МОЛОТОВОЙ КОВОЧНЫЙ БЛОК ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВОК ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована при изготовлении заготовок и изделий из труднодеформируемых металлов сплавов, преимущественно на основе титана, полученных ковкой на молотах.
Производство поковок из титановых сплавов является мелкосерийным и, как правило, для ковки на молотах используется универсальный комплект инструмента из двух плоских бойков, позволяющий выполнять ковку заготовок на прутки, ковку фасонных заготовок, осадку заготовок на шайбы различных типоразмеров и т.д. Однако ковка титановых сплавов универсальным молотовым инструментом сопровождается определенными трудностями. Повышенное сопротивление деформации при горячей обработке титановых сплавов приводит к низкой точности и высокой разнице размеров по сечению поковок, особенно длинномерных прутков, а также к значительным поверхностным дефектам, что существенно увеличивает припуск на механическую обработку и, соответственно, снижает выход годного металла, увеличивая затраты на производство продукции. Частично эти проблемы устраняются применением вырезных бойков с гарантированным ограничением высотного ковочного размера, но их использование возможно только для одного типоразмера изделий. Это влечет за собой необходимость изготовления и эксплуатации большого количества кузнечного инструмента, что в условиях мелкосерийного производства приводит к неоправданно высоким простоям оборудования из-за частой смены инструмента. В среднем временные затраты на смену комплекта ковочных бойков составляют около 40 минут.
Исходя из вышеизложенного, возникает потребность в универсальном кузнечном инструменте, позволяющем повысить эффективность производства.
Известен инструмент для ковки, содержащий нижний вырезной и верхний плоский бойки, при этом верхний боек имеет скосы, выполненные под углом к оси бойка, равным углу, образованному рабочими поверхностями нижнего бойка с его осью (а.с. СССР №278386, МПК B23k, публ. 05.08.1970).
Недостатком известного инструмента является низкая точность размеров изготавливаемых поковок при повышении их диаметра, т.к. высота ограничителя лимитирована размером скоса верхнего бойка, что приводит к увеличению припуска на механическую обработку.
Известен ковочный инструмент в виде плоского бойка, на одной из боковых сторон которого образован вертикальный ограничитель (а.с. СССР №495134, МПК B21J 13/02, публ. 15.12.1975) - прототип.
Недостатком прототипа является отсутствие его универсальности из-за невозможности изменения размеров ограничителя, что требует наличия отдельного нижнего бойка для установки заданной высоты поковки.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является улучшение качества поковок из труднодеформируемых сплавов при снижении затрат на их производство.
Техническими результатами, достигаемыми при осуществлении полезной модели, являются повышение точности геометрических размеров изготовленных поковок и, как следствие, уменьшение припуска поковок на механическую обработку, уменьшение количества комплектов инструмента за счет повышения его универсальности, снижение трудоемкости кузнечных операций и повышение производительности за счет сокращения времени смены инструмента.
Указанный технический результат достигается тем, что в молотовом ковочном блоке для изготовления поковок из труднодеформируемых металлов и сплавов, содержащем верхний плоский боек и нижний боек, состоящий из обоймы и сменной вставки рабочей поверхности, согласно полезной модели по периметру рабочей поверхности обоймы выполнены направляющие посадочные гнезда в виде цилиндрических отверстий с цековкой с возможностью установки в них вертикальных ограничителей грибовидной цилиндрической формы, при этом вертикальные ограничители выполнены с возможностью трансформирования ковочного размера между бойками посредством установки дополнительных наборных регулировочных колец на стержневую часть ограничителя. Рабочая поверхность сменной вставки нижнего бойка выполнена с вырезным ручьем или плоской. На ребре между опорной и наружной боковой поверхностями вставки выполнена фаска 30-60 мм под углом 40-50°, а внутренний угол между базовой и внутренней боковой поверхностями обоймы выполнен с радиусом сопряжения, составляющим 0,5-1,0 от размера фаски. На рабочей поверхности обоймы выполнены сквозные пазы, соединяющие боковую поверхность обоймы и боковую поверхность цековки направляющих посадочных гнезд.
Полезная модель представлена чертежами.
На фиг. 1 приведены общий вид ковочного блока по сечению А-А, (а), плановая проекция ковочного блока (верхний боек не показан) (б). Ковочный блок содержит верхний плоский боек 1 и нижний боек, состоящий из обоймы 2 и сменной вставки 3 (на фиг. 1 показана сменная вставка с вырезным ручьем). В направляющие посадочные гнезда 4, выполненные в виде отверстия с цековкой 5 в рабочей поверхности обоймы, установлены вертикальные ограничители 6, на стержневой части 7 которых размещены наборные регулировочные кольца 8 для изменения ковочного размера между бойками. На ребре между опорной и наружной боковой поверхностями вставки выполнена фаска 9. Внутренний угол 10 между базовой и внутренней боковой поверхностями обоймы выполнен с заданным радиусом сопряжения. На рабочей поверхности обоймы выполнены сквозные пазы 11.
Полезная модель работает следующим образом.
Перед началом работы блок устанавливается на молот. Крепление верхнего бойка к бабе молота и обоймы нижнего бойка к подушке молота осуществляется при помощи известной конструкции «ласточкина хвоста» с использованием шпонки и клина. В зависимости от требующегося типа продукции в обойму устанавливается сменная вставка. Для исключения смещения при ковке вставка фиксируется в поперечном направлении внутренними стенками обоймы, а в продольном направлении - выступами во вставке и соответствующими пазами на внутренних стенках обоймы. Для изготовления длинномерных прутков круглого сечения целесообразна установка сменной вставки с вырезным ручьем. Изготовление фасонных заготовок или поковок прямоугольного сечения применяется с использованием сменной вставки с плоской рабочей поверхностью. Для фиксации ковочного размера между верхним и нижним бойками блок оснащен вертикальными ограничителями грибовидной цилиндрической формы, состоящих из головной и стержневой части. Ограничители устанавливаются в направляющие посадочные гнезда, выполненные в виде отверстия со цековкой по периметру рабочей поверхности обоймы. Форма и размеры направляющих посадочных гнезд обусловлены обеспечением устойчивости в них ограничителей и исключением перекоса ограничителей, приводящего к изменению ковочного размера. Для повышения точности ковочного размера по ширине сечения поковок целесообразно проведение ковки с наличием, по крайней мере, двух ограничителей, размещенных в противоположных по диагонали углах плоскости рабочей поверхности обоймы. Изменение ковочного размера между верхним и нижним бойками осуществляется посредством извлечения ограничителя из направляющего посадочного гнезда, монтажа наборных колец различной высоты на стержневую часть ограничителя с получением расчетного ковочного размера, установки ограничителя с кольцами в посадочном гнезде.
Для удобства извлечения ограничителей из направляющих посадочных гнезд на рабочей поверхности обоймы выполнены сквозные пазы, соединяющие боковую поверхность обоймы и боковую поверхность цековки посадочных гнезд.
С целью уменьшения концентрации напряжений, приводящих к хрупкому разрушению инструмента, на ребре между опорной и наружной боковой поверхностями вставки выполнена фаска 30-60 мм под углом 40-50°, а внутренний угол между базовой и внутренней боковой поверхностями обоймы выполнен с радиусом сопряжения, составляющим 0,5-1,0 от размера фаски. Кроме того, в этом случае создается сквозной воздушный канал, позволяющий увеличить степень охлаждения сменной вставки, нагревающейся от контакта с горячей заготовкой в процессе деформирования.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить точность геометрических размеров изготавливаемых поковок, увеличить производительность кузнечного оборудования за счет снижения времени на смену инструмента.