ВВЕДЕНИЕ Ковочно-штамповочное производство в ряду металлообрабатывающих производств занимает одно из основных мест в машиностроении нашей страны. В год изготовляется более 5 млн. т. кузнечно-штамповочной продукции. В связи со специализацией и концентрацией производство приобретает крупносерийный и массовый характер. Такие производства оснащены современным оборудованием, средствами механизации и автоматизации. Основной задачей современного ковочно-штамповочного производства, как и других видов обработки металлов
давлением, является придание заготовкам путем пластической деформации формы и размеров, приближающихся к форме и размерам готовых деталей. Продукцией ковочно-штамповочного производства являются кованые и штампованные поковки. Последние подвергают термической обработке, которая обеспечивает такие структуры и механические свойства металла, которые удовлетворяют требованиям прочности машин, в особенности, когда прочность должна сочетаться с легкостью конструкции и современными ее формами.
Кованые детали имеют лучшие механические свойства, чем литые. Поэтому тяжелонагруженные детали машин, в особенности, работающие при динамических нагрузках, изготовляют из поковок. Современное ковочно-штамповочное оборудование и технологические процессы изготовления поковок значительно облегчают труд работающих и повышают его производительность, снижают удельный расход и отходы металла за счет снижения припусков на обработку резанием, повышают точность размеров и улучшают качество
поверхности поковок. Типовая схема современного ковочно-штамповочного производства приведена ниже. Для развития ковочно-штамповочного производства характерно увеличение парка современного, высокопроизводительного ковочно-штамповочного оборудования и опережающий рост темпов выпуска этого оборудования по сравнению с выпуском металлорежущих станков. Особое место займет выпуск тяжелых машин паровоздушных штамповочных молотов с массой падающих частей до 25 т и кривошипных горячештамповочных прессов усилием до 120 130 МН 12 тыс. тс для штамповки крупных поковок большой массы. Значительно увеличивается выпуск специальных машин узкого назначения. Для целей массового производства, механизированных и автоматических линий, составленных из машин универсального назначения, ближайшие годы должно быть o6ecпечено широкое внедрение процессов точной штамповки, использование для термообработки ковочного тепла, улучшение и автоматизация процессов ковки, штамповки термообработки
поковок, значительное повышение производительности труда, качества продукции. Типовая схема современного ковочно-штамповочного производства ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Классификация стали В кузнечно-штамповочном производстве КШП исходными материалами для обработки служат черные и цветные металлы. К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе сталь и чугун последний, как не обладающий
необходимой пластичностью, обработке давлением не подвергают и в КШП не используют. Цветные металлы составляют большую группу, в которую входят алюминий, ванадий, вольфрам, магний, марганец, медь, молибден, никель, ниобий, олово, свинец, тантал, титан, хром, цинк и др. Технически чистое железо армко благодаря магнитным свойствам применяется в электротехнике, приборостроении и некоторых других отраслях промышленности. Однако технически чистые металлы, в том числе и железо,
в КШП имеют ограниченное применение, так как они не обладают необходимым сочетанием свойств, предъявляемых современной техникой к деталям машин и другим изделиям. Поэтому детали изготовляются в основном не из технически чистых металлов, а из сплавов, свойства которых регулируются их составом, способом выплавки и последующей обработкой. Наибольшее применение в КШП получили деформируемые железоуглеродистые сплавы, к которым относится сталь. Кроме основного элемента железа сталь содержит углерода от 0,05 до 2 теоретически до 2,14 и другие примеси. В зависимости от химического состава сталь разделяют на углеродистую и легированную. Сталь, свойства которой в основном зависят от содержания углерода, называют углеродистой. Сталь, в состав которой входят специально введенные элементы для придания ей требуемых свойств, называют легированной. Легированную сталь по количеству введенных элементов условно разделяют на три группы низколегированную
с содержанием легирующих элементов до 5, среднелегированную от 5 До 10 и высоколегированную свыше 10. Углеродистая сталь кроме углерода содержит ряд постоянных примесей, к которым относятся марганец, кремний, сера, фор, а также газы. Углерод и постоянные примеси оказывают влияние на свойства стали. Сталь углеродистую обыкновенного качества выпускают в виде проката прутков, листов и т.д в нормализованном
состоянии и в зависимости от назначения и гарантируемых свойств поставляют трех групп А, Б, В. В маркировках буквы Ст означают сталь, цифры номер марки. Индексы справа от номера марки означают кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная сталь, т. е. степень раскисления – удаления из жидкого металла кислорода. Спокойные стали раскислены хорошо, мало содержат кислорода и затвердевают спокойно, без зовыделения.
Кипящие стали недостаточно раскислены, перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании, частично реагируя с углеродом, выделяется в виде пузырей СО, создавая впечатление кипения стали. Буквой Г обозначается сталь с повышенным содержанием марганца. Слева от Ст буквами Б и В обозначены группы стали. Марки, начинающиеся с Ст без буквы слева, относятся к группе А. В зависимости от нормируемых показателей химического состава и механических свойств сталь обыкновенного качества подразделяется на категории. Категория стали обозначается соответствующей цифрой правее индекса степени раскисления, например СтбГпс3 означает сталь группы А, марки Ст5, с повышенным содержанием марганца, полуспокойная, третьей категории. Сталь Поставляется по ГОСТу Углеродистая обыкновенного качества 380 –
71 Углеродистая качественная конструкционная 14 959 – 79 Легированная конструкционная 4543 – 71 Высоколегированная 5632 – 72 Шарикоподшипниковая 801 – 78 Углеродистая инструментальная 1435 – 74 Быстрорежущая 19265 – 73Легированная инструментальная5950 – 73 ВИДЫ БРАКА И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПОКОВОК Существующая в кузнечно-штамповочных цехах служба контроля
качества поковок и борьбы с браком имеет своей целью во-первых, организованно воздействовать на качество поковок в процессе их изготовления во-вторых, не допустить проникновения брака или дефекта на дальнейшие операции в механические цехи или на сборку машин в-третьих, систематически совместно с техническими службами цехов проводить мероприятия по улучшению качества и увеличению срока службы изделий из поковок. Основным документом для проверки качества поковки является ее чертеж, на котором кроме формы и размеров,
а также допусков на размеры приведены технические требования условия на изготовление поковки. В технических условиях указывают марку металла, вид термической обработки, механические свойства, которым должен удовлетворять металл поковки, и другие специфические требования. Особое внимание служба контроля качества уделяет поковкам деталей машин, работающих с ударными динамическими нагрузками, таких, как, например, передняя подвеска автомобиля, оси локомотивов и вагонов, шатуны двигателей внутреннего сгорания и др. Контрольным числовым критерием качества работы кузнечного цеха является процент брака из количества годной продукции, но эта величина является условной и ориентироваться только на эту величину в кузнечно-штамповочном производстве было бы неправильно. Общие требования к поковкам из конструкционной и легированной стали, изготовляемым ковкой и горячей объемной штамповкой, устанавливаются ГОСТ 8479 70.
Борьба с браком может быть успешной лишь тогда, когда в кузнечно-штамповочном производстве известны и изучаются причины, порождающие брак. Для этого необходимо правильно классифицировать брак по видам, вести учет брака и анализировать действенность принимаемых мер, направленных для его устранения. Брак кузнечно-штамповочных цехов обычно разделяется на следующие виды брак по исходному материалу брак, получившийся в результате резки металла на заготовки брак, возникающий при нагреве заготовок под штамповку
брак, возникающий при штамповке, обрезке, прошивке брак при термической обработке брак, возникающий при очистке от окалины, а также на финишных операциях при правке, калибровке и т.д. брак, выявляемый в механических цехах при обработке резанием. Брак по исходному материалу Различные наружные и внутренние дефекты слитков и проката могут при ковке и штамповке перейти в поковку. Для предупреждения такого брака весь поступающий в цех металл должен тщательно контролироваться.
Брак по несоответствию марки стали может возникнуть при перепутывании марок стали в результате небрежного хранения, невнимательности при отрезке заготовок, ковке, штамповке. Волосовины – тонкие, не просматриваемые до дна, волосные трещины глубиной до 1,5 – 2,0 мм на поверхности поковок. Эти трещины видны невооруженным глазом и возникают при прокатке в результате раскатки в длину подкорковых газовых пузырей стального слитка. Волосовины обнажаются в результате окисления при нагревах под прокатку и последующем травлении. Для исправления брака по волосовинам, трещинам, рискам допускается вырубка их зубилом или лучше выточка переносным абразивным кругом на глубину, разрешаемую местными ТУ. Закаты – заусенцы, возникающие от неправильной калибровки или износа ручьев прокатных валков и закатанные в виде складок глубиной более 0,5 мм. г д е Виды брака исходного материала а волосовины, б закаты, в
плены, г расслоения, д неметаллические включения, е флокены Плены представляют собой брызги жидкой стали, застывшие на стенках изложницы, а затем раскатанные при прокатке в виде отслаивающихся с поверхности металла пленок толщиной до 1 – 1,5 мм, которые после штамповки могут остаться на поверхности поковок. Расслоения являются следствием усадочных раковин или рыхлости, имевшихся в слитке и вытянутых в длину
при прокатке металла. В процессе штамповки раскатанная раковина или рыхлость выжимается в заусенец и при его обрезке дефект обнажается. Неметаллические включения, в том числе шлаки – все посторонние включения, попадающие в сталь, находящуюся в жидком состоянии при ее плавке и разливке они резко понижают прочность металла, приводят к преждевременному износу штампов и поломкам инструмента в механических цехах. Выявить этот вид брака можно только при резке заготовок, в случае, если включение совпадает с линией
реза, или при просмотре микро – и макрошлифов. Флокены представляют собой скопления мелких трещин извилистого очертания, обнаруживаемых на торцах отрезанных заготовок. Чаще всего этот дефект наблюдается в легированных сталях. Несоответствие размера профиля проката, указанному в технологической карте, приводит при уменьшенном сечении профиля заготовки к браку по незаполнению окончательного ручья штампа, а при увеличенном сечении – к зажимам в поковке и преждевременному износу отдельных элементов штампов. Контроль качества Контроль качества штампованных поковок предусматривает контроль геометрических размеров и контроль механической прочности поковок. Проверка размеров поковок осуществляется как универсальными, так и специальными измерительными инструментами, а также контрольными приспособлениями шаблонами, скобами, высотомерами и т.д При контрольных измерениях поковка должна быть установлена так, как ее устанавливают
при обработке резанием. При этом строго соблюдают правило единства базы. Для измерения поковки базой являются те черные точки ее поверхности, которыми поковка фиксируется в кондукторах для обработки резанием. Поэтому всякое контрольное приспособление состоит из базирующего, зажимного и измерительного устройств. Основными способами базирования поковок в контрольных приспособлениях являются установка на плоскости контрольной плите, на опорах, на призмах, центрирование в обратных центрах,
центрирование в тисочных призмах и трехкулачковом патроне. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА НА ПРЕДПРИЯТИИ Общие правила безопасной работы Задачей безопасности труда является полное устранение причин несчастных случаев и профессиональных заболеваний. Правила безопасности предусматривают все необходимые нормы и технические условия, обеспечивающие безопасность работы например, условия допуска персонала к работе.
Эти правил слагаются в инструкциях, которые определяют порядок и условия выполнения работником порученных ему операций. Инструкция утверждается главным инженером предприятия и вывешивается у рабочих мест. Вновь поступающего на предприятие допускают в цех только после прохождения вводного инструктажа, на котором знакомят с правилами безопасности и приемами безопасной работы. Перед тем как приступить к своим новым обязанностям, работник должен пройти инструктаж на рабочем месте. Этот инструктаж проводит мастер, который также обязан контролировать выполнение требований техники безопасности. Обнаружив нарушения, мастер обязан немедленно прекратить работу, устранить неполадки и провести дополнительный инструктаж. Все работающие периодически должны проходить инструктаж. При переводе на новое оборудование или новую технологию инструктаж также является обязательным. После инструктажа знания рабочих проверяются. Результаты проверки фиксируют в специальном документе,
в котором рабочий расписывается в знании правил, а подписи обучавшего мастера и начальника цеха удостоверяют разрешение приступить к работе. Общими для металлообрабатывающих производств, включая к кузнечно-штамповочные цехи, правилами безопасного выполнения работ являются следующие. Работать разрешается только на исправном оборудовании. При этом запрещается на ходу чистить, смазывать, ремонтировать машину станок или пресс.
Не разрешается также производить какие-либо измерения на работающем оборудовании, будь то измерения обрабатываемой детали или замеры режимов работы машины. В целях электробезопасности категорически запрещается касаться руками тех частей оборудования, которые заведомо находятся под напряжением, а также электрических установок. Запрещено поднимать упавшие оборванные провода и становиться на них ногами, а также прикасаться к висящим
концам разорванного провода, так как последний может быть под напряжением. При проведении электросварочных работ, а также в иных случаях, когда имеют дело с электрической дугой например, в электропечах, необходимо пользоваться защитными очками. В противном случае возможно заболевание глаз, и иногда и потеря зрения. В горячих цехах литейном, кузнечном, термическом необходимо избегать прикосновения к горячему металлу. Надо помнить, что металл, находящийся в этих цехах, может быть горячим, хотя, охладившись до 400 -500 С, он по внешнему виду не отличается от холодного металла. Тяжелые и громоздкие грузы перемещаются в цехе различными грузоподъемными механизмами и кранами, которые не реже раза в год подвергаются техническому освидетельствованию и испытаниям по правилам Госгортехнадзора. Крепление груза производят только такелажники, а управление краном крановщики.
При выполнении грузоподъемных работ запрещается находиться под поднятым грузом. Правила безопасной работы предусматривают ограничение шума в цехе. Допустимый уровень шума в кузнечно-штамповочном цехе при воздействии его в течение 8 ч в день составляет 90 дБ. При этом персонал обязан пользоваться индивидуальными средствами защиты. Уровень шума снижают глушителями, абсорбированием специальными кожухами.
Стены покрывают щитами из стекловолокна или другого материала, обладающего высокой звукопоглощающей способностью. Такая звукоизоляция снижает общий уровень шума в цехе, однако рабочий страдает от шума пресса, на котором он работает. Поэтому прессы накрывают кожухами из звукопоглощающих материалов. Для предотвращения проникновения шума в жилые кварталы, расположенные поблизости от предприятия уровень шума ночью здесь не должен превышать 35 дБ, также используются звукопоглощающие материалы для стен,
крыш, дверей, ворот, стеклянные блоки для окон, устраиваются специальные вентиляционные отверстия, демпфирующие звук. Правила безопасной работы на молотах В силу самого принципа действия молота работа на нем сложнее, труднее и опаснее, чем работа на других видах кузнечно – прессового оборудования. Исключить травмы и несчастные случаи можно лишь строгим выполнением всех требований техники безопасности. При систематических осмотрах молота особое внимание следует уделять наблюдению за его осадкой. Если грунт, на котором стоит молот, слабый, возможен постепенный перекос шабота и установленного на нем нижнего бойка. Ковка на перекошенных бойках трудна и опасна. При каждом ударе заготовка будет сбиваться в сторону уклона и ее придется все время удерживать и сдвигать к центру. Это быстро утомляет рабочего, поэтому часть ударов может наноситься не центрами бойков. Нецентральные удары очень опасны, так как могут привести к поломке штока, направляющих и даже станины.
Недопустимо использовать на молотах с перекошенными бойками подкладной инструмент и штампы. Они скользят по бокам сильнее, чем нагретый металл, и поэтому при ударе могут вылететь и нанести серьезные травмы. Недопустимо также работать на бойках и штампах, имеющих трещины, раковины и выбоины, снижающие прочность. Верхний и нижний бойки при наладке должны быть закреплены таким образом, чтобы их рабочие кромки совпадали. Для этого они должны иметь одинаковую ширину и быть установлены без смещения и разворота.
Если верхний боек будет иметь большую ширину или окажется смещенным в сторону кузнеца, это вызовет искривление поковки вниз при протяжных работах и приведет к передаче усилий на клещи и руки рабочего. Клиновые крепления инструмента бойков и штампов в шаботе и бабе должны быть прочными и надежными. Поэтому следует применять только строганные клинья без заусенцев на торцах. Длина клина верхнего инструмента подгоняется по ширине бабы таким образом, чтобы при работе его концы
лишь незначительно не более 50 мм выступали из пазов бабы. Необходимо повседневно следить за исправностью сальников, не допуская утечек пара и конденсата. Брызги горячей воды могут причинить сильные ожоги. Набивку сальников следует производить только при отключенном паре. Особое внимание необходимо уделять поддержанию в исправном состоянии органов управления. Их отказ может привести к неожиданному падению бабы при штамповке, что чревато тяжелыми последствиями. Заедание в золотниках, шарнирах и других элементах затрудняет точную регулировку силы и частоты ударов. Непроизвольный сильный удар может привести к вылету поковки и подкладного инструмента, а следовательно, к травме. Как при работе, так и при техническом обслуживании молота необходимо пользоваться специальными предохранительными приспособлениями и защитными ограждениями, которые должны постоянно поддерживаться
в исправном состоянии. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ Кувалда до 16 кг. Ст. 40, 45, 50. У7. Наковальня 100 350 кг. Ст. 45л. Шпрок до 4 кг. Ст. 45. Клещи 300 1600 мм. Ст. 3, ст. 15, ст. 20, ст. 25. Раскатка ст. 30, ст. 40. Топоры L 100- 1250 мм. 35ХМ, 5ХНВ, 7Х3, 8Х3, 5ХНТ. Ручки к топорам ст.
3, ст. 10, ст. 20. Бойки ст. 50, 50Г, 5ХМТ, 5ХНС, 40ХН. Форма плита с отверстиями ст. 35Л, 2т. 40Л. Прошивки 5ХВС, 5ХНВ, 5ХГМ, У7. Кузнечное зубило У6ХЦ, У7. Пневматический молот, М.П.Ч. 250 кг с педальным управлением.