www.mexanik.ru

ВВЕДЕНИЕ

Машиностроительная промышленность является материальной основой технического перевооружения всего народного хозяйства. Ее основная задача — обеспечение всех отраслей высокоэффективными машинами и оборудованием. Особая роль в научно-техническом прогрессе, в проведении комплексной механизации и автоматизации производственных процессов принадлежит станкостроению, составной частью которого является кузнечно-прессовое машиностроение.

На кузнечно-прессовых машинах можно получать заготовки и детали, нуждающиеся в незначительной доработке, а зачастую не требующие обработки резанием. Для машин и процессов кузнечно-штамповочного производства характерна высокая производительность, снижающая себестоимость поковок и создающая широкие возможности для устранения ручного труда, внедрения механизации и автоматизации.

В Директивах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану (1971—1975 гг.) предусмотрено довести в 1975 г. выпуск кузнечно-прессовых машин до 60—65 тыс. шт.*, значительно повысить в промышленности удельный вес обработки металлов давлением, широко применяя объемную штамповку как один из наиболее прогрессивных технологических процессов.

Обработка давлением — наиболее древний способ получения изделий из металлов. Еще в 4-м и 3-м тысячелетиях до н. э. египтяне ковали метеоритное железо, выделывая, в частности, из него наконечники для стрел и копий.

Находки археологов, результаты исторических исследований дают возможность вообразить, как выглядела кузница древних. В качестве наковальни ставили массивный камень, кузнечными клещами служили расщепленные куски свежесрубленных деревьев.

В древней Индии пользовались, должно быть, более сложной техникой. Иначе трудно объяснить происхождение найденных учеными гигантских поковок, выполненных из железа. Их размеры настолько велики, что даже сегодня нельзя представить их изготовленными кроме как на молотах с колоссальной энергией удара.

На территории нашей страны кузнечная обработка металлов уже применялась в VII—IV вв. до н.э. скифами, а в X—XI вв. н.э. изделия из железа и стали были широко распространены на Руси.

Еще и сегодня мы можем любоваться собранными в музеях превосходными образцами художественно кованых предметов, изготовленных в Москве и Ярославле, Новгороде и Астрахани, Великом Устюге, Муроме и Бежецке.

В средние века кузнечное ремесло было ведущим среди других ремесел. В XIV—XV вв. в Новгороде и Москве существовали кузнечные ремесленные корпорации. Кузнецы селились вместе, образуя особые улицы и слободы (вспомните Кузнецкий мост в Москве).

Кузнечное дело было тогда ремеслом, которым занимались искусные мастера. Даже такие сугубо обиходные вещи, как замки, не говоря уже о холодном и огнестрельном оружии, украшались замысловатым орнаментом, выпуклыми розетками, раскраской.

Искусные поделки кузнецов были в большом ходу и в первой половине XVIII столетия. Ограды и ворота садов и парков, дворцовых усадеб, лестничные перила, затейливые подсвечники и люстры как нельзя лучше сочетались с пышными формами господствовавшего в то время архитектурного стиля, известного под названием «барокко».

С развитием обработки металлов метеоритное и самородное железо, разумеется, не могло больше удовлетворить потребности людей, потому что его было мало. Но зато в изобилии встречалась железная руда. Нужно было искать способ, как извлечь железо из руды.

Первоначально железо извлекали из руды так называемым прямым восстановлением. Для этого руду в смеси с углем помещали в специальных горнах. Уголь поджигали. В результате довольно продолжительного процесса горения образовывалась крица — губчатая масса, пропитанная шлаком (отсюда название горнов — кричные) . Чтобы отжать шлак из крицы, понадобились новые конструкции молотов. Крицу нужно было проковать. Вручную, ударами обычного молотка этого сделать уже не могли. Тогда-то и появились рычажные молоты, работавшие от ножного и ручного приводов.

В начале XVI века распространились рычажные молоты, приводимые в действие водяными колесами. Там, где не было рек и озер, пользовались падающими молотами. Несколько человек поднимали за канат, перекинутый через блок, ударную часть (бабу) такого молота. Затем сразу отпускали канат. Баба летела вниз, ударяя по поковке.

Промышленная революция XVIII века особенно проявилась в металлургии и металлообработке. Изобретение паровой машины натолкнуло на мысль использовать энергию пара в кузнечном деле. Тем более, что бурно развернувшееся строительство железных дорог требовало тяжелых поковок, отковать которые на падающем молоте было невозможно.

Только в начале сороковых годов XIX в. появился первый паровой молот, имевший несовершенное управление и очень низкий коэффициент полезного действия.

А тем временем требовались все более тяжелые поковки. Соответственно росли размеры молотов, «тяжелели» молотовые бабы. На заводе Круппа в Эссене (Германия) был изготовлен паровой молот с массой падающих частей 75 т, на Путиловском и Пермском заводах в России появились 50-тонные молоты, на заводе в Соединенных Штатах Америки построен молот с массой падающих частей 125 т.

Поскольку паровые молоты при всех конструктивных ухищрениях оставались очень дорогими в эксплуатации, в конце XIX в. конструкторская мысль обратилась к молотам, приводимым не паром, а другими энергоносителями. Это прежде всего пневматические молоты и молоты с механическим приводом и др.

В 1861 г. был построен первый гидравлический пресс. Он развивал усилие 7350 кН [750 Т]. В 1895 г. в России был изготовлен гидравлический пресс усилием 73 500 кН [7500 Т].

Кузнечно-штамповочное производство с появлением вслед за ковкой штамповки, выдавливания — прессования и других стало оснащаться специализированными прессами, конструкцию которых приспосабливали для выполнения определенной операции.

Удары молота сотрясают почву, расшатывают здания (положение мало меняется к лучшему даже при устройстве дорогих и огромных фундаментов). К тому же у молотов низкий к. п. д. Они малоэкономичны. Гидравлические прессы имеют преимущества перед молотами: относительно бесшумны, могут развивать очень большое усилие и др. Но у них есть недостатки: тихоходность и сравнительно высокая стоимость изготовления. У кривошипных же машин, впервые появившихся в металлообработке почти одновременно с паровыми молотами в тридцатых годах прошлого века, быстроходность сочетается с бесшумностью (тоже, конечно, относительной, по сравнению с молотами). Самыми распространенными из них в наше время можно, пожалуй, считать штамповочные кривошипные прессы (их называют еще механическими прессами) и горизонтально-ковочные машины, впервые примененные в 1835 г.

В XX в. область применения обработки металлов давлением расширяется, позволяя получать высококачественные заготовки для ответственных деталей машин. Теперь около трети металла, выплавляемого в нашей стране, подвергается кузнечно-штамповочной обработке.

Современные заводы оснащены разнообразным оборудованием для пластической деформации металла, и это позволяет успешно решать чрезвычайно важную для машиностроения задачу — максимально приближать форму и размеры заготовки к окончательным размерам изделия.

При обработке металлов давлением изменение формы заготовки происходит не за счет удаления излишка металла в виде стружки, как при обработке резанием, а за счет перераспределения объема в самой заготовке. Это резко снижает отходы металла. Ранее методом ковки и штамповки получали заготовки с большими припусками на дальнейшую обработку, а теперь некоторые виды обработки давлением, например калибровка и выдавливание, позволяют свести припуски на механическую обработку к минимуму или вообще обойтись без нее.

Наряду с развитием и совершенствованием основного оборудования кузнечно-штамповочных цехов проводится широкая механизация процессов ковки и штамповки. Кузнечные цехи оснащены мостовыми кранами, кантователями, манипуляторами и другими механизмами, облегчающими труд кузнецов и делающими его более эффективным.

В Советском Союзе построены самые мощные в мире гидравлические прессы усилием 70 000 Т, уникальные бесшаботные молоты, крупнейшие кривошипные горячештамповочные прессы.

Русские и советские ученые и инженеры многое сделали для развития и совершенствования процессов обработки металлов давлением. П. П. Аносов впервые использовал микроскоп для изучения структуры металлов, организовал производство высококачественной стали на Златоустовском заводе. Научное обоснование ковочных режимов (критических температурных точек) дал Д. К. Чернов. Для развития теории обработки давлением большое значение имели работы Н. С. Курнакова. Успехам современного кузнечно-штамповочного производства способствовали работы С. И. Губкина, А. И. Целикова, Л. А. Шофмана, А. И. Зимина, М. В. Сторожева, Б. В. Розанова, Е. А. Попова и др.

Эффективное использование кузнечно-прессовых машин, как и любого оборудования, возможно при условии правильной наладки и эксплуатации. Неточная наладка оборудования приводит к появлению брака, снижению производительности, простоям, может вызвать поломку инструмента и машины. Поэтому от знаний и мастерства наладчика кузнечно-прессовых машин во многом зависит качество работы и производительность оборудования. По мере совершенствования молотов, прессов, кривошипных машин, с ростом их быстроходности и мощности повышаются и требования к наладке. Наладчик должен непрерывно пополнять свои знания, изучать устройство новых машин, перенимать опыт передовиков производства.

* * *

В СССР установлено применение Международной системы единиц (СИ) как предпочтительной во всех областях науки, техники и народного хозяйства, а также при преподавании. В данной книге ряд единиц дан в СИ и в квадратных скобках в метрической системе.


* Директивы XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. Издательство политической литературы. М., 1971, стр. 25.


Назад, на страницу описания