Способ ковки заготовок в четырехбойковом ковочном устройстве

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам получения поковок с удлиненной осью из слитков и предварительно деформированных заготовок на ковочных прессах в четырехбойковых ковочных устройствах. В процессе ковки производят обжатия заготовки с четырех сторон, ее подачи и кантовки. При этом относительную подачу заготовки после каждого прохода изменяют по величине, то увеличивая ее, то уменьшая. Ковку на нечетных проходах, начиная с первого, производят с относительными подачами, большими, чем на четных проходах. Выдерживают следующие соотношения: s₁/h₁=1,2-6,5; s₂/h₂=0,5-1,1, где s₁, s₂ - абсолютная подача заготовки на нечетных и четных проходах соответственно, a h₁, h₂ - размер поперечного сечения заготовки до ее обжатия на нечетных и четных проходах соответственно. В результате обеспечивается повышение качества металла поковки и повышение производительности ковки. 1 табл.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам получения поковок с удлиненной осью из слитков, непрерывнолитых и предварительно деформированных заготовок на прессах в четырехбойковых ковочных устройствах.

Оно может быть использовано в машиностроительной и металлургической отраслях промышленности при изготовлении поковок и изделий круглого, квадратного, прямоугольного и других поперечных сечений из конструкционных, нержавеющих, инструментальных, прецизионных, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов.

Известен способ ковки заготовок в четырехбойковом ковочном устройстве (смотри, например, авторское свидетельство СССР №1407639, кл. В 21 J 5/00, опубл. Бюл. изобр. №25, 1988 г.), по которому одной парой бойков осуществляют только радиальные обжатия заготовки со сдвигами бойков одновременно навстречу друг другу и к одному и тому же бойку другой пары. Кантовки заготовки выполняют до совмещения участков, обжатых одной парой бойков с бойками другой пары.

Вышеописанный способ ковки позволяет получать поковку с более высоким качеством металла по сравнению со способами ковки, основанными на четырехсторонних радиальных обжатиях.

Однако при ковке вышеприведенным известным способом не достигается достаточно интенсивная деформационная проработка структуры металла, не обеспечивается высокая производительность процесса и высокая точность поковок.

Известен также способ ковки заготовок и четырехбойковое ковочное устройство для его осуществления (смотри, например, патент Украины №34978 А от 15. 03.2001 г., МКИ B 21 J 1/04, B 21 J 13/02, опубл. в Бюл. изобрет. №2, 15.03.2001 г.). По данному способу ковку осуществляют в три стадии: основную, промежуточную и заключительную. При этом на основной стадии обжатия выполняются с внедрением боковых поверхностей бойков в тело заготовки. На основной и промежуточной стадиях осуществляют черновую ковку, а на заключительной стадии - калибрующую ковку, при которой выравнивают (калибруют) поверхность заготовки, получая при этом заданную геометрическую форму поковки с точными размерами.

Известный способ ковки в четырехбойковом ковочном устройстве обеспечивает получение поковок с минимальными допусками и высоким качеством поверхности.

Однако существенным недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает высокое качество металла, а также не достигается высокая производительность процесса ковки.

В основу изобретения поставлена задача путем изменения режимов ковки обеспечить получение высокого качества металла поковок и повышение производительности процесса ковки.

Поставленная задача достигается тем, что в способе ковки заготовок в четырехбойковом ковочном устройстве на ковочном прессе, включающем обжатия с четырех сторон, подачи и кантовки заготовки, новым является то, что в процессе ковки относительную подачу заготовки периодически, после каждого прохода, изменяют по величине, то увеличивая, то уменьшая ее, при этом ковку на нечетных проходах, начиная с первого, производят с относительными подачами, большими, чем на четных проходах, а также выдерживаются соотношения:

s₁/h₁=1,2-6,5

s₂/h₂=0,5-1,1,

где s₁, s₂ - абсолютная подача заготовки на нечетных и четных проходах соответственно;

h₁, h₂ - размер поперечного сечения заготовки до ее обжатия на нечетных и четных проходах соответственно.

Способ ковки заготовок в четырехбойковом ковочном устройстве, который патентуется, осуществляют следующим образом.

Исходную заготовку в виде слитка или предварительно деформированной заготовки круглого, квадратного или многогранного поперечного сечения нагревают в печи до температуры ковки, подают с помощью манипулятора в рабочее пространство четырехбойкового ковочного устройства, закрепленного на столе гидравлического ковочного пресса, и выполняют ковку с подачами и кантовками заготовки. В процессе ковки относительную подачу заготовки периодически, после каждого прохода, изменяют по величине, то увеличивая, то уменьшая ее, при этом ковку на нечетных проходах, начиная с первого, производят с относительными подачами, большими, чем на четных проходах.

В процессе выполнения ковки на нечетных проходах с большими относительными подачами (ν₁=1,2-6,5) осуществляется интенсивная деформационная проработка металла в поверхностной зоне заготовки, а при ковке с меньшими относительными подачами (ν₂=0,5-1,1) на четных проходах - интенсивная деформационная проработка металла в центральной зоне заготовки. Кроме того, на нечетных проходах, при ковке с большими относительными подачами, заготовке придается специальная форма поперечного сечения, при обжатии которого на четных проходах с малыми относительными подачами достигается максимальный эффект проработки структуры металла в осевой зоне.

Заданные по проходам относительные подачи заготовки обеспечивают повышение производительности процесса и качество металла.

При относительной подаче s₁/h₁ менее 1,2 резко снижается производительность процесса. При значениях s₁/h₁ более 6,5 значительно увеличивается боковое уширение, что также снижает производительность процесса, а также повышается необходимое усилие при ковке.

При s₂/h₂ менее 0,5 существенно снижается производительность ковки, а при значениях s₂/h₂ более 1,1 ухудшается качество металла.

Пример

Слиток массой 115 кг из стали Р6М5 со средним диаметром 175 мм нагрели до температуры 1150°С и ковали в четырехбойковом ковочном устройстве на гидравлическом ковочном прессе усилием 5 МН на поковку круглого поперечного сечения диаметром 95 мм.

Вначале отковали цапфу со стороны головной части слитка, затем слиток подогрели, захватили цапфу манипулятором и проковали за 8 проходов на диаметр 95 мм. Время ковки слитка составило 344 с. После этого заготовку передали на отрезной станок, где отрезали донную и головную часть, а также пробу для исследования качества металла. Полученную поковку и пробу посадили в печь на термообработку и выполнили термообработку. Исследования качества металла показали, карбидная неоднородность соответствовала 5 баллу.

Для сравнения, по способу-прототипу проковали такой же слиток из стали Р6М5 на поковку диаметром 95 мм.

Время ковки слитка составило 416 с, а карбидная неоднородность соответствовала 6 баллу.

Таким образом, при использовании заявляемого способа ковки повышение производительности процесса составило 17,3%, а качество металла улучшилось.

В табл.1 приведены данные по ковке слитков массой 115 кг из стали Р6М5 в четырехбойковом ковочном устройстве на гидравлическом ковочном прессе усилием 5 МН по заявляемому способу (опыты №№1-5) и по способу-прототипу (опыт №6). В процессе ковки получали поковки диаметром 95 мм.

Таблица 1
№ опыта	Технологические параметры	Результаты испытаний	Примечание
Относит. подача на нечетн. проходах, s1/h1, един.	Относит. подача на четных проходах, s2/h2, един.	Время ковки, с	Балл карбидной неоднородности, един.
1	0,8-1,1	0,8-0,9		5
2	2,5-5,2	0,8-0,9	344	5
3	6,6-7,0	0,8-0,9	438	5	Усилие ковки увел. до макс. допуст. на данном прессе
4	2,5-5,2	0,3-0,4	420	5
5	2,5-5,2	1,2-1,3	330	6
6 (прототип)	-	-	416	6

Таким образом, при использовании заявляемого способа ковки производительность процесса повышается на 17,3%, а качество металла улучшается за счет снижения карбидной неоднородности на 1 балл.

Способ ковки заготовок в четырехбойковом ковочном устройстве на ковочном прессе, включающий обжатия с четырех сторон, подачи и кантовки заготовки, отличающийся тем, что в процессе ковки относительную подачу заготовки периодически после каждого прохода изменяют по величине с ее увеличением и уменьшением, при этом ковку на нечетных проходах, начиная с первого, производят с относительными подачами, большими, чем на четных проходах, а также выдерживают соотношения

s₁/h₁=1,2-6,5;

s₂/h₂=0,5-1,1,

где s₁, s₂ - абсолютная подача заготовки на нечетных и четных проходах соответственно;

h₁, h₂ - размер поперечного сечения заготовки до ее обжатия на нечетных и четных проходах соответственно.