Разработка технологии изготовления заготовки кованого валка для холодной прокатки (стр. 5 из 7)
Рис. 5. Эскиз поковки валка холодной прокатки
Судя по размерам поковки, она должна изготовляться на гидравлическим прессе. /2/ Разобьём объём поковки
на три части так, как показано на рис. 5 /2, 3/: 
, (4.1)где
, 
, 
объём каждой из частей соответственно.Объём
можно представить, как 
, (4.2)где
– длина участка I, 
– диаметр участкаI.Найдём объём
: 
.Аналогично рассчитываются объёмы
и :
; 
.Соответственно объём поковки будет равен
.Масса поковки:
, (4.3)где
– плотность материала поковки, в данном случае 
.Рассчитаем массу поковки:
кг.Длина обрубка
с каждой стороны поковки валка составит 
дм.Объём обрубка
: 
.Масса двух обрубков:
кг.Для определения массы слитка, принятой за 100%, примем отход с его прибыльной части равным 23%, с донной части – 3% и угар металла от двух нагревов 4%, в сумме получим 23+3+4=30%. Таким образом, допускаемый процент использования металла слитка на поковку с обрубками и темплетом составляет
=100 – 30=70%.Теоретическая масса слитка:
кг. (4.4)Из слитков, отливаемых на заводе, ближайшим по массе к теоретическому будет являться слиток массой 12900 кг. Во избежание образования трещин слиток передаётся из сталеплавильного в прессовый цех горячим.
Коэффициент выхода годного:
. (4.5)Назначаем режим нагрева слитков исходя из максимального размера поперечного сечения (с учётом заводской технологической инструкцией по нагреву слитков и заготовок под ковку И 213–99). Температура начала ковки для стали 9Х2МФ установлена 1180º С, окончания ковки – не ниже 750 и не выше 800º С.
Технологический процесс ковки рабочего валка на прессе приведён в табл. 3, а эскизы ковочных переходов показаны на черт. 110600.06.00.00.00 ТЧ.
Вся технологическая цепочка в кузнечно-прессовом цехе, с учётом расположения основного технологического оборудования прессового участка (см. черт. 110600.06.00.00.00 ВО), будет выглядеть следующим образом. Горячие слитки из сталелитейного цеха передаются в вагоне-термосе на прессовый участок. Затем с помощью крана 11 слитки загружают в нагревательные печи 7, 8 или 9 для нагрева до ковочной температуры. После достижения требуемого нагрева один из слитков с помощью крана 6 подаётся к гидравлическому прессу 5.
Таблица 3. Технологический процесс ковки рабочего валка на прессе
| Выносы | Основные операции | Применяемый инструмент |
| 1 | Ковка цапфы под патрон. Биллетировка. Рубка излишка | Бойки: нижний вырезной, верхний плоский; патрон. Топор односторонний |
| Осадка на диаметр 1225 мм | Осадочные плиты: верхняя сферическая, нижняя вогнутая сферическая с отверстием | |
| Проковать на 700 мм, l=2600 мм. Забить углы. | Бойки: верхний плоский, нижний плоский; патрон; кронциркуль | |
| 2 | Проковать на диаметр 560 мм, l=5100 мм | Бойки: верхний плоский, нижний вырезной; патрон; кронциркуль |
| Разметка и надрубка участков I, IIи III валка | Бойки: верхний плоский, нижний вырезной; патрон; раскатка; линейка | |
| Проковать участки IиIIIна диаметр 435 мм,l=1500 мм. Оставить утолщение под надруб | Бойки: верхний плоский, нижний вырезной; патрон; кронциркуль | |
| Надрубка поддона и поковки | Топор односторонний | |
| Правка до поковочных размеров. Отделка поверхности. | Бойки: верхний плоский, нижний вырезной; патрон; кронциркуль | |
| Рубка поддона и поковки | Топор односторонний | |
| Маркировка поковки и отходов. Отправить в горячем состоянии на копёж | Клейма |
На гидравлическом прессе 5 с помощью крана 6 и манипулятора 3 осуществляется процесс ковки. Промежуточные нагревы проводят также в печах 7, 8 или 9. После завершения процесса ковки поковки с помощью крана 6 загружают на передаточную тележку 1, которая передаёт их на термический участок, где происходит копёж поковок, а затем их первичная термообработка.
5. Расчёт усилия ковочного пресса
Расчёт усилия ковочного пресса необходимо вести для самой энергоёмкой операции в конкретной технологической цепочки ковки. В нашем случае такой операцией является осадка. /3/
Итак, требуется определить усилие пресса для осадки биллета из стали марки 9Х2МФ диаметром
=870 мм, высотой 
=2160 мм до диаметра 
=1225 мм и высоты 
=1080 мм.Необходимое усилие пресса для осадки:
, (5.1)где F – площадь поперечного сечения поковки после осадки,
;р – удельное усилие.
Удельное усилие можно представить, как
, (5.2)где
– предел текучести; 
– скоростной коэффициент, равный при ковке на прессах =1; 
– масштабный коэффициент, равный в данном случае =0,5; 
– коэффициент, учитывающий условия контактного трения, форму и соотношение размеров деформируемой заготовки.Для случая горячей осадки цилиндра при
: 
, (5.3)где
– коэффициент контактного трения при свободной ковке, =0,5.Произведём расчёт по формуле (5.3):
.Площадь заготовки после осадки:
.Рассчитаем среднее сопротивление деформации
при осадке по методике ЧГТУ. 
, (5.4)где
– степень деформации, 
;K0 – базовое сопротивление деформации;
– соответственно коэффициенты учета влияния скорости, степени и температуры на сопротивление деформации;Uc – средняя скорость деформации,
, где 
– скорость движения траверсы пресса.Для стали 9Х2МФ: K0=2733 МПа, Ku=0,148, Ke=0,1993, Kt=0,00244.
Произведём расчет по формуле (5.4):