Благоприятная схема течения металла, отсутствие перерезывания волокон макроструктуры позволили повысить прочность вала при скручивании на 22,2 %, общую прочность на 15 %, а также уменьшить диаметры коренных и шатунных шеек на 8 %. В связи с увеличением размеров и массы коленчатых валов, а также с учетом больших деформационных перемещений металла при формообразовании шеек и щек вала, позволяющих обеспечить достаточно высокие механические свойства металла поковки из слитка, способы комбинированной ковки получают дальнейшее развитие. У слитка отковывают донную и прибыльную части, отрубают концевые части, протягивают среднюю часть, производят двустороннюю высадку щек, затем расплющивание (осадку) щек и штамповку колена вала. Процесс штамповки осуществляют в штампе (рис. 5.2, а — положение до начала хода, рис. 5.2, б — в конце штамповки). Штамп работает следующим образом. При раскрытом штампе матрице держатели разведены в стороны. При таком положении нагретую заготовку укладывают в матрицу 1. При опускании верхней половины штампа пуансон, воздействуя на часть заготовки, смещает ее вниз. Смещенный объем заготовки заполняет полость, образованную наклонными поверхностями частей матрицы. Одновременно происходит вы садка утолщения на той части заготовки, которая оказалась сжатой, благодаря сближению матрице держателей. Это вызывает также внедрение вставок в заготовку. К концу рабочего хода заканчивается оформление щек и шейки колена. В последние годы благодаря совершенствованию оборудования и оснастки метод гибки с высадкой по точности оформления элементов коленчатого вала приближается Ак точной штамповке, что позволяет сократить расход металла и повысить его эксплуатационные характеристики [34]. Этот метод обеспечивает повышение усталостной прочности валов на 15—20 %.
Сущность метода гибки с высадкой заключается в последовательном формировании участков коленчатого вала кривошипов со щеками, коренных и шатунной шеек путем высадки щек при одновременной гибке шеек. Участок заготовки нагревают до температуры штамповки в индукторе или в печи и формуют на прессе в приспособлении, имеющем два перпендикулярных и взаимосвязанных движения, осуществляющих высадку щек и гибку шатунной шейки.
В целях экономии металла и снижения трудоемкости механической обработки деталей типа червячных валиков применяют высадку на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Например, для изготовления валика токарно-винторезного станка применяют заготовку диаметром 38 мм и длиной 125 мм. Штамповка на ГКМ в трехпозиционном штампе позволила сэкономить 11,5 т металла в год и уменьшить трудоемкость при механической обработке в 4 раза.
Не вызывает сомнений целесообразность перевода штамповки коленчатых валов с молотов на специализированные штамповочные линии. Структура такой линии для производства валов массой 10—100 кг: нагревательные устройства, штамповочные вальцы или кривошипный пресс для предварительной штамповки, кривошипный горячештамповочный пресс или пресс с клиновым приводом усилием 30—1200 МН для окончательной штамповки.
По сравнению со штамповкой на молоте штамповочные уклоны снижены до 1° 30'; припуск на противовесах уменьшен до 1 мм, а на коренных шейках до 3 мм; масса поковки снижена на 10 %, механическая обработка уменьшена на 35 %. Ковка валов
Основные вопросы, относящиеся к данной разновидности машиностроительного производства, были подробно рассмотрены в предыдущих главах, связанных с режимами деформации и конструктивными особенностями инструмента для ковки слитков. Рассмотрим некоторые успехи в этой области.
Фирма ФРГ из слитка массой 300 т изготовила поковку массой 155 т для вала ротора турбогенератора мощностью 600 000 кВт.: Технологи отказались от операции осадки, так как наружный диаметр слитка (в среднем 3140 мм) обеспечивал уковку 3,75. Для протяжки применили бойки шириной 1100 мм. Баланс металла оказался следующий: отход с прибылью 60 т (19,8 %), годная часть слитка 192,3 т (63,5 %,), отход с донной частью 44,4 т (14,7 %), угар металла 4,7 т (2 %), общая масса слитка 301,4 т (100 %). При обычных нормах расхода металла в прессовых цехах для получения поковки массой 179 т масса слитка должна составить 362 т. При обязательном ультразвуковом контроле вероятность получения высококачественной поковки из слитка массой 301,4 т зависит от массы поковки.
