В промышленности ковку производят преимущественно на ковочных молотах и ковочных гидравлических прессах.
Применяют молоты паровоздушные и приводные (пневматические, рессорно-пружинные и др.). На рис. 2 показан паровоздушный молот двойного действия.
Главной характеристикой молотов является масса падающих частей: поршня 1, штока 2, бабы 3 и верхнего бойка 4. Нижний боек 5 закреплен на подушке 6, а подушка – на шаботе 7. Заготовку (поковку) устанавливают на нижнем бойке. Золотник 8, которым с помощью системы рычагов управляет машинист молота, пускает пар или сжатый воздух под давлением 40…90 Мн/м2(4…9 ат) в нижнюю (под поршень) или верхнюю (над поршнем) полость цилиндра 9. Соответственно падающие части поднимаются или опускаются, масса падающих частей ускоряется суммарной силой собственного веса и полного
 |
давления на поршень.
По типу станины представленный молот является двухстоечным арочным. Крупногабаритные поковки обрабатывают на двухстоечных мостовых молотах, а мелкогабаритные – на одностоечных молотах. Современные паровоздушные молоты в основном имеют массу падающих частей, равную 1…5 т, и применяются для изготовления поковок средней массы из небольших слитков качественной стали, блюмов и прокатной заготовки. Мелкие поковки получают из сортового проката на пневматических ковочных молотах, масса падающих частей которых составляет 0,1…1,0 т.
Пневматический молот (рис. 3) имеет два цилиндра: рабочий 1 и компрессорный 2. Поршень рабочего цилиндра соединен с бабой 3 или баба просто является частью этого поршня. Поршень 4 компрессорного цилиндра приводится от электродвигателя через редуктор и кривошипно-шатунный механизм 5. При соединении попарно верхних и нижних полостей рабочего и компрессорного цилиндров вращение кривошипного вала сообщает бабе непрерывное возвратно-поступательное движение по вертикали, удары по поковке полостей через равные промежутки времени. Воздухораспределительный механизм 6 позволяет, кроме того, вести ковку единичными ударами, держать бабу на весу, прижимать поковку к нижнему бойку, совершать холостой ход, когда баба неподвижна в нижнем положении при непрерывном вращении кривошипного вала. Упругой связью между поршнями рабочего и компрессорного цилиндров в пневматических молотах является воздух. Работоспособность молотов характеризуется энергией удара:
|
|
,
где т – масса падающих частей;
V – скорость падения (3…6 м/с).
 |
Эксплуатационный КПД молотов составляет 2…3 %.
Тяжелые поковки из слитков изготовляют на гидравлических прессах, развивающих усилие до 150 Мн (15000 Т). Гидравлические ковочные прессы применяют в настоящее время и для средних поковок (вагонных осей и т.д.). На рис. 4 показана схема гидравлического пресса. В главном (рабочем) цилиндре 1 перемещается главный (рабочий) плунжер 2, соединенный с подвижной поперечиной 3. Главный цилиндр 1 установлен в неподвижной верхней поперечине 4, которая соединена четырьмя колоннами 5 с нижней поперечиной 6, закрепленной на фундаменте. Верхний боек смонтирован в подвижной поперечине 3, перемещающейся по колоннам 5, нижний боек – в нижней поперечине 6. Подвижная поперечина 3 совершает рабочий ход вниз под действием возвратного плунжера 7, соединенного с поперечиной 3, траверсой 8 и тягой 9 и перемещающегося в возвратном цилиндре 10. Возвратный цилиндр 10 установлен на траверсе. Гидравлический насос 11 высокого давления 20…32 Мн/м2(200…320 ат) подает воду в магистраль пресса через гидравлический аккумулятор 12, который накапливает напорную жидкость во время технологических пауз в работе пресса и отдает ее в магистраль пресса во время рабочего хода. Распределительное устройство 13 во время рабочего хода соединяет главный цилиндр (труба 1) с магистралью высокого давления, а возвратный цилиндр (труба 11) – с приемником (баком) 14 отработавшей воды. При рабочем ходе подвижная поперечина движется вниз, и верхний боек давит на поковку. Когда главный цилиндр соединяется с баком 14, а возвратный цилиндр – с магистралью высокого давления, подвижная поперечина движется вверх. Имеется несколько воздушных резервуаров 15, входящих в систему аккумулятора 12. Полости резервуаров сверху соединены между собой и с аккумулятором. В резервуарах 15 поддерживается необходимое давление воздуха с помощью компрессора. Под таким же давлением находится жидкость в аккумуляторе. Автоматические регуляторы прекращают действие насоса 11, когда жидкость в аккумуляторе поднимется до определенного уровня, и не допускают подачи жидкости в магистраль, если ее уровень в аккумуляторе минимально допустимый.
|
|
Применяют также паро-гидравлические прессы, в которых источником высокого давления является не насос, а специальный аппарат – паровой или воздушный мультипликатор. Принцип действия мультипликатора состоит в следующем. Пар давлением 0,6…1,2 Мн/м2 (6…12 ат) давит на поршень парового цилиндра, шток которого является плунжером гидравлического цилиндра. Гидравлический цилиндр подает жидкость в магистраль высокого давления пресса. Давление жидкости во столько раз больше давления пара, во сколько раз площадь парового поршня больше площади плунжера гидравлического цилиндра. Давление жидкости в магистрали пресса достигает 6 Гн/м2 (600 ат). Усилие пресса определяют по формуле:
|
|
,
где р – давление воды;
F – площадь поперечного сечения рабочего плунжера;
 |
– механический КПД, равный 0,8...0,9.
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Под объемной штамповкой понимают процесс, при котором металл заготовки деформируется с изменением всех размеров заготовки, принимая форму рабочей поверхности специального инструмента – штампа. При этом форма и размеры рабочей полости (ручья) штампа полностью определяют конфигурацию изготовляемой поковки. Штампы по конструкции могут быть одноручьевыми – для деталей простой формы, и многоручьевыми – для сложных. Горячую штамповку ведут в интервале температур, обеспечивающих снятие