История развития кузнечно-штамповочного производства
Ковка является одним из самых древних способов обработки металлов. Для защиты от зверей и врагов, а также для охоты и обработки земли первобытный человек ковкой изготовлял из железа боевое оружие и орудия мирного труда.
Простейшими инструментами и оборудованием для ковки были молоток, клещи, наковальня и горн, известные человеку еще в доисторические времена. Так, например, Гомер в «Одиссее» описывает кузницу бога Гефеста, а на одном из римских саркофагов имеется изображение ковки в древней кузнице, оснащенной примитивным оборудованием и инструментом. Кузнечная обработка металлов применялась скифами, населявшими среднюю и южную части нашей страны, уже с третьего тысячелетия до нашей эры [1,15,33].
Незначительное количество метеоритного железа, содержащего в камнях (метеоритах), падающих из атмосферы на землю, из которого изготовлялись железные изделия, толкнуло человека на поиски новых способов получения железа путем восстановления его из руды. Этот процесс был связан с длительной и тяжелой проковкой кусков железа, для которой стали применяться в начале XVI века механические рычажные молоты с весом падающих частей (700-1500 Н), приводимые в движение водой рек и озер. В зависимости от того , на какую точку рычага действовало кулачковое колесо, сидевшее на одном валу с водяным, молоты назывались заднебойными или хвостовыми, среднебойными и лобовыми.
Применялись также копровые или пестовые молоты в местах, где по каким-либо причинам нельзя было воспользоваться энергией воды. Бабу таких молотов поднимали 7-10 человек за канат, перекинутый через блок, затем сразу отпускали; баба падала и нанос ила удар по поковке.
Паровой молот. Промышленная революция XVIII в. особенно ярко отразилась на металлургической и металлообрабатывающей промышленности. Постройка железных дорог, паровозов, вагонов, пароходов шла очень быстрыми темпами и требовала соответствующих механизмов для изготовления тяжелых и больших поковок.
В 1784 г. в Англии Уатт предложил для получения движения подвижных частей молота использовать энергию пар а. Однако только в 1839 г. Джеймс Несмит впервые сконструировал и в 1842 г. построил паровой молот, который и до настоящего времени сохранил свои основные конструктивные черты. Это был молот простого действия с несовершенным управлением и слабым использованием пара, т. е. энергия пара использовалась только для подъема подвижных частей.
За короткий промежуток времени конструкция парового молота значительно усовершенствовалась. Давление пара стало использоваться не только для подъема бабы, но и для нанесения ударов по поковке.
Для парораспределения и управления молотом были сконструированы золотниковая коробка, механизм управления и приспособления, позволяющие наносить автоматические удары. Современный паровой молот – двойного действия, с механизмом обеспечивающим возможность нанесения единичных и автоматических ударов, приводится в действие и паром и сжатым воздухом.
Благодаря ряду ценных качеств, паровые молоты получили очень широкое распространение. Паровой молот достаточно быстроходен, с успехом может применяться для ковки любой по габаритам и весу поковки, удары его могут легко регулироваться по силе и скорости, поверхность поковки после ударов получается относительно чистой и ровной. Значение паровых молотов еще более увеличилось при горячей штамповке, для которой быстроходность молота (до 120 ударов в минуту) и возможность регулирования силы и скорости ударов особенно важны.
С развитием машиностроения в XVIII и XIX в. и увеличением размера и веса поковок повышался и вес падающих частей паровых молотов. В ряде стран были сооружены паровые молоты с весом падающих частей (500-1000 кН) и выше. Так, на заводе Круппа, в Эссене (Германия) был изготовлен паровой молот с массой падающих частей (750 кН), на бывшем Путиловском и Пермском заводах (Россия) – 500 кН, на заводе Шнейдера в Крезо (Франция) – 1000 кН, на заводе Вифлеемской компании (США) – 1250 кН.
Уникальная отливка массой 6000кН – чугунный шабот (основание, наковальня) для самого мощного в то время молота свободной ковки, массой падающих частей 500 кН, изготовлена в России в 1875 году [3]. Чтобы отлить этот шабот-гигант на Мотовилихинском заводе в Перми построили огромный литейный цех. Двадцать вагранок в течении 120 часов непрерывно плавил и металл . Три месяца остывал шабот, затем был вынут из формы и с помощью только одних рычагов и блоков передвинут к месту расположения молота. (Для молотов свободной ковки отношение массы шабота к массе падающих частей должно быть в пределах 10-15 для повышения КПД удара. В рассматриваемом случае это отношение равно 12).
Дальнейшее конструирование и развитие паровых молотов шло по пути освобождения парового молота от двух его основных недостатков – низкого теплового коэффициента полезного действия и сотрясающего удара, опасного как для зданий, так и для самого молота, а также по пути специализации для выполнения отдельных кузнечных операций.
Были сконструированы и получили широкое распространение специальные молоты для горячей штамповки: с шаботом, бесшаботные молоты – с двухсторонним вертикальным или горизонтальным ударом, не требующие громоздких фундаментов и не вызывающие сотрясения зданий, молоты с нижними цилиндрами, листоштамповочные и др.
В России в настоящее время имеются специальные штамповочные молоты с массой падающих частей 300 кН (Чебаркуль), 160 и 250 кН – в Санкт-Петербурге (завод турбинных лопаток). Они имеют амортизированные фундаменты. Каждый обслуживает по 2 манипулятора (один подает заготовку из печи на молот, другой убирает штамповку с молота и подает на обрезной пресс).
Приводные молоты. Задача создания парового молота такой конструкции, при которой значительно повысился бы тепловой КПД, не получила удовлетворительного решения, и стоимость эксплуатации паровых молотов до сих пор остается очень высокой. В XIX в. конструкторская мысль обратилась к молотам, приводимым в действие не паром, а другими энергоносителями. Были сконструированы механические ковочные молоты – пневматические, приводимые в действие сжатым воздухом [7], вырабатываемым самим молотом; пружинные, основанные на действие пружины; рессорные, основанные на действии рессоры, и рычажные, приводимые в действие механизмом кулака. Все эти молоты имеют электрические привод, с помощью которого приводится в действие молот. Для свободной ковки также были сконструированы и изготовлены гидравлические молоты, работающие под давлением воды [8].
Для горячей штамповки несложных по конфигурации и небольших по габаритам поковок были сконструированы и успешно конкурировали с паровыми фрикционные молоты с электрическим приводом, из которых наибольшее распространение получили падающие молоты с доской и молоты с ремнем, работающие под действием силы трения.
Были попытки создания электрического молота, основанного на действии соленоида. В 40-е годы XX в. появились взрывные молоты (СССР), а в 50-е – высокоскоростные газовые молоты (сначала в США, затем в Европе), основанные на идее использования двигателя внутреннего сгорания. В виду сложности и неприспособленности к работе в цеховых условиях электрические и газовые молоты пока не получили широкого распространения.
Гидравлические прессы. Сотрясение почвы и зданий, которое вызывается ударами паровых молотов, особенно тяжелых, оглушительный грохот при работе, утомляющий рабочих, являются отрицательными качествами паровых молотов. В 1861 году появились гидравлические прессы – машины для ковки крупных поковок, хотя и более тихоходные, чем паровые молоты, но не вызывающие сотрясения почвы и зданий, а также шума при работе. При работе на прессе деформирование металла производится не ударом, а постепенным давлением. Гидравлический пресс быстро завоевал себе достойное место в кузницах, особенно при ковке крупных поковок из слитков. В последние годы гидравлические прессы широко применяются и для горячей штамповки, для изготовления крупных поковок выдавливанием (в кузнице ОАО «УЗТС» – (8000 кН) гидравлический пресс). В 1861 г. построен первый гидравлический пресс, развивавший усилия 7,5 МН (750 тс). В 1895 г. в России изготовлен гидравлический пресс усилием 75 МН (7500 тс) [28].
Высокое давление, необходимое для работы пресса, создается гидравлическим путем и передается по трубам в рабочий цилиндр, плунжер которого (как поршень у молота) пере дает это давление траверсе (поперечине, выполняющей такую роль, какую выполняет баба у молота). Получение и передача воды по трубам высокого давления связано с большими затруднениями. В некоторых конструкциях прессов для увеличения давления непосредственно в цилиндре применяют пар и тогда прессы называются парогидравлическими [2,6,22].
Благодаря своим высоким технологическим качествам, гидравлические прессы стали вытеснять сначала тяжелые, а затем и средние молоты. Изготовление тяжелых молотов прекратилось, а уже изготовленные заменялись прессами. Так, самый тяжелый молот, с массой падающих частей (12500 к Н) на заводе Вифлиемской компании в США был заменен прессом усилием 140 МН, паровой молот завода Терни в Италии с массой падающих частей 1,08 МН был заменен гидравлическим прессом усилием 40 МН. В настоящее время изготовляются гидравлические прессы усилиями 350-500 МН и даже 750 МН.
В настоящее время в России имеется два гидравлических пресса усилием 750 МН. Один установлен на металлургическом заводе в Самаре, другой – в Перми на Урале. Проектирование этих прессов осуществлялось под руководством профессора, доктора технических наук Б.В. Розанова.
В 1973-1974 гг. французская фирма «Интерфорж» объявила о желании приобрести сверхмощный гидравлический пресс для штамповки сложных крупногабаритных деталей авиационной и космической техники. В своеобразном конкурсе приняли участие ведущие фирмы многих стран. Предпочтение было отдано советскому проекту. Вскоре был заключен договор, и в начале 1975 года при въезде в старинный французский город Иссуар возник огромный производственный корпус, сооруженный для одной машины – уникального гидравлического пресса усилием 650 МН. Контракт предусматривал не просто поставку оборудования, а сдачу пресса «под ключ», т. е. монтаж и пуск силами советских специалистов [3].
Точно в срок, установленный контрактом, 18 ноября 1976 года, пресс отштамповал первую партию деталей. Французские газеты называли его «машиной века» и приводили любопытные цифры.
Масса этого гиганта – 170 МН (17000 т) – в два раза превышает массу Эйфелевой башни, а высота цеха, где он установлен, равна высоте собора Парижской богоматери.
Несмотря на огромные размеры, процесс характеризуется большой скоростью штамповки, необычно высокой точностью. Накануне пуска агрегата французское телевидение показывало, как траверса массой 20 МН (2000 т) аккуратно раскалывает грецкие орехи, не повреждая их сердцевину, или задвигает поставленный «на попа» спичечный коробок, не оставляя при этом на нем ни малейших повреждений.
На церемонии, посвященной передаче пресса, выступил в то время президент Франции В. Жискар д’Эстен. Заключительные слова своей речи он произнес по-русски: « Спасибо за это отличное достижение, которое делает честь советской промышленности».
Этот пресс обошелся французской казне в 158 млн. рублей золотом в ценах 1975 года.
Страницы: | 1 | 2 |
Статьи по этой тематике «Развитие кузнечно-штампового производства»:
Классификационная маркировка кузнечно-штамповочных машин
Классификация кузнечно-штамповочных машин по кинематике исполнительного механизма
Требования, предъявляемые к кузнечно-штамповочным машинам
Передаточные механизмы кривошипных машин
Кривошипные прессы общего назначения
Рейтинг читателей:
|
 |
Добавить комментарий |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
