Совершенствование кузнечного оборудования ударного действия
Щеглов В.Ф.
Машиностроение, 1968 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Ковка и, особенно, штамповка относятся к наиболее прогрессивным способам обработки металлов. С развитием этих способов обработки снижается загрузка станочного оборудования и резко сокращаются потери металла на снятие стружки.
С непрерывным развитием машиностроения, с ростом мощностей и размеров изготовляемых машин увеличивается потребность в поковках. Однако в ряде случаев производственные возможности прессовых и молотовых установок, действующих в настоящее время, оказываются недостаточными для удовлетворения потребностей производства. Поэтому процессы ковки и штамповки непрерывно совершенствуются.
Одним из эффективных средств улучшения качества поковок и экономии металла является применение горячей штамповки при производстве сравнительно небольших поковок и крупных весом до 8 т и более. В связи с этим в. настоящее время все большее применение находят штамповочные молоты. Последние технические усовершенствования в области молотового оборудования относятся главным образом к штамповочным молотам.
Универсальность, простота конструкции и сравнительно небольшая стоимость указанных молотов делают их применение особенно целесообразным в условиях мелкосерийного производства.
В области крупносерийного производства (например, автотракторостроения) происходит снижение объема производства штамповки на молотах с весом падающих частей до 6 Τ (58,9 кн) за счет применения кривошипных горячештамповочных прессов (КГШП) усилием 4000—6000 Τ (39 240—58 860 кн).
Однако отечественный и зарубежный опыт эксплуатации кривошипных горячештамповочных прессов показал, что они рентабельны лишь при массовом и крупносерийном производстве деталей, штампуемых большими партиями, когда их производительность больше производительности молотов. При среднесерийном производстве прессы рентабельны только при их высокой загрузке. Указанные условия могут быть соблюдены только при централизации, специализации и большом объеме производства.
Создание и эксплуатация крупных прессов, эквивалентных но мощности шаботным молотам с весом падающих частей 8, 10,
15 и 25 Τ (80, 100, 150 и 250 кн) и бесшаботным с энергией удара 20—150 Т-м (196—1470 кдж), вряд ли целесообразны из-за высокой стоимости прессов, сложности их изготовления и ремонта. Поэтому при штамповке крупных и сложных по конфигурации изделий, особенно из труднодеформируемых материалов, по-прежнему значительная роль отводится молотам.
Представление о месте, занимаемом молотами среди других видов кузнечного оборудования и об их удельном весе в кузнечно-прессовом производстве, можно получить из статей [35, 1].
Развитие молотового оборудования происходит в основном по следующим направлениям.
1. Совершенствование и создание уникальных по мощности паровоздушных молотов.
2. Совершенствование молотов простого действия.
3. Создание быстроходных молотов двойного действия.
4. Создание высокоскоростных молотов одноударного действия. Для удовлетворения возрастающей потребности на крупные
штамповки из сталей высокой прочности используются крупные штамповочные шаботные молоты с весом падающих частей 10— 30 Τ Конструкция этих молотов модернизируется, повышается жесткость и прочность стоек, увеличивается вес и прочность шаботов и, соответственно, фундаментов. При этом общий вес молотов увеличивается на 30%.
Иногда верхние секции шаботов тяжелых молотов изготовляются коваными.
На основании исследований жесткости и прочности стоек станин, выполненных из оптически активного материала, при статическом и динамическом приложении нагрузок установлено, что оптимальной формой поперечного сечения стойки является П-образная форма. Стойки такого сечения применяются в модернизированных тяжелых штамповочных молотах.
Наряду с шаботными совершенствуются и находят все большее применение в нашей промышленности бесшаботные молоты.
В Советском Союзе строятся шаботные паровоздушные молоты с весом падающих частей 30 Τ (294, 3 кн) и бесшаботные молоты с энергией удара до 150 Т-м (1470 кдж).
В Европе наиболее распространенной конструкцией бесшаботных молотов является конструкция с ленточной связью баб. Получили развитие бесшаботные молоты с гидравлической связью баб и энергией удара до 125 Т-м (1220 кдж).
В США построен бесшаботный молот, энергия удара которого достигает 138 Т-м. На этом молоте с суммарной высотой хода баб 2440 мм можно штамповать поковки весом до 8 mпри применении восьмиугольных или круглых штампов с максимальным диаметром 2440 мм, а также прямоугольных, шириной 1830 мм и длиной 5080 мм.
В Англии изготовляются бесшаботные молоты с ленточной связью баб и энергией удара до 40 Τ-м (392,4 кдж) и с гидравлическими устройствами для выравнивания положения металлических лент, связывающих бабы.
Станины стали изготовлять двустоечным и по типу бесшаботных молотов, строящихся в Советском Союзе. Это повышает точность штампуемых поковок и делает молоты более удобными в эксплуатации.
Совершенствование молотов простого действия выразилось в модернизации фрикционных молотов с доской путем устранения быстроизнашиваемых досок с их механическими приводами и установкой пневмоцилиндров простого действия с поршнями и стальными штоками, упруго соединяемыми с бабами.
В некоторых странах особое внимание уделяется усовершенствованию ременных молотов и созданию молотов простого действия другого типа (с цепью, гидравлических и др.)
До настоящего времени применяются фрикционные молоты с ремнем и весом падающих частей до 15 Τ (147 кн).
Паровоздушный молот двойного действия, являющийся до последнего времени основным видом оборудования кузниц с крупносерийным характером производства (на автотракторных заводах), претерпевает значительные улучшения, направленные на повышение его прочности и производительности. Помимо обычных штамповочных молотов двойного действия изготовляются быстроходные молоты и молоты с коротким ходом, характеризующиеся повышенным числом ударов в минуту. Находят также применение пневматические штамповочные молоты (с индивидуальным компрессорным приводом) со стойками, установленными на шаботе. Эти молоты изготовляют с весом падающих частей 75—750 кГ
В последние годы в Советском Союзе и за рубежом получили распространение высокоскоростные молоты одноударного действия с энергией удара до 60 Тм (588,6 кдж) и выше.
Эти молоты используют энергию расширения предварительно сжатого газа и главным образом применяются для точной объемной штамповки или прессования высокопрочных сплавов и таких трудно деформируемых металлов, как молибден, хром, вольфрам, ниобий и др.
Применяются также горизонтальные бесшаботные молоты (импакторы) с полной механизацией процесса штамповки турбинных лопаток, ножевых изделий и др. При необходимости штамповка производится в полностью герметизированном помещении, наполненном нейтральным газом.
В промышленности все большее распространение получают виброизолирозанные фундаменты машин. В настоящее время довольно успешно осуществляется установка на таких фундаментах сравнительно небольших молотов. Установка на виброизолированных фундаментах крупных молотов, работа которых сопровождается очень сильными вибрациями грунта, связана с большими трудностями. В нашей стране проводится много работ по сооружению виброизолированных фундаментов для молотов с весом падающих частей 16—30 Τ (~160—300 кн).
В книге уделено большое внимание вопросам, связанным с улучшением использования наиболее распространенных в нашей промышленности паровоздушных молотов двойного действия. Опытом установлено, что приведение параметров этих молотов к оптимальным по методу, изложенному в книге, дает значительный производственный эффект.