ООО Лазоркин-Инжиниринг
Главная → Продукция → Четырехбойковое ковочное устройство

Четырехбойковое ковочное устройство

Устройство предназначено для четырехсторонней радиальной ковки слитков и заготовок широкого марочного и профильного сортамента на гидравлическом ковочном прессе. При ковке в четырехбойковом ковочном устройстве (блоке) нержавеющих, инструментальных штамповых, быстрорежущих, титановых, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов обеспечивается повышение производительности процесса не менее чем в 2 раза, существенно снижаются потери металла, улучшается качество поверхности поковок и качество металла, по сравнению с традиционной технологией ковки двумя бойками на ковочном прессе.

ЧЕТЫРЕХБОЙКОВОЕ КОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

  

Рис.1. Общий вид четырехбойкового ковочного блока:
1, 2, 3, 4 - держатели бойков; 5, 6, 7, 8 - бойки; 9, 10, 11, 12 - направляющие

Четырехбойковый ковочный блок устанавливается и закрепляется на столе гидравлического ковочного пресса, например усилием от 2 до 150 МН вместо обычных бойков и позволяет осуществить ковку слитков и заготовок с дополнительными макросдвигами четырьмя бойками.

Четырехбойковый ковочный блок состоит из нижнего 1 и верхнего 2 корпусов, ползунов 3, 4, бойков 5-8, боковых направляющих 9-12. Нижний корпус жестко закреплен на столе пресса. Перед началом работы верхний корпус крепится на подвижной траверсе пресса. Боек 8 закреплен на нижнем корпусе и остается неподвижным в процессе ковки. Боек 6 закреплен на верхнем корпусе и в процесса работы пресса перемещается вместе с ним. Бойки 5, 7 закреплены на ползунах 3, 4. При движении подвижной траверсы вверх верхний корпус перемещается вместе с ней и с помощью восьми направляющих 9-12 разводит в стороны ползуны 3, 4 с боковыми бойками 5, 7 открывая рабочее пространство блока. Слиток или заготовку с помощью манипулятора подают в раскрытое рабочее пространство ковочного блока на нижний боек 8. При ходе подвижной траверсе пресса вниз верхний корпус также перемещается вниз и с помощью наклонных поверхностей, имеющихся в переднем и нижнем корпусах, перемещает ползуны 3, 4 вместе с бойками 5, 7. При этом бойки 5, 7 совершают движение не только навстречу друг другу, но и одновременно опускаются вниз в направлении бойка 8, создавая в обрабатываемой заготовке дополнительные сдвиговые деформации. Работа такого устройства обеспечивает одновременное обжатие заготовки с четырех сторон.

Оригинальная конструкция боковых направляющих обеспечивает не только центрирование верхнего корпуса блока относительно нижнего и ползунов относительно корпусов, но и разведение ползунов  с закрепленными на них боковыми бойками без использования каких-либо дополнительных механизмов. За счет этого обеспечивается компактность устройства и его высокая надежность в работе.

Четырехбойковые ковочные блоки могут быть оснащены водяной системой охлаждения бойков и узлов трения. Кроме того, ковочный блок имеет автоматизированную систему подачи смазки в узлы трения, управление которой располагают на пульте ковочного пресса. Системы охлаждения и смазки позволяют четырехбойковому ковочному блоку работать длительное время без перегрева узлов трения и с минимальным износом рабочих поверхностей бойков. Потери на трение при рабочих нагрузках в ковочном блоке составляют не более 5%. 

Использование ковочного блока позволяет:

-Увеличить производительность ковки в 1,5-3 раза по сравнению с ковкой на прессе с двумя бойками
-Увеличить выход годного металла на 8-15%
-Уменьшить в 2-2,5 раза допуски на поковки и в 1,5 раза припуски на последующую механическую обработку, что дает экономию 40-50 кг. металла на 1 т поковок
-Уменьшить затраты электроэнергии при протяжке на 30-40%
-Уменьшить расход газа на нагрев металла на 25-30% в результате исключения дополнительных подогревов
-Улучшить изотропность металла  и его физико-механические свойства
-Расширить марочный и профильный сортамент поковок
-Обрабатывать малопластичные марки сталей и сплавов, не поддающиеся традиционным технологиям ковки.
 
Материалы поковок
 
  • все типы сталей от углеродистых до высоколегированных, включая труднодеформируемые
  • специальные сплавы
  • все ковкие металлы и материалы (наприм. титан, цирконий, алюминий)

Формы поковок

  • круг, квадрат, полоса
  • прутки полигонального сечения
  • ступенчатые валы
  • бесшовный трубы, обечайки и другие полые поковки, в том числе ступенчатые и т.д.

Производительность

Рис. 2. Производительность процессов ковки слитков разной массы в зависимости от величины укова

При ковке двумя бойками (по традиционной технологии) после каждого обжатия появляется значительное боковое уширение металла, за счет чего существенно снижается интенсивность вытяжки  заготовки в направлении её продольной оси. Это приводит к необходимости выполнять дополнительные кантовки и обжатия заготовки для получения поковки требуемого поперечного сечения и длины.

За счет четырехстороннего обжатия заготовки в ковочном блоке боковое уширение металла отсутствует или минимально. Поэтому требуется меньше циклов обжатия и кантовок заготовки. Это приводит к повышению производительности ковки.

При деформации в ковочном блоке остывание заготовки происходит значительно медленнее, чем при традиционной ковки двумя бойками, за счет интенсивного деформационного разогрева заготовки. Это в свою очередь приводит к уменьшению дополнительных подогревов заготовки, а, следовательно, к сокращению цикла производства.

Качество металла и точность поковок

Рис. 3. Схема обжатия заготовки в четырехбойковом ковочном блоке:
1 - нижний (неподвижный) боек; 2, 4 - боковые бойки; 3 - верхний боек; 5 - сечение заготовки; 6 - сечение поковки

Четырехсторонняя схема обжатия в ковочном блоке обеспечивает сжимающие напряжения в поверхностной зоне заготовки, что позволяет деформировать малопластичные труднодеформированные стали и сплавы. По этому признаку ковка в ковочных блоках на прессе имеет сходство с ковкой на радиально-ковочных машинах (РКМ). По другим параметрам ковка в четырехбойковочных ковочных блоках выгодно отличается от ковки на РКМ. Ковка на РКМ не позволяет проработать (продеформировать) литую структуру металла одинаково хорошо по всему поперечному сечению поковки.

В четырехбойковом ковочном блоке, разработанном нами, бойки кроме движения в радиальном направлении, как это имеет место на РКМ, перемещаются также и в тангенциальном направлении, за счет чего создаются дополнительные сдвиговые деформации в поперечном сечении заготовки. Благодаря этому, а также за счет увеличенных единичных обжатий заготовки (по сравнению с ковкой на РКМ) достигается глубокая проработка литой структуры металла. При изготовлении в ковочном блоке поковок из различных конструкционных легированных, инструментальных и нержавеющих сталей, а также прецизионных, жаропрочных и жаростойких сплавов, дефекты в виде пористости в материале поковки отсутствуют, а качество металла поковок полученных ковкой в блоке выше качества металла поковок полученных ковкой на РКМ.

Технология ковки в ковочных блоках позволяет обеспечить допуски ± 0,8-2,0 мм в зависимости от размера поперечного сечения поковки. Для этого технологией предусмотрена калибровка поковок в бойках специальной конструкции, либо ковка в специальном калибровочном блоке после ковки в черновом блоке без дополнительного подогрева заготовок. Для поковок, получаемых в ковочном блоке, можно использовать более узкие (жёсткие) допуски на размеры, чем для поковок, получаемых на современных РКМ.

Экономия металла

Четырехсторонняя схема обжатия в ковочном блоке бойками специальной конструкции обеспечивает сжимающие напряжения в периферийной кольцевой зоне заготовки, что позволяет проводить ковку без поверхностных дефектов. За счет этого уменьшается съём бракованного поверхностного слоя металла при адъюстажной обработке, что увеличивает выход годного металла.

Кроме того, уменьшение количества дополнительных подогревов металла приводит к меньшему его угару, что также приводит к повышению выхода годного металла, а, следовательно, к его экономии.

Энергозатраты

Энергозатраты при ковке в четырехбойковом ковочном блоке, по сравнению с традиционной ковкой двумя бойками на прессе, уменьшаются за счет более экономичного способа ведения ковки, при котором практически отсутствует боковое уширение металла, а весь деформируемый объем металла перемещается при каждом единичном обжатии в направлении продольной оси заготовки.

Энергозатраты при нагреве заготовок уменьшаются за счет сокращения дополнительных подогревов заготовок.

Опыт промышленной эксплуатации

Начиная с 2005 года на предприятии ОАО "Тяжпрессмаш" на двух прессах усилием 20 МН работают четырёхбойковые ковочные устройства, в которых куют слитки массой от 5 до 10 т из углеродистых, конструкционных легированных и инструментальных сталей. За время эксплуатации ковочных блоков было проковано более 50 000 т поковок, в основном на экспорт.

 Опыт эксплуатации ковочного устройства на прессах усилием 20 МН показал следующее:

1. Производительность процесса ковки увеличилась в 2 раза по сравнению с традиционной ковкой слитков двумя бойками на этом же прессе.

2. Выход годного металла при изготовлении поковок по новой технологии в ковочном устройстве увеличился на 10-12%.

3. Калибровка поковок в ковочном устройстве позволила уменьшить допуски в 2-2,5 раза и уменьшить припуски для последующей механической обработки в 1,5 раза. Уменьшение припусков для обдирки поковок на металлорежущих станках в 1,5 раза позволило экономить 40-50 кг металла на 1т поковок.

4. Расход газа уменьшился на 25-30% в результате исключения дополнительных подогревов заготовки.

Длительная эксплуатация ковочного устройства в промышленных условиях на ковочном прессе усилием 20МН показала высокую надёжность разработанной конструкции устройства.

 Четырёхбойковое ковочное устройство имеет водяную систему охлаждения, включая охлаждение бойков и систему смазки.

ОАО "Тяжпрессмаш" спроектировало и поставило 4 ковочных устройства на российские заводы ОАО "Буммаш", Корпорация ВСМПО АВИСМА, ООО "ССМ Тяжмаш", а также 8 ковочных блоков на заводы Китая и один ковочный блок в Германию.

Дополнительную информацию о четырехбойковом ковочном устройстве можно получить в разделе Публикации.

 

Лазоркин Виктор Андреевич
к.т.н., специалист в области обработки металлов давлением,
свободной ковки на прессах и радиально-ковочных машинах
Моб. + 38 067 9772743
Моб. + 38 066 4294295
e-mail: lazorkin.engineering@gmail.com