Ковальський інструмент для кування поковок типу пластин

Корисна модель відноситься до галузі обробки металів тиском, а саме до конструкції інструмента для виготовлення поковок типу пластин зі зливків на кувальних пресах. Відомий спосіб кування плит [1], за яким виготовлення пластин відбувається з використанням комбінованих бойків (верхнього випуклого та нижнього вирізного), з кутом вирізу робочих поверхонь 90-120°. Використання такого бойка призводить до високої нерівномірності розподілу деформацій за перерізом пластини [2], завдяки утворенню застійних зон у місці контакту заготовки з нижнім вирізним бойком. Це призводить до недостатнього пророблення структури металу в нижній частині пластини. Найбільш близьким аналогом пристрою, обраним як прототип, є конструкція бойків з кутом робочих поверхонь 90-120° для кування за способом [3]. За цим способом кут вирізу нижнього бойка дорівнює куту R ³D R ³ D - HП 2 i B 2 верхнього; радіуси округлення цих кутів дорівнюють H відповідно. При куванні такими бойками з використанням операції кантування V-подібного напівфабрикату на 180° відбудеться пророблення найбільш дефектної осьової зони поковки та зниження трудомісткості процесу кування внаслідок зменшення числа операцій та змін інструмента. Такий спосіб кування забезпечує пророблення структури металу тільки 70% площини поперечного перерізу заготовки (Фіг.1), бічна поверхня залишається непродеформованою. Виріз V- подібних бойків в межах 90-120° призводить до появи утягнень на кутах пластини, які утворюються внаслідок їхнього зминання при вивороті заготовки в протилежний бік (Фіг.1). Як наслідок необхідно збільшувати припуск на механічну обробку для одержання прямокутної поковки заданих розмірів. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення рівномірності розподілу деформацій та температур за перерізом прямокутної поковки, зменшення величини утягнень в кута х пластини, а також усунення внутрішні х дефектів зливків. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що кути вирізів бойків повинні знаходитися в межах 120R =D 2 ). Радіус скруглення 150°, а радіуси округлення верхнього бойка повинні дорівнювати радіусу заготовки ( B нижнього вирізного бойка менше впливає на розподіл деформацій і може дорівнювати RH=(0.1...0.5)·D. При цьому ширина бойка повинна знаходитися за формулою В=(0.5...1.0)·D, та дорівнювати ширині нижнього бойка. Збільшення ширини призведе до суттєвого зросту зусилля деформування. За допомогою метода скінчених елементів (МСЕ) було розраховано поле температур та деформацій для різних кутів вирізів бойків. Отримані результати показують, що найбільш рівномірний розподіл деформацій забезпечують кути в межах 120-150° (Фіг.2). На кресленнях зображено розподіл температур, деформацій та утворення утягнень для різних кутів вирізу бойків. На Фіг.3 показано опуклий верхній бойок, а на Фіг.4 - результати ультразвукового контролю. Згідно з запропонованим інструментом було виготовлено верхній опуклий бойок (Фіг.3). Як нижній деформуючий інструмент використовували вирізний бойок, що входить до комплекту бойків для автоматизованого ковальського комплексу АКК - 100ΜΗ, з кутом вирізу 130°, та радіусом округлення вирізу 100мм. Промислова апробація відбувалася при куванні пластини зі зливка вагою 21 тони сталі 5ХНМ. Виготовлена поковка відповідає необхідним розмірам та технічним умовам. Результати ультразвукового контролю показали високе та рівномірне пророблення структури металу та повне усунення осьових дефектів зливка (Фіг.4). Джерела інформації: 1. A.C. 32682 А МПИ В21J1/04. Україна. Спосіб виготовлення поковок типу пластин / Л.М. Соколов, Б.О. Ми хайленко, М.М. Кузнецов (Україна). - №98010167; Заявлено 14.01.1998; Опубл.15.02.2001, Бюл. №1. 2. Соколов Л. Η., Михайленко Б.Е., Кузнецов H.H., Гребенюк Τ.Α. Новый технологический процесс ковки плит // Совершенствование процессов и оборудования обработки давлением в металлургии и машиностроении: Сб-к науч., тр удов - Краматорск: ДГМА, 2000. - с.171-173. 3. Д.П. 58730 Україна. Спосіб виготовлення поковок типу пластин / І.С. Алієв, С.А. Близнюк, О.Є. Марков, Б.О. Ми хайленко, Л.М.Соколов (Україна). Заявка №2002097259; Заявл. 6.09.02; Опубл. 15.08.2003, Бюл. №8.