poniedziałek, 5 marca 2012

Kucie przy użyciu młotów mechanicznych

Ręczne kucie nie mogło zadowolić wielkich wymagań przemysłu zarówno ze względu na wydajność procesów kucia, jak również, dlatego że bardzo dużych odkuwek, praktycznie rzecz biorąc, nie można było kuć ręcznie. W tej sytuacji rozwiązanie problemu dały młoty mechaniczne.
Młoty mechaniczne, w których energia uderzenia jest dostarczana tylko przez parę, nazywamy młotami parowymi, tylko przez sprężone powietrze -młotami powietrznymi, przez parę lub powietrze sprężone-młotami parowo-powietrznymi, przez sprężynę- młotami sprężynowymi, wreszcie taki typ młotów, w których energii uderzenia dostarcza tylko swobodnie spadający ciężar, nazywamy młotami spadowymi.
Wszystkie młoty powinny być zbudowane na specjalnym podłożu, zwanym fundamentem młota. Na fundamencie spoczywa stojak młota pojedynczy, podwójny lub bramowy, stanowiący korpus młota. W górnej części stojaka lub stojaków, z wyjątkiem młotów sprężynowych i spadowych, mieści się cylinder i ruchoma część młota, zwana bijakiem, a stanowiąca jedną część z tłokiem, która uderza w kuty materiał.
Uderzenie bijaka przenosi się przez obrabiany materiał na możliwie ciężką część młota, zwaną szabotą. Szabota powinna być w zasadzie ok.20 razy cięższa od bijaka. Szabota, na której spoczywa kuty materiał, powinna być tak fundamentowana, aby jej wstrząsy były w znacznym stopniu tłumione. Dlatego szabotę wykonaną jako odlew staliwny umieszczamy na palach dębowych i specjalnie warstwowo układanych kawałkach grubego filcu. Fundament szaboty powinien być oddzielony od fundamentu stojaków i nie powinien się z nimi stykać.
Sztuka fundamentowania ciężkich młotów w różnych rodzajach podłoża ziemnego jest wielką umiejętnością, dzięki której wiele hal fabrycznych i budynków przemysłowych czy też mieszkalnych może stać bez obawy zawalenia. Oddziaływanie wstrząsów ciężkich młotów źle fundamentowanych potrafi doprowadzić do zniszczenia budynków odległych pod młota nawet wiele setek metrów.

1)       Młoty parowe, powietrzne lub parowo-powietrzne są zbudowane na tej zasadzie, że w cylindrze znajduję się tłok najczęściej odkuty w całości razem z bijakiem. Gdy czynnik (para, powietrze sprężone) zostanie skierowany pod tłok do dolnej komory, wtedy tłok podniesie się razem z bijakiem do góry. Jeżeli teraz umożliwimy swobodne wydostanie się czynnika z dolnej części cylindra na zewnątrz, wtedy tłok z bijakiem opadnie i uderzy w kuty materiał. Gdy ponownie wprowadzimy czynnik pod tłok, spowodujemy jego podniesienie. Podniesiony tłok z bijakiem jest więc znowu gotowy do wykonania uderzenia. Jeżeli uderzenie w odkuwkę następuje tylko w rezultacie spadku bijaka, wtedy taki młot nazwiemy młotem pojedynczego działania, jeżeli natomiast z chwilą gdy tłok z bijakiem znajduje się w swym górnym położeniu, doprowadzimy czynnik pod ciśnieniem do cylindra nad tłok, umożliwiając równocześnie swobodne wydostanie się tego czynnika spod tłoka na zewnątrz , wtedy ciśnienie to wzmaga siłę uderzenia bijaka i takie młoty nazywać będziemy młotami podwójnego działania.
Młoty parowe, powietrzne oraz parowo-powietrzne mają urządzenia rozrządcze, regulujące wpływ i wypływ czynnika do cylindra. Urządzenia rozrządcze uruchamiane bywają najczęściej przez system zaworów i dźwigni połączonych z pedałem.

2)       Młoty sprężarkowe. W zasadzie młoty sprężarkowe są swego rodzaju odmianą konstrukcyjną młotów powietrznych. Młot sprężarkowy ma silnik elektryczny, połączony napędem pasowym lub paskami klinowymi z przekładnią kół zębatych, z których ostatnie jest osadzone na wale wykorbionym. Czop korby jest połączony korbowodem z tłokiem w cylindrze sprężarki. Cylinder ten znajduje się obok większego cylindra głównego, którego tłok razem z drągiem tłokowym stanowi bijak młota. Między obydwoma cylindrami istnieją połączenia dwoma kanałami. Jeżeli przyjmiemy, że tłok w cylindrze sprężarki powstanie podciśnienie, które również będzie panowało nad tłokiem w cylindrze głównym, ponieważ cylindry są połączone kanałami. Podciśnienie na tłokiem w cylindrze głównym ułatwia podniesienie bijaka do góry. Tłok cylindra sprężarki spadając spręża powietrze w dolnej części cylindra, skierowuje je dolnym kanałem do cylindra głównego, powodując podnoszenie się tłoka razem z bijakiem. Kiedy tłok cylindra głównego razem z bijakiem osiągnie najwyższe położenie, tłok sprężarki rozpoczyna drogę ku górze, wytwarzając po tłokiem sprężarki oraz pod tłokiem cylindra głównego podciśnienie. Równocześnie powstałe nad tłokiem sprężarki nadciśnienie spycha tłok-bijak ku dołowi.
Młoty sprężarkowe mają uderzenia sterujące suwakowe lub zaworowe. Dzięki odpowiedniemu regulowaniu urządzeń sterowniczych możemy połączyć dolną i górną komorę w cylindrze sprężarki lub w cylindrze głównym z atmosferą, co umożliwia zatrzymanie bijaka na kutym przedmiocie lub też w górze.
Stopień otwarcia suwaków lub zaworów sterujących reguluje siłę uderzenia bijaka.
Młoty sprężarkowe są bardzo rozpowszechnione w przemyśle i służą do kucia swobodnego. Młoty takie mają ciężar bijaka od kilkuset kilogramów aż do kilku ton.

3)       Młoty sprężynowe. Coraz rzadziej spotykanym typem młota mechanicznego, przeznaczonego do kucia swobodnego małych odkuwek, jest młot sprężynowy. Składa się on ze stojaka, u którego podstawy znajduje się silnik elektryczny napędzający tarczę mimośrodową, Z tarczą tą współpracuje korbowód połączony przegubowo z nasadką zamocowaną na końcu sprężyny resorowej. W centralnej swej części sprężyna resorowa jest przegubowo zamocowana w uchwycie osadzonym w widełkach stojaka. Drugi koniec sprężyny połączony jest z bijakiem. Dzięki ruchowi obrotowemu tarczy mimośrodkowej otrzymujemy ruch posuwisto-zwrotny i zarazem wahadłowy korbowodu, którego górny koniec połączony przegubowo ze sprężyną powoduje jej wahania, a więc również podnoszenie i opadanie bijaka. Młoty tego rodzaju stosuje się najczęściej do kucia drobnych narzędzi.

4)       Młoty spadowe. Opisane dotychczas konstrukcje młotów mechanicznych nadawały się przede wszystkim do kucia swobodnego. Ryzyko użycia ich do kucia w matrycach wynikało z tego, że brak dostateczne dokładnego prowadzonego bijaka nie dawał gwarancji dokładnego zgrania konturów wykroju w dolnej i górnej części matrycy w momencie kucia.
W celu wyeliminowania opisanej wady do kucia odkuwek w matrycach stosuje się młoty spadowe, a więc młoty, w których swobodnie spadający bijak przez całą drogę spadku, aż do chwili uderzenia w kuty materiał, jest prowadzony, co eliminuje niedokładności kucia wynikłe ze zmiany wzajemnego przesunięcia dolnej i górnej matrycy względem siebie.
Fakt, że bijak jest prowadzony w prowadnicach stojaka i że matryca w nim umocowana nie powinna zmieniać swego położenia względem matrycy dolnej, zamocowanej  w poduszce na szabocie-fundamencie, powoduje, że tego rodzaju młoty mają osadzone stojaki na wspólnym fundamencie całego młota.
Młoty spadowe dzielą się w zasadzie na dwa rodzaje: na młoty deskowe i młoty pasowe.

a)       Młoty deskowe mają na końcu długiej deski umocowany bijak. Bijak wraz z deską jest podnoszony do góry dzięki tarciu, jakie powstaje, gdy dociśniemy kółkiem deskę do drugiego koła osadzonego na wale, na którym również znajduje się koło napędzane pasem lub paskami klinowymi łączącymi je z kołem osadzonym na wale silnika elektrycznego. Z chwilą gdy bijak podniesie się na największą wysokość, odchylenie dźwigu ku dołowi spowoduje ustanie nacisku kółka dociskowego, a zanik tarcia między deską a kółkiem napędzanym spowoduje, ze bijak wraz z deską, wodzony prowadnicami, swobodnie spadnie na dolną matrycę.
Młoty deskowe mimo swej bardzo prostej budowy są kłopotliwe w eksploatacji z powodu szybkiego niszczenia desek.
Wyrazem postępu technicznego w budowie młotów spadowych jest coraz częstsza rezygnacja z młotów deskowych na korzyść młotów pasowych.

b)       Istota konstrukcji młotów spadowych pasowych polega na tym, że bijak takiego młota jest przymocowany do odpowiednio wytrzymałego pasa. Bijak na całej długości drogi spadku jest wodzony w prowadnicach. Na stojakach umieszczone jest koło pasowe osadzone na wspólnym wale ze sprzęgłem ciernym, które sprzęga wał koła pasowego z wałem silnika napędzającego. Koniec pasa zwisającego swobodnie jest przymocowany do stojaka. Gdy włączymy sprzęgło cierne, wprawimy w ruch obrotowy koło pasowe. Naciskając na dźwignię spowodujemy dociśnięcie pasa koła pasowego, tarcie zapewni nam zbieranie pasa i uniesienie bijaka do góry. Ustanie nacisku koła dociskowego na pas spowoduje swobodny spadek bijaka na dolna matrycę.
W młotach pasowych zastosowanie sprzęgła ciernego nie jest konieczne, wynika ono jednak z tego, że przy zwykłych młotach, w których pas nawet bez obciążenia stale styka się z obracającym się kołem pasowym, następuje szybkie zniszczenie pasa. Swego rodzaju zabezpieczeniem przeciw zniszczeniu pasa w młotach bez sprzęgła jest jego podwieszanie za pomocą pasa posiłkowego, zapewniającego w czasie biegu luzem oddalenie pasa głównego od koła pasowego.

czwartek, 1 grudnia 2011

Operacje towarzyszące przy kuciu swobodnym


Kucie swobodne można może być przeprowadzane pod młotami, w prasach kuźniczych lub w kowarkach. Przy kuciu swobodnym stosuje się następujące operacje kuźnicze: wydłużanie,  roztłaczanie, spęczanie, przebijanie, przecinanie, zginanie, skręcanie oraz zgrzewanie.
Wydłużanie – jest to odkształcenie materiału w kierunku osi przy jednoczesnym zmniejszeniu powierzchni jego przekroju, przy czym materiał jest ułożony w poprzek kowadła. Podczas wydłużania materiał kuty powinien być obracany dookoła osi podłużnej o 900 ruchem na przemian w lewo i w prawo lub obracany stale w jednym kierunku ( stal stopowa ). Można również wykonać kilka uderzeń na jednej powierzchni odkuwki a później ją obrócić. Posuw materiału przy jednym uderzeniu powinien wynosić najwyżej 0,7 szerokości kowadła. Do wydłużania należy używać młoty o odpowiednio dużej masie części spadających.
Roztłaczanie – inaczej zwane poszerzaniem jest to odkształcenie materiału odkuwki w kierunku poprzecznym do jego osi przez kucie wzdłużne kowadła lub przy użyciu półokrągłych „odsadzek”.
Spęczanie – nazywane zgrubieniem jest to odkształcenie wlewka, kęsiska, pręta lub przygotówki w kierunku osi, przy czym zgrubienie może nastąpić na całej długości materiału lub tylko na jego części. W operacji tej następuje zmniejszenie wysokości lub długości odcinaka wsadu przy jednoczesnym zwiększeniu przekroju. Spęczanie stosuje się w celu wykonania odkuwki o niewielkiej wysokości i znacznym przekroju poprzecznym ( kołnierze, krążki, tarcze), jako operację pomocniczą przed przebijaniem oraz dla zwiększenia stopnia przekucia. Spęczać można odkuwki  o stosunku wysokości do szerokości / średnicy od 1,8 do 3. Przy większym stosunku wymiarów może nastąpić wyboczenie odkuwanego przedmiotu.
Przebijanie – jest operacją kuźniczą, za pomocą której wykonywane są otwory lub wgłębienia w odkuwanym materiale. Do przebijania służą narzędzia zwane przebijakami. Rozróżnić można przebijaki do mniejszych otworów  fi < 400 mm oraz przebijaki rurowe do otworów większych fi > 400 mm, lub kiedy istniej potrzeba usunąć środkową część odkuwki.
Przecinanie – jest to oddzielenie części materiału za pomocą siekiery kuźniczej ( przy kuciu maszynowym ) lub przecinaków ( przy kuciu ręcznym ). Przecinanie stosowane jest w celu usunięcia nadmiaru materiału.
Gięcie – polega na wygięciu osi odkuwki według żądanego kształtu. Ze względu na występujące zmniejszenie przekroju w miejscu zginanym, miejsce to najczęściej zostaje pogrubione przed zginaniem .
Skręcanie – to operacja stosowana przy wykonywaniu odkuwek o specjalnych kształtach, jak na przykład wałów korbowych z przestawionymi wykorbieniami, wierteł spiralnych i tp. Kąt skręcania włókien zewnętrznych nie powinien przekraczać 350 . Większe skręcenie może spowodować pęknięcie materiału. Do operacji skręcania stosowane są pokrętła zapadkowe, część odkuwanego materiału mocuje się między kowadłami a drugą część w uchwycie pokrętła. Obrót pokrętła powoduje skręcie materiału pomiędzy częściami zamocowanymi w uchwytach.
Zgrzewanie – jest to łączenie pod wpływem silnych uderzeń w jedną całość kawałków stali, nagrzanych do wysokiej temperatury. Zgrzewać można łatwo stale miękkie o zawartości węgla w składzie chemicznym do 0,2 %. Temperatura nagrzewania przy tym zabiegu wynosi około 13500C. Tlenki znajdujące się na powierzchniach zgrzewanych odkuwek zostają pod wpływem nacisku wciśnięte poza te powierzchnie. W celu obniżenia temperatury topnienia tych tlenków powierzchni e obu zgrzewanych elementów posypuje się czystym piaskiem lub boraksem. Zgrzewanie stali stopowych jest trudniejsze ponieważ dopuszczalna temperatura nagrzewania jest tu niższa.
Wykonacie odkuwki swobodniej wymaga zazwyczaj zastosowania kilku z wymienionych operacji kuźniczych.
 

wtorek, 4 października 2011

Znacznie odkuwek matrycowych w budowie maszyn



Odkuwki matrycowe znajdują bardzo szerokie zastosowanie w przemyśle. Stosuje się je w budowie maszyn i urządzeń oraz służą one do wykonania różnych narzędzi i przedmiotów codziennego użytku. Nie można wyobrazić sobie wykonania współczesnego samolotu samochodu lub traktora bez części kutych. Udział wagowy części kutych wynosi ok. 30% masy całego wyrobu, a często i więcej. Wśród części kutych odkuwki matrycowe mają znaczenie zasadnicze, a zależne od rodzaju wyrobu, wielkości produkcji oraz sposobu wykonania ich udział wynosi 50:80 % .

   Szerokie zastosowanie odkuwek matrycowych tłumaczy się dużymi zaletami recesów kucia matrycowego: wysoką jakością odkuwek, znaczną wydajnością urządzeń stosunkowo wysokim stopniem wykorzystania materiału itd.
   Jakość wyrobów kutych matrycowo jest większa w porównaniu z podobnymi wyrobami wykonanymi innymi metodami obróbki metali. Na przykład, metodami odlewania można wykonać elementy o kształtach bardziej złożonych niż kute, ale są one gorsze pod względem własności. Metal obrobiony plastycznie, a następnie poddany obróbce cieplnej ma najlepsze własności mechaniczne i dlatego najbardziej obciążone części maszyn wykonuje się z odkuwek
   Zalety kucia matrycowego jeszcze bardziej uwydatniają się, gdy porównamy te metodę z obróbką skrawaniem, która od niedawna przewyższała wszystkie inne metody pod względem czystości powierzchni i dokładności wymiarów części. W miarę doskonalenia procesów kucia polepszano znacznie jakość produkcji, uzyskując odkuwki, których czystość powierzchni i dokładności wymiarów części. W miarę doskonalenia procesów kucia polepszano znacznie jakość produkcji, uzyskując odkuwki, których czystość powierzchni i dokładność wymiarów odpowiada uzyskiwanym podczas obróbki skrawaniem. Specjalne procesy kucia matrycowego ( wyciskanie, kalibrowanie ) pozwalają obecnie wykonać odkuwki w 3 klasie dokładności, nadające się do montażu bez obróbki skrawaniem.
  Kucie matrycowe daje znaczne oszczędności materiałowe. Według danych statystycznych zastąpienie obróbki skrawaniem kuciem matrycowym umożliwia na każdy milion ton wsadu 250 000 ton oszczędności metalu. Między innymi tylko z tego powodu udział obróbki skrawaniem w obróbce metali powinien stale ulegać zmniejszaniu, a tam gdzie jest to technicznie uzasadnione powinien być nawet całkowicie zastąpiony kuciem matrycowym. Obróbkę skrawaniem należy stosować tylko w celu zwiększenia gładkości i czystości powierzchni części, gdy nie można tego osiągnąć za pomocą kucia matrycowego.

piątek, 25 marca 2011

Wyroby kute

Najważniejszymi produktami/wyrobami kuźni są
-pręty kute
-odkuwki kute swobodnie pod młotami lub w innych maszynach kuźniczych
-odkuwki matrycowe

Pręty kute wykonuje się najczęściej ze stali stopowych lub wysokostopowych,
-kiedy wymagane jest technologicznie użycie prętów kutych
-kiedy potrzebna jest stosunkowo niewielka ilość
-w przypadku kiedy walcowanie jest nieopłacalne


Pręty o przekrojach małych kuje się pod młotami lub w szybkobieżnych pracach, pręty w większych przekrojach kuje się pod prasami. Powierzchnia prętów kutych powinna być gładka i nie powinna wykazywać wad takich jak pęknięcia, zakucia itp. Standardowe długości prętów wynoszą od 1500 mm do 6000 mm i uzależnione są najczęściej od wielkości przekroju. Dopuszczalne odchyłki wymiarów poprzecznych i długości oraz wielkość naddatków przeznaczonych na obróbkę mechaniczną uwzględnione są w odpowiednich normach.

Odkuwki swobodnie kute mogą być wykonywane ze stali konstrukcyjnych węglowych lub stopowych, ze stali narzędziowych  węglowych i stopowych, ze stali wysokostopowych, ( stal nierdzewna, żaroodporna itd ). Kucie swobodne stosowane jest przy produkcji jednostkowej lub małoseryjnej mniejszych odkuwek oraz przy kuciu odkuwek o dużej masie i dużych rozmiarach. Małe odkuwki kuje się zazwyczaj pod młotami zaś duże w pracach. Odkuwki swobodnie kute mogą mieć najróżniejsze kształty. Mogą to być kostki, krążki, pierścienie, wały proste lub z różnymi odsadzeniami oraz odkuwki o złożonych kształtach takie jak wały korbowe itp.

niedziela, 30 stycznia 2011

Odkuwki

Odkuwka to gotowy produkt procesów kuźniczych, który nie podlega dalszej przeróbce plastycznej, znajdujący zastosowanie w postaci nie obrobionej, obrobionej częściowo lub całkowicie obrobionej skrawanie.

Podstawowymi grupami odkuwek są :
-odkuwki swobodnie kute
-odkuwki matrycowe
-odkuwki specjalne
Szczególnymi parametrami odkuwek są: masa i uzysk, rozróżnia się niżej wymienione parametry:
-masą materiału wstępnego Mw- tak zwanego materiału wsadowego,
-masę wyrobu gotowego Mg, - obrobiony gotowy detal
-masę nominalną odkuwki Mn  zwiększoną w stosunku do masy wyrobu gotowego o naddatki technologiczne oraz naddatki przeznaczone na obróbkę
-masę maksymalną odkuwki Mmax która wykonana jest z dodatnimi dopuszczalnymi odchyłkami- naddatkami
-masę minimalną odkuwki Mmin która wykonana jest z minimalnymi dopuszczalnymi odchyłkami- naddatkami
Rzeczywista masa wykonanej odkuwki Mrz może mieścić się w granicach od Mmin do Mmax
Stosunki odpowiednich mas nazywa się uzyskami, które można podzielić na :
-uzysk kuźniczy Uk = Mg : Mw 
-uzysk obróbki skrawaniem Us = Mg : Mrz
-uzysk całkowity Uc = Mg : Mw lub Uc = Uk x Us