка застряла в верхнем штампе и выпала в момент удара в чистовом и даже в черновом ручье; 3) поковка застряла в верхнем или нижнем штампе, и при извлечении ее ломиком нанесены повреждения; 4) поковка была брошена на большое расстояние в тару или на остывшие поковки; 5) поковка обрезалась на неисправном штампе или при обрезке со штампа не были убраны посторонние предметы — обсечки-
Иногда по первым двум причинам поковка получает сильные повреждения и для использования и исправления оказывается непригодной. Такой брак называют «лом-боем». Если забоины и вмятины не превышают глубины, равной величине припуска на обработку, то забракованные по этой причине поковки часто можно использовать.
Незаполнение фигуры штампа может зависеть от рабочего и от администрации цеха. В этом случае поковка внешне выглядит хорошей, но если ее точно измерить, то углы, радиусы закруглений, ребра имеют неполные размеры. Брак по незаполнению чаще возникает по вине рабочего, штампующего
20*
308	Штамповка на горизонтально-ковочных машинах 
недогретую заготовку при ударах молота недостаточной силы или плохо подготовившего заготовку в заготовительных ручьях. В таком браке могут быть виновны также технологи, конструкторы по штампам, разработавшие нерациональную технологию или штампы. Брак исправить можно только наваркой неполных частей поковки.
К браку по незаполнению фигуры штампа относится также несколько своеобразный брак, когда не выдержана длина
Фиг. 224. Брак поковок:
а — неДоштамповка; б — смещение или перекос; в—разностенность; г—образование зажима в подкатном ручье.
поковки. Этот брак при штамповке на молоте или прессе поковок удлиненной формы зависит прежде всего от размеров заготовки. Если заготовка короткая, поковка тоже может получиться короткой, хотя если штамповщик вовремя заметит это, то может получить нужную длину за счет уменьшения клещевины. Иногда отклонение по длине возникает при высокой температуре штамповки, когда усадка металла после остывания поковки получается больше рассчитанной, принятой при изготовлении ручьев штампа. При штамповке на г.к.м. часто длина поковки не выдерживается из-за разладки упоров или при небрежном пользовании ими-
Недоштамповка или «недобой», т. е. увеличение размера поковки по высоте (фиг. 224, а). Поковка .получается не-доштампованной, главным образом, потому, что не было сделано достаточного количества сильных ударов или же заготовка в процессе штамповки уже успела охладиться настолько, что металл потерял пластичность, в результате штампы не сошлись так, чтобы выполнить размер поковки по высоте. Брак по недоштампов-ке зависит почти всегда только от кузнеца-штамповщика.
На недоштамповку дается допуск, указываемый в чертеже
Брак, при штамповке и его причины
3094
поковки; превышение этого допуска ведет к браку. Однако его можно легко исправить повторной штамповкой с повторным нагревом.
Перекос или смещение наиболее часто встречается при штамповке. Заключается он в том, что верхняя половина поковки смещена или перекошена относительно другой (фиг. 224, б). Перекос возникает при плохой отладке верхнего и нижнего штампов молота или пресса, ослаблении их крепления или же при больших зазорах в направляющих бабы. При штамповке на г.к.м. перекос возникает по тем же причинам. На перекос или смещение штампов дается допуск, указываемый в чертеже поковки, превышение его ведет к браку поковки; перекос, заметный на глаз, является уже браком.
Перекосы на молоте могут быть продольные и поперечные. При штамповке на г.к.м. перекос — это брак по смещению матриц. Перекос при прошивке отверстий на г.к.м. часто называют эксцентричностью или разностенностью (фиг. 224, в). Получается разностенность от перекоса или смещения оси пуансона относительно оси матрицы.
Виновником брака по перекосу или смещению чаще всего бывает штамповщик, который плохо следит за креплением штампов: на молоте редко подбивает клинья, а на прессе или г.к.м. редко проверяет крепление пуансонов и матриц.
Зажим или заштампованная складка фигуры получается по причинам: 1) неправильного заполнения фигуры штампа, например, при встречном движении металла в ручье; 2) закатывания заусенцев, полученных в заготовительных ручьях (фиг. 224, г), при резке заготовок или при высадке на г.к.м.; 3) неправильной конструкции чернового ручья. Если первая и третья причины зависят, главным образом, от конструкции штампов, то вторая, т. е. закатывание заусенцев, может зависеть от кузнеца, который делает в заготовительных ручьях слишком сильные удары, создает заусенец и при кантовке заштамповывает его в металл поковки.
Разновидностью зажимов является так называемый «прострел». Это также складки, но образующиеся с внутренней стороны у основания ребер и венцов шестерен поковок. В отличие от обычных зажимов они почти всегда возникают при последних ударах молота, когда ручей уже заполнен металлом. Сильные удары молота создают большую разницу скоростей течения металла, перегоняя излишки его из одной части поковки в другую, и если металл течет через малые радиусы закруглений возле ребер и венцов, то поковка как бы «простреливается», образуя разрывы и складки. Причинами этого являются неправильно выбранная заготовка, малые радиусы или чрезмерно большая мощность молота.
310
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
Штамповщик должен различать «прострел» от обычного зажима и при штамповке, например, шестерен больших диаметров с наметками последние удары наносить с большой осторожностью, а подкатку заготовки в подкатном ручье вести особо внимательно, добившись наилучшего распределения металла по оси, не допуская излишков его в ребристых сечениях.
Поскольку при всякой штамповке появляется хотя бы незначительный заусенец, остающийся даже после обрезки, то в технических условиях чертежа поковки оговаривается его величина. Если получившийся на поковке заусенец больше этой величины, то поковка бракуется. Этот брак зависит главным образом от качества подгонки обрезного и ковочного штампов, а также может возникнуть в случае ослабления крепления обрезных штампов. В последнем виноват штамповщик или прессовщик, который плохо следит за состоянием крепления.
При штамповке на г.к.м. торцовые и радиальные заусенцы чрезмерно большой величины могут получиться при износе пуансонов и вставок в матрицы (см., фиг. 212).
Кривизна возникает при плохо продуманной конструкции обрезных пуансонов штампов для поковок тонкого сечения и длинных, где возможен изгиб и скручивание поковки. Поэтому для таких поковок обязательно должна быть назначена операция правки в отдельном штампе или в том же обрезном — комбинированном штампе.
Кривизна или коробление поковки может быть по вине рабочего, если при вытаскивании из штампа обрезанной поковки неаккуратно использовались ломики, рычаги, клещи и т. д. Причиной коробления может быть и неравномерное остывание поковки в таре. Почти любой брак по кривизне может быть исправлен правкой.
Кроме перечисленных видов брака, встречается брак, зависящий от термической обработки и очистки поковок: пестрота твердости, закалочные трещины, остатки окалины после травления и очистки, перетравленность, забоины при очистке и др.
Одним из показателей, характеризующих мастерство кузнеца, является работа без брака. Этого кузнец может достигнуть тщательным изучением причин брака и способов штамповки, при которых достигается высокое качество поковок.
РАБОЧЕЕ МЕСТО И ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА ШТАМПОВЩИКА
Залогом успешной и высокопроизводительной работы кузнеца и кузнечной бригады является хорошо организованное рабочее место и поддержание на нем порядка в течение всей рабочей смены. На рабочем месте прежде всего должно быть правильно
Рабочее место и организация труда штамповщика
311
расставлено оборудование. Правильно — это значит удобно и безопасно для работы, для быстрой передачи заготовок, поковок, инструмента, отходов. Наилучшей планировкой оборудования в современном цехе считается такая, когда печь, молот или пресс, а также обрезной пресс и горизонтально-ковочная машина поставлены в одну прямую линию (фиг. 225). Разберем, почему это так.
Прямая линия позволяет лучше механизировать рабочее место монорельсами, транспортерами, манипуляторами и другими
6)
Фиг. 225. Расстановка оборудования на рабочем месте:
а — при молотовой штамповке (печь слева); б — при штамповке на г. к. м. (печь справа).
устройствами, создает возле оборудования много простора для движений, а также для расположения заготовок, поковок, отходов и тары для них. Такая расстановка позволяет делать меньше ширину пролета цеха и улучшает условия для ремонта оборудования и для движения по цеху людей и транспорта. От печи, поставленной в одну линию с молотом, меньше попадет горячих лучей на работающих и ниже температура на рабочем месте. Если печь поставлена слева от молота, то штамповщик-бригадир лучше видит подачу заготовок и может брать заготовку не поворачиваясь, так как почти у всех штамповочных молотов рычаги управления находятся справа и штамповщик нажимает на педаль обычно правой ногой.
Для рабочего места с ковочно-штамповочным прессом это соображение играет меньшую роль, так как там нет таких рычагов управления, а педаль может быть поставлена в любом месте. Поэтому печь может быть поставлена с любой стороны от пресса.
От горизонтально-ковочной машины печь должна быть справа. Это лучше потому, что неподвижная матрица ее обычно находится справа. А поскольку штамповщик укладывает заготовку на один из ручьев неподвижной матрицы, то ему важно ее видеть прямо перед собой при переносе прутка или штанги от печи. Если печь будет находиться слева, то штамповщик вынужден будет
312
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
поворачиваться или поворачивать голову при переносе заготовки, а это потребует большой осторожности и, следовательно, могут возникнуть потери времени и снижение производительности труда.
Рабочее место должно быть оборудовано всем необходимым для высокопроизводительной работы: механизмами для передвижения заготовок, поковок и отходов (см. стр. 272, 301), приспособлениями и инструментом для выполнения операций штамповки в соответствии с технологическим процессом. Штамповщик должен все это осмотреть хозяйским глазом и убедиться в полной исправности механизмов, приспособлений и инструмента. Мелкий инструмент: клещи, рычаги, ломики, крючки, кочерги и т. д. штамповщик может исправить или наладить сам так, как ему больше всего удобно для работы, например, выбрать нужную длину клещей, рычагов, удобный угол загиба рычагов, кочерги. Монорельсы, транспортеры, склизы, подъемные столы и другие механизмы должны быть поставлены так, чтобы было удобно для работы и не требовалось лишних движений и дополнительных физических усилий для их использования. Удобно и правильно должна быть расставлена и тара для поковок и отходов.
Штамповщик должен позаботиться о том, чтобы на рабочем месте были всегда в наличии соляной раствор или другой материал для смазки штампов. Для пользования им должен быть изготовлен помазок, а сам соляной раствор должен быть насыщенным, т. е. таким, когда соль лежит на дне бачка и не растворяется. На рабочем месте крупных и средних штамповочных молотов нужно иметь ящик с опилками. Штамповщик должен убедиться, что в них нет металлической стружки и других предметов, которые могли бы повредить штамп и поковку-
На рабочем месте не должно быть ничего лишнего, не нужного бригаде во время работы, и, с другой стороны, здесь должно быть под руками все, что необходимо для работы. Во время перерывов в штамповке необходимо поддерживать чистоту рабочего места, т. е. убирать и относить в сторону случайно брошенные отходы, брак, мусор, тряпки, окурки и т. д.
На рабочем месте должны быть созданы хорошие и безопасные условия для работы всех рабочих: печи должны иметь водяные завесы, необходим переносный обдувочный вентилятор, а в зимнее время не должно быть сквозняков от разбитых окон, близко находящихся ворот или дверей на улицу. На рабочем месте молотовой штамповки очень полезно иметь индивидуальный «сокол» для забивки клиньев, чтобы, не дожидаясь мостового крана, бригада могла в любой момент подбить клинья. Так оборудованы у молотов все рабочие места в кузнице ЧТЗ. «Сокол» подвешен на специальных балках над каждым молотом.
Рабочее место и организация труда штамповщика
313
Хорошая организация рабочего места—это почти 100% успеха в выполнении и перевыполнении производственного задания. Кузнец Горьковского автомобильного завода С. Гайнетди-нов, работая на штамповке ведущих шестерен заднего моста и подкладок рессор к автомобилю ГАЗ-51, предложил переставить обрезной пресс и установить к нему транспортер (фиг. 226). Это
Фиг. 226. Организация рабочего места кузнеца С. Гайнетдинова: / — печь; 2 — скат; <3 — вентилятор; 4 — фрикционный молот (с доской); 5—транспортер; 6 — стол; 7 — обрезной пресс; 5 — транспортер; 9 — ящик.
позволило облегчить условия труда на рабочем месте и высвободить одного рабочего. Производительность труда при трех рабочих, вместо четырех, значительно повысилась.
Организация труда в штамповочной бригаде
Мастерство кузнеца-штамповщика определяется не только умением его хорошо и быстро отштамповать одну, две или несколько поковок, не допуская поломок оборудования и штампов. Мастерством кузнец овладевает только тогда, когда, уже будучи бригадиром, он сумеет организовать высокопроизводительную и безаварийную работу бригады без брака и без излишних затрат металла, топлива, электроэнергии, сжатого воздуха, пара, больших физических усилий. Этого можно достигнуть умением хорошо работать, умением организовать труд в бригаде.
Работа в бригаде должна быть слаженной, четкой; каждый должен хорошо знать свои обязанности и хорошо их выполнять без излишней торопливости, суеты, без излишних и ненужных движений, без ссор и понуканий. Каждый должен чувствовать и понимать работу другого, каждый должен быть готов оказать помощь другому, каждый должен уметь без слов, а по жесту и знаку понимать требование бригадира. Этому всему должен научить членов бригады кузнец-бригадир, причем это должно делаться терпеливо и настойчиво с тем, чтобы новичка не и-спу-
314 Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
гать, а у старого работника не отбить вкус к профессии кузнеца, а того и другого заставить еще больше полюбить эту замечательную профессию.
Чтобы работа бригады была высокопроизводительной, необходимо прежде всего сделать правильную расстановку рабочих, определить их обязанности и добиться того, чтобы каждый член бригады эти обязанности знал отлично. Обычно штамповочная бригада, кроме бригадира, имеет одного нагревальщика, одного или двух подручных, одного или двух прессовщиков на обрезке заусенца. Мелкие поковки с холодной обрезкой заусенца или поковки, изготовляемые на горизонтально-ковочной машине, где нет обрезки заусенца, штампуются бригадой, состоящей из двух человек:! кузнеца и нагревальщика. Вообще количество человек в бригаде зависит от веса поковки и имеющейся на рабочем месте (механизации и определяется заданной нормой выработки. Кузнец-бригадир может сам решить вопрос, сколько ему нужно человек для выполнения нормы и получения необходимого уровня заработной платы.
А уже если этот вопрос решен, то кузнец обязан каждого члена бригады обеспечить работой так, чтобы у него не было простоев и потерь времени. Каждая секунда рабочего времени должна быть полезно и производительно использована. Нагревальщик обязан вести загрузку и выгрузку печи, следить за работой печи, регулировать режим ее работы, следить за состоянием всех ее приборов, механизмов, кладки, не допуская порчи, повреждений при надлежащем качестве нагрева. Он должен уметь проявлять инициативу и находчивость в случае каких-либо неполадок и помогать бригаде в любой работе. Нагревальщик — хозяин печи и обязан знать ее конструкцию, работу, неполадки и уметь устранять их.
Подручный штамповщика — это помощник кузнеца во всех его делах. Он помогает кузнецу в подаче заготовки, в штамповке, передаче поковки на обрезной пресс или передаче прутка обратно в печь и, если требуется, помогает и прессовщику и нагревальщику.
Прессовщик у молотов принимает поковку на обрезку, устанавливает ее на матрицу, обрезает и производит уборку поковки и облоя. Он также является хозяином пресса — обязан хорошо знать свой пресс, знать его работу, неполадки, брак, причины брака и способы его предотвращения. Сам кузнец обязан знать все на своем рабочем месте, уметь показать, как правильно нужно выполнить ту или иную работу, уметь выполнить обязанности любого члена бригады лучше его. Кузнец должен уметь, не отвлекаясь от работы, видеть, как работают люди, как работают /машины и механизмы.
Бригадир должен добиться, чтобы состав бригады был по
Рабочее место и организация труда штамповщика 315
возможности постоянный. В бригаде нужно вызвать интерес к выполнению задания, организовать соревнование между членами бригады. Для слаженной и высокопроизводительной работы нужно организованно начинать рабочую смену. Сменное задание бригадир должен знать еще накануне или, в крайнем случае, до начала работы с тем, чтобы подсчитать свою загрузку и загрузку оборудования, проверить количество потребного для работы материала и размеры заготовок, чтобы продумать, какие инструменты потребуются, какие приемы при штамповке придется применять. Далее, штамповщик должен позаботиться о том, чтобы своевременно был подвезен материал, заблаговременно заготовлен весь инструмент, установлен и проверен штамп, предварительно зажжены и разогреты печи. Также до начала смены должен быть заложен металл в печь, предварительно подогреты шток и штампы, а все механизмы и машины проверены и сделаны на них пробные движения.
Для выполнения всего этого бригада или бригадир и нагревальщик выходят на работу за 15—20 мин. до начала смены с тем, чтобы точно по гудку начать штамповку. Очень полезно перед началом работы поговорить о предстоящем задании, о недостатках, о том, как лучше и кому из членов бригады надо выполнять отдельные приемы.
Известный бригадир кузнец-штамповщик ЧТЗ (теперь пенсионер) Ф. А. Манаев, работавший на 9-тонном молоте, каждое новое задание обсуждал с бригадой, часто в присутствии мастера или технолога. Один раз в два — три дня перед началом работы он инструктировал бригаду, разбирал недостатки вчерашней работы, систематически беседовал с контролером, технологом, заходил на другие участки, узнавал, нет ли чего нового в приемах работы.
Больших успехов Ф. А. Манаев добился в повышении производительности труда. Он считает, что самое основное — это п е-рекрытие элементов работы. Не нужно,— он говорит,— дожидаться, когда баба поднимется вверх. Как только она начала свое движение вверх, нужно перекладывать заготовку из ручья в ручей, а в момент перекладывания можно уже и нажимать педаль, если видишь, что заготовка будет уложена в ручей точно.
Это вполне правильно. Перекрытие элементов работы дает возможность полнее использовать оборудование.
Очень производительно на ЧТЗ работает бригадир-штамповщик А. К. Никитюк; на полуторатонных паровых штамповочных молотах он штампует звено гусеницы трактора С-80. Работа идет с огромным темпом. Каждые 4 удара — готовое звено. А. К. Никитюк считает, что главнейшее в повышении производительности труда — это не терять ударов молота, не до
316	Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
пускать холостых его ходов. Каждый ход бабы должен быть рабочий. И, конечно, он прав—надо полностью использовать машинное время и все возможности молота. Но для этого бригадиру нужно хорошо организовать труд в бригаде и работу другого оборудования: заготовки должны ритмично нагреваться, подаваться к молоту, своевременно обрезаться, а поковки и отходы — убираться.
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ И ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.
Ц абота в кузнечном цехе у печей с высокой температурой и у молотов, работающих ударами, не представляет никакой опасности, если кузнец хорошо знает правила и приемы безопасной работы и постоянно и не
уклонно их выполняет. Нужно прямо сказать, что мастерство кузнеца неотделимо от знаний приемов безопасной рабо-т ы. Кузнец, овладевший этими приемами, не только предотвратит несчастные случаи в своей работе, но одновременно создаст условия для высокопроизводительной работы и получения поковок высокого качества.
То же самое относится и к так называемым профессиональным болезням. Условия работы должны исключать возможность вредного воздействия дымовых газов, порчи зрения, слуха, появления простудных заболеваний.
В нашей стране во всех областях науки, техники, производства на первое место ставится принцип заботы о человеке и делается все возможное для сохранения его здоровья и жизни. Борьба с профессиональными заболеваниями на производстве осуществляется путем создания благоприятных санитарно-гигиенических условий: рациональное освещение, устранение загазованности помещения, создание защиты от теплового воздействия, наконец, создание нормальных бытовых условий — душевые, комнаты отдыха и т. п.
Каждый рабочий обязан хорошо изучить, а главное — точно и неуклонно выполнять все правила техники безопасности.
318 Предотвращение несчастных случаев и профессиональных, заболеваний
Это— основное условие безопасной работы для него и для окружающих. Поэтому правильная постановка изучения правил техники безопасности и охраны труда на производстве имеет первостепенное значение.
По существующему положению, если рабочий вновь поступил на производство или перешел на другую работу, он должен пройти вводный инструктаж по технике безопасности. Это положение обычно выполняется на производстве, хотя иногда формально.
Между тем, вводный инструктаж содержит общие правила поведения на данном предприятии, и если он проводится формально, то вполне возможны несчастные случаи, связанные, например, с движением внутризаводского транспорта и т. п.
Перед тем как приступить к работе на новом месте, рабочий должен получить инструктаж на рабочем месте. Этот инструктаж проводится кем-либо из административно-технического персонала цеха, например, мастером. В дальнейшем мастер периодически проводит текущий инструктаж. Этот вид инструктажа проводится в порядке систематического надзора за ходом работы.
Если рабочий применит опасные приемы работы или нарушит другие правила по технике безопасности, мастер должен немедленно приостановить работу и разъяснить рабочему, в чем состоит его ошибка и как надо правильно работать.
Таким образо-м, существуют три формы инструктажа по технике безопасности: вводный, инструктаж на рабочем месте и текущий инструктаж.
Кроме случаев травматизма — ушибы, ранения и др.— работа в кузнечно-прессовых цехах при несоблюдении мер по охране труда приводит к профессиональным заболеваниям. Эти заболевания могут быть вызваны в основном двумя причинами: высокой и неравномерной температурой и загазованностью помещения.
Кроме того, иногда наблюдается частичная утрата слуха у кузнецов, что может быть вызвано систематическим воздействием на органы слуха чрезмерного шума. Можно с уверенностью утверждать, что при современном производстве соблюдение всех правил и выполнение всех мер по технике безопасности, а также создание необходимых санитарно-гигиенических условий труда на уровне современной техники дает полную гарантию безопасного труда и сохранения здоровья рабочих. Предпосылкой для этого является выполнение следующих основных положений:
1.	” Разработка конструкций машин, механизмов и приспособлений с предохранителями, ограждениями и другими устройствами, создающими условия для безопасной работы.
Техника безопасности на рабочем месте	319
2.	Регулярная проверка исправности оборудования, инструмента и оснастки и своевременный их ремонт.
3.	Защита от теплового излучения: от печей, раскаленного металла, поковок и др.
4.	Устройство вентиляции, душирующих установок, рационального освещения и отопления.
5.	Правильная планировка оборудования и организация рабочего места.
6.	Рациональное построение технологического процесса.
7.	Наличие спецодежды, спецобуви и средств индивидуальной защиты.
8.	Правильная постановка обучения правилам техники безопасности.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ
До настоящего времени в кузнечно-прессовых цехах наиболее широко распространены пламенные нагревательные печи, работающие на жидком и газообразном топливе. При работе у печей наибольшую опасность представляют ожоги. Они могут быть вызваны выбрасыванием пламени из печей, взрывами и другими причинами.
Во избежание этого загружаемые в печь заготовки должны быть сухими, а в зимнее время — очищенными от льда и снега. Влага, попадая в печь, может случайно оказаться в углублении на поду, закрытом заготовками, и при нагреве образующиеся пары не будут иметь выхода. В условиях высокой температуры давление их может резко повыситься и вызвать взрыв с выбросом пламени из печи.
Если вес заготовок превышает 10—12 кг, то загрузка их в печь должна производиться с помощью механизированных приспособлений. Механическая загрузка и выгрузка заготовок не только облегчает труд рабочего, но и способствует безопасной работе у печей. Однако все механизмы в этом случае должны иметь необходимые кожухи и ограждения.
При зажигании форсунок мазутных печей также возможны взрывы. Во избежание этого необходимо принимать следующие меры предосторожности: 1) перед зажиганием продувать печь паром или воздухом; 2) не допускать подтекания мазута в рабочее пространство печи; 3) подачу мазута увеличивать равномерно и всегда после того, как открыта подача воздуха.
При зажигании горелок газовой печи необходимо предварительно произвести продувку газопровода и рабочего пространства печи газом, выпуская его в атмосферу вне цеха. Газопроводы должны быть окрашены в красный цвет, воздухо
320 П ред от в ращение несчастных случаев и профессиональных заболеваний
проводы — в голубой. Ни в коем случае нельзя допускать попадания воздуха в газопровод, так как при определенном соотношении газа и воздуха смесь делается взрывоопасной. Во избежание перебрасывания пламени в трубопровод (обратный удар) должны быть установлены водяные затворы и обратные клапаны.
Вредное воздействие на работоспособность рабочего, на его организм и в особенности на зрение оказывают тепловое и световое излучение печи. Печи должны быть с теплоизоляцией и окрашены в светлый цвет, например, алюминиевой краской. Это уменьшает излучение тепла в наружное пространство и одновременно повышает коэффициент полезного действия печи. В непрерывно действующих печах наблюдается сильное излучение через окна загрузки и выгрузки. Во избежание этого устраиваются водяные и воздушные завесы. Однако в условиях воздействия высокой температуры исправная работа этих устройств требует постоянного наблюдения и своевременного ремонта.
В камерных печах периодического действия дверцы должны охлаждаться водой. Особенно неблагоприятные условия работы у печей, обслуживающих горизонтально-ковочные машины. В этих печах производится местный нагрев заготовок, и потому дверцы их обычно не закрываются. Наиболее эффективной в таком случае является воздушная завеса. Хорошие результаты дает установка воздушного душа около печи. Такой душ отсекает поток горячего воздуха, идущий от печи, и охлаждает рабочего.
Удаление продуктов горения достигается установкой вытяжной вентиляции. Такая вентиляция имеется в каждом кузнечном цехе, но очень часто даже в цехах крупных передовых заводов, например на Челябинском тракторном заводе, в кузнечных цехах периодически возникает очень сильная загазованность. Тяжелая атмосфера вредно действует на дыхательные органы человека и вызывает сильную утомляемость. Неисправность печей и вентиляции— вот главные причины этого. Конечно, замена пламенных печей электронагревом способствует улучшению атмосферы в цехе, но надо всегда помнить, что если оборудование и система вентиляции находятся в надлежащем состоянии и под постоянным хозяйским присмотром, то условия работы в кузнице немногим будут отличаться от условий работы в механических цехах.
Большие затруднения в поддержании хороших санитарно-гигиенических условий в кузнице возникают при использовании горнов. Горны непременно должны иметь вытяжные зонты. Нужно по возможности сократить путь, проходимый дымовыми газами внутри цеха от зонта до наружной трубы. Выходное отверстие дымовой трубы должно быть защищено от ветра, дож-
Техника безопасности на рабочем месте
321
дя и снега. При розжиге горна следует опустить откидные щиты зонта, так как в этот момент возникает сильная копоть, а нагрев не производится.
В процессе ковки основные правила техники безопасности сводятся к следующему.
1.	Инструмент должен храниться в специальной стойке или шкафу чистым и насухо протертым. Подобрав необходимый для данной работы инструмент, нужно проверить его исправность. Наковальня проверяется ударами ручника. Если она цела, без трещин, то звук от удара чистый и звонкий.
2.	Прежде чем пустить молот в действие, нужно проверить его исправность, надежно ли закреплены бойки или штампы, имеется ли смазка и т. п.
3.	Наковальня, бойки молота или штампы должны быть очищены от окалины, масла или воды с помощью металлических щеток. Нельзя оставлять никаких лишних предметов на наковальне или бойке.
4.	Инструмент рекомендуется перед работой нагревать, особенно в холодное время года. Нагреву до 200° подвергаются бойки, штампы и нижняя часть штока. Такой нагрев необходим потому, что перед началом работы бойки и штампы совершенно холодные, и при соприкосновении с раскаленной поковкой разогрев их поверхности происходит настолько резко, что это приводит к трещинам.
5.	Перед ковкой окалина должна быть сбита с заготовки ударами или очищена скребками. Заготовку нужно удерживать только клещами, губки которых должны соответствовать форме и размеру заготовки. Клещи нужно держать сбоку, а не перед собой. Ни в коем случае нельзя допускать ударов по клещам. Запрещается ковать остывший или пережженный металл.
6.	При рубке последние удары нужно делать слабее. Запрещается рубить на молоте холодный металл, так как это может привести к опасному отскакиванию отрубленного куска. Вовремя работы позади молота, со стороны проходов, должны быть установлены заградительные створчатые щиты, изготовленные из листового железа. При выбивании клиньев такие щиты ставятся в направлении возможного вылета клиньев.
7.	Кузнец должен подавать команду громко и четко: «Бей слегка», «Бей сильней», «Бей раз», «Бей два», «Стоп». Если машинист заметит неисправность инструмента или молота, или применение опасного приема работы, он вправе не выполнить команду и предупредить о замеченной ошибке кузнеца.
8.	Инструмент следует использовать только по его прямому назначению. Нельзя допускать расклепывание ударного инструмента, так как это может вызвать отскакивание осколков при ударах.
21 Заказ*№ 291
322 П редотв ращение несчастных случаев и профессиональных заболеваний
9.	При остановке молота верхний боек должен быть плавно опущен на нижний. При удержании бабы на весу снимать с бойка или штампа поковки, инструмент, подкладки и т. п. можно только клещами. Для длительного удержания бабы в верхнем положении между бойками или штампами осторожно заводится деревянная подставка.
10.	Воспрещается производить какой бы то ни было ремонт и общую уборку помещения во время работы. На полу в пределах рабочего места не должны лежать заготовки, поковки и другие предметы. Воспрещается обливать горячие поковки водой или класть их на влажные места. Пол в пределах рабочего места должен быть ровным, чистым, не скользким. Лучше всего, когда он покрыт рифлеными чугунными плитами или диабазом.
11.	По окончании работы молот останавливается и баба плавно опускается. Вентили парового молота на паропроводящей и выхлопной трубах закрываются. Рабочий инструмент и приспособления очищаются от окалины, масла и грязи, протираются и складываются на стеллаж и в стойках. Поковки и отходы складываются в специально отведенную для этого тару. Рабочее место тщательно убирается.
Правила безопасности при штамповке «а молотах
При работе на штамповочных молотах в дополнение к сказанному нужно выполнять следующие правила техники безопасности.
1.	Перед работой нужно тщательно осмотреть штамп и убедиться в отсутствии на нем трещин, забоин и других повреждений.
2.	Каждый ручей штампа можно использовать только по его прямому назначению. Периодически, через каждые 7з—1 час, нужно проверять затяжку клиньев. Особое внимание должно быть уделено правильному положению заготовки в ручье.
3.	По окончании работы нужно обдуть штамп, снять его с молота, вытереть, смазать рабочую поверхность и убрать на место.
4.	Поверхность штампа периодически подвергается зачистке. Для этого баба в верхнем положении надежно закрепляется на подпорках. Если молот паровой, то впуск пара в цилиндр прекращается, и включается предохранительное устройство во избежание пуска молота..
Правила безопасности при штамповке на горизонтально-ковочных машинах
При работе на горизонтально-ковочных машинах техника безопасности имеет свои особенности. Современные ковочные машины имеют предохранители против перегрузки, а также ава
Техника безопасности на рабочем месте
323
рийные кнопки для остановки всех движущихся частей. Станина и корпус машины должны быть заземлены. Перед началом работы нужно проверить исправность ковочной машины. Проверяется надежность крепления матриц и пуансонов, исправность и безотказность механизма включения, тормоза, упора и др. Проверка производится на холостом ходу машины. Все вращающиеся и движущиеся части машины должны быть ограждены.
Наиболее тяжелой операцией при работе на горизонтальноковочной машине является перемещение прутка из ручья в ручей. Совершенно недопустимо, чтобы рабочий при штамповке крупных поковок для облегчения этой операции забирался на станину машины. Лучше всего, когда перемещение поковки из ручья в ручей производится с помощью пневматического, быстро действующего-подъемника. Это не только облегчает труд, но и способствует безопасности работы.
Правила безопасности при работе на гидравлических Прессах
Рабочее давление воды в гидравлическом прессе достигает 450 атм. Однако само по себе такое большое давление не представляет опасности. Разрыв трубопровода или цилиндра высокого давления не сопровождается взрывом, как например при аварии парового котла. Объясняется это тем, что жидкость не сжимается даже при очень большом давлении. Поэтому разрыв трубы не сопровождается увеличением объема жидкости, как это бывает при разрыве парового котла, когда почти мгновенно резко увеличивается объем пара, и это приводит к опасному выбросу пара и кусков металла на большое расстояние.
Однако в системе гидравлического пресса, например с грузовым аккумулятором, разрыв трубы мог бы привести к резкому опусканию грузов и удару, что представляет опасность. Во избежание этого на трубопроводе от аккумулятора к прессу ставится клапан, автоматически перекрывающий поступление воды в пресс из аккумулятора. Кроме того, под грузом ставятся деревянные подушки, смягчающие удар.
Все детали пресса, находящиеся под давлением пара, воздуха и воды, должны подвергаться регулярному периодическому осмотру и испытаниям по специальным правилам. Все узлы и детали гидропрессовой установки должны быть размещены и изолированы таким образом, чтобы они не подвергались действию пониженной температуры воздуха. Особенно за этим надо следить в зимнее время года.
Общие правила техники безопасности при эксплуатации гидропрессовых установок сводятся к следующему.
1.	На прессах можно производить только ту работу, для которой они предназначены. Гайки на колоннах всегда должны быть крепко затянуты. За этим нужно постоянно следить.
21*
324 Предотвращение несчастных случаев и профессиональных заболеваний
2.	Перед началом работы мастер или -бригадир должен принять пресс, проверить работу его по записям в журнале предыдущей смены и устранить все имеющиеся неполадки, связанные с техникой -безопасности и др.
3.	Нужно стремиться располагать поковку в центре бойков, так как смещение может привести к перекосу траверсы и к поломке колонн. Нажим при рабочем ходе должен производиться не резко, а постепенно.
4.	Во время работы запрещается производить какой бы то ни было ремонт, уборку окалины, обтирку, смазку пресса. Смену уплотнительных колец и набивок сальников и другие исправления в сети можно производить только при полном’ выключении всей системы.
5.	Маховики насосов и коленчатые валы должны ограждаться.
6.	При ковке крупных поковок во избежание воздействия на рабочих теплоизлучения рекомендуется, кроме душирующих установок, отсекающих тепловой поток от поковки, подвешивать к траверсе цепи.
РАССТАНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ
Правильная расстановка оборудования с соблюдением между ним нужного расстояния имеет очень важное значение для безо-
Фиг. 227. Планировка оборудования при свободной ковке:
1—молот; 2 — печь; 3 — соседний агрегат.
пасности и улучшения условий труда. Расстояние между отдельными видами оборудования, а также между оборудованием и стенами должно соответствовать определенным нормам в зависимости от вида и мощности оборудования.
Расстановка оборудования
325
На фиг. 227 приведены возможные варианты планировки оборудования при свободной ковке, а в табл. 20 — рекомендуемые расстояния.
Таблица 20
Рекомендуемые расстояния при расстановке оборудования для свободной ковки
Тип оборудования	Вес падающих частей в ш	Расстояние в мм		
		А		б
Паровоздушный ковочный молот				
арочного типа	1	6000	2000	2000
То же	.	.	2	7000	2500	3000
Паровоздушный ковочный молот				
мостового типа	2	7000	2500	3000
То же	.	.	5	8000	4000	4000
Пневматический ковочный молот	0,1	4500	800	2000
То же	0,5	4500	1250	2500
»	1,0	5500	2000	3000
На* фиг. 228 показаны возможные варианты планировки оборудования для штамповки на молотах, а в табл. 21 — рекомендуемые расстояния.
Фиг. 228. Планировка оборудования при штамповке на молотах;
/—молот; 2 — печь; 3 — обрезной пресс; 4 — соседний агрегат.
На фиг. 229 показана планировка оборудования при штамповке на горизонтальн о-к овочной машине, а в табл. 22 — рекомендуемые расстояния.
326 Предотвращение несчастных случаев и профессиональных заболеваний
Таблица 22
Рекомендуемые расстояния при штамповке на горизонтально-ковочной машине
Таблица 21
Рекомендуемые расстояния при расстановке оборудования для штамповки на молотах
Тип молота	Вес падающих частей в пг	Расстояние в мм			
		А	а	б	в
Паровоздушный штамповочный молот То же » »	0,5 1,0 2 4 6	5000 5000 6000 7000 7000	800 1000 1200 1400 1800	700 800 800 1000 1200	1500 2000 2000 3000 4000
Расстояние в мм
Размер машины в дм
1
2
4
6
7,5
4000 5000
5000 6000 6250
700
800
1000
1000
1000
500
500
500
500
500
1500 2000 3000
3500 4000
б
Фиг. 229. Планировка оборудования при работе на г. к. м:
1 — г. к. м.; 2 — печь; 3 — тара для отходов; 4 — соседний агрегат.
ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПРИ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ
Подавляющее большинство несчастных случаев при работе в кузнице происходит вследствие нарушения правил техники безопасности. До оказания квалифицированной медицинской помощи рабочий должен уметь при несчастном случае принять неотложные меры первой помощи. Для этого в кузнице должна иметься небольшая аптечка с необходимым набором медикаментов и перевязочных материалов.
Первая помощь при несчастных, случаях
327
Повреждение кожного покрова. Повреждение кожного покрова вызывает кровотечение. Всякое повреждение такого рода опасно, так как попадание инфекции в рану может вызвать нагноение с серьезными последствиями. Место ранения нужно смазать иодом. Промывать водой рану не следует. Если рана большая, то смазывают иодом только края ее. Накладывается повязка стерильным бинтом.
Если при ранении конечности происходит сильное кровотечение, то нужно наложить выше раны жгут и затянуть его до полной остановки крови.
Ожоги. На обожженное место нужно немедленно наложить примочку с раствором марганцовокислого калия («марганцовка») либо присыпать содой. Если поражена большая поверхность тела или ожог сопровождается появлением пузырей, то нужно обратиться за врачебной помощью.
Засорение глаз. В кузнице наиболее часто засорение глаз вызывается окалиной, отлетающей при ударах от поковки. Ни в коем случае нельзя протирать глаз грязными руками. Осмотреть веко можно только начисто вымытыми руками. Если это не дает результатов, нужно немедленно обратиться к врачу.
Ушибы и переломы. При легких ушибах нужно наложить холодный компресс. В случае сильного ушиба пострадавшего надо уложить, освободить его от стесняющей одежды и на ушибленное место прикладывать холодный компресс или лед.
Переломы являются очень серьезной травмой. При переломах конечностей нужно с двух сторон наложить лубки и сделать перевязку так, чтобы предотвратить возможное смещение костей. В качестве лубков можно использовать фанеру, толстый картон. Лубки должны быть достаточной длины и заходить за суставы пораженной части конечности.
Поражение электрическим током. При поражении электрическим током прежде всего нужно прекратить действие тока на пострадавшего: выключить ближайший рубильник, отвести провод от пострадавшего. Если приходится перерубить провода, то это нужно сделать инструментом с деревянной рукояткой, причем во избежание короткого замыкания каждый из пары проводов перерубить отдельно.
Если ток не выключен, то прежде чем отвести провод или оттянуть от него пострадавшего, нужно надеть резиновые перчатки и встать на резиновую или другую изоляционную подстилку, либо надеть галоши. В тех случаях, когда пострадавший потерял сознание, нужно уложить его в комнате, где имеется доступ свежего воздуха, и вызвать врача. Если потеря сознания сопровождается остановкой дыхания, то нужно немедленно до прихода врача начать искусственное дыхание, ритмично разводя в сторону и сводя на груди руки пострадавшего (16—18 раз в мин.).
328 П ред от в ращение несчастных случаев и профессиональных заболеваний
КУЗНЕЦУ — ХОРОШУЮ ФИЗИЧЕСКУЮ ЗАКАЛКУ
В старину считали, что кузнец должен уметь в руках гнуть подкову, а медный пятак свертывать в трубку. И такие кузнецы-богатыри были. Несмотря на тяжелый и изнурительный труд, кузнецы того времени отличались не только физической силой, но и крепким здоровьем, долголетней жизнью. И сейчас еще среди кузнецов встречаются кадровые рабочие преклонного возраста, проработавшие по своей специальности не один десяток лет. Так, кузнец-штамповщик ЧТЗ Ф. А. Манаев всю трудовую жизнь проработал в кузнице и ушел на пенсию, будучи вполне здоровым и крепким. Он говорит, что кузнечное дело добавило ему силы и даже укрепило здоровье. И это оказывается вполне справедливым, особенно в современных кузницах наших передовых отечественных заводов.
Часто в кузницу поступает паренек обычного телосложения, худощавый и на первый взгляд не подходящий к профессии кузнеца. А через некоторое время его не узнать: появляется сильно развитая мускулатура, он становится крепким, бодрым, ловким, сильным и уверенным в себе, в своих движениях. Объясняется это тем, что этот парень не пренебрегает правилами гигиены, выработал для себя и соблюдает определенный режим работы, отдыха и питания, не склонен к излишествам в быту. Это его делает маловосприимчивым к простудным и другим заболеваниям. Организм его, как говорят, закаливается.
Иногда можно видеть, как кузнец в зимнее время работает в помещении с открытой дверью в одной рубашке, причем на груди его видны капли пота, а на спине — иней. Конечно, такие условия работы нельзя считать нормальными, но тем не менее, кузнец этот остается вполне здоровым и бодрым. И ничего чудесного и загадочного в этом нет. Это всего лишь закалка организма.
Каковы необходимые условия для закалки организма? В чем сущность ее на работе и в свободное от работы время?
Принцип закалки сводится к постоянной тренировке организма, приучению его к разнообразным неблагоприятным воздействиям внешней среды — резкой смене тепла и холода. При внезапном и резком снижении температуры окружающего воздуха уменьшается сопротивление организма болезнетворному действию микробов. Если, однако, постепенно приучать организм к такого рода изменениям, то с течением времени он становится малочувствителен к простудным заболеваниям. Вот почему рабочие многих специальностей не боятся сквозняков и простуды. Специальной проверкой, например, установлено, что кондуктора трамваев, более других подверженные действию сквозняков и ветров, менее других страдают от простудных заболеваний.
Лучшее средство для закаливания организма — это ежеднев
Кузнецу — хорошую физическую закалку
329
ное обтирание или обливание холодной водой с последующим растиранием тела сухим полотенцем. Ежедневная утренняя зарядка, а также занятие спортом — вот второе не менее важное средство укрепления организма. Регулярное и полноценное по качеству и количеству питание — третье необходимое условие. И четвертое — нормальный режим дня, т. е. правильное чередование труда и отдыха, полноценное использование обеденного перерыва и хороший отдых после работы.
Кузнец должен добиться создания необходимых санитарно-гигиенических условий труда: на рабочем месте необходимы чистый воздух и защитные приспособления от жара печей. Кроме того, надо: 1) избегать сильного и особенно неравномерного и длительного перегрева тела от жары печей; 2) избегать дышать газами, выбивающимися из печей; 3) избегать беспорядочных движений с тяжелым грузом—поковкой, заготовкой, а выработать особый ритм движений и постоянно его придерживаться; 4) после рабочей смены обязательно вымыться в душе.
Мастерство неотделимо от хорошего физического состояния и здоровья кузнеца.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Метрические меры
Меры длины
Миллиметр (мм) — 1/1000 м
Сантиметр (см) — 10 мм
Дециметр (дм)— 10 см, 100 мм
Метр (м) — 10 дм, 100 см, 1000 мм
Меры площади
Квадратный миллиметр (мм2) — 0,01 см2 Квадратный сантиметр (см2)—100 мм2 Квадратный метр (м2) — 10 000 см2, 1 000 000 лмс2 Ар (а) — 100 м2
Гектар (га) — 100 ар, 10 000 м2
Меры объема
Кубический миллиметр (мм2) — 0,001 см2 Кубический сантиметр (см2)—1000 мм2 Кубический метр (м2)— 1000 л
Литр (л) — 1000 см2
Меры веса
Миллиграмм (мг)— 0,001 г
Грамм (г) — 0,001 кг
Килограмм (кг) — 1000 г
Центнер (ц) — 100 кг
Тонна (tn) —-1 000 кг
Приложения
331
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Перевод английских футов в метрические меры
Фут, кв. фут, куб. фут	м	м-	м*	Дюйм, кв. дюйм, куб. дюйм	см	см*	см*
1	0,3048	0,0929	0,0283	1	2,5400	6,4516	16,387
2	0,6096	0,1858	0,0566	2	5,0800	12,9032	32,774
3	0,9144	0,2787'	0,849	3	7,6200	19,3548	49,161
4	1,2192	0,3716	0,1133	4	10,1600	25,8063	65,548
5	1,5240	0,4645	0,1416	5	12,7000	32,2579	81,935
6	1,8288	0,5574	0,1699	6	15,2400	38,7095	93,322
7	2,1336	0,6503	0,1982	7	17,7800	45,1611	114,709
8	2,4381	0,7432	0,2265	8	20,3200	51,6127	131,096
9	2,7432	0,8361	0,2548	9	22,8600	58,0643	147,483
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Удельный вес различных веществ в тоннах на кубический метр (в т/л£3 или в г/см3}
Металлы
Алюминий . Дюралюмин Сталь Латунь
2,5—2,7
2,7—2,9
6,8—7,85
8,1—8,7
Медь	. 8,3—8,9
Свинец	11,3—11,4
Цинк	6,9—7,3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Температуры плавления металлов и сплавов в °C
Алюминий	660	Латунь	850—900
Свинец	327	Сталь	1300—1500
Медь	1083	Цинк	. .	419
Олово	232	Чугун серый	1100—1200
Платина	1773	Чугун белый	1050—1100
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Вес одного погонного метра полосовой стали в кг
1 Ширина |	~1 Толщина в мм	1												
	4	5	6	7	8	10	12	14	16	18	20	22	25
16	0,502	0,628	0,753	0,800	1,005	—	—									
18	0,565	0,706	0,848	0,989	1,130	—	—	—	—	—	—	—		
20	0,628	0,785	0,942	1,099	1,256	1,570	—	—	—	—	—	—		
22	0,691	0,863	1,030	1,209	1,381	1,727	2,072	—	—	—	—	—	—
25	0,785	0,981	1,177	1,374	1,570	1,962	2,355	2,747	3,140	—	—	—	—
30	0,942	1,177	1,413	1,648	1,884	2,355	2,826	3,297	3,768	—	—	—	—
35	1,099	1,374	1,648	1,923	2,198	2,747	3,297	3,848	4,396	4,945	—	—	—
40	1,256	1,570	1,884	2,198	2,512	3,140	3,768	4,346	5,024	5,652	6,280	6,908	7,850
45	1,413	1,766	2,119	2,478	2,826	3,532	4,239	4,945	5,652	6,358	7,064	7,781	8,831
50	1,570	1,962	2,355	2,747	3,140	3,925	4,710	5,495	6,280	7,065	7,850	8,635	9,812
55			2,590	3,022	3,454	4,317	5,181	6,044	6,908	7,771	8,635	.9,498	10,400
60			2,826	3,297	3,768	4,710	5,652	6,594	7,536	8,478	9,420	10,360	11,770
65			3,061	3,571	4,082	5,102	6,123	7,143	8,164	9,189	10,200	11,220	12,750
70			3,297	3,846	4,396	5,495	6,594	7,693	8,792	9,891	10,990	12,090	13,750
75			3,582	4,121	4,910	5,887	7,065	8,242	9,420	10,590	11,770	12,900	14,720
80			3,768	4,396	5,024	6,280	7,536	8,792	10,040	11,300	12,560	13,810	15,700
90			4,239	4,945	5,652	7,065	8,478	8,891	11,300	12,720	14,130	15,540	17,660
100					6,280	7,850	9,420	10,099	12,560	14,130	15,700	17,270	19,625
ПО					6,908	8,635	10,362	12,089	13,816	15,543	17,270	18,997	21,584
120					7,536	9,420	11,307	13,188	15,072	16,956	18,840	20,724	23,550
125					7,850	9,812	11,775	13,793	15,700	17,662	19,625	21,587	24,531
332 _________ Приложения
Приложения
333
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Вес 1 м заготовок квадратного, шестигранного и круглого сечения (толщина квадратной и шестигранной заготовки соответствует диаметру вписанного круга)
Толщина в мм	Вес в кг	:			Толщина в мм		Вес в кг		
	квадрат	шестигранник	круг		квадрат	шестигранник	| круг
5	0,196	0,170	0,154 I	1 76	45,342	39,267	35,611
6	0,283	0,245	0,222 I	78	47,759	41,361	37,510
7	0,385	0,333	0,302 1	80	50,240	43,509	39,458
8	0,502	0,435	0,395	85	56,716	49,118	44,545
9	0,636	0,551	0,499 1	90	63,585	55,067	I 49,940
10	0,785	0,680	0,617 1	95	70,846	61,355	I 55,643
11	0,950	0,823	0,746 ।	!	100	78,500	67,983 !	i 61,654
12	1,130	0,979	0,868 :	105	86,546	74,951	67,973
13	1,327	1,149	1,042 .	НО	94,985	82,260	74,601
14	1,536	1,332	1,208 1	115	103,816	89,908	81,537
15	1,766	1,530	1,387 :	120	113,040	97,896	82,781
16	2,010	1,740	1,578 1	125	122,656	106,224	96,334
17	2,296	1,965	1,782 ;	130	132,665	114,891	104,195
18	2,543	2,203	1,998	135	143,066	123,899	113,364
19	2,834	2,454	2,226	140	153,860	133,247	120,841
20	3,140	2,719	2,466	!	145	165,046	142,914	129,627
21	3,462	2,998	2,719	1	150	176,625	152,962	138,721
22	3,799	3,290	2,984	|	155	188,596	163,329	148,123
23	4,153	3,596	3,261	:	160	200,960	174,036	157,804
24	4,522	3,916	3,551	;	165	213,716	185,084	167,852
25	4,906	4,243	3,353	170	226,865	196,471	178,179
26	5,307	4,596	4,168	;	175 1	240,406	208,198	188,815
27	5,723	4,956	4,495	;	180	254,340	220,265	199,758
28	6,154	5,330	4,834	1	185	268,666	232,638	211,010
29	6,602	5,517	5,185	i 190	283,385	245,489	222,570
30	7,065	6,118	5,549	!	195	298,496	258,506	234,438
32	8,038	6,961	6,313	;	200	314,000	271,902	246,615
34	9,075	7,859	7,127	1 205	329,896	288,927	259,100
36	10,174	8,811	7,990	!	210	346,185	299,805	271,893
38	11,335	9,817	8,903	;	215	362,866	314,251	284,994
40	12,560	10,878	9,865	!	220	379,440	329,037	298,404
42	13,847	11,992	10,876	:	225	397,406	344,164	312,122
44	15,198	13,162	11,936	!	230	415,265	359,631	326,148
46	10,611	14,385	13,046	1	235	433,516	375,437	340,483
48	18,086	15,663	14,205	I 240	452,160	391,583	355,126
50	19,625	16,945	15,413	;	245	471,196	408,068	370,077
52	21,226 	18,383	16,671	1	250	490,625	424,894	385,336
54	22,891 I	1 19,824	17,978	.	255	510,446	442,060	400,904
56	24,618	21,320	19,335	1	260	530,660	459,565	416,779
58	26,407 i	1 22,870	20,740	265	551,266	477,411	432,963
60	28,260	24,474	22,195	1	270	576,265	495,597	449,456
62	30,175	26,133	23,700 '	|	275	597,656	514,022	I 466,257
64	32,154	27,846	1 25,253 !	;	280	615,440	532,988	483,365
66	34,195	29,614	26,856	285	637,616	552,193	500,783
68	36,298	31,436	28,509	1	290	660,185	571,738	519,508
70	38,465	, 33,312	1 30,210	1	295	683,146	591,623	536,542
72	40,694	35,243	I 31,961	1	300	706,500	611,848	554,884
74	42,987	37,223	1 33,762	305	730,246 |	632,413	573,534
334
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 (окончание)
Толщина в мм	Вес в кг			Толщина в мм	Вес в кг		
	квадрат	шести-t гран-ник	круг		квадрат	шестигранник	круг
310	'754,385	653,318	592,493	335	880,960	762,940	691,909
315	778,916	674,563	611,759	340	907,460	785,885	712,717
320	804,840	696,148	631,334	345	934,346	809,169	733,834
325	829,156	718,071	651,218	350	961,625	832,793	755,258
303	854,865	740,336	671,409	—	—	—	—
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Сортамент стальных слитков заводов СССР (основные размеры)
>3-			б					а	Ti	1			
					—								
									Ki				
						L — 	/ .					1				
													
Вес в т	Вес отходов в кг			Размеры в мм									
	а	ь		di		d.	d3		d.	d-a	1 L		i
	 1,2 2 3 4 5 6 9 12 15 18 26 32 46 52 58 60 72 85 97 118 130 145 170 215 250 350	10 15 25 93 105 173 219 251 306 331 578 668 763 1081 1123 1400 1259 1419 1522 1664 2283 3890 3174 3705 7893 10000	265 450 650 758 1155 1270 1820 2490 3100 3790 5200 6600 9950 10850 12100 12600 15200 16000 20800 25000 27800 23850 35800 47000 53750 64000		325 430 500 535 593 630 720 815 875 981 1040 1220 ' 1274 1325 1375 1420 1491 1576 1656 1756 1645 1975 2184 2280 2350		455 550 630 670 730 795 895 1000 1070 1135 1265 1365 1520 1600 1650 1630 1175 1880 1970 2090 2165 2280 2360 2560 2700 3254	409 500 580 610 670 723 825 930 1000 1065 1185 1275 1440 1510 1560 1560 1685 1780 I860 1980 2045 1890 2200 2430 2530 2994		\ 140 200 200 296 296 296 397 397 397 397 542 542 542 623 623 509 623 623 623 623 828 800 802 828 768 1200	1 385 585 635 695 785 915 980 1040 1155 1250 1395 1460 1505 1515 1620 1720 1800 1910 1980 2200 2150 2325 2450 2950	1410 1610 1860 1926 2096 2266 2527 2682 2832 3027 3574 3644 4044 4250 4425 4480 4700 4991 5221 5531 5753 6015 6460 6837 7744 7190	370 400 450 410 455 500 560 600 640 690 770 840 940 980 1025 950 1100 1170 1230 1310 1360 1450 1490 1625 2020 1700	1000 1160 1350 1400 1525 1650 1825 1940 2050 2195 2420 2620 2920 3060 3190 3230 3390 3600 3770 4000 4150 4150 4525 4900 5100 5100
П риложения
335
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Сталь прокатная, болванка обжатая
Сортахмент (по ГОСТ 4692—57)
Сторона а в мм	Радиус закругления углов /? в мм	Допускаемс е отклонение по стороне квадрата в мм
140 (150) 160 (170) 180	20 20 20 25 25	±5
(190) 200 (210) 220	25 30 30 35	+ 6
(240) 250	35 35 35	±7
(260) 280 300	40 40 40 45	±8
320 360 4G0 450	50 50 60 60	±10
Примечание. 1. Размеры, указанные в скоС 2. Длина обжатой болванки установлена ГОСТ 4692-ного качествах при стороне болванки до 200 мм — от 2 ; ванки от 210 до 250 мм — 1,5—4 м\ при стороне — от для стали качественной всех размеров от 1 до 4 м.		>ках, не рекомендуются; 57 для стали обыкновенно 6 м\ при стороне бол-25 0 до 450 мм — 1—4 м;
336
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ 8 (окончание)
Сталь прокатная, заготовка квадратная Сортамент (по ГОСТ 4693—57)
		о о		1 Сз	
Сторона квадрата в мм	Радиус закругления углов в мм			Допускаемое отклонение по стороне квадрата в мм
40 45 50	7			+1,0 —1,5
56 60 63 70	9			+ 1.3 —2,0
75 80 85 90	12			+ 1,6 —2,5
95 100 105	15			+ 1,8 —3,0
110 115 120 125	18			+2,0 —3,5
130 140 150	21			+2,4 —4,0
160 170 180	25			+ 3,0 —5,0
199 200	30	4-4,0 —6,0			
210 220	35 240 250 Примечание. По длине заготовка поставлж го качества: при стороне квадрата от 40 до 100 мм квадрата от 105 до 150 мм — от 2 до 8 м; при с 200 мм — от 2 до 6 м. Заготовка из стали качест! 	длиной от 1,6 до 6 м.				+ 5,0 -7,0 5тся из стали обыкновенно-— от 3 до 9 м: при стороне стороне квадрата от 16 0 до венной для всех размеров
Приложения
337
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Сталь горячекатаная круглая
Сортамент (по ГОСТ 2590—57)
— О' —		
Диаметр в мм	Допускаемое отклонение по диаметру в мм	
	при обычной точности прокатки	при повышенной точности прокатки
5,0 5,6 6,0 6,3 7,0 8,0 9,0	+ 0,3 —0,5	+0,1 —0,3
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19	+0,3 —0,5	+0,2 —0,3
20 21 22 24 25	+0,4 —0,5	+0,2 —0,4
26 27 28 30 32 34 36 38	+0,4 —0,7	+0,2 —0,6 1
22 заказ № 291
338
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ 9 (окончание)
1	Допускаемое отклонение по диаметру в мм	
Диаметр в мм	при обычной точности прокатки	при повышенной точности прокатки
40 42 45 48	4-0,4 —0,7	0,2 -0,6
50 53 56	+оз —1,0	+0,2 —0,9
60 63 70 75	40,5 —1,1	4-0,3 —1,0
80 85 90 95	।	+0,5 —1,3	4-0,5 -1,5
100 105 НО	4-0,6 —1,7	4-0,5 —1,5
120 125 130 140 150	4-0,8	4-0,6 —1,8
	—2,0	+0,6 —2,0
160 170 180 190 200	4-0,9 —2,5	не устанавливается
210 220 240 250	+ 1.2 —3,0	не устанавливается
Примечание. Пэ длине прутки:(штанги) поставляются из] стали обыкновенного ка ества: при диаметре от 26 до 50 мм длиной от 4 до 9 м; при диаметре от 52 до 100 мм — от 4 до 7 м; при диаметре от 115 мм и более — от 3 до 6 м. Прутки из качественной стали всех диаметров длиной от 2 до 6 м .		
Приложения
339
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Сталь горячекатаная квадратная Сортамент (по ГОСТ 2591—57)
						
			т о 1		1 о _1	
	а —|	t—— о P^0j5a					
Сторона квадрата в мм		Допускаемое отклонение по стороне квадрата в мм				
		при обычной точности прокатки				при повышенной точности прокатки
5 6 7 8 9		+0,3 —0,5				+0,1 —0,3
10 11 12 14 15 16 18 19		4-0,3 —0,5				4-0,2 —0,3
20 21 22 24 25		4-0,4 —0,5				+0,2 —0,4
26 28 30 32 34 36 38		4-0,4 —0,7				4-0,2 —0,6
22*
340
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ 10 (окончание)
Сторона квадрата в мм	Допускаемое отклонение по стороне квадрата в мм	
	при обычной точности прокатки	при повышенной точности прокатки
40		
42	+0,4	+0,2
45	—0,7	—0,6
48		
50 53	+0,4	+0,2
56	—1,0	—0,9
60		
63		
65	+0,5	+0,3
70	—1,1	—1,0
75		
80		
83		
85	+0,5	+0,4'
90	—1,3	—1,2
95		
95		
100 105	+о,6	+0,5
		—1,5
ПО	|	—1,7	
120	1		
125 130	+0,8	+ 0,6 —1,5
	—2,0	
		
140		+0,6
150		—2,
160	1	
170	|		
180	1	+ 0,9	не устанавливается
190	—2,5	
200		
210		
220	+1,	
240		не устанавливается
250	—3,0	
Приложения
341
ПРИЛОЖЕНИЕ И
Формулы для определения площадей поперечного сечения и объемов наиболее распространенных фигур
Эскиз фигуры		Площадь поперечного сечения	Объем
—1 О к		F = ah	V = a h 1
Г]		F = 0,649 Л2	V = 0,649 h2l
-zv< I— Z7—		F = -^ 2	ah V = —I \	2
4	а -Чг	а + b F=- 2 ь	а 4- b V=-^— hl 2
		я а b F =	 4	к а b V=	1 4
T7" Till	Ifeizv	_	7С d2 F =	 4	т: d2 V =	I 4
342
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ 11 (окончание)
Эскиз фигуры	Площадь поперечного сечения	Объем
у Шар	р_ 4	v= . 6
I Jk I-—	—	v = ^-„ 12
if® —1 a J—	—	V= 0,866 a2ft
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
Число ударов при подсадке в торец
Вес падающих частей молота в кг (до)	Вес заготовки в кг										
	' 1	2	5	10	20	30	40	50	70	90	по
1000	1	2	3	1-	—	—	—	—			—.	—
2000	1	1	2	; з	4	—	—	—	—	—	—
3000	—	1	2	2	3	4	5				
6000	—	—	—	2	2	3	4	5	6	7	7
9000	—	—	—	—	2	3	3	4	5	6	6
12 000	—	—	—	—	—	2	3	3	4	5	5
15 000	—	—	—	—	—	—	2	3	3	4	5
Число ударов при оттяжке хвостовика
Диаметр заготовки	50	60	80	100	: 120	150	170
Количество ударов	3	4	5	6	7	8	9
П риложения
343
Число ударов в протяжном ручье
ПРИЛОЖЕНИЕ 13
Отношение длины после протяжки к первоначальной длине заготовки . . .
Число ударов
1,2
1,4
1,6
1,7
3,0	4,0
10
11
12	14
3
4
5
6
7
8
9
Число ударов при подкатке в подкатном ручье
Отношение наибольшего диаметра к наименьшему	1,1	1,2	1,3	1,5	1,6	• 1,7	1,8	1,9	2,0	2,2
Число ударов	3	4	5	6	7	8	9	10	И	12
ПРИЛОЖЕНИЕ 14
Число ударов при штамповке в предварительном (черновом) и окончательном ручьях
I. Штамповка в предварительном ручье
Вес заготовки в кг до	Вес падающих частей молота в кг								
	700	1 1000	| 2000 |	| 3000 1	1 6000	1 9000	112 000 1	15 000
0,5	1	—	—	——	—	—	—	—
1	2	1	—	—	—	—	—	—
2	3	2	1	—	—	—	—	—
5	—	3	2	1	—	—	—	—
10	—	—	3	2	—	—	—	—
20	—	—	4	3	—	—	—	—
30	—	—	—	4	2	—	—	—
40	—	—	—	5	3	2	—	—
50	—	—	—	6	4	3	—	—
60	—	—	—	—	5	4	3	—
70'	—	—	—	—	6	5	4	—
80	—	—	—	—	7	6	5	4
90	—	—	—	—	8	7	6	5
120	—	—	—	—	9	8	7	6
Л44
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ 14 (окончание)
11. Штамповка в окончательном (чистовом) ручье
в кг	Вес падающих частей молота в кг															
	500—700		до 1000		до 2000		ДО 3000		до 6000		ДО 9	000	до 12 000		до 1 5 000	
Я 0 О О	<и к		<U Я	ф -	<U Я	2 я	2 s	2 я	<v s		<и S		<u Я	2 к	0 s	0 Я
Л СП	2 н п о о	£ « W о	2 w Е- 0 о о	£ * S 0 Я о	з £ Н в О О	= « Й! О	2 я Е- 0 2 о	й * Я Д £ 2	2 я eg	ж * & о	2 я Е- 0 2 °	£ * Я д £ 2	3 Й с_ 0 О О	ж « м и Ж О	1 3 Н 0 1 О О	0 0 Я О * S
О	о «	о Я	2 *	о «	о W	О Я	о «	о *	2 «	О W	2 *	о S	О *	О Я	1 О W	О £
<и о	сх о	Ч о	а о	Ч о	СХ о	Ч о	сх о	к 2	& о	Ч о		ч 2	СХ о	Ч о	1 СХ о	ч 2
СП сх	с с	о С	с с	о С	с с	О С	с с	о С	к с	о С	е с	о с	С с	О К	к с	о с
0,5	1	2														
1	2	3	1	2												
2	3	4	2	3	1	2										
5	—	—	3	4	2	3	1	2								
10	—	—	—	—	3	5	2	3								
20	—	—	—	—	4	6	3	4	2	3						
30			—				4	6	3	4	2	3	—	—	—	—
40							5	7	4	6	3	5	—	—	—	—
50			—				6	9	5	7	4	6	—	—	—	—
60									6	9	5	7	4	6	—	—
70									7	10	6	8	5	7	—.	—
80									8	12	7	10	6	8	5	7
90									10	1 14	8	12	7	10	6	9
120	i	1 1	1 1		—						9	14	8	12	7	10
0,5	' 4	1 5	1	Ill 1	г. ш 1	там	товкс	Z в 0( 1	1 Эном чист		ювом	Я/ч	ье			
1	5	6														
2	6	7	4	5	2	3										
5.	——	—	6	7	4	5	2	3				1 —				
10	—	—	—	—	5	7	4	5								
20	। —	—	—	—	7	10	6	8	4	5	—	—	—	—	—	—
30							8	10	5	7						
40	—		—	—	—	—	9	12	7	10	5	7	—	—	—	—
50	—		—	—	—		12	15	10 1	13	7	9	—	—	—	—
ЛИТЕРАТУРА
I.	Пособия и руководства
1.	М. Г. 3 л а т к и н, Кузнец свободной машинной ковки, Машгиз, 1951.
2.	В. П. В о л о с а т о в, Резчик-прессовщик, Машгиз, 1955.
3.	В. Г. Ш а л ь н е в, Техника безопасности в кузнечно-прессовых и штамповочных цехах, Профиздат, 1955.
4.	«Библиотека кузнеца-новатора», 17 выпусков, Ленинградский дом научно-технической пропаганды, Л., 1955.
5.	И. К. Гро м, Свободная ковка, Машгиз, 1955.
6.	П. А. Д у н а е в, В. Б. Р а й ц е с, Кузнечное дело в МТМ, Машгиз, 1955.
7.	П. П. Нейман, Нагревальщик печей кузнечно-штамповочных цехов, Машгиз, 1956.
8.	П. В. Суслов, Кузнечно-прессовое оборудование, Машгиз, 1955.
9.	М. А. К а с е н к о в, Кузнечные печи, Машгиз, 1957.
10.	И. Г. Соколов, Справочник молодого кузнеца, Трудрезервиздат, 1957.
11.	О. М. Лежень, Памятка по технике безопасности, Машгиз, 1957.
12.	Г. Г. Каменщиков, Кузнечное производство, Машгиз, 1958.
13.	А. А. Шестаков, Машинист паровоздушного молота, Машгиз, 1958.
II.	Передовой опыт кузнецов-новаторов
1.	Стахановцы-кузнецы, Сборник статей, Машгиз, 1940.
2.	П. В. Каменев и Г. Т. Оболдуев, Лучшие кузнецы Ленинграда, Машгиз, 1949.
3.	А. Н. Рябов, Моя работа в условиях хозрасчета, Машгиз, 1950.
4.	Из опыта новаторов и стахановцев кузнечных и штамповочных цехов Ленинградских заводов, Машгиз, 1951.
5.	Г. М. Коваленко, Записки кузнеца, Профиздат, 1952.
6.	И. М. Пи нт у со в, Опыт работы кузнеца-гибщика И. С. Макеева, Машгиз, 1952.
7.	А. Ф. Ш и р я е в, Кузнец-новатор А. И. Лукиных, Машгиз, 1952.
8.	А. Г. Александров, Стахановская ковка деталей на прессе, Машгиз, 1952.
9.	Экономия металла на каждом изделии, из опыта Московского автозавода, Москва, 1952.
40. Ленинградские кузнецы в борьбе за технический прогресс, Лей-' из дат, 1952.
11.	Е. М. М и р о н о в, С. В. Шипулин, Кузнец-новатор Н. А. Герасимов, Машгиз, 1952.
12.	В. Косицын, Ф. Зозуля, Как мы добились экономии металла, г Куйбышев, 1952.
346
Литература
13.	В. А. Малахов, Мастерство свободной ковки, Машгиз, 1953.
14.	В. Кокошка, Экономим металл, Профиздат, 1953.
15.	В. П. Наумов, Технические усовершенствования в кузнечном цехе, Машгиз, 1953.
16.	Б. И. Гатов и Г. И. Суханов, Свободная ковка под молотами, Ленинград, 1954.
17.	К. К. Екимо в, Организация труда и рабочего места кузнеца свободной ковки, механизация кузнечных операций, Ленинград, 1954.
18.	В. Н. Смирнов, Новая технология ковки крупных деталей, Москва, 1955.
19.	Уральские кузнецы в борьбе за технический прогресс, Машгиз, 1955.
20.	Опыт работы новаторов производства кузнецов-штамповщиков И. И. Царева и А. М. Шевкина, Оргтрансмаш, 1955.
21.	Г. М. Коваленко, Производительные методы ковки, Машгиз, 1956.
22.	Опыт работы кузнеца В. И. Замуленко, Москва, 1956.
23.	Кузнец И. С. Загорский, Лениздат, 1956.
24.	Кузнец И. М. Свистунов, Лениздат, 1956.
25.	Опыт работы кузнеца А. П. Петрова, ВПТИ, Москва, 1956.
26.	Я. А. Р о з е н м а н, А. И. Борисов, Опыт кузнечных цехов, Метал-лургиздат, 1956.
27.	Л. Давыдов, Стальные руки кузнеца, издательство «Молодая гвардия», 1957.
III.	Научно-популярная литература
1.	В. П. Наумов, Горячая штамповка, Машгиз, 1956.
2.	П. П. В ш и в к о в, Свободная ковка, Машгиз, 1957.
3.	И. Н. Багров, С. Г. Пучков, Кузнечно-штамповочное производство, Машгиз, 1957.
4.	А. С. Коньков, Металлы кузнечно-штамповочного производства, Машгиз, 1958.
5.	В. В. Скорняков, Напряжения и деформация металлов, Машгиз, 1958.
6.	А. К. Т а щ е в, Механизация и автоматизация кузнечно-штамповочных работ, Машгиз, 1958.
7.	П. П. Вшивков, Кузнечно-штамповочные машины, Машгиз, 1958.
IV.	Специальная литература
1.	Я. М. Охрименко, Горизонтально-ковочные машины, Машгиз, 1948.
2.	Д. И. Бережковский, Нагрев металла перед ковкой и штамповкой, Машгиз, 1950.
3.	А. А. Брюханов, А. В. Ребельский, Горячая штамповка, конструирование и расчет штампов, Машгиз, 1952.
4.	А. С. Коньков, Экономия материалов на заводе, Машгиз, 1952.
5.	М. А. Головнева, И. Ф. Головнев, Горячая штамповка мелких деталей, Машгиз, 1952.
6.	А. И. Зимин, Машины и автоматы кузнечно-штамповочного производства, ч. 1, Молоты, Машгиз, 1953.
7.	А. А. Игнатов, Кривошипные горячештамповочные прессы, Машгиз, 1953.
8.	В. П. Черниченко, Штамповка на кривошипных ковочных прессах, Машгиз, 1953.
9.	А. В. Потехин, Комбинированная ковка-штамповка на кривошипных прессах, Машгиз, 1953.
10.	А. В. Федоров, Горячая штамповка без заусенца. Сборник «Экономия металла в кузнечно-штамповочном производстве», Машгиз, 1953.
Литература	347
11.	О. А. Г а н а г о, И. Я. Т а р н о в с к и й, Безоблойная штамповка на молотах, Машгиз, 1955.
12.	Прогрессивная технология горячей штамповки, под редакцией М. В. Сторожева, Машгиз, 1955.
13.	С. И. Ключников, А. М. Мансуров, Механизация в кузнечных цехах, Машгиз, 1955.
•14. В. Н. Богданов, С. Е. Р ы с к и н, А. Н. Шамов, Индукционный нагрев в кузнечном производстве, Машгиз, 1956.
15.	С. И. Ключников, Передовой опыт в кузнечных цехах, Машгиз, 1956.
16.	П. В. К а м н е в, Пути приближения формы и размеров поковок к форме и размерам деталей,. Ленинград, 1956.
17.	А. С. Коньков, Снижение припусков в кузнечном производстве, Челябинск, 1956.
18.	А. М. Мансуров, Автоматизация в кузнечном производстве, Машгиз, 1956.
19.	П. В. Камнев, Межзаводская передовая технология, Лениздат, 1957.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Автоматические регуляторы 99
Аккумуляторы 169
Алюминий 22
Антрацит 76
Ардометр 98
Атмосфера 99
Аустенит 18, 57, 59
Б
Безоблойная штамповка 266
Безокислительный нагрев 65
Биллетирование слитка 119
Бойки 54-
Бородок 135
Брак по зажимам 135, 290, 300 — по трещинам 60, 304—310 — причины 304—310
Бронза 23
Булатный клинок 10
Бульдозер 141
В
Вмятины от окалины 63, 300
Волокнистая структура 20
Волосовины 27
Воротяжки 116
Вставки 253, 257
Выдавливание 194, 260
Выдержка при нагреве 67
Высадка 124, 127, 278, 285, 287
Вытяжка 130
Г
Гвоздильня 126
Гибка 140, 196
Горение 71
Горелки 80, 91
Горючие газы 78
д
Давление воздуха 98
Дендриты 17
Дефекты при ковке 123, 126, 139, 145
Деформация 38
Диаграмма состояния 56
Длина проката 31
Допуски 43, 181, 242, 245
Дюралюмин 22
3
Загрузка печи 67, ПО
Зажимы 135, 290, 300
Закалка организма 328
Заклинивание пресса 238
Закручивание 142
Закрытые штампы 194
Заполнение ручьев 239
Заусенец, облой 40, 213, 310
Зачистка штампов 255
Зерна в стали 17
И
Избыток воздуха 63, 73
Износ штампов 253, 296
Инструментальные стали 11
Искровая проба 16
Испытания на растяжение 33
к
Калибры валков 27
Калория, килокалория 74
Каменный уголь 75
Камерная печь 79, 81
Кантователь 101, 174, 197
Карбиды 20
Кирпич огнеупорный 85—87
Клещи 116
Клещи самозахватывающие 100
— специальные 275
Ковкость 37
Коньки для раскатки 177
Коэффициент полезного действия печи 105
Красностойкость 12
Кристаллизация 17
Л
Латунь 22
Легированные стали 12
Летучие вещества 75
Ликвация 25
Лубрикатор 225
Предметный указатель
349
м
Мазут 77
Магний 23
Макроструктура 21
Манипулятор 175, 196
Манометр 98
Маркировка сталей 15
Масштаб 42
Мерный прокат 32
Л1еталлопрокат 26
Методические печи 69, 79, 84
Механизмы загрузочные 100
Микроструктура 18
Молоты паровоздушные 158
— пневматические 160
— рессорные 164
— штамповочные 217, 220
Мультипликатор 171
н
Наклеп 19
Напуски 44, 242
Неметаллические включения 25
Неполадки при нагреве 90, 92
Напряжение пода 104
Наросты на подине 63
О
Обрезка заусенца, облоя 268, 291
Облой, заусенец 213
Обезуглероживание 61, 68
Объем заготовки, поковки 262, 288
Огнеупоры 85
Окалина 62—65
Определение твердости 34
Осадка 123
Относительное удлинение 33
Отрицательное давление 73
Охлаждение штампов 298, 300
п
Парогидравлический пресс 171
Патрон 119
Первая помощь 326
Периодический прокат 29
Перегрузка пресса, машины 237, 284
Перегрев 59, 306
Пережог 56, 306
Перлит 18, 59
Пирометр 96
Пластичность стали 11, 37
Плены 25, 28
Подкладные штампы 191
Поднутрение в штампе 50
Подрезы 28
Подсос воздуха 64, 108
Поломка штампов 253
Поломка штока 228
Положительное давление 73, 108
Полуметодические печи 69, 79, 82, 84
Последовательная ковка 201
Правила высадки 287
Предохранительное устройство 239
283
Пресс гидравлический 167
— ковочно-штамповочный 231
—	фрикционный 166
Приемы вытяжки 127
—	гибки 140
Припуски 43, 242, 245
Прочность стали 11
Прошивка 135, 268, 278, 285, 293
Продолжительность нагрева 67
Прослушивание машины 283
Пузыри в слитке 25
Пуск печи 107
Р
Разгарные трещины 297
Размеры заготовки 262
Разностенность 295, 309
Разогрев печи 106
Раскатка 132
Расстановка оборудования 203, 206
Регенераторы 80, 93
Режим нагрева 65
Рекуператоры 80, 93
Рекристаллизация 37
Романение 126
Рост зерен 19
Рубка 120
С
Синеломкость 55
Скаты 103
Склизы 103
Скоростной нагрев 64, 69
Скорость нагрева 68
Смазка штампов 256, 300
Смазка молота 225 .
Снижение припусков 182, 192
Сортамент металла 30
Сталь качественная, торговая 14
Степень укова 39
Строение слитка 24
Строчечная структура 20
Стойкость штампов 256, 297
350
Предметный указатель
Т
Температурный интервал ковки 66
Температуры измерения 96
Теплопроводность 60
Теплотворная способность топлива 74
Термопара 96
Течение металла в ручьях 239
Топливо 71, 74
— газообразное 78
— пылевидное 77
Топки 80
Точность проката 31
Транспортеры 274, 303
Трещины 25, 142, 304
Тяга 73
У
Угар металла 62, 68, 185
Ударная вязкость 34
Удельный расход топлива 105
Усадочный метр 62
Усадочная рыхлость 24
Утяжка при гибке 140
Уширение 131
Ф
Фасад (чертежа) 41
Феррит 18, 57, 58
Флокены 28, 309
Форсунки 79, 87
Фундамент молота 157, 218
ц
Цементит 18, 59
Цвет каления 62, 96
Цветные металлы 22
Цвета окраски сталей 16
Ч
Чеканка 259
Чертеж поковки 41
Чистовые размеры детали 45
Чистка топки 109
Число ударов 248, 348
ш
Шаблоны 118
Шабот 157, 218
Шаржир-машина 175
Штамповка в закрытых штампах
194, 267
Штамповочные уклоны 49
«Шуровать» 108, 109
э
Эвтектоидная, доэвтектоидная сталь 59, 66
Экономия металла 181
Эксцентричный удар 228
Эскиз 42
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие	3
Несколько слов о мастерстве	5
Что нужно знать кузнецу о металле .	10
Сталь .	.	10
Назначение и состав стали	. .	11
Влияние различных элементов на	свойства	стали	12
Обозначения марок стали	14
Строение стали	17
Цветные металлы.	...	21
Исходный материал для ковки	и	штамповки	23
Испытания металлов ...	.	32
О сущности пластической деформации металлов	36
Размеры поковки и заготовки .	41
О чертеже поковки .	41
Припуски, допуски и напуски	43
Составление поковочных чертежей .	.	44
Определение веса и размеров заготовки .	51
Об искусстве нагревать металл	55
Что происходит с металлом при нагреве	55
Режимы нагрева	.	65
Процесс горения и топливо	71
Устройство кузнечных печей	79
Детали печей	.	85
Способы контроля и регулирования нагрева	96
Как избавиться от тяжелого ручного труда при загрузке и выгрузке печей	100
Лучше использовать печь	.	103
Как добиться высоких показателей	105
Свободная ковка	.	113
Несколько слов о свободной ковке	113
Инструмент для свободной ковки	114
Основные операции свободной ковки и рациональные приемы их выполнения	119
Примеры ковки типовых поковок .	146
Оборудование для свободной ковки и работа на нем	155
Как облегчить труд кузнеца свободной ковки	172
Совершенствование технологии свободной ковки	177
Рабочее место и организация труда в бригаде	202
Штамповка на молотах и прессах	.	212
О возникновении и сущности штамповки	212
Штамповочные молоты	217
352
Содержание
Ковочно-штамповочные прессы .	231
Как течет металл в ручьях штампа	239
Размеры поковки и способы штамповки	242
Работа на прессовых штампах	256
Выбор размеров заготовки для .штамповки на молотах и прессах 262
Безоблойная штамповка .	266
Как облегчить труд штамповщика .	272
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах	278
Устройство и работа машины ...	.	278
Способы штамповки на горизонтально-ковочной машине	285
Об износостойкости штампов	.	296
Как облегчить труд штамповщика на горизонтально-ковочной машине	301
Брак при штамповке и его причины	304
Рабочее место и организация труда штамповщика	310
Предотвращение несчастных случаев и профессиональных заболеваний .	317
Общие сведения о технике безопасности	317
Техника безопасности на рабочем месте	319
Расстановка оборудования	324
Первая помощь при несчастных случаях	326
Кузнецу — хорошую физическую закалку	328
Приложения	330
Литература .	346
Предметный указатель	348
Аркадий Сергеевич Коньков, Вениамин Борисович Райнес МАСТЕРСТВО КУЗНЕЦА Обложка М. Н. Гарипова
Технический редактор Н. А. Дугина. Корректоры Н. К. Арсеньева, Н. С. Фролова.
НС 45427. Сдано в производство 30/VII 1958 г. Подписано к печати 8/XII 1958 г.
Печ. л. 22_р1 вкл. Уч.-изд. л. 24,3 Бум. л. 11,0. Формат 60^921/1б. Тираж 12.500. Индекс 2—2. Заказ 291.
Типография изд-ва «Уральский рабочий», Свердловск, ул. нм. Ленина, 49.
СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ .МАНН ИЗА Свердловск, ул К. Либкнехта 23.