Кувальний молот для ковальської протяжки заготовок

1. Кувальний молот для ковальської протяжки заготовок, що містить шабот з установленим на ньому нижнім робочим інструментом, втримувані станиною падаючі частини, які містять бабу з верхнім робочим інструментом, що змонтовані на штоці, привід молота та механізм його управління, який відрізняється тим, що як нижній робочий інструмент використаний чотирибойковий кувальний пристрій, що містить тримачі верхнього і нижнього бойків з похилими площинами, кінематично пов'язані з ними тримачі бічних бойків з похилими площинами, що відповідають похилим площинам тримачів верхнього і нижнього бойків, установлені з можливістю переміщення відносно тримачів верхнього і нижнього бойків і пов'язані з ними за допомогою розвідних напрямних, і чотири бойки, закріплені на відповідних тримачах бойків, при цьому тримач верхнього бойка з верхнім бойком і тримачі бічних бойків з бічними бойками становлять рухливі частини пристрою відносно нерухливого тримача нижнього бойка з нижнім бойком, і витримується співвідношення: m2 / m1  0,030  0,200 , Винахід стосується галузі обробки металів тиском, а саме кувальних молотів, і може бути використаний при куванні-протяжці злитків і заготовок з різних сталей і сплавів. Винахід може бути використаний у машинобудівній і металургійній промисловості при виробництві поковок з подовженою віссю круглого, квадратного й прямокутного перерізів з вуглецевих і легованих сталей і сплавів, а також кольорових металів і сплавів. Відомий кувальний молот, що включає шабот з нижнім робочим інструментом, станину, падаючі частини, що складаються з баби з верхнім робочим інструментом і штока, привод і механізм управління (Кузьминцев В.Н. Ковка на молотах и прессах: Учебник для сред, проф.-техн. училищ. М.: Высшая школа, 1979. - С. 141-142). Відома конструкція кувального молота може бути використана для протяжки різних литих і попередньо деформованих заготовок на поковки круглого, квадратного й прямокутного поперечного перерізу. Недоліками даного молота є те, що він не забезпечує високу продуктивність процесу, не дозволяє одержувати точні поковки і характеризується низьким виходом придатного металу. Найбільш близьким до пропонованого кувального молота, вибраним як прототип, є молот, що включає шабот з установленим на ньому нижнім робочим інструментом, що являє собою бойок з плоскою верхньою поверхнею, станину, що втримує падаючі частини, які складаються з баби з (13) 97607 (11) UA (19) m2 - маса рухливих частин кувального пристрою, а тримач верхнього бойка підпружинений відносно тримача нижнього бойка. 2. Молот за п. 1, який відрізняється тим, що тримач верхнього бойка підпружинений відносно тримача нижнього бойка за допомогою пружин стиснення або пневмопружин, або пневмопружин, установлених усередині пружин стиснення. 3. Молот за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що тримачі бойків виконані за одне ціле з відповідними бойками. C2 де: m1 - маса падаючих частин молота; 3 верхнім робочим інструментом, що являє собою бойок із плоскою нижньою поверхнею, і штока, а також привод і механізм управління (Ковка и объемная штамповка стали. Справочник в двух томах. Колл. авторов. Под ред. M.B. Сторожева. Том 1. Изд. 2-е. - М.: Машиностроение. - С. 177). Недоліками відомого молота є те, що він не забезпечує високу продуктивність процесу, вихід придатного металу, точність і якість поверхні одержуваних поковок, внаслідок обтиснення заготовки тільки двома робочими інструментами в одному напрямку, що призводить до нерівномірності деформації заготовки, бічного розширення й необхідності частих кантувань на великий кут. Задачею винаходу є створення кувального молота для ковальської протяжки заготовок, у якому шляхом конструктивних змін забезпечується одночасне рівномірне обтиснення заготовки з чотирьох боків, що призводить до підвищення продуктивності процесу, виходу придатного металу, точності й якості одержуваних поковок. Поставлена задача вирішується тим, що в кувальному молоті для ковальської протяжки заготовок, що містить шабот з установленим на ньому нижнім робочим інструментом, станину, падаючі частини, що містять бабу з верхнім робочим інструментом і шток, привод і механізм управління, новим є те, що як нижній робочий інструмент використаний чотирибойковий кувальний пристрій, що містить тримачі верхнього і нижнього бойків з похилими площинами, кінематично пов'язані з ними тримачі бічних бойків з похилими площинами, що відповідають похилим площинам тримачів верхнього і нижнього бойків, установлені з можливістю переміщення відносно тримачів верхнього і нижнього бойків і пов'язані з ними за допомогою розвідних напрямних, і чотири бойки, закріплені на відповідних тримачах бойків, при цьому тримач верхнього бойка з верхнім бойком і тримачі бічних бойків з бічними бойками становлять рухливі частини пристрою відносно нерухливого тримача нижнього бойка з нижнім бойком і витримується співвідношення: m2 / m1  0,030  0,200 , де: m1 - маса падаючих частин молота; m2 - маса рухливих частин кувального пристрою, а тримач верхнього бойка підпружинений відносно тримача нижнього бойка. Досягненню технічного результату сприяє і те, що залежно від конструктивних особливостей кувального молота, що виготовляється для кування конкретних заготовок, спрощення його виготовлення, складання й експлуатації: тримач верхнього бойка може бути підпружинений відносно тримача нижнього бойка за допомогою пружин стиснення або пневмопружин, або пневмопружин, установлених усередині пружин стиснення; тримачі бойків можуть бути виконані за одне ціле з відповідними бойками. Між сукупністю суттєвих ознак винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'я 97607 4 зок. Використання як нижнього робочого інструмента чотирибойкового кувального пристрою, що містить тримачі верхнього і нижнього бойків з похилими площинами, кінематично пов'язані з ними тримачі бічних бойків з похилими площинами, що відповідають похилим площинам тримачів верхнього і нижнього бойків, установлені з можливістю переміщення відносно тримачів верхнього і нижнього бойків і пов'язані з ними за допомогою розвідних напрямних, і чотири бойки, закріплені на відповідних тримачах бойків, забезпечує можливість обтиснення заготовки одночасно двома парами бойків, розташованих в двох взаємно перпендикулярних площинах, з прикладанням до неї одночасно сили нормального обтиснення і сили зрушення в напрямку нижнього бойка, що призводить, поперше, до відсутності бічного розширення, глибокого проникнення деформацій по всьому перерізу заготовки і їх інтенсифікації при кожному одиничному обтисненні, а це знижує кількість циклів обтиснень і кантувань і міжопераційних підігрівів заготовки, а по-друге, до виключення розривів у серцевині поковки і внутрішніх дефектів литої структури металу, а також зменшення товщини дефектного поверхневого шару металу. У результаті підвищуються якість поверхні і розмірна точність поковок, а також продуктивність процесу і вихід придатного металу. Установлення співвідношення m2 / m1  0,030  0,200 , де m2 - маса рухливих частин кувального пристрою, що являють собою тримач верхнього бойка з верхнім бойком і тримачі бічних бойків з бічними бойками, а m1 - маса падаючих частин молота, забезпечує високу продуктивність процесу за рахунок того, що при такому співвідношенні енергія падаючих частин молота має величину, що необхідна й достатня для надавання руху рухливим частинам кувального пристрою і пластичної деформації заготовки. При співвідношенні m2 / m1  0,200 витрати енергії на розгін рухливих частин кувального пристрою, а також на подолання опору пружин, при ударі по них падаючими частинами молота, дуже великі. Ці витрати енергії можуть перевищувати 50 % від енергії, яку мають падаючі частини молота. Внаслідок цього, на пластичну деформацію також буде витрачатися значно менше енергії, ніж її є в падаючих частинах молота, і витяжка з цієї причини буде відбуватися менш ефективно, тобто знизиться продуктивність процесу. При співвідношенні m2 / m1  0,030 можливе швидке руйнування деталей рухливих частин кувального пристрою через їх недостатню конструктивну міцність. При такому співвідношенні мас практично неможливо виготовити рухливі частини кувального пристрою, що витримують ударні навантаження падаючих частин молота масою m1 . Виконання тримача верхнього бойка підпружиненим відносно тримача нижнього бойка забезпечує точне осьове переміщення тримача верхнього бойка, а також додатковий опір кувального пристрою енергії падаючих частин молота елементами, що амортизують, - пружинами стиснення 5 або пневмопружинами, або і тими й іншими, що приводить до можливості регулювання сили удару падаючих частин молота, що також підвищує продуктивність процесу кування. А виконання тримачів бойків за одно ціле з відповідними бойками забезпечує їх надійне з'єднання, зниження ймовірності поломок, що також підвищує продуктивність. Заявлений кувальний молот для ковальської протяжки заготовок пояснюється кресленнями, де нафіг. 1 представлений загальний вид кувального молота для ковальської протяжки заготовок у статиці; на фіг. 2 - загальний вид чотирибойкового кувального пристрою, встановленого на кувальному молоті, у статиці, вид спереду (при розведеному положенні бойків); на фіг. 3 - загальний вид чотирибойкового кувального пристрою (вид зверху); на фіг.4 - виносний елемент А (варіант 1) на фіг. 2; на фіг. 5 - виносний елемент А (варіант 2) на фіг. 2; на фіг. 6 - загальний вид чотирибойкового кувального пристрою, вид спереду (бойки виконані за одне ціле з тримачами бойків); на фіг. 7 загальний вид чотирибойкового кувального пристрою, встановленого на кувальному молоті, у динаміці, вид спереду (у процесі обтиснення заготовки). Кувальний молот для ковальської протяжки заготовок у найкращому варіанті свого виконання, що не є єдино можливим (фіг. 1), містить шабот 1 з встановленим на ньому чотирибойковим кувальним пристроєм 2 як нижнім робочим інструментом, станину 3, що може бути аркового або мостового типу, втримувані станиною 3 падаючі частини, що містять бабу 4 з верхнім робочим інструментомбойком 5 і шток 6, привод і механізм управління (на кресленнях не показані). Бойок 5 виконаний з плоскою нижньою поверхнею. Кувальний пристрій 2 у випадку його невеликих розмірів може бути встановлений на закріпленій на шаботі 1 подушці (на кресленнях не показана). Кувальний пристрій 2 (фіг. 2, 3) містить тримач 7 верхнього бойка і тримач 8 нижнього бойка з похилими площинами, кінематично пов'язані з ними два тримачі 9, 10 бічних бойків з похилими площинами, що відповідають похилим площинам тримачів 7, 8 верхнього і нижнього бойків, і чотири бойки, закріплені на відповідних тримачах бойків: верхній бойок 11, нижній бойок 12 і бічні бойки 13, 14. При цьому тримачі 9, 10 бічних бойків установлені з можливістю переміщення відносно тримачів 7, 8 верхнього і нижнього бойків і пов'язані з ними за допомогою розвідних напрямних 15. Тримач 7 верхнього бойка виконаний підпружиненим відносно тримача 8 нижнього бойка шляхом установки в напрямних колонках 16 сталевих пружин 17 стиснення (фіг. 2) або пневмопружин 18 (фіг, 4), або пневмопружин 18, установлених усередині сталевих пружин 17 стиснення (фіг. 5). Тримач 7 верхнього бойка з верхнім бойком 11 і тримачі 9, 10 бічних бойків з бічними бойками 13, 14 становлять рухливі частини пристрою відносно нерухливого тримача 8 нижнього бойка з нижнім бойком 12 і при цьому витримується співвідношення: m2 / m1  0,030  0,200 , 97607 6 де: m1 - маса падаючих частин молота; m2 - маса рухливих частин кувального пристрою. Тримачі бойків можуть бути виконані за одне ціле з відповідними бойками, утворюючі цільні конструкції верхнього тримача 19 з бойком, нижнього тримача 20 з бойком і бічними тримачами 21, 22 з бойками (фіг. 6), при цьому принцип роботи кувального пристрою 2 не змінюється. Кувальний молот для ковальської протяжки заготовок працює таким чином. За рахунок установки пружин 17 або 18 робочий простір чотирибойкового кувального пристрою 2 розкритий на необхідний розмір (фіг. 2). Маніпулятором (на кресленнях не показаний) у робочий простір подають заготовку 23. Потім включають механізм управління приводом молота, який, впливаючи на поршень будь-яким енергоносієм стисненим повітрям, парою тощо, приводить у рух падаючі частини молота, кінетична енергія яких перевищує енергію вільного падіння. При цьому бойок 5 своєю нижньою поверхнею вдаряє по тримачу 7, який разом з верхнім бойком 11 переміщається в напрямку до заготовки 23. Тримач 7 верхнього бойка за допомогою розвідних напрямних 15 через похилі площини впливає на похилі площини тримачів 9, 10 бічних бойків, які за рахунок цього рухаються разом з бічними бойками 13, 14 у радіальних напрямках і до нижнього бойка 12 і починають одночасно обтискати заготовку 23 (фіг. 7). Після того, як енергія падаючих частин молота повністю витратиться на приведення у рух рухливих частин пристрою 2, подолання опору пружин і обтиснення заготовки 23, енергоносій подають під поршень і падаючі частини молота піднімаються вгору. За рахунок розтиснення пружин 17 або подачі стисненого повітря під поршень пневмопружин 18 переміщається вгору і тримач 7 з верхнім бойком 11. Розвідні напрямні 15 при цьому переміщають вгору і в боки тримачі 9, 10 разом з бічними бойками 13, 14, відкриваючи тим самим робочий простір кувального пристрою для поздовжнього переміщення та/або повороту заготовки навколо осі. Після цього цикл повторюється. Промислові випробування кувальних молотів для ковальської протяжки заготовок, один з яких був виготовлений за пропонованою конструкцією, а інший - за прототипом, показали значні переваги кувального молота, що заявляється. У пароповітряний кувальний молот подвійної дії зі станиною аркового типу МІ343А (ГОСТ 975285) як нижній робочий інструмент був встановлений чотирибойковий кувальний пристрій відомої 6 конструкції (див. UA 29183 А, МПК B21J 13/02, оп. 16.10.2000). При цьому тримач верхнього бойка виконаний підпружиненим відносно тримача нижнього бойка шляхом установки в напрямних колонках пневмопружин, установлених усередині сталевих пружин стиснення. Маса падаючих частин молота становила 2000 кг, маса рухливих частин кувального пристрою - 170 кг. Проведено порівняльний аналіз двох процесів одержання поковок діаметром 150 мм із заготовки діаметром 350 мм. При куванні на кувальному мо 7 лоті-прототипі заготовку з інструментальної сталі кували двома вирізними бойками за 18 проходів за схемою: 350 мм  320×365 мм  320 мм  290×330 мм  290 мм  260×300 мм  260 мм  240×270 мм  240 мм  220×250 мм  220 мм  200×230 мм  0200  180×210 мм  180 мм  160×190 мм  0160 мм  150×170 мм  0150 мм. Кування такої ж заготовки в кувальному молоті, що заявляється, здійснювали всього лише за 4 проходи за схемою: 350 мм  240×355 мм  240×200 мм  150×150 мм  150 мм. Таким чином, для одержання чорнової заготовки діаметром 150 мм при куванні в кувальному молоті, що заявляється, треба було в 4,5 рази менше проходів, ніж при куванні двома бойками на 97607 8 молоті-прототипі, і відповідно, завдяки зменшенню кількості проходів і міжопераційних підігрівів заготовки, продуктивність збільшилася в 2,5 рази. Поковки вийшли без поверхневих дефектів, що дозволило зменшити знімання бракованого поверхневого шару металу й, відповідно, збільшити вихід придатного. Крім того, внаслідок зменшення кількості додаткових підігрівів заготовки на 2-2,5 % зменшився вигар металу, що також збільшило вихід придатного. Поковки вийшли без внутрішніх пор і внутрішніх дефектів литої структури металу з високими показниками якості мікроструктури. У порівнянні з прототипом удалося знизити в 2-2,5 рази допуски і в 1,5 рази припуски, внаслідок чого підвищився коефіцієнт використання металу. Таким чином, досягаються підвищення якості поверхні і розмірної точності поковок, а також продуктивності процесу й виходу придатного металу. 9 97607 10 11 97607 12 13 97607 14 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601