Способ изготовления поковок квадратного или прямоугольного поперечного сечения
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления поковок квадратного и прямоугольного поперечного сечения на ковочных прессах. Способ включает предварительную радиальную ковку слитка и последующую окончательную ковку полученной заготовки. Предварительную ковку ведут четырьмя бойками в четырехбойковом ковочном устройстве на ковочном прессе с дополнительными макросдвигами металла в поперечной плоскости заготовки и степенью деформации не менее 7% при каждом единичном обжатии. При этом выдерживают соотношение: F=(1,1-3,0)F1, где F, F1 - площадь поперечного сечения заготовки, полученной после предварительной ковки, и поковки, соответственно. Окончательную ковку производят двумя бойками на ковочном прессе с формированием поковки требуемого поперечного сечения. В результате обеспечивается повышение качества металла и упрощение процесса. 1 табл.
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления поковок квадратного и прямоугольного поперечного сечения на ковочных прессах.
Известен способ ковки заготовок в четырехбойковом ковочном устройстве, включающий обжатие заготовки квадратного поперечного сечения по ребрам в радиальном направлении в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с формированием на каждом последующем проходе поковки квадратного сечения, центральная ось которого смещена относительно центральной оси заготовки предыдущего прохода, со сдвигом в тангенциальном направлении одной из двух пар противоположно расположенных ребер заготовки [1].
Этот способ ковки позволяет получать поковки с высоким качеством металла.
Недостатком данного способа ковки является невозможность получения поковок квадратного или прямоугольного поперечного сечения в широком диапазоне размеров одним комплектом бойков. При изготовлении, с использованием такого устройства, поковок квадратного или прямоугольного поперечного сечения разных размеров требуется несколько комплектов бойков, что приводит к удорожанию процесса.
Известен также способ изготовления поковок различного поперечного сечения, в том числе квадратного и прямоугольного, включающий радиальную ковку слитка четырьмя бойками на радиально-обжимной машине (РОМ) и последующую окончательную ковку полученной заготовки двумя бойками на ковочном прессе с формированием поковки необходимого поперечного сечения [2].
Известный способ ковки обеспечивает получение поковок квадратного и прямоугольного поперечного сечения в широком диапазоне размеров с использованием всего одного комплекта бойков на РОМ и одного комплекта бойков на ковочном прессе.
Недостатками известного способа является невысокое качество металла получаемых поковок, а также необходимость использования при его осуществлении РОМ, относящуюся к дорогому и уникальному оборудованию.
В основу изобретения поставлена задача, путем изменения технологии получения заготовки, обеспечить повышение качества металла и упрощение процесса.
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления поковок квадратного или прямоугольного поперечного сечения, включающем предварительную радиальную ковку слитка четырьмя бойками и последующую окончательную ковку полученной заготовки двумя бойками на ковочном прессе с формированием поковки квадратного или прямоугольного поперечного сечения, новым является то, что предварительную радиальную ковку слитка осуществляют в четырехбойковом ковочном устройстве на ковочном прессе с дополнительными макросдвигами металла в поперечной плоскости заготовки и степенью деформации не менее 7% при каждом единичном обжатии, выдерживая при этом соотношение:
F=(1,1-3,0)F1,
где F, F1 - площадь поперечного сечения заготовки, полученной после предварительной ковки и поковки, соответственно.
Патентуемый способ изготовления поковок осуществляют следующим образом.
Нагретый до ковочной температуры слиток вначале куют на ковочном прессе в четырехбойковом ковочном устройстве с дополнительными макросдвигами металла в поперечной плоскости заготовки и степенью деформации ε не менее 7% при каждом единичном обжатии, до получения заготовки круглого или квадратного поперечного сечения.
В процессе ковки выдерживают соотношение:
F=(1,1-3,0)F1,
где F, F1 - площадь поперечного сечения заготовки, полученной после предварительной ковки и поковки, соответственно.
Полученную заготовку куют также на ковочном прессе двумя бойками до получения поковки квадратного или прямоугольного поперечного сечения с требуемыми размерами.
При степени деформации ε<7% (при каждом единичном обжатии) не обеспечивается требуемая проработка структуры металла и, следовательно, его качество.
При отношении F/А1<1,1 невозможно получить из заготовки круглого поперечного сечения поковку квадратного или прямоугольного поперечного сечения требуемых размеров ковкой двумя бойками.
При отношении F/F1>3,0 производительность всего процесса существенно снижается, так как значительно увеличивается время на формирование поковки из заготовки.
Пример 1. Слиток круглого поперечного сечения из стали Р6М5ФЗ, имеющий средний диаметр 370 мм, нагрели до температуры 1150°С и осуществили предварительную радиальную ковку в четырехбойковом ковочном устройстве на гидравлическом ковочном прессе усилием 5МН. Степень деформации при каждом единичном обжатии составляла 10-18%. Слиток проковали в четырехбойковом ковочном устройстве до диаметра 90 мм. Полученную заготовку диаметром 90 мм проковали на том же прессе усилием 5МН двумя плоскими бойками на поковку квадратного поперечного сечения со стороной квадрата 70 мм (со скругленными ребрами), при соотношении F/F1=1,6.
Аналогичные поковки были получены по способу-прототипу. От полученных поковок отобрали пробы для исследования качества металла.
Испытания способа были проведены и при других значениях параметров ε и F/F1(табл.)
Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что качество поковок, полученных по патентуемому способу (оцениваемое баллом карбидной неоднородности) выше, чем качество поковок, полученных известным способом.
| № п/п | ε,% | F/F1, един. | Балл карбидной неоднородности | Примечание |
| 1 | 5-6 | 1,6 | 5 | |
| 2 | 7-8 | 1,6 | 4 | |
| 3 | 10-18 | 1,6 | 4 | |
| 4 | 10-18 | 1,05 | 4 | Брак по размерам готовой поковки |
| 5 | 10-18 | 3,0 | 4 | |
| 6 | 10-18 | 3,5 | 4 | Снижение производительности процесса |
| 7 (известный) | - | - | 5 |
По сравнению со способом-прототипом, при осуществлении которого используется РОМ, патентуемый способ существенно проще, так как весь процесс осуществляется на прессе.
Пример 2. Слиток массой 5,5 т из стали 5 ХНМ, имеющий средний размер поперечного сечения 580 мм, нагрели до температуры 1180°С и ковали на прессе усилием 20 МН в четырехбойковом ковочном устройстве до диаметра заготовки 300 мм. Полученную заготовку проковали двумя плоскими бойками на втором прессе усилием 20 МН на поковку квадратного поперечного сечения со стороной квадрата 200 мм.
Для сравнения слиток массой 5,5 т из стали 5 ХНМ проковали двумя плоскими бойками по принятой на ОАО «Тяжпрессмаш» технологии на поковки квадратного поперечного сечения со стороной квадрата 200 мм.
Сравнение результатов ковки показано, что при изготовлении поковок по патентуемому способу производительность процесса увеличилась в 1,8 раза по сравнению с принятой на заводе технологией.
Таким образом, патентуемый способ изготовления поковок обеспечивает повышение качества металла (снижение карбидной неоднородности на 1 балл) и упрощение процесса по сравнению со способом-прототипом. По сравнению с традиционным способом изготовления поковок квадратного и прямоугольного сечения на прессах предлагаемый способ позволяет повысить производительность процесса в 1,8 раза.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1639860, МКИ B 21 J 1/04, 1989 г.
2. Ковка на радиально-обжимных машинах. В.А.Тюрин, В.А.Лазоркин, И.А.Поспелов и др. Под общ. ред. В.А.Тюрина. - М.: Машиностроение, 1990, с.217-218.
Способ изготовления поковок квадратного или прямоугольного поперечного сечения, включающий предварительную радиальную ковку слитка четырьмя бойками и последующую окончательную ковку полученной заготовки двумя бойками на ковочном прессе с формированием поковки квадратного или прямоугольного поперечного сечения, отличающийся тем, что предварительную радиальную ковку слитка осуществляют в четырехбойковом ковочном устройстве на ковочном прессе с дополнительными макросдвигами металла в поперечной плоскости заготовки и степенью деформации не менее 7% при каждом единичном обжатии, при этом выдерживают следующее соотношение:
F=(1,1-3,0)F1,
где F, F1 - площадь поперечного сечения заготовки, полученной после предварительной ковки, и поковки соответственно.
