Определение термического режима ковки

Термический режим ковки включаетсовокупность параметров: режим нагрева исходной заготовки; способ и режим охлаждения поковки; способ контроля за параметрами нагрева и охлаждения.

Режим нагрева исходной заготовки

Режим нагрева исходной заготовки включает определение интервала ковочных температур и скорости (времени) нагрева исходнойзаготовки до температур деформирования металла.

Для определения интервала ковочных температур воспользуемся диаграммой «железо - углерод» Fe-C (рис.2.4). Температура верхнего предела , обозначенная кривой 2, должна находится ниже линии солидуса и иметь значение = - (180 200⁰С), обеспечивая отсутствие потери пластичности, пережога и перегрева металла. Величина нижнего предела в основном определяется возможностью деформации металла в двухфазной зоне. Для доэвтектоидных сталей (содержание углерода 0,83%) нижний предел находится в однофазной аустенитной области выше линии . Для крупных поковок = + (50÷100⁰С), что соответствует кривой абг (рис.1). На основании выше приведенных данных для стали 35 интервал ковочных температур составляет 1200 800⁰С, что соответствует рекомендуемым режимам нагрева, приведенным в литературных источниках.

Рис. 2.4. Температурные интервалы ковки и горячей штамповки поковок из углеродистой стали: 1 – верхний предел при форсированном нагреве; 2 – то же при обычном нагреве слитков; 3 – то же для прутков и болванок; а, б, г – нижний предел

 

Скорость (время) нагрева исходной заготовки

Нагрев слитков до температуры ковки производится, как правило, в одной печи. Допускается делать предварительный нагрев до температуры 650°С в одной печи с пересадкой в другую печь для окончательного нагрева под ковку с увеличением времени выдержки на 50%. Температурой нагрева слитка считается температура поверхности слитка замеренная при прикрытых горелках. Нагрев слитков под ковку должен быть равномерным. При нагреве не допускается попадание острого факела пламени на металл и местный нагрев металла.

Время общего нагрева холодных слитков (час), включая выдержку до ковочных температур, наиболее удобно определять по формуле И.И. Доброхотова [4, c.20]

,

(2.14)

где m – коэффициент, учитывающий способ укладки заготовки по поду печи [5, c.15, табл.6], m = 1 4;

R - коэффициент, учитывающий содержание углерода и легированных элементов в стали; для углеродистых сталей R = 10 [5, c.14];

D – размер поперечного сечения (диаметр) нагреваемой заготовки, м.

Тогда час. 2 час.

Расчёт числа одновременно нагреваемых слитков при согласованной работе печи и кузнечного оборудования определяется выражением [5, c.16]

= ,

(2.15)

где - время нагрева слитков, мин;

N - производительность пресса по выпуску поковок (шт./час.); N = , - время на изготовление одной поковки (сек.), = () , где: - коэффициент, учитывающий личные потребности рабочих, = 1,5; = - основное время на производство одной поковки, (сек.); - число ходов пресса (мин ); - вспомогательное время на производство одной поковки, = (250 300) .

Результаты подсчетов:

= = =1,9 сек.; = 275 1,9 = 522,5 сек.; = () = (1,9 + 522,5) ·1,5 = 786,6 сек; 5 шт/час; = = = 10 шт.

 

Способ и режим охлаждения поковки

Способ охлаждения поковок назначается в зависимости от марки стали и сечения поковок. Поковки из углеродистых сталей с содержанием углерода не более 0,6% охлаждаются на воздухе или в колодцах. Поковки укладываются на площадку для складирования таким образом, чтобы избежать коробления, при этом не разрешается их укладывать на сырую землю и в условиях сквозняка.

Минимальное время охлаждения определяется по формуле [7]

= 0.003∆ , где: - среднее падение температуры по сечению поковки, °С; - размер поперечного сечения (диаметр) поковки, мм.

(2.16)

= 0,003 51 195 = 29,8 час.

 

Способ контроля за параметрами нагрева и охлаждения

Температура в печи поднимается согласно многоступенчатого рабочего графика. Контроль за температурой нагреваемого слитка осуществляется с помощью оптического пирометра, при этом замеры производятся через каждый час нагрева. Температурный интервал ковки отмечается временем и температурой ее начала и конца, что заносится в журнале его нагрева (в частности отделочные операции с малыми обжатиями разрешается проводить при температурах до 700 ).

По результату разработки технологического процесса составляется технологическая схема ковки (п.2.7) и технологическая карта, приведенная в прил.4.