Передача и скручивание

Передача — операция, при выполнении которой сме­щают одну часть заготовки относительно другой при сохранении параллельности осей или плоскостей частей заготовки (рис. 7.16).

Для заготовок небольшой толщины эту операцию выполняют с помощью двух пластин. Пластину / кладут на наличник наковальни, а на нее нагретую заготовку 2, которую удерживают кувалдой 3. На зависшую часть кладут другую пластину 4, по ней ударяют молотком или кувалдой и получают требуемое смещение одной части заготовки относительно другой (рис. 7.16, а). На заго­товках больших размеров сначала делают надрубки (рис. 7.16, б), а затем получают смещение частей заго­товки в одной плоскости (рис. 7.16, б). При надрубке заготовки с двух сторон на требуемом расстоянии / (рис. 7.16, г) получают смещение частей заготовки в двух плоскостях (рис. 7.16, д}.

Дефекты при передаче могут проявляться в виде пере­резания волокон и пережимов в местах течения металла, поэтому пластины и другой инструмент должны иметь соответствующие радиусы.

Скручиванием осуществляют поворот части заготовки вокруг продольной оси. Использование ее позволяет во многих случаях ковать отдельные участки заготовки

г) су Рис. 7.16. Способы передачи частей заготовок

в одной плоскости, что очень удобно, а затем разворачи­вать эти части на разные углы. Скручиванием получают поковки спиральной формы из плоских заготовок, на­пример спиральные сверла и т, п.

Скручивание как кузнечная операция нередко выпол­няется после операции передачи. Например, при ковке поковок для коленчатых валов сначала выполняют пере­дачей смещение шеек вала, а затем эти шейки скручивают на требуемый угол.

Скручивание на большой угол (до нескольких оборо­тов) сопровождается заметным уменьшением длины за­готовки [12] и увеличением сечения ее в зоне скручи­вания. Участок, подвергаемый скручиванию, должен иметь одинаковые поперечные сечения на всей длине. Поверхность этого участка должна быть гладкой, без складок, трещин, глубоких царапин. Для деталей ответ­ственного назначения скручиваемый участок даже пред­варительно обрабатывают на токарном станке.

Перед скручиванием заготовку нагревают до темпера­туры начала ковки (см. табл. 5.1) полностью или только ее деформируемую часть. Нагрев должен быть равномер­ным по всему сечению и скручиваемой длине. Для устра­нения коробления и снятия остаточных напряжений после скручивания поковки охлаждают очень медленно, а еще лучше, если напряжение снять отжигом.

Тонкие пластины скручивают вручную. Оба конца нагретой заготовки зажимают клещами и вручную скру­чивают ее на требуемый угол. Заготовку с большим сече­нием зажимают в тиски и свободный конец скручивают при помощи вилки, гаечного ключа или воротка (рис. 7.17).

Дефекты при скручивании. Укорочение заго­товки получается из-за того, что при определении размеров заготовки не было учтено, что при скручивании она уменьшается по длине и увеличивается по сечению.

Неравномерность деформации по длине образуется из-за неравномерности сечения по длине

заготовки или охлаждения отдельных участков заготовки. Поэтому заготовки и особенно места скручивания должны по всей длине иметь одинаковые поперечные сечения.

Трещины на поверхности поковки могут образоваться и при достаточно большой пластич­ности металла, если на этой поверхности перед скручива­нием имелись незаметныетрещины, волосовины и другие дефекты. При скручивании они раскрываются и приводят к браку.

7.8. Кузнечная сварка

Кузнечной сваркой образуют неразъемное соединение в результате действия кузнечного ударного инструмента на металл, находящийся в пластическом состоянии.

Кузнечной сваркой в основном выполняют неразъем­ные соединения из низкоуглеродистых конструкционных сталей с содержанием углерода до 0, 3%, так как при большем содержании углерода свариваемость стали резко

ухудшается.

Получить качественное неразъемное соединение куз­нечной сваркой можно только при условии удаления с соединяемых поверхностей окисленных и других загряз­няющих пленок к моменту ковки. Кузнечная сварка не обеспечивает высокой надежности сварного соединения, она малопроизводительна, пригодна для ограниченного количества металлов, требует высокой квалификации куз­неца и почти не применяется на заводах, где всегда имеются более эффективные методы сварки. Однако в по­левых условиях при ремонте неответственных деталей машин и при ковке поковок ручной ковкой кузнечную сварку применяют достаточно часто.

Технология выполнения, кузнечной сварки следующая. Нагрев заготовок для кузнечной сварки осуществляют в горнах или печах. При этом требуется, чтобы в очаге не было лишнего топлива, а пламя должно быть не окислительным. Наилучшими видами топлива для горна при нагреве заготовок под кузнечную сварку является древесный уголь и кокс, в которых почти отсут­ствует сера, снижающая прочность сварного шва. Однако в большинстве случаев применяют каменный уголь с со­держанием серы не более 1% и золы до 7%. Уголь для нагрева заготовок под сварку должен быть отборным, т. е. некрупным и хорошо просеянным, так называемый

«орешек». Горн нужно хорошо очистить и засыпать в него столько угля, чтобы хватило для нагрева одной заготовки под сварку. Заготовки следует загружать в очаг только после того, как уголь хорошо прогорит и большая часть серы из него уже выделится.

Подготовленные к сварке концы заготовок нагревают до температуры, несколько большей температуры начала ковки (см. табл. 5.1). Чем меньше углерода в стали, тем выше должна быть температура ее нагрева. Например, низкоуглеродистую сталь нагревают до температуры 1350... 1370 °С. При этой температуре концы заготовок, подлежащие сварке, имеют ослепительно белый цвет. При сварке стали с повышенным содержанием углерода, например при сварке лезвия топора из стали У7 с основ­ным телом топора заготовку нагревают до температуры 1150°С. При такой температуре заготовка будет иметь белый с желтоватым оттенком цвет каления.

Так как при температуре выше начала ковки проис­ходит интенсивное образование окалины и возможен пережог металла, то для уменьшения окалины, облегче­ния ее удаления и предохранения металла от пережога заготовку посыпают флюсом. Флюс посыпают на заго­товку в период нагрева ее до температуры 950... 1050 °С. В качестве флюса применяют чистый, сухой и мелкий речной песок, хорошо промытый, просеянный и отделен­ный от глины и других примесей. Толстый слой флюса на металле затрудняет его равномерный прогрев и после­дующую очистку от шлака. Поэтому посыпать его нужно равномерным тонким слоем на расстоянии 0, 5... 0, 6 м от огня. Иногда к песку добавляют около 10% прокален­ной буры. Она лучше шлакуется, чем песок, и очищает металл от всех посторонних примесей, оседающих на нем при нагреве. Применять буру следует, когда уголь плохо очищен и дает много шлатга. тёсли нет буры, ее можно заменить поваренной солью.

При нагреве мелких заготовок их часто не посыпают флюсом в горне, а быстро вытаскивают из огня и раска­ленным концом втыкают в песок, находящийся в метал­лическом ящике на горне. После этого заготовку снова кладут в горн для окончания нагрева.

Образующийся из флюса шлак постепенно стекает с поверхности металла, поэтому при дальнейшем нагреве заготовки до сварочной температуры ее еще 2—3 раза посыпают песком, не вынимая из огня.

При сварке стали, содержащей больше 0, 3% углерода, к флюсу добавляют опилки мягкого железа, а инвгда ферромарганец. При высокой температуре такие опилки поглощает с поверхности стали углерод и способствует улучшению качества сварки.

Если необходимо сваривать две заготовки из разных марок сталей, то сначала начинают нагревать сталь с меньшим содержанием углерода, так как температура нагрева ее до сварки больше, а спустя некоторое время, начинают нагревать заготовку из стали с большим содер­жанием углерода.

Сварку Выполняют следующим образом. После нагрева свариваемые заготовки быстро вынимают из горна и ударами о наковальню, а также молотком сби­вают шлак. Иногда для очистки заготовок используют скребки и металлические щетки. Затем стыкуют или накладывают друг на друга подлежащие сварке концы заготовок и наносят по ним сначала легкие и частые удары, при'которых остатки шлака выдавливаются наружу, а по­верхности стыка плотно прижимаются друг к другу, что защищает их от окисления. Сварку заканчивают частыми сильными ударами, в результате которых сваривают соединяемые концы заготовки и получают требуемую форму и размеры в месте сварки. Нельзя ограничиваться проковкой только места сварки. Надо также хорошо проковать участки, прилежащие к месту сварки, чтобы увеличить прочность всей поковки. Проковку следует вести от середины соединения к краям, чтобы дать воз­можность выходу шлака.

Иногда для лучшей проковки сваренную заготовку повторно нагревают до сварочной температуры и еще раз проковывают. Однако такие нагревы делать нежела­тельно.

Отделку, если она требуется, выполняют после подогрева сваренного места до температуры 900... 950 °С и в зависимости от окончательной формы места сварки его отделывают подбойками, обжимками, гладилками и другим кузнечным инструментом.

Способы кузнечной сварки (рис. 7.18). Сварка внахлест (рис. 7.18, а) является наиболее распро-странным способом, при котором получается достаточно прочное сварное соединение. Концы заготовок к сварке готовят следующим образом. Сначала их высаживают. Потом на них отковывают скосы при помощи молотка,

Рис. 7.18. Способы Кузнечной сварки

кувалды и полукруглой подбойки-верхника 3 (см. рис. 3.5, а). Середина Скосов должна быть выпуклой для облегчения вытеснения шлака при начале ковки. После нагрева концов до сварочной температуры их скосами накладывают один на другой" « выполняют операции сварки и отделки, как описано выше.

Достоинством этого способа кузнечной сварки яв­ляется то, что форма исходных свариваемых поверхностей обеспечивает хорошее удаление отходов шлава с соединя­емых поверхностей.

Этим способом сваривают заготовки толщиной или диаметром до 30 мм с одним нагревом. При сечениях с большими размерами операцию выполняют с двумя нагревами. С первого нагрева сваривают тонкие участки соединения, а после второго нагрева выполняют оконча-

тельную сварку. При диаметре заготовок больше 60 мм сварку ручной ковкой не удается осуществить, поэтому

ее выполняют на молотах.

Сварку вразрур (рис. 7.18, б) применяют для

заготовок с большими сечениями или при сварке мягкой стали с твердой. Здесь требуется более сложная подго­товка свариваемых концов.^Оба свариваемых конца вы-саживают: из мягкой стали больше, а из твердой не­сколько 'меньше. После этого высаженный конец заго­товки из мягкой стали разрубают, а конец из твердой стали отковывают на клин так, чтобы он входил в разруб первой заготовки. Затем, после соответствующего нагрева и удаления шлака, концы соединяют, сваривают и от­делывают, как описано выше.

Сварка встык (рис. 7.18, в) состоит в том, что

концы свариваемых заготовок высаживают до полутора диаметров от исходных и закругляют, чтобы при сварке вытеснялся шлак. Затем, после соответствующего нагрева и удаления шлака, кузнец берет один кусок, а молото­боец — другой и на наличнике наковальни прикладывают один конец к другому и ударяют кувалдой по противо­положным холодным концам до тех пор, пока конц^ не сварятся, после чего частыми и сильными ударами заканчивают сварку и отделку сваренного места.

Сварку вращеп применяют для соединения тонких полос, что требует достаточно сложной подготовки свариваемых концов. При выборе соединяемых заготовок следует предусмотреть, чтобы они заходили один на дру­гой не менее чем 2, 5 толщины свариваемых полое. Поря­док сварки показан на рис. 7.18, г. Подготовленные для сварки концы нагревают до сварочной температуры, очищают от шлака, вставляют друг в друга, сваривают и отделывают ковкой, как описано выше. Такой способ сварки обеспечивает высокую прочность сварного соеди­нения. Его применяют при сварке колесных шин, поло­манных рессорных листов. Однако при сварке рессорной стали нельзя гарантировать хорошего качества шва, так как такая сталь содержит много углерода и кремния.

Сварка взамок используется для соединения концов поковок типа колец. При этом свариваемые концы соответствующим образом формируют и для постановки между ними изготовляют шашки (клинья) из марки стали, Одинаковой с маркой стали свариваемых концов. Нагретые до сварочной температуры концы заготовки и шашки Ш

очищают от шлака, стыкуют, укладывают шашки межд^. концами и проковывают. Затем сваренное место правят^ Приемы подготовки и сварки заготовок взамок показаны, на рис. 7.18, д, е. Этот способ сварки чаще выполняют на молотах. -.

Дефекты при кузнечной сварке. Непровар полу­чается в результате плохого закругления подготовленных для сварки концов, из-за чего, при начальной ковке, шлак полностью не выдавливается и заковывается внутрь соединения; некачественной обработки свариваемых по­верхностей флюсом; плохой очистки соединяемых поверх­ностей от шлака; образования вторичной окалины из-за задержки ковки после очистки заготовки от шлака.

Пережог при сварке наиболее вероятен, чем при других кузнечных операциях, так как ковочная темпе­ратура и температура пережога близки друг к другу. Поэтому при нагреве заготовки для кузнечной сварки следует быть особо внимательным. Необходимо помнить, что пережог является неисправным дефектом.

Малая прочность сварного шва полу­чается из-за того, что выросшие зерна при нагреве загото­вок до ковочной температуры не измельчились при ковке. Это чаще всего происходит при малом наборе металла во время подготовки концов к сварке. Металла не хватает, структура осталась крупнозернистой, а соединение не­достаточно прочным.

Малая прочность околошовных уча­стков поковки получается из-за прогрева заго­товок до ковочной температуры на большую длину от свариваемого конца, чем требуется для сварки. При этом в месте сварки набранный осадкой металл проковывается, и зерна измельчаются, а околошовные участки не имеют утолщений, поэтому не проковываются и в них сохра­няется крупнозернистая структура металла. Следова­тельно, при подготовке заготовок к сварке надо нагревать до ковочной температуры только утолщенные концы, которые будут хорошо проковываться.

Неточность размеров после сварки может быть по сечению и по длине. Размеры по сечению меньше требуемых по чертежу получаются из-за недостаточ­ного набора материала на свариваемых концах. Размеры по длине больше требуемых по чертежу получаются при избытке металла на свариваемых концах. Поэтому надо стремиться к точному определению размеров заготовок.