Рис. 99. Прошивка сплошным прошивнем
Прошивка (см. табл. 18). Операция прошивки сплошных заготовок называется часто открытой прошивкой и применяется при изготовлении поковок с осевым отверстием, если не используется полый слиток или трубная заготовка. Прошивку на молотах и прессах осуществляют аналогично. Для прошивки заготовку или
предварительно осаженный (Dk/Hk >=1) слиток устанавливают
на плоский боек или плиту прибыльной стороной вниз (во избежание перемещения наиболее дефектного металла в тело поковки). В качестве инструмента применяют подкладные прошивни. Они бывают коническими сплошными и цилиндрическими полыми. Во избежание разностенности и обеспечения концентричности отверстия при прошивке необходимо соблюсти ряд условий. Кроме требований к форме исходной заготовки и равномерного симметричного прогрева металла большое значение придают правильной центральной установке прошивня. Поскольку открытую прошивку ведут при свободной установке заготовки и инструмента, необходимо обеспечить их соосность.
Хорошо себя зарекомендовал следующий способ.
На установленную между бойками заготовку накладывают шаблон по размеру заготовки (из листового металла) с центральным отверстием, соответствующим размеру прошивня. Через это отверстие на торец заготовки насыпают некоторое количество молотого угля и удаляют шаблон. Оставшийся на торце заготовки слой угля служит для относительно точного центрального размещения прошивня и в то же время является смазкой, облегчающей внедрение прошивня в тело заготовки при надавливании на него верхним бойком.
На рис. 99 показана прошивка коническим прошивнем. После погружения прошивня / до уровня торца заготовки на него устанавливают надставки 2, которые внедряют прошивень на 80—90% от высоты заготовки, при этом образуется удаляемая перемычка толщиной h. Вначале происходит утяжка металла заготовки смежно с выходным отверстием; в конце прошивки нижний край заготовки немного приподнимается по периферии вследствие
радиального течения тонкого слоя металла между прошивнем и нижним торцом заготовки. При слишком тонкой перемычке радиальные деформации могут быть настолько большими, что металл отстает от нижней части боковой поверхности прошивня. Затем заготовку кантуют на 180°, немного обжимают, после чего ее дно пробивают другим прошивнем (его устанавливают тупым концом к металлу). Величиной, характеризующей операцию прошивки, является отношение, диаметра прошивня к диаметру
заготовки dп/Do которое во избежание непредусмотренной осадки
в начале процесса не должно превышать 0,5—0,6, при этом площадь,
накрываемая прошивнем, составляет 25—36%. Если обозначить
сопротивление внедрению прошивня в металл сигма
вн, то в начале
прошивки без осадки необходимо обеспечить следующее соотноше
ние: ___
откуда
Прошивку полым прошивнем применяют для получения полых поковок, когда необходимо удалить менее качественную сердцевину слитка (рис. 100). При прошивке полым прошивнем можно получить относительно больший размер отверстий без осадки заготовки, чем при прошивке сплошным прошивнем. Так как прошивка чаще всего является операцией промежуточной, то большое значение имеет качество прошитого отверстия и его соосность с заготовкой. При работе с крупными слитками их предвари-
тельно осаживают до Dk/Hk => 0,8-1, увеличивая диаметр и уменьшая высоту заготовки перед прошивкой. Это упрощает прошивку и приводит к уменьшению отходов.
При использовании полых прошивней применяют те же приемы, что и при использовании сплошных. Вначале в заготовку вдавливают прошивень, а затем с помощью полых надставок добиваются глубокой прошивки (рис. 100, а), которая заканчивается (рис. 100, б, в) после установки заготовки на кольцо или плиту. Надставки входят в отверстие над прошивнем с двусторонним зазором во избежание потерь на трение, разогрева и трудностей, связанных с удалением из них отхода. Грибовидный отход по длине равен (или больше на 10%) высоте заготовки, поэтому объем его получается значительным: 10—15% от массы заготовки и составляет в некоторых случаях десятки тонн металла. Применение этого способа прошивки целесообразно, если необходимо удалить некачественную сердцевину слитка, что важно для таких поковок, как, например, цельнотянутые котлы, орудийные стволы и т. п. На заводах ПНР применяют жесткие подпорки, подкладываемые под будущий отход, а прошивают на кольце 5, тогда прошивень 1 срезает кольцевой отход и отделяет отход 8 цилиндрической формы. Предельные диаметры прошиваемых отверстий для прессовых поковок регламентируются ГОСТ 7062—79. При прошивке полым прошивнем прибыльная сторона слитка должна быть внизу.
После прошивки отверстий часто следует либо раскатка заготовки с увеличением диаметра, либо протяжка на оправке с увеличением длины полой заготовки, либо последовательно обе эти операции в зависимости от формы поковок.
Прошивни (сплошные, полые, рис. 101, а) изготовляют из стали с повышенным содержанием углерода, например из стали У7 или из штамповой стали 5ХНВ, так как они работают в тяжелых уcло-
виях. Надставки изготовляют из среднеуглеродистой стали. Крупные прошивни (для образования отверстий диаметром 200— 500 мм) изготовляют из стали 5ХНВ. Твердость таких прошивней достигает НВ 363—415. Диаметр сплошных прошивней 250, 320, 400, 450, 500 мм; высота h
np соответственно 150—450, 200— 500, 200—400, 200—500, 250—500 мм. Диаметр d
x на 20—50 мм меньше диаметра d
np. Диаметр полых прошивней 400—700 мм и высота 320—400 мм. Рабочие кромки скруглены (у крупных прошивней r = 20 мм). Два или четыре транспортировочных отверстия, расположенных перпендикулярно к боковой поверхности прошивня, облегчают его установку. При изготовлении небольших поковок заготовки прошивают непосредственно в процессе ковки с одного нагрева. При прошивке крупных заготовок применяют комбинированные плоские и с отверстием нижние плиты (рис. 101, б), передвигаемые подвижным столом пресса. Плиты скрепляют крюками 2. В плите с отверстием 1 имеется вставное кольцо из легированной стали.
Если толщина прошиваемой заготовки менее 50—60 мм, то вместо прошивки может быть применена пробивка отверстия пуансоном в подкладном кольце. В этом случае получают значительный отход, так как он имеет размеры отверстия. Тонкие заготовки пробивают двумя режущими кромками: одна на кольце, другая на пуансоне.
Более толстые заготовки пробивают инструментом с одной режущей кромкой. В отличие от прошивней, пластически внедряющихся в заготовку с ее радиальной раздачей, в описываемом случае инструмент в виде дорна с заостренной прямоугольной кромкой пробивает заготовку при деформации сдвига. По этой схеме отверстия в заготовках получают, внедряя дорн с одной стороны заготовки, расположенной на кольце, или с двух сторон с поворотом заготовки на 180° в плоскости ее оси, если заготовка расположена на сплошной плите. Для установления примерного соотношения между толщиной отхода и диаметром дорна используем простейший расчет, пренебрегая силами трения. При односторонней пробивке металла
h' < 0,3d.
Толщина отхода в рассмотренных условиях не превышает 0,3 диаметра отверстия; если высота заготовки больше этой величины, то следует применить более сложную двустороннюю пробивку заготовки (с поворотом после первой пробивки и окончательную пробивку с противоположной стороны). Толщина отхода при этом меньше, чем при односторонней пробивке и составляет (0,2— 0,25) d.