Основные операции ковки

К основным операциям ковки относятся: протяжка, разгонка, рубка, осадка, гибка, пробивка, прошивка, сварка.

§ 12. ПРОТЯЖКА И РАЗГОНКА

Протяжкой (вытяжкой) называется операция, при которой заготовка увеличивается в длину за счет уменьшения ее попе речного сечения. Вытяжке могут подвергаться спло­шные и полые заготовки. Свободное перемещение металла происходит пре имущественно в длину за готовки. /ПОЭТОМУ при ' KOB -

ке заготовку располагают поперек бойков (рис. 41, а) или применяют уз кие бойки (рис. 41, б).

Вытяжку производят вручную кувалдой или ручником, поворачивая заготовку после каждого удара на -90°. Для уско рения протяжки применя ют подбивку (рис. 41, в) или кувалду (рис. 42). Чтобы металл лучше про-ковался, заготовку круг лого сечения вначале вытягивают на квадрат, а затем получают поковку нужного профиля.

При вытяжке квадрата образуются большие конусы скольже ния (рис. 43, а) и металл хорошо проковывается. Если заготовку квадратного сечения поставить на ребро (рис. 43, б), то только в момент первого удара будет малый конус скольжения. При

втором ударе этот конус увеличивается и металл хорошо проко вывается. Если перековывают круг (рис. 43, в), то образуются очень малые конусы скольжения. Вытяжка идет медленно, вну-

Рис. 44 Разгонка поковки: а — процесс разгонки, б — раскатки

тренние слои металла не проковываются, а это приводит к тре шинам. На рис. 43, г показана последовательность перековки прутка квадратного сечения А на круг меньшего сечения а.

Разгонкой называется операция кузнечной ковки, при кото рой заготовка увеличивается в ширину больше, чем в длину. Раз гонка (рис, 44, а) проводится специальным инструментом —

раскаткой (рис. 44, б). Разгонку так же, как и протяжку, начи нают с середины заготовки с последующим перемещением влево и вправо.

После вытяжки и разгонки пользуются гладилками для про-глаживания и выравнивания поверхности поковки. Для получе ния гладких и точных круглых или шестигранных изделий при меняют обжимки (рис. 45).

При выполнении вытяжки и разгонки необходимо, чтобы за готовка была равномерно нагрета до необходимых температур. Каждый последующий удар должен примерно наполовину пере крывать след предыдущего. Нельзя производить оттяжку до очень тонких сечений, так как эти сечения быстро остывают и при последующем нагреве могут быть пережжены. При поль зовании подбивками и разгонками не допускаются сильные пе­режимы, чтобы не перерезать волокна заготовки.

§ 13. РУБКА

Рубкой называется такая операция ковки, при которой от заготовки отделяется часть металла. Разновидностью рубки яв ляется надрубание (наметка).

Рис. 46. Кузнечная рубка металла

Сталь можно рубить в холодном и в горячем виде. При руб ке холодного металла сначала надрубают заготовку зубилом примерно на половину ее толщины. Затем поворачивают на 180°. Укладывают на край наковальни, устанавливают вторично зуби ло против надруба и окончательно отрубают кусок металла. Ру бить металл в холодном виде опасно, поэтому необходимо при нять все меры предосторожности: оградить опасные места, сле дить, чтобы не было в кузнице посторонних лиц, и, главное, не отрубать металл до конца.

Специальные высоколегированные стали можно рубить толь ко в нагретом состоянии.

Для ручной рубки применяют кузнечные зубила, а для ма шинной ковки — кузнечные топоры. При рубке зубилом на за готовке делают отметку и сильными ударами кувалды по голов ке зубила загоняют острие зубила в заготовку. Легче и быстрее рубить металл на подсечке, которую хвостом вставляют в отвер стие наковальни (рис. 46).

Толстые заготовки сначала надрубают до половины с одной стороны, затем поворачивают на 180° и отрубают на подсечке. Последние удары при рубке должны быть очень осторожными. Зубило ставят на заготовку только вертикально.

§ 14. ОСАДКА И ВЫСАДКА

Осадкой называется кузнечная операция, при которой уве личивается поперечное сечение обрабатываемой заготовки за счет уменьшения ее длины (рис. 47, а).

Высадка — это частный случай осадки, когда увеличение се чения происходит на конце заготовки или в средней ее части (рис. 47, бив)

а) 6) 6)

Рис. 47. Схема сладки и высадки: а — осадка, б — высадка конца, в — высадка середины

Осадку проводят при изготовлении различных колец и шесте рен, высадку — при изготовлении болтов, фланцев, клапанов и других подобных поковок. Если требуется путем высадки сде лать болт или фланец, ковку ведут при помощи приспособления, имеющего форму кольца (рис. 48, а). Кольцо кладут на нижний боек, заготовку (рис. 48, б) ставят в кольцо и ударами по заго товке высаживают фланец (рис. 48, в). Перед высадкой нагре вают ту часть заготовки, которую надо осадить.

Головки болтов большой длины высаживают, нагревая конец прутка. Чтобы облегчить высадку, пруток подвешивают и уда ряют по нему в подвешенном состоянии.

Для высадки головки винтов или мелких болтов применяют формы-гвоздильни (рис. 49).

 
При осадке необходимо помнить, что длина осаживаемой за готовки не должна быть больше трех ее диаметров, иначе заго товка изогнется. Небольшие изгибы в процессе осадки допустимы без правки. Осаживаемая часть заготовки (или вся заготовка) должна быть хорошо и равномерно прогрета.

§ 15. ГИБКА И КРУЧЕНИЕ

Гибкой называется операция, при которой заготовку изгиба ют в соответствии с заданной формой. При ручной ковке изги баемую полосу кладут на наковальню, прижимают кувалдой

 и ручником ударяют по свободному концу полосы. Если заготовку куют под молотом, деталь зажимают между его бойками. При изгибе заготовки с наружной стороны происходит растя жение, а с внутренней — сжатие. Рас тяжение вызывает уменьшение попе речного сечения .металла в наружной ее части и утолщение внутренней ее части. Чтобы форма заготовки не ис казилась, иногда короткие заготовки в месте будущего изгиба подсаживают (утолщают) ¹и только затем начинают гибку (рис. 60), нагрев де таль только в месте изгиба.

В процессе гибки пользуются различными подкладными штампами, вилками и скобами (рис. 51).

Гибку уголков, тавров и других фасонных профилей произво дят на фасонных шаблонах-оправках при помощи скоб (рис. 52),

Образующиеся складки на одной из полок фасонного профиля

выглаживают ручником, а

затем плоской гладилкой.

Кручение — это поворот одной части заготовки по отношению к другой на заданный угол вокруг об щей оси. Эта операция производится" при помощи рычага (вилки), кото рый надевают на одну часть заго товки, другую часть зажимают меж ду бойками молота.

Поковка перед кручением долж на быть хорошо и равномерно про грета, иначе могут появиться тре щины и разрывы.

§ 16. ПРОБИВКА И ПРОШИВКА

Пробивка и прошивка — операция ковки, в процессе кото рой получают сквозные или глухие отверстия в заготовке. При ручной прошивке пользуются бородком, при машинной — про шивнем.

Тонкие поковки (до 15 мм) прошивают с одной стороны. Для этого на наковальню кладут специальное кольцо с внутренним диаметром немного больше нужного отверстия. Сверху на по ковку ставят бородок и ударяют кувалдой (рис. 53). Бородок прорезает металл, выдавливая из него шайбу (выдру). Если не обходимо пробить отверстие в толстом металле, работу выпол няют в два приема без подкладного кольца. Сначала заготовку прошивают примерно до половины, затем переворачивают на 180° и пробивают до конца (рис. 54).

При прошивке очень толстых заготовок, а также слитков часто применяют пустотелые прошивки в виде трубы.

Для того чтобы выгладить стенки отверстия после прошивки и придать ему цилиндрическую форму, через отверстие прогоня ют бочкообразную оправку. Если пользоваться несколькими

 оправками с разными диаметрами, то можно расширить отверстие до нужного размера. Заготовка должна быть перед прошивкой плоской и ровной. Перед тем как сделать от верстие, заготовку равномер но нагревают до температуры ковш

Рис. 54. Прошивка толстого металла:

/ — выдра, 2 — прошивень, 3 — заготовка

§ 17. КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА

Кузнечной, или горновой, сваркой называется процесс не разъемного соединения нагретых кусков металла с применением внешнего давления. Сталь, нагретая до известных температур, принимает тестообразное состояние. Куски такой стали, прижа­тые друг к другу, свариваются.

Сварку применяют главным образом при ремонте деталей или при изготовлении новых, когда невозможно применить дру гие способы ковки. Например, нужно изготовить кольцо. Его можно получить путем пробивки отверстия в заготовке с после дующей раскаткой на оправке или на роге наковальни (рис. 55, а). Для изготовления кольца диаметром 200 мм берут круглую сталь диаметром 80 мм, длиной 130 мм и весом 5,2 кг. Операции 1 и 2 выполняют под молотом с весом падающих ча стей 0,1—0,4 Т.

На рис. 55, б показан способ изготовления кольца кузнечной сваркой. Заготовкой служит сталь квадратного сечения 30X30 мм, длиной 520 мм, весом 3,7 кг.

Если в кузнице нет механического молота или круглой стали, то эту поковку можно изготовить только кузнечной сваркой.

Операция кузнечной сварки состоит из нескольких переходов: подготовка мест сварки, нагрев до сварочной температуры; сварка; прокатка и отделка сварочного шва.

Места сварки подготавливают путем высадки (утолщения) для того, чтобы при проковке после сварки довести сечение ме талла до первоначального размера. Способ подготовки зависит от метода сварки.

Заготовка

?0

а) 6)

Рис 55 Изготовление поковки кольца а — раскаткой на роге наковальни, б — кузнечной сваркой

Сварку можно производить встык, внахлестку или в обхват (рис. 56). Во всех случаях торцы имеют выпуклую форму. Это сделано для того, чтобы шлак, образующийся при сварке, выжи мался наружу.

Кроме универсальных способов кузнечной сварки, сущест вуют другие способы: сварка врасщеп и сварка посредством шашек.

Сварку врасщеп применяют, когда надо из полосовой стали изготовить колесные шины. Перед сваркой концы немного оття гивают и разрубают (рис. 57). Затем подгоняют и соединяют с перекрытием. Потом нагревают до сварочной температуры

и проковывают. Благодаря большой поверхности соединения сварка получается более прочной.

Сварку с шашкой используют для соединения крупных дета лей, чаще всего колец. Концы детали отковывают с наклоном

 30—40° (рис 58). Из той же ста ли, с тем же уклоном куют встав ные детали — шашки. Место свар ки и шашку нагревают до свароч ной температуры, собирают и проковывают под молотом.

Для кузнечной сварки деталь нагревают до температуры, близ кой к температуре плавления. Сталь с содержанием 0,1% угле рода нагревают до 1400—1450° С, сталь с 0,4% углерода — до 1320—1370° С Очень важно точ но определить эти температуры, так как недостаточный нагрев приведет к непровару, а излиш ний нагрев вызовет пережог и даже расплавление. Момент, ког да металл нагрет до нужной тем пературы, улавливают по цвету каления: 1300° С ярко-желтый цвет, 1400° С ярко-белый. Кроме того, металл начинает слегка искрить При достижении нужной температуры надо немедленно начинать ковку, так как продол жительная выдержа при высокой температуре приводит к пе режогу стали.

Нагрев вызывает окисление, сталь покрывается окалиной, которая препятствует сварке. Поэтому свариваемые концы по сыпают флюсом. В качестве флюса используют кварцевый пе-

сок с примесью буры и поваренной соли. При высокой темпера туре флюс соединяется с окалиной и образует слой шлака, ko^l торый защищает поверхность сварки от окисления.

Перед началом сварки шлак удаляют стальной щеткой, а ос татки его выдавливаются в процессе сварки.

Чтобы получить хорошую сварку, сваренное место проковы вают ударами молотка.

Обычно сваривают мягкие стали. Очень хорошо сваривается сталь с содержанием углерода до 0,2%, удовлетворительно — до 0,5%.

Другие стали, как правило, сваривают электрической или га зовой сваркой. Сварка требует определенного навыка и малей шее нарушение правил ведет к значительному ухудшению каче ства поковки.

К дефектам сварки относится неполная проварка, как резуль тат недостаточного нагрева или плохой очистки от окалины; уменьшение сечения в месте сварки в результате недостаточной высадки концов перед сваркой; пережог (хрупкое разрушение), полученный при нагреве до слишком высокой температуры или при длительной выдержке в кузнечном горне.

§ 18. ПРИЕМЫ СВОБОДНОЙ КОВКИ ПОД МОЛОТОМ

При ковке под молотом совершают те же операции, что и при ручной ковке, однако некоторые приемы несколько отличаются.

 Металл рубят топором между плоскими бойками, поворачи вая заготовку на 180° (рис. 59, а и б), или заготовку ру бят почти до конца, подни мают и под оставшуюся не-прорубленную часть метал ла подкладывают инстру мент квадратного сечения (квадрат), после чего уда ряют молотом и разрубают заготовку (рис. 59, г и д) Обычно при рубке на моло те на срезе образуется заусе нец, который надо срубить (рис. 59, в) топором.

Вытяжку металла под молотом лучше всего прово дить на узких бойках. Ра боту начинают с середины заготовки и выходят к краю с поворотами заготовки на

90° или, в случае остывания нижней части, на 180°. Вытяжку на до вести быстро, сильными ударами, чтобы металл не успел ос тыть.

Осадку и высадку на молотах проводят, как правило, на за готовках, длина которых не более 2,5 диаметра; большая высота приведет к искривлению заготовки и даже к опасному выбросу ее из-под бойков молота. При осадке равномерно нагретую за готовку ставят на нижний боек и наносят легкие удары верхним бойком при одновременном небольшом повороте заготовки вок руг вертикальной оси.

Прошивка отверстий под молотом производится до середины заготовки с поворотом ее на 180°.

§ 19. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ КУЗНЕЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ

Разберем несколько примеров изготовления простейших де талей, которые помогут усвоить отдельные операции ковки в применении к конкретным деталям.

Рис 60. Изготовление стен ного крюка

60, а) изготовляют из стальной (Ст. 3 или Ст. 5) квадратной заготовки 6X6 или 8X8 (рис. 60, б). Если та кого металла нет, а имеется круглый профиль большего сечения, то после нагрева заготов-ки ее протягивают ударами молотка на квадрат требуе мого сечения. Затем на прутке отме-

- чают место изгиба и на ребре нако вальни молотком делают загиб конца на 90° (рис. 60, в).

Загнутый конец высаживают и оформляют на прямой угол (рис. 60, г), после чего отмеряют требуемую длину и на подсечке, отрубают нуж ную заготовку. Обычно <к этому време ни пруток остывает и его подопревают, но с другого конца. Далее оттягива ют немного острие, поворачивая поков ку вокруг оси, затем оттягивают ост рие по окончательному размеру (рис. 60, д). В конце необходимо выправить (отрихтовать) крюк и проверить его по размерам.

Изготовление шпонки

На рис. 61, а изображен чертеж клиновой шпонки с голов кой. Материалом для ее изготовления служит сталь (Ст. 3 или Ст. 5 по ГОСТ 380—60 или стали 20,30,35, по ГОСТ 1050—60). Заготовка должна иметь сечение 24x24 мм.

Сначала определяют длину заготовки. Затем намечают раз мер по краю головки и рубят заготовку (рис. 61, б).

Путем протяжки грубо куют коническую часть и оформля ют головку. Поверхность шпонки выглаживают гладилкой.

Проверяют длину шпонки и, в случае необходимости, отру бают лишний металл по длине конической части. Потом в тис ках окончательно оформляют головку (рис. 61, в).

Изготовление хомутика

Хомутик (рис. 62, а) изготовляют из полосовой малоуглеро дистой стали 30X6 мм. Сначала рубят заготовку по длине. За тем оттягивают концы на квадрат. Закругляют концы в обжим ке (рис. 62, б и в) и гнут хомутик на оправке (рис. 62, г).

Изготовление гаек

В условиях сельской кузницы гайки изготовляют из полосово го железа. Для получения гайки М18 по ГОСТ 5915—62

(рис. 63, а) требуется полосовая малоуглеродистая сталь раз мером 32 X 18 мм.

Полосу (рис. 63, б) нагревают в горне, размечают кузнеч ным циркулем, затем бородком пробивают отверстия (рис. 63, в)

 с таким расчетом, чтобы гото вое отверстие по диаметру бы ло меньше на 1 —1,5 мм диа­метра болта (для нарезки резьбы). После этого зубилом отделяют гайку от полосы (рис. 63, г) и предварительно оформляют шестигранник (у шестигранной гайки).

После дополнительного на грева, на оправке, конец ко торой вставляется в отверстие гайки, оформляют грани об жимкой (рис. 63, д).

Изготовление болтов

Болты (рие. 64, а) изготов ляют четырьмя способами: вы садкой головки болта, оттяж кой по диаметру, наваркой го ловки болта, штамповкой в приспособлении.

Высадка головки болта. За готовкой является стержень, диаметр которого равен диа метру болта. Нагретую с конца заготовку ставят торцом на на ковальню и высаживают часты ми ударами ручника. Затем головку высаживают при помощи формы и доводят до нужной конфигурации на обжимке (рис. 64, б).

Оттяжка по диаметру. Заготовкой служит шестигранник, квадрат или круг, по сечению соответствующий головке болта. Сначала делают разметку длины под головку и длины заготовки (рис. 64, в), затем намечают зубилом на подсечке и рубят заго товку. Потом протягивают на квадрат и оформляют по диаметру на обжимке.

Наварка головки болта. В качестве заготовки используют стержень такого же сечения, как и будущий болт. Стержень на гревают с конца и слегка осаживают на наковальне. На осажен ный конец надевают кольцо из стали квадратного сечения. Коль 

цо нагревают до сварочной температуры, посыпают флюсом и частыми ударами проводят кузнечную сварку. После чего на обжимке придают головке нужную форму (рис. 64, г).

Штамповка в приспособлении. Головку болта можно выса дить в штампе. Для этого рабочую часть (ручей) штампа изго товляют по форме болта. Заготовку вставляют в штамп и удара ми высаживают до заполнения металлом полости штампа (рис. 64,(3).

Изготовление глухого гаечного ключа

На рис. 65, а показан глухой гаечный ключ для завинчивания и отвинчивания гаек. Заготовкой для этой детали служит поло совая сталь и круглый пруток для ручки. (Размеры их зависят от размеров ключа.) Сначала нагревают концы и заостряют их (рис. 65, б). Поочередно загибают концы и складывают вдвое (рис. 65, в). Отгибают концы (рис. 65, г) и нагревают до свароч ной температуры (сваривают поочередно оба конца с проковкой

и отделкой (рис. 65,(3). По разметке перебивают заготовку в местах гибки (рис. 65, е).

Затем сгибают на оправке заготовку, чтобы получить рабо чее окно ключа (рис. 65, ж). Потом сваривают оба замкнутых конца и одновременно приваривают ручку (рис. 65, з). Правят и отделывают ключ.

Контрольные вопросы

1. Что называется протяжкой?

2. Как перековать заготовку круглого сечения в заготовку с таким же
сечением меньшего диаметра?

3. Что называется разгонкой?

4. Какие существуют способы рубки металла?

5. Что называется кузнечной осадкой и высадкой'

6. Когда и как применяют гвоздильни'

7. Какие существуют способы кузнечной гибки'

8. Зачем при гибке производят подсадку заготовки'
9 Что называется прошивкой?

10. Что называется кузнечной сваркой и из каких операций она состош?

11. Как определить температуру нагрева для сварки?

12. Зачем при сварке применяют флюс'