Четырехштамповочное устройство для ковки

Четырехштамповочное устройство представляет собой специальный ковочный инструмент, предназначенный для изготовления поковок с длинной осью методом четырехсторонней радиальной ковки на обычном гидравлическом ковочном прессе с открытым штампом. Подобный автономный станок известен как радиально-ковочный станок .

Установка предназначена для деформационной обработки слитков и заготовок из обычных и высоколегированных сталей и сплавов , в том числе труднодеформируемых, в широком диапазоне форм и марок с получением различных цельных и полых поковок, в том числе круглых, квадратных и многоугольных. кованые прутки постоянного и переменного сечения, заготовки гладких и ступенчатых валов, осей , толстостенных труб, механических трубок, обечаек и т.п.

Проектирование и эксплуатация

Устройство состоит из верхнего корпуса и нижнего корпуса с установленными в них верхней плашками нижней и соответственно, а также ползунков, кинематически связанных с корпусами посредством направляющих специальной конструкции и удерживающих прикрепленные к ним боковые плашки. Устройство устанавливается на инструментальный стол пресса открытой ковки так же легко, как и обычные штампы. При этом нижний корпус устройства закреплен на инструментальном столе и всегда остается неподвижным, тогда как верхний корпус прикреплен к ползуну пресса и всегда перемещается вместе с ним. При подъеме пресс-плунжера верхняя матрица также поднимается, а боковые матрицы отводятся, открывая рабочее пространство устройства, куда манипулятором подается заготовка. Когда плунжер пресса опускается, заготовка обжимается одновременно четырьмя штампами. Затем цикл повторяется.

От двух кубиков к четырем

Вторая половина XIX века ознаменовалась появлением гидравлических ковочных прессов, которые стали заменять молоты на кузнечных работах. ^{[ 1 ]} Ковка на ковочных прессах осуществляется двумя штампами, одна из которых совершает возвратно-поступательные движения, а другая остается неподвижной. Это является причиной относительно низкой производительности и высокой трудоемкости традиционной ковки на прессах. Ковка малопластичных и труднодеформируемых сталей и сплавов двумя штампами традиционными методами ковки весьма затруднительна, а иногда практически невозможна из-за высоких растягивающих напряжений в зоне деформации, приводящих к различным дефектам ковки и высокому проценту брака изделий. ^{[ 2 ]} В 1970-х годах механические радиально-ковочные станки (RFM) начали использоваться для крупносерийного производства длинноосных поковок, при которых заготовка обжимается в радиальных направлениях одновременно несколькими парами штампов. Процесс радиальной ковки в механической RFM отличается высокой производительностью ковки. Однако небольшие единичные сокращения заготовки, ограниченные конструкцией этих машин, приводят к локализации деформаций преимущественно в поверхностных зонах заготовки, а металл в сердцевинной зоне остается необработанным. ^{[ 3 ]} В 80-90-е годы появились гидромеханические и гидравлические радиально-ковочные машины, не обладающие недостатками, присущими механическим РПМ. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Тем не менее, радиально-ковочные станки являются весьма специфичным и весьма дорогостоящим оборудованием по сравнению с универсальными ковочными прессами. Применение таких станков на предприятиях с широкой номенклатурой выпускаемых поковок экономически невыгодно и нецелесообразно. Задача изготовления длинноосных поковок методом радиальной ковки на открытых гидравлических ковочных прессах может быть решена с использованием многоштамповочных устройств. Впервые такие устройства, отличающиеся по конструкции и принципу действия, появились в 1980-х годах. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} В настоящее время наиболее распространенным и известным является четырехштамповочное устройство описанной конструкции, разработанное украинскими и российскими учеными. Четырехштамповочные агрегаты в настоящее время не имеют аналогов в мире. Они успешно используются на работах в России, Украине, Испании, Китае и Германии.

Преимущества ковки с помощью ковочного устройства с четырьмя штампами

Использование четырехштамповочных устройств в гидравлических ковочных прессах обеспечивает следующие преимущества по сравнению с традиционными способами ковки двумя штампами:

Возможность ковки малопластичных и труднодеформируемых сталей и сплавов за счет благоприятного напряженно-деформированного состояния металла в зоне деформации.
Увеличение производительности процесса ковки в среднем в 2 раза за счет отсутствия бокового разноса металла и, как следствие, меньшего количества ходов пресса, необходимого для получения поковки необходимых размеров и формы. ^{[ 9 ]}
Экономия электроэнергии за счет меньшего времени работы пресса, а также меньшего расхода энергоносителей, необходимых для подогрева металла между проходами ковки, и меньших потерь металла при повторном нагреве.
Повышение размерной точности поковок после калибровки на станке, позволяющее уменьшить допуски на поковку в 2-2,5 раза и припуски на поковку в 1,5 раза для дальнейшей механической обработки. ^{[ 9 ]}
Увеличение выхода металла на 10-12% ^{[ 9 ]}
Высокая гибкость в эксплуатации и быстрая настройка оборудования под различный диапазон поковок.
Сравнительно невысокая стоимость, низкие эксплуатационные расходы и высокая надежность четырехкиновного ковочного устройства доказаны многолетним опытом его промышленной эксплуатации.

См. также

Виктор Лазоркин, Юрий Мельников. Новые технологии ковки слитков и заготовок четырьмя штампами на прессах открытой ковки. Учеб. 18-й IFM 2011, 12–15 сентября, Питтсбург, США, с. 326-332 (на английском языке) .
Дж. Р. Гонсалес, П. Ф. Дэвид, Дж. Кордон, Дж. М. Плейнс. FEM-моделирование процесса нового устройства радиальной ковки в Сидоре. Учеб. 17-й IFM 2008, ноябрь. 3-7 Сантандер, Испания, с. 237-243 (на английском языке )

Примечания

^ Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства: Учебник для вузов. – Москва: Машиностроение, 1976. – 560 с. (на русском языке).
^ Тюрин В.А. Теория и процессы ковки слитков на прессах. – Москва: Машиностроение, 1979. – 240 с. (на русском языке).
^ Forging at radial forging machines / V.A. Tyurin, V.A. Lazorkin, I.A. Pospelov, Kh.P. Flakhovskiy / Edited by V.A. Tyurin. – Moscow: Mashinostroenie, 1990. – 256 pages. ISBN 5-217-00859-8 (на русском языке)
^ Экспресс-информация. Институт Черметинформации. Москва, 1988. Обработка металлов давлением, металловедение и термическая обработка, порошковая металлургия. Выпуск 11. – с. 1-3 (на русском языке)
^ Нишвиц П.-Й., Мейбом К. Радиальная ковочная машина с гидравлическим приводом для гибкой ковки небольших партий // Stahl und Eisen. – 1990. – Хефт 11. – С. 101-108. (по-английски)
^ Харитонов Л.В., Катков И.С., Рудалев Н.Ф. Устройство и процесс многосторонней ковки на гидравлических ковочных прессах // Кузнечно-штамповочное производство – 1989. – № 6. – С. 3-4 (на русском языке).
^ Лыткин И.Н., Мишулин А.А., Шляхин Н.П., Агахи К.Г. Формирование заготовок и выбор пресса для волочения с применением четырехматрицного инструмента // Кузнечно-штамповочное производство – 1988. – № 3. – С. 5-8 (на русском языке).
^ Патент № JP61273230 Японии, IPC B21J7/18. Кузнечное устройство, обеспечивающее четырехходовой кран/Накадзато Эйити; Japan Steel Works Ltd. – заявка № JP19850114; Опубликовано 03.12.1986 (на английском языке)
^ Jump up to: ^а ^б ^с Виктор Лазоркин, Николай Петров. Четырехштамповочное радиально-ковочное устройство - приставное усовершенствование обычных ковочных прессов. Учеб. 16-й IFM 2006, 15–19 октября Катлерс-Холл, Шеффилд, Великобритания, с. 269-276 (на английском языке)

[1] Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства: Учебник для вузов. – Москва: Машиностроение, 1976. – 560 с. (на русском языке).

[2] Тюрин В.А. Теория и процессы ковки слитков на прессах. – Москва: Машиностроение, 1979. – 240 с. (на русском языке).

[3] Forging at radial forging machines / V.A. Tyurin, V.A. Lazorkin, I.A. Pospelov, Kh.P. Flakhovskiy / Edited by V.A. Tyurin. – Moscow: Mashinostroenie, 1990. – 256 pages. ISBN 5-217-00859-8 (на русском языке)

[4] Экспресс-информация. Институт Черметинформации. Москва, 1988. Обработка металлов давлением, металловедение и термическая обработка, порошковая металлургия. Выпуск 11. – с. 1-3 (на русском языке)

[5] Нишвиц П.-Й., Мейбом К. Радиальная ковочная машина с гидравлическим приводом для гибкой ковки небольших партий // Stahl und Eisen. – 1990. – Хефт 11. – С. 101-108. (по-английски)

[6] Харитонов Л.В., Катков И.С., Рудалев Н.Ф. Устройство и процесс многосторонней ковки на гидравлических ковочных прессах // Кузнечно-штамповочное производство – 1989. – № 6. – С. 3-4 (на русском языке).

[7] Лыткин И.Н., Мишулин А.А., Шляхин Н.П., Агахи К.Г. Формирование заготовок и выбор пресса для волочения с применением четырехматрицного инструмента // Кузнечно-штамповочное производство – 1988. – № 3. – С. 5-8 (на русском языке).

[8] Патент № JP61273230 Японии, IPC B21J7/18. Кузнечное устройство, обеспечивающее четырехходовой кран/Накадзато Эйити; Japan Steel Works Ltd. – заявка № JP19850114; Опубликовано 03.12.1986 (на английском языке)

[multiple-9] Jump up to: ^а ^б ^с Виктор Лазоркин, Николай Петров. Четырехштамповочное радиально-ковочное устройство - приставное усовершенствование обычных ковочных прессов. Учеб. 16-й IFM 2006, 15–19 октября Катлерс-Холл, Шеффилд, Великобритания, с. 269-276 (на английском языке)

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]