Кузнечное оборудование. Классификация

Кузнечное дело – одно из самых старых ремесел, которое всегда являлось одним из самых уважаемых и ценимых ремесел в мире. До наступления эпохи станков такой труд занимал немало времени. Однако развитие этого ремесла не могло стоять на месте.

В двадцать первом веке кузнечное дело перешло на новый, куда более качественный уровень. Ковка является одним из главных основных видов обработки металла.

Крупные заводы с кузнечным оборудованием используют разнообразные станки, которые могут изготавливать детали в несколько тонн. Небольшие цеха тоже используют современные машины и инструменты.

Классификация кузнечного оборудования

В машиностроении чаще всего применяют следующее виды кузнечного промышленного оборудования:

• радиальные ковочные станки;
• горизонтальные ковочные машины;
• прессы горячей штамповки;
• ротационные ковочные машины.

Кузнечный инструмент для ручной ковки разделяют на: основной, вспомогательный и измерительный. Основным оборудованием называют, если благодаря ему в заготовке определяют форму и размер, требуемый на схеме. Инструменты классифицируют как опорные, ударные, накладные, подкладные, пробивные и парные. Рассмотрим ручное и промышленное кузнечное оборудование по отдельности.

Ручное кузнечное оборудование

Опорные инструменты предназначены для закрепления заготовок. Яркие представители этого ручного кузнечного оборудования классические наковальни.

Ударным оборудованием называют кувалды и верхние части бойков молотка.

Накладные инструменты помещают на заготовке и бьют по нему ударным приспособлением. С помощью накладных инструментов получают поковку необходимой формы и сглаживают поверхности поковок. К таким инструментам относят: зубила, набойки и кузнечные топоры.

Подкладное ручное кузнечное оборудование предназначено для наковальни. К подкладным инструментам относятся: подсечки, нижники, специальные приспособления, гвоздильни и формы. На эти устройства накладывают заготовку и разрубают, как результат – получение поковки требуемой формы.

• Парные инструменты состоят из наборов: подбоек-нижников и подбоек-верхников, обжимок (верхников и нижников).
• Пробивное кузнечное оборудование представляет собой пробойники и прошивки. Во время использования данного оборудования дополнительно применяют подставки, надставки и оправки.
• Вспомогательные инструменты применяются для облегчения труда ремесленников. К ним относятся клещи и средства механизации при ковке.
• Для разметки и измерения заготовок применяют измерительные инструменты, которые измеряют и контролируют размеры поковок. Измерители это – стальные линейки, рулетки штангенциркули и подобные им.

Все это ручные инструменты облегчают работу одному кузнецу. Теперь рассмотрим машины, использующиеся в массовых производствах.

Промышленное кузнечное оборудование в машиностроение

Большинство деталей в машиностроение создаются с использованием кузнечного оборудования.

В машиностроении в ковочных машинах горизонтальной конструкции для штамповки изделий используется стержень с головкой, а также высадки заготовок с торцевой части и ковки элементов с внутренними полостями. Конструктивные особенности позволяют выполнять: насечку, прошивку и гибку будущих деталей.

Вертикальные и горизонтальные разъемы необходимы для разных видов размещения матриц, используемых в качестве матриц. За счет давления в полости формируется заданная форма изделия.

Кузнечное оборудование данного вида может быть:

• с разъемными  матрицами;
• с неразъемными матрицами;
• с вертикальным или горизонтальным расположением штампов.

Работа станка начинается с постановки матрицы на требуемое положение, заготовка же помещается на закрепленный блок. Сам процесс формирования протекает, когда подвижная деталь штампа создает необходимо давление, верхняя часть детали образовывается с помощью движения третьего блока. После этого требуемая деталь сделана.

Как правило, материалом для создания изделий являются квадраты, трубы и другие подобные разновидности проката. Основные особенности кузнечно-прессового оборудования – это многофункциональность и универсальность, что требует большего количества разнообразных штампов. С другой стороны, эти же характеристики существенно усложняют процесс разработки деталей.

Радиально-ковочный станок используется в машиностроении для производства заготовки для валов. Диаметр болванок варьируется от 60 до 150 мм, а длина достигает 1200 мм.

Радиально-ковочный станок настраивают на выпуск определенного изделия, чтобы не менять параметры при каждой обработке.

Основные элементы станка:

• копирные барабаны;
• шатун с бойками;
• эксцентриковая букса.

Технологический процесс осуществляется с помощью программного обеспечения – копира, который управляет направлением бойков, тем самым корректирую работу станка. Эксплуатационный срок ковочной радиальной машины будет минимален без систем смазки и охлаждения. Безупречной работе станка способствует манипулятор, который взаимодействует с нагретой заготовкой.

Радиально-ковочные станки используют и как механизм холодной обработки, позволяющий получить заготовку без последующей дообработки.

Для протяжки в кузнечном деле используют ротационные ковочные машины, задачей производство обжатых заготовок. Основной производственный процесс - вытяжка и обжатие заготовок на роликовой системе.

Радиально-ковочные станки применяются для обработки металлопроката в виде прутков и труб, которые чаще требуется обжать. Машина состоит из молотков и бойков (в соотношении 2 к 2 или 2 к 4).

Это оборудование славится своей точностью работы: 0,025 мм на каждые 10 миллиметров обрабатываемой заготовки.

В промышленности довольно часто используется прессы, давление которых придает заготовке нужную форму. Вес элементов обработки варьируется от 5 до 50 тонн.

Кузнечно-штамповочные станки

Кузнечно-штамповочное оборудование состоит из 3 равноправных механизмов: двигательного, передаточного и исполнительного. Первый и второй механизмы  объединены единым приводом машины.

Двигатель, взаимодействуя с наружной энергией носителя, преобразует ее и в инерционную энергию для передаточного и исполнительного приспособлений, и в потенциальную энергию передаточного приводимого в действия объекта. Тип двигателя определяется видами  носителя энергии и привода.

В качестве энергетического источника используются: газы, жидкости, пары, горючие смеси, взрывчатые вещества и электричество. Привод может быть как индивидуальным, так и групповым, когда несколько машин связаны с одним двигателем.

Придаточный механизм осуществляет связь исполнительного механизма с двигателем, образуется механическая связь жесткого или нежесткого характера. Некоторые машины могут прерывать связующую пару во время рабочего хода.

Оба вида энергии трансформируются в механическую работу при активации движения рабочих частях (коромысла, траверсы, бабы, валиков и роликов) главных исполнительных механизмов.

Процесс характеризуется:

• вариативной отдачей энергии заготовке;
• видом движения рабочих узлов;
• параметрами изменения скорости в период работы;
• периодичностью воздействия инструмента во время обработки метала.

Переход накопленной энергии в заготовку происходит только при физическом воздействии. При нажиме квазистическое воздействие силы мало зависит от времени, поэтому производственный цикл измеряется секундами и сотыми ее долями.

При ударе давление на заготовку стремительно меняется, что приводит к возникновению колебательных процессов в машине. Нормальный ход для станка – тысячные и еще меньшие доли секунды.

Кузнечно-прессовые станки

Показатели работы кузнечно-прессового оборудования характеризуются массой параметров: размер, линейность, скорость и массовость. Главным параметром прессового оборудования является номинальная сила Р ном.

Линейные характеристики относятся к технологическим (это крепление инструмента и его элементов). Эти параметры определяют размеры рабочего пространства и ход элементов машины, что взаимосвязано с габаритными размерами инструмента, исходной заготовки и будущего изделия.

Скоростным показателем является число холостых ходов рабочего органа в минуту. Энергетические характеристики - двигатель, энергоноситель или рабочее тело машин.

Параметры могут быть заданными (давление воздуха или пара для привода паровоздушных молотов) или расчетными (мощность электродвигателя или момент инерции маховика).

Кузнечно-сварочное оборудование

При проведении кузнечных работ часто требуется сварочное оборудование.

Существует несколько типов сварочных аппаратов:

• трансформатор;
• выпрямитель;
• инвертор.

Если речь идет о ручной сварке, то лучше использовать электрический сварочный аппарат, как более простой в использовании.

Кузнечное оборудование для горячей ковки металла

Для кузнеца – это ремесло не только способ обработки металла, но также и способ самовыражения через свои творения, поэтому для него это – искусство, требующее творческого подхода. Горячая ковка – традиционный метод ковки металла.

Схематично принцип действия кузнечного оборудования для горячей ковки понятен из самого названия: металл перед обработкой нагревается до нужной температуры, что облегчает изготовление нужного изделия.

Преимуществами горячей ковки являются:

• отсутствие пор на материале;
• длительный срок эксплуатации изготовленных вещей;
• более простой по сравнению с холодной ковкой способ создавать изделия.

Недостатки:

• невозможно использовать в конвейерном процессе;
• трудоемкий и долгий процесс;
• высокая себестоимость и цена изделий.

Кузнечное оборудование для холодной ковки металла

Не всегда при работе с материалом для изменения формы необходимо нагревать заготовку и проводить дополнительные кузнечные работы.

Часто требуется использовать «ручную» обработку, еще называемую холодной ковкой.

Из преимуществ холодной ковки можно отметить:

• отсутствие необходимости в сооружении мастерской с оборудованием;
• автоматизация;
• повышение производительности;
• возможность установки в любом удобном месте;
• увеличение срока эксплуатации металлов;
• понижение затрат, и как следствие уменьшение себестоимости продукта.

Для проведения холодной ковки металла потребуются не только привычные инструменты (клещи, молотки и тому подобное), но и более специализированное оборудование:

• УШМ, который должен обладать характеристиками, позволяющими использовать его для работы с разнообразными деталями;
• перфоратор при сверлении металлов;
• комплект приспособлений, состоящий из: шаблона, объемника, «фонарика», «гнутика», «улитки».

При выравнивании швов сварки в местах с ограниченным доступом потребуется зачистная шлифмашинка.