Файл: Сучков, А. Е. Резервы экономии металла в машиностроении.pdf

водства. Ротационная ковка представляет собой один из процессов редуцирования (вытяжки) пруткового метал­ ла и труб за счет уменьшения поперечного сечения заго­ товки путем всестороннего бокового обжатия посредст­ вом силового воздействия быстродействующих бойков (матриц). Ротационно-ковочные машины малых габари­ тов могут производить 4000, а машины более крупных габаритов — 1800 и более ударов в минуту. Благодаря этим факторам время одного обжатия исчисляется ты­ сячными или десятитысячными долями секунды. Ско­ рость подачи заготовки— 10—50 мм/сек. В отличие от действия пресса при ротационном обжатии весь ход мат­ риц исчисляется одним миллиметром или его долями, тогда как ход ползуна (штампа) кривошипных прессов равен 70—460 мм. В большинстве случаев вся операция заканчивается за несколько секунд. При ротационном обжатии общая степень деформации за один проход до­ ходит до 40% первоначальной площади.

Радиальной ковкой можно выполнять точные опера­ ции, как и на ротационно-ковочных машинах. На этих машинах из круглых и квадратных, сплошных и полых, обжимаемых на фасонных оправках заготовок получают как трубчатые, так и сплошные фасонные, цилиндриче­ ские и конические изделия из углеродистой и легирован­ ной стали. Холодной ковкой на радиально-ковочных ма­ шинах австрийской фирмы «Гезельшафт фюр фертигунгстекник унд машинебау» делают внутренние шлицы, зубчатые зацепления и другие сложные профили. Это дает возможность сэкономить свыше 50% металла.

Благодаря указанным преимуществам ротационная и радиальная ковка находят широкое применение во мно­ гих отраслях промышленности. В автомобилестроении этим прогрессивным способом изготовляют шаровые шарниры для систем подвесок, соединительные муфты кардана, полуоси задних мостов автомобиля, выхлопные патрубки, ступенчатые валы различного назначения, клапаны двигателей и другие изделия.

Например, в обычных условиях стержень клапана после штамповки и соответствующей термообработки

137

подвергается проточке, а затем четырехкратному шли­ фованию. Метод ротационного обжатия позволяет одно­ временно заменить токарную обточку и шлифование. Чистота обработки обжатого стержня при этом соответ­

8-го класса. Внедрение этого метода при обработке кла­ панов двигателей позволяет снизить трудоемкость их из­ готовления и уменьшить расход металла на 12—14%.

Метод редуцирования ступенчатых валов из загото­ вок на вертикальных радиально-ковочных машинах впервые в СССР был внедрен на московских заводах «Динамо» и им. Серго Орджоникидзе. Машины имеют программный механизм управления, позволяющий про­ изводить ковку валов, имеющих 6—13 ступеней. Поков­ ки разных конфигураций и размеров обрабатываются одновременно четырьмя сходящимися к центру матри­ цами.

На заводе «Динамо» на радиально-ковочных маши­ нах обрабатываются заготовки для 130 наименований ступенчатых валов весом от 9 до 45 кг каждый. Благо­ даря внедрению этого метода коэффициент использова­ ния металла по сравнению с обработкой резанием увели­ чился с 0,32—0,81 до 0,40—0,91. В результате экономится 35 тыс. руб. в год. Затраты, связанные с внедрением та­

138

чего их производительность повышается до 1250 изде­

лий в час.

Ротационная ковка наиболее выгодна при крупно­ серийном и массовом производстве, так как в этом слу­ чае требуются значительно меньшие первоначальные за­ траты на приобретение оборудования и оснастки. По­ скольку инструментальную оснастку для таких машин сделать несложно, она проста в наладке и долговечна при эксплуатации, то данный метод обработки металла будет эффективен даже в мелкосерийном производстве.

Для ротационной ковки лучше использовать более дешевую горячекатаную сталь, обладающую наибольшей пластичностью по сравнению с холоднокатаной. Кали­ брованная сталь, идущая обычно для холодной объем­ ной штамповки, в результате нагартовки при обработке в холодном состоянии становится при ковке менее пла­ стичной. В связи с этим с каждой тонны горячекатаной стали вместо холоднокатаной можно получить дополни­

тельную экономию.

Холодная листовая штамповка. Из общего объема потребления проката черных металлов в машинострое­ нии удельный вес листового проката составляет около 35%. Вот почему рациональный способ получения из не­ го заготовок и деталей имеет важное народнохозяйст­ венное значение.

Для выпуска деталей холодной листовой штамповкой пригодны различные материалы в виде листов, лент и полос. Наибольшее распространение в машиностроении получили стали различных марок. Метод холодной ли­ стовой штамповки обеспечивает необходимую жесткость и прочность деталей при их малом весе за счет профили­ рования, отбортовки кромок, введения ребер, точность формо- и размерообразования деталей и их взаимозаме­ няемость, высокое качество поверхности.

Технологические преимущества данного метода сле­ дующие: самая высокая производительность; простота технологического процесса, что позволяет получать де­ тали сложных форм при относительно небольшом коли­ честве простых операций; высокая приспосабливаемость оборудования и инструмента к различным масштабам производства; возможность автоматизации процессов; стабильность качества и низкая стоимость деталей; удобство утилизации отходов. Однако при малом объеме

140

выпуска штампуемых деталей не оправдывается стои­ мость изготовления штампов, что ограничивает возмож­ ность внедрения данного метода.

Решающим критерием работоспособности стальных штампованных деталей в подавляющем большинстве случаев является их жесткость, а не прочность. Поэтому рекомендуется пользоваться сталями с низким содержа­ нием углерода как более дешевыми и обладающими наибольшей способностью к формообразованию. При­ менение низкоуглеродистой стали сопряжено с уменьше­ нием усилия штамповки на всех операциях, что позво­ ляет загружать менее мощные прессы и снижать расхо­ ды энергии.

При выборе сортамента стали нужно иметь в виду, что холоднокатаный материал дороже горячекатаного и что с повышением чистоты поверхности и точности про­ ката стоимость материала повышается. Поэтому без до­ статочных оснований не следует применять дорогостоя­ щую сталь там, где можно использовать более дешевую.

Холоднокатаную сталь с высокой точностью проката и высоким качеством поверхности можно брать для де­ талей, получаемых путем глубокой вытяжки, подвергае­ мых хромированию, никелированию, высококачествен» ной окраске. В остальных случаях пойдет более дешевая горячекатаная сталь.

Важнейший конструктивный параметр листоштампо­ ванной детали — толщина металла, из которого она из­ готовляется. Если деталь не рассчитывают на прочность, то толщину металла выбирают исходя из условия обе­ спечения жесткости. Для плоских и изогнутых деталей нужна наименьшая толщина листов, так как необходи­ мая жесткость легко обеспечивается путем профилиро­ вания, введения ребер и местных выдавок. Уменьшение толщины металла снижает его расход, вес деталей и уси­ лие штамповки.

Однако коэффициент использования листовой стали остается еще низким. Даже в таких ведущих отраслях, как автомобильная промышленность, тракторное и сель­ скохозяйственное машиностроение, при раскрое и холод­ ной штамповке листового проката от 10 до 20% его идет в отходы.

Удельный вес этих отходов в общем балансе отходов листового проката составляет: а) от несоответствия фор­

141