Microsoft Word - pedlat do pdf.docestné prohlášení Prohlašuji, e
jsem diplomovou práci vypracoval samostatn a svdomit, e jsem uvedl
veškerou pouitou literaturu, a to vše za odborného vedení vedoucího
diplomové práce. V Brn dne 23. kvtna 2008 ……...……...…………………….
Podpis
Podkování Tímto dkuji vedoucímu diplomové práce Ing. Miloslavu
Kopivovi za praktické a cenné rady pi vypracování diplomové
práce.
ANOTACE PALÁN Robert. Výroba opry tváením. Diplomová práce
magisterského studia, Strojní inenýrství, Obor M2307 Strojírenská
technologie, Specializace 02 Tváení, svaování, 2. stupe, 2. roník,
šk. rok. 2007/2008. FSI VUT v Brn, ÚST Odbor tváení kov a plast,
kvten 2008, str. 66, obr. 36, tab. 8, 3 pílohy Diplomová práce,
vypracovaná v rámci magisterského studijního oboru M2307, pedkládá
návrh výroby souásti tváením. Materiálem výkovku je ocel SN 12 050
dodaná jako polotovar ve form tye Ø210 mm a délky 4 000 mm. Z ní se
budou ezat jednotlivé píezy na vykování souásti. Výrobní série je
100 000 kus. Na základ studií technologií, vhodných pro výrobu
souásti, byla zvolena technologie zápustkového kování na dv operace
na svislém kovacím lisu LMZ 6 500, s indukním ohevem polotovaru a
ostiením výronku a blány na ostihováním lisu LDO 315 A/S. Pro tuto
variantu jsou provedeny veškeré výpoty, návrh zápustek a všech
potebných stroj pro výrobu zadané souásti. Klíová slova Výkovek,
zápustkové kování, klikový kovací lis, buchar,ostihování, mazání,
ohev, vyhazova ANNOTATION PALÁN Robert, Production of support
forming.A graduation thesis of master´s studies, Mechanical
engineering, Department M2307 Metal forging technology,
Specialization 02 Forming, Welding, 2. graduate, 2. year, school –
year 2007/2008. FSI VUT Brno, ÚST Department of Metal Forging
Technology, May 2008, page NO 66, picture NO 36, chart NO 8,
suplement NO 12 The graduation thesis, drew up with in the frame of
engeneering studies department M2307, submits a concept of a
production by forming. A materiál of a forget piece is steel SN 12
050, provided as a semi – finished product in a form of a bar Ø210
mm, lenght 4 000 mm. The particular dimension stocks with be cut
from it to forge out a part. Production work is 100 000 pcs. Based
on studies of technologies, suitable for producing the part a
specific two stage technology of a drop forging was chozen on a
vertical forging press LMZ 6 500, with induction heating of the
semi – finished product and a product – trim of fin and pellicle or
a trimming press LDO 315 A/S. For this alternate all the required
calculations are realized of swages and all the necessary machines
for the production of are quested enganget part. Key worlds
forging, ,drop forging, crank forging press, drop hammer, trimming,
lubrication, heating, extractor BIBLIOGRAFICKÁ CITACE PALÁN, R.
Výroba opry tváením. Brno: Vysoké uení technické v Brn, Fakulta
strojního inenýrství, 2008. 66 s. Vedoucí diplomové práce Ing.
Miloslav Kopiva.
OBSAH Titulní list Zadání estné prohlášení Podkování Anotace Obsah
1. ÚVOD…………………………………………………………………………….......... 8 2. LITERÁRNÍ
STUDIE………………………………………………………………... 9 2.1
Kování……………………………………………………………………………... 9 2.1.1 Historie
kování……………………………………………………………….. 9 2.1.2 Volné
kování………………………………………………………………….10 2.1.3 Zápustkové
kování…………………………………………………………… 11 2.2 Konstrukce
výkovk………………………………………………………………11 2.2.1 Základní charakteristika
výkovk…………………………………………….11 2.2.2 Technologické
pídavky……………………………………………………... 11 2.2.3 Zaoblení roh a
hran…………………………………………………………. 13 2.2.4 Ideální
pedkovek……………………………….……………..…………….. 14 2.2.5 Tídní výkovk do
tíd……………………………………………………… 15 2.3
Zápustka…………………………………………………………………………... 17 2.3.1 Materiál
zápustek…………………………………………………………….. 17 2.3.2 Rozmry
zápustek…………………………………………………………….18 2.3.3 Dlící
rovina…………………………………………………………. ……... 18 2.3.4 Výronková
dráka…………………………………………………………….20 2.3.5 Zápustkové
dutiny…………………………………………………………… 22 2.3.6
Smrštní……………………………………………………………………… 24 2.3.7
Mazání……………………………………………………………………….. 24 2.3.8
Odvzdušnní…………………………………………………………………. 25 2.3.9 Vlokování
zápustek………………………………………………………… 26 2.3.10 Vedení
zápustek…………………………………………………………….. 26 2.4
Ohev……………………………………………………………………………… 29 2.4.1 Ohívací
zaízení…………………………………………………………….. 29 2.4.2
Opal…………………………………………………………………………...31 2.5 Výroba
pedkovku………………………………………………………………... 33 2.5.1 Pedkovací válce
…………………………………………………………….. 33 2.5.2 Píné klínové
válcování……………………………………………………...35 2.6 Kovací stroje a
píslušenství……………………………………………………... 36 2.6.1 Volba kovacího
stroje………………………………………………………... 36 2.6.2 Porovnání buchar versus
lis………………………………………………….. 37 2.6.3 Upínaní
zápustek…………………………………………………………….. 37 2.6.4
Vyhazova…………………………………………………………………… 41 2.7 Kovárenské
operace……………………………………………………………….43 2.7.1 Ostihování a drování
výkovk……………………………………………...43 2.7.2 Rovnání a kalibrace
výkovk...........................................................................
44 2.7.3 Tepelné zpracování výkovk………………………………………………… 45 3.
STÁVAJÍCÍ MONOSTI VÝROBY……………………………………………….. 47 4. NÁVRH
TECHNOLOGIE VÝROBY ZADANÉ SOUÁSTI……………………..48 4.1 Zadaná
souást……………………………………………………………………. 48 4.2 Návrh postupu
kování……………………………………………………………. 48
4.3 Návrh technologického postupu výroby………………………………………… 49 4.4
Technologické podmínky kování
souásti.....................………………………… 49 5. STANOVENÍ
TECHNOLOGICKÝCH DAT A VYPRACOVÁNÍ………………. 50 5.1 Zatídní výkovku dle
sloitosti tvaru…………………………………………... 50 5.2 Pídavky na
obrábní…………………………………………………………….. 50 5.3 Volba blány a výronkové
dráky…………………………………………………50 5.4 Kovací
úkosy……………………………………………………………………….51 5.5 Polomry
zaoblení…………………………………………………………………51 5.6 Stupe
pesnosti…………………………………………………………………... 51 5.7 Mezní úchylky a
tolerance rozmr a zaoblení………………………………… 51 5.8 Výpoet objemu a
výchozího polotovaru………………………………………...52 5.9 Návrh tváecích
stroj…………………………………………………………… 52 5.9.1 Výpoet tváecí
síly………………………………………………………….. 52 5.9.2 Volba kovacího
stroje………………………………………………………... 53 5.9.3 Výpoet ostihovací síly a
volba ostihovacího stroje……………………….. 54 5.9.4 Volba pily na dlení
výchozího materiálu…………………………………… 54 5.9.5 Ohívací
zaízení……………………………………………………………...55 5.10 Návrh
zápustek………………………………………………………………….. 55 5.10.1 Materiál
zápustek………………………………………………………….. 55 5.10.2 Rozmry
zápustek………………………………………………………….56 6. TECHNICKO – EKONOMICKÉ
ZHODNOCENÍ………………………………... 57 6.1 Poet tyí na danou
sérii...………………………………………………………...57 6.2 Pímé materiálové náklady na
vyrábné mnoství……………………………...57 6.3 Pímé materiálové náklady na
jeden výkovek………………………………….. 57 6.4 Stupe vyuití
materiálu…………………………………………………………. 58 6.5 Vratný odpad
…………………………………………………………………….. 58 6.6 Zpracovací
náklady………………………………………………………………. 58 6.7 Celkové výrobní
náklady………………………………………………………… 59 7.
ZÁVR………………………………………………………………………………... 60 8. SEZNAM SYMBOL A ZKRATEK
9. SEZNAM POUITÉ LITERATURY 10. SEZNAM PÍLOH
- 8 -
1. ÚVOD [9] V dnešní dob pipadá a 60% vyrábné oceli na strojírenský
prmysl. Z toho je asi jedna ptina vratný materiál v podob tísky a
jiného odpadu. To dokazuje dleitost rozvoje metod, které dávají
kovu tvar za vzniku tém nulového nebo minimálního odpadu. Jednou z
tchto metod je kování, které je zárove i nejstarším zpsobem, kterým
lovk vyrábl nástroje. Kování patí do technologie objemového tváení
za tepla, kterou se docílí za ohevu zmna tvaru polotovaru uvedením
materiálu do plastického stavu, ani by došlo k porušení soudrnosti.
Takto vyrobené souásti – výkovky, se vyznaují celistvou strukturou,
vysokou houevnatostí a odolností proti šíení kehkého lomu pi
dynamickém zatování.V souasné dob se rozvíjí technologie pesného
kování tj. výkovky jsou kovány na hotovo s minimem úprav po
vykování. Aktuáln probíhající rozvoj experimentální a výpoetní
techniky nám dovoluje modelovat tváecí proces za pedem vymezených
podmínek a odvodit tak pesný matematický popis poadovaných
vlastností tváeného kovu. Velký význam v dnešní dob je kladen na
simulaní programy tváecích proces, které nám umoní odhalit výrobní
nedostatky díve ne se provede výroba prvních zkušebních kus nebo
série. Moje diplomová práce je zamena na objemové tváení za tepla,
konkrétn na technologii zápustkového kování. Proto jsou veškeré
technické parametry a tváecí stroje zameny pouze na kování v
zápustkách, nikoliv na kování volné.
- 9 -
2. LITERÁRNÍ STUDIE 2.1 Kování [9] Je to nejpouívanjší zpsob tváení
za tepla, u kterého je vnjší tváecí síla penášena na tváený
materiál pomocí rázu ( kování na bucharu, runí kování ) nebo tváecí
silou ( kovací lisy ). Smr toku materiálu pi tváení je potom uren
zákonem nejmenšího odporu. Dle pouití tváecích nástroj rozdlujeme
kování na volné a zápustkové. Volné kování meme potom dlit na runí
a strojní, zápustkové kování pak na kování na bucharech a na
lisech. 2.1.1 Historie kování [9] Ji ve starovku mla m nejvtší
hospodáský význam. Nejprve se pouívala bez pímsí a pozdji i ve
slitinách s jinými kovy ( nejastji s cínem ). lovk ji nejprve
odléval a potom se jí nauil zpracovávat mnohem jednodušším zpsobem
– kováním. Její uití bylo výhradn na zbran a ozdobu. Spolu s
bronzem byla nejdleitjším kovem a do doby, kdy se lovk seznámil s
elezem a zaal jej hojn pouívat. elezo mlo na rozdíl od mdi daleko
lepší mechanické vlastnosti díky kterým se jeho výroba rychle
rozšíila. elezo našlo uplatnní nejen na výrobu zbraní, ale i na
emeslnické a hospodáské náadí. Kovárenství ve svých poátcích vývoje
navazovalo bezprostedn na výrobu eleza ale pímo s ní i souviselo.
elezo se zpracovávalo hlavn runím kováním za pomocí kladiva,
kovadliny a kleští. Ohev materiálu probíhal v kováských výhních,
kde se topilo devným uhlím a pomocí mch se do ní run vhánl vzduch.
K rozvoji strojního kování u nás došlo v 16. ÷ 17. století a to v
podob vodních hamr. Vodní hamr byl vodou pohánný buchar s tavící
pecí. V peci se vyrábla tstovitá elezná hrouda promísená se
struskou, která byla z vnitku vytlaována kováním. Získaná hrouda
kujného eleza se potom ohívala ve výhni a pomocí hamru se vykovala
na poadovaný výkovek. Takto se vyrábla celá ada výkovk nap. obrue,
radlice, nápravy, atd. K zánik vodních hamr došlo zcela a po 2.
svtové válce. Kolem roku 1840 sebou pinesla prmyslová revoluce
prudký rozvoj strojního kování. Byl sestrojen první parní buchar a
došlo k jeho rozšíení do celé Evropy. Peván na nm byly kovány
svazky svákového eleza, které slouily ke stavb most a eleznic. Bhem
1. svtové války došlo k intenzivnímu vývoji technologie tváení a
tváecích stroj, zvláš po roce 1918. Automobilový a letecký prmysl
spotebovával znané mnoství výkovk. Zápustkové kování pak znamenalo
rychlou výrobu zcela shodných výkovk z oceli a pozdji i hliníkových
slitin. Pro vykování menších výkovk se pouívali pruinové buchary.
Pozdji došlo k nahrazení pruin vzduchovým polštáem, a tak vznikly
pneumatické buchary. Na století se potom zaalo pouívat pro kování
mechanických, hydraulických, vetenových a dalších lis. Vývoj stroj
i technologie zápustkového kování byla oproti volnému kování
rznorodjší. Kovárny se zaali specializovat na výrobu rzných souástí
a dlily se tak na kovárny pro volné a zápustkové kování. I dnes
dochází v kovárenství k vývoji nové technologie. Kovárny se
specializují na velkosériovou výrobu nebo na kusovou a
malosériovou. Souasným trendem je kování nových materiál, jako jsou
mikrolegované oceli, titan a jeho slitiny, které jsou pouívané v
moderních prmyslových odvtvích a lékaství. Snaha je vyrábt výkovky
s co nejmenšími pídavky a pokud mono vyrábt ji hotové souásti bez
dalších úprav. Tímto se sníí nejen náklady na materiál, ale i na
provoz, ale díky vyšším ziskm se zvtší konkurence schopnost kováren
a bude tak stále docházet k rozvoji kovárenství a tímto bude
zaruena jeho budoucnost.
- 10 -
2.1.2 Volné kování [1] [2]
Volné kování je sloitý tváecí proces, pí nm se uskuteují mnohé
operace na tváecích strojích a nástrojích víceúelové povahy
výrobním postupem dle obr. 2.1. Technologie volného kování je
objemové tváení za tepla. Pouívá se pro výrobu voln kovaných výrobk
od nejmenších hmotností a do nkolika tun. Volné kování se uskuteuje
ve všech typech výroby, a to jak v malosériové, tak i v hromadné, a
to pi výrob pedkovk pro zápustkové kování. Volné kování se nejastji
pouívá pi výrob velkých strojních díl s vysokými poadavky na
kvalitu, mechanické vlastnosti a homogenitu materiálu polotovaru
pro tyto díly. Základní kováské operace volného kování jsou
pchování, prodluování, osazování, prosazování, drování, ohýbání,
sekání a zkrucování. Všechny údaje o jednotlivých operacích volného
kování, tj. od pípravy polotovaru pes ohev a po vlastní tváecí
operaci i úpravy po vlastním kování jsou zahrnuty v technologickém
postupu. Ten obsahuje i pracovní postup. Pro volné kování se pouívá
bu buchar – tém všechny typy s výjimkou protibného. Nebo lis – tém
výhradn hydraulických.
obr. 2.1 Výrobní postup [1]
obr.2.2 Základní kováské nástroje [1]
a) kovadla 1-rovná, 2-tvarová, 3-kombinovaná b) hladící píloky c)
naznaovaní píloky d) sekáe
- 11 -
Charakteristické znaky volného kování jsou:
1. Získání jakostních výkovk s nesrovnateln lepšími vlastnostmi ne
u odlitk (kováním se svaují vnitní necelistvosti, ím slábne jejich
vrubový úinek)
2. Turbulentní charakter deformace, jím se zabezpeuje dendritické
struktury pi menších úbrech ne pi ostatních zpsobech tváení
3. Výroba výkovk o velké hmotnosti (a 350 t), co je jinými
technologiemi nemoné nebo neúelné
4. Víceúelové tváecí stroje a nástroje, jimi se sniují výrobní
náklady výkovk, co ekonomicky opodstatuje volné kování pi kusové a
malosériové výrob
5. Znané materiálové pídavky na povrchu volných výkovk 6. Omezená
tvarová sloitost volných výkovk 7. poteba vysoce kvalifikovaných a
fyzicky zdatných pracovník
2.1.3 Zápustkové kování [9] Tvoí rozsáhlý obor
tváení.Charakteristickým rysem je ízené teení ohátého kovu dle
tvaru dutiny. Zápustka je zpravidla dvoudílná ocelová forma, která
je rozdlena tzv. dlící rovinou na dv ásti. V kadé ásti je vytvoena
dutina, která odpovídá tvaru výkovku. Postup kování probíhá tak, e
ohátý polotovar vloíme do spodní zápustky a silou horní zápustky
dohotovíme výkovek. Pebytený materiál je potom vytlaen do tzv.
výronkové dráky. Výronek je potom odstien. Charakteristické znaky
zápustkového kování jsou: - dosaení vtší pesnosti ne u volného
kování - vyšší stupe prokování – smr vláken kopíruje obrys
zápustkového výkovku - vysoká výkonnost a jednoduchá obsluha
zápustky - krátký pracovní as - monost pouití mechanizace a
automatizace 2.2 Konstrukce výkovk 2.2.1 Základní charakteristika
výkovk [8] Kováním se zhotovují finální výrobky, ale také
polotovary pro pozdjší opracování, kde by uití normalizovaného
válcovaného polotovaru bylo neekonomické. A to z dvod úspory
materiálu nebo pevnostních vlastností. Výkovky se zhotovují bu
volným nebo zápustkovým kováním. Pro zhotovované výkovky obma
zpsoby je charakteristické, e mají materiálové pídavky na pozdjší
opracování a technologické na usnadnní výroby. Konstrukce výkovku
je ovlivnna nkolika faktory jako nap. tvar a velikost souásti,
materiál výkovku, vyrábné mnoství, zpsob konené úpravy a konené
pouití. 2.2.2 Technologické pídavky [2] Zjednodušují tvar výkovku,
zejména ty ásti, které by se kovaly obtín, nebo jejich kování by
bylo neekonomické. Nap. prchozí otvory kovem na blánu. Úkosy, kadý
rozmr vetší jak 10 mm zvtšit, pídavky na opal a pídavky na konenou
úpravu výkovku (vtšinou obrábní).
- 12 -
a) Pídavky na obrábní a výrobní tolerance [2] Se stanovují pro
jednotlivé zpsoby kování, hmotnost, rozmry a sloitost výkovku dle
stupn obtínosti, pesnosti výkovku a dle kovacího stroje. Další
urení je uvedeno v norm SN 0277 a SN 9030. b) Úkosy [3] [6]
Slouí pro snadnjší vyjímaní výkovk ze zápustek. Provádíme je na
svislých plochách výkovk, tj. na plochách rovnobných s pohybem
zápustky. ím vtší je úkos, tím snadnji lze výkovky vyjmout. Úkosy
vnitních stn výkovku jsou vtší ne na vnjších stnách. Vnjší svislé
plochy výkovku bhem chladnutí a smršování se uvolují od stn dutiny,
kdeto vnitní stny chladnoucí výkovek svírá. Aby pi kování výkovky
nezstaly v horní dutin zápustky, dlají se u tchto forem o nco vtší
úkosy ne u spodních a to tehdy, kdy formy obou zápustkových díl
jsou stejn hluboké. Úkosy jsou potom v horní dutin pod úhlem 7º a v
dolní pod úhlem 6º. V tabulce 1 jsou doporuené hodnoty úkos pro
jednotlivé kovací stroje. U zápustek pro kování ebrovitých výkovk
jsou úkosy dutin závislé na hloubce a šíce eber výkovk.ím vyšší a
uší jsou tato ebra, tím vtší úkosy musí mít dutina zápustky. Malé
úkosy dutin zápustek znesnadují teení materiálu pi vlastním kování,
zpsobují pedasné napchování a poškození zápustek a pispívají ke
vzniku tepelných trhlinek. Tyto trhlinky pak ješt více znesnadují
správné teení materiálu a pispívají k znehodnocování
zápustek.
Vnitní plochy Vnjší plochy Tváecí stroj
úkos úhel pouití úkos úhel pouití
1:5 11º Obvyklé 1:5 11º U vysokých eber
1:10 6º Obvyklé
1:5 11º Hlubší dutiny 1:10 6º Pi vtší výšce
1:10 6º Obvyklé 1:10 6º Obvyklé
Klikový nebo
vetenový lis
1:10 6º Pro dutiny 1:10 6º U tvar pchovaných
v lisovníku
- 13 -
c) Pedkování dr [5]
Pi zápustkovém kování se otvory kovají tzv. na blánu. Otvor není
prchozí, ale je tam blána, která se po vykování dílce odstihne.
Proto pi kování otvor je nutné stanovit tloušku blány. Tlouška
blány se urí ze vzorce: 110, 45. 0,25. 5 0,6.s D h h= − − + [2.1]
Pro pípad, kdy (d – 1,25R) > 26, se doporuují blány s úkosem do
stedu dle obr.2.3 a). Pi kování nízkých výkovk kruhového tvaru a
velkého prmru se a hlavn u výkovk, které se kovají z pedkovaných
kruh se doporuuje tvar dle obr. 2.3 c). Potom se tlouška blány urí
ze vzorce: ds .4,0= [2.2] a polomr 1R pak ze vzorce: 1 15.R h=
[2.3] Polomr 2R je nutno najít graficky. Funkce tohoto tvaru blány
se blíí funkci výronku, me slouit i jako zásobník pebyteného
materiálu, nap. pi kování krouk velkých prmr bez vnjšího výronku.
Zde je však problém pi konstrukci zápustky kdy je poteba, aby
pebytený kov vytékal práv do blány.
a) b) c)
2.2.3 Zaoblení roh a hran [5]
Pi navrhování výkovku je teba se vyhnout ostrým hranám a rohm,
které nám zpsobují opotebení zápustky, pípadn i její prasknutí.
Proto se doporuuje volit pro kadý výkovek nejvýhodnjší zaoblení
hran a roh. Vtší zaoblení hran a roh prodluuje ivotnost zápustky,
nedostatená zaoblení v zápustce zvtšují odpory pi teení materiálu a
na povrchu výkovku se mohou tvoit zákovky. Informativní hodnoty
polomr hran a roh h z /f (h z - výška výkovku, f- šíka výkovku)
jsou uvedeny v tabulce 2.
- 14 -
Výška (hloubka) h z
f =
Pes Do r z R z r z R z r z R z
25 1,5 4 2 2,5 2,5 6
25 40 2 5 3 3 3 11
40 63 3 8 4 4 4 16
63 100 5 12 5 7 7 22
100 160 7 17 8 9 9 32
160 250 13 30 16 20 20 65
250 400 20 50 25 30 30 100
400 630 30 80 40 45 45 150
630 1 000 Po dohod s výrobcem
Tab. 2 Polomry zaoblení [5]
2.2.4 Ideální pedkovek [1] [2] Je to pedkovek, který získáme z
poslední pípravné dutiny. Ideální pedkovek je myšlený pedkovek s
kruhovými prezy, které jsou stejné velikosti jako celkové píslušné
prezy výkovku s výronkem. Rozmry ideálního pedkovku získáme tak, e
hotovou souástí vedeme tolik ez kolik je poteba viz. obr. 2.4.
Jednotlivé plochy potom vyneseme do grafu a spojíme kivkou, tím
dostaneme prezový obrazec. Z tohoto obrazce potom získáme tvar
ideálního pedkovu tak, e jej pepoítáme na jednotlivé prmry, a tím
pak získáme pedkovek, který se pak pibliuje tvaru hotové
souásti.
Obr. 2.4 princip konstrukce ideálního pedkovku [2]
- 15 -
2.2.5 Tídní výkovk do tíd [9] Základním kritériem pro tídní výkovk
je jeho tvar. Kadou navrhovanou souást pro zápustkové kování lze
dle jejího tvaru zaadit do urité skupiny výkovk. Pro kadou skupinu
je doporuen uritý zpsob technologického postupu výroby. Tím se
usnadní sestavení technologického postupu a výkresu výkovku, ale i
konstrukce zápustky. Výkovky je mono tídit i podle stroje na kterém
budou vyrábny.
12. Tvarový druh ( X X X X . X )
4 výkovky kruhového prezu plné 5 výkovky kruhového prezu duté 6
výkovky hranolovitých tvar plné i duté 7 výkovky kombinovaných tvar
plné i duté 8 výkovky s ohnutou osou 9 výkovky sloitých tvar s
pímou dlící plochou 0 výkovky s lomenou dlící plochou
13. Tvarová tída ( X X X X . X )
1 konstantní prez 2 kuelovité ( jehlanovité, klínovité ) 3
jednostrann osazené 4 oboustrann osazené 5 osazené s kuelem (
jehlanem, klínem ) 6 prosazené 7 kombinované 8 kombinované s kuelem
( jehlanem, klínem ) 9 lenité ( u tvarového druhu 8 – výkovky s
hákem ) 0 neobsazeno
Výkovky zaazené podle tvarového druhu 9 a 0 se dále rozdlují do
tvarových tíd:
1 peván kruhový prez 2 peván plochý prez 3 s hlavou a jedním
ramenem 4 s hlavou a více rameny 5 jednostrann rozvidlené 6
oboustrann rozvidlené 7 zalomené 8 šroubovité ( stoupání < 1 ) –
pouze u tvarového druhu 0 9 šroubovité ( stoupání < 1 ) – pouze
u tvarového druhu 0
- 16 -
14. Tvarová skupina ( X X X X . X ) U výkovk zaazených do
jednotlivých tvarových tíd jsou ísly 1 a 8 dále tídny výkovky podle
štíhlostních a jiných dále uvedených pomr. Výkovky druhu 4, 6 a 7 s
dlící plochou ve smru hlavní osy ( technologické hledisko 1, 2 )
jsou zásadn dleny na výkovky bez otvoru ( oznaené ísly 1 a 4 ) a na
výkovky s otvorem ( oznaené ísly 5 a 8 ). Výkovky s dlící plochou
kolmo na hlavní osu ( technologické hledisko 3, 4, 5 ) a výkovky
zhotovené na vodorovných kovacích lisech ( technologické hledisko
6, 7, 8 )jsou zásadn dleny na výkovky plné ( oznaené ísly 1 a 4 ) a
na výkovky duté ( oznaené ísly 5 a 8 ). Jinak se výkovky rozdlují
na výkovky nízké a vysoké nebo na výkovky krátké a dlouhé. Dále se
tídí výkovky podle vzájemných pomr výšek, prmr, šíek, velikosti
úhlu ohybu nebo potem ohyb, velikostí rozvidlení, potu zalomení,
úhlu polohy jednotlivých ramen zalomených hídelí a velikosti úhlu
natoení list lopatek. 15. Tvarová podskupina ( X X X X . X )
Zápustkové výkovky, které pesahují stanovený maximální pomr dvou na
sob závislých veliin, se oznaují podle jednotlivých vzájemných pomr
ísly 1 a 9. Zápustkové výkovky, které nepesahují stanovený
maximální pomr dvou na sob závislých veliin, se oznaují íslem
0.
1 pesah v pomru L : B (D) nebo H : B (d) 2 pesah v pomru H : 1H ( D
: 1D ) 3 pesah v pomru B : 1B 4 pesah v pomru F : 1F 5 pesah v
hloubce dutiny h : d nebo úhlu list lopatek β 6 pesah v tloušce dna
nebo blány 1H 7 pesah v tloušce stny s nebo velikosti rozvidlení l
: b 8 pesah v zaoblení pechod a hran R, r 9 kombinace nkolika pesah
0 bez pesahu
kde: L,h,H,D,d,B,B1 ,F,F1 R,r – jsou rozmry výkovk, které udává
norma SN 42 9002 16. Technologické hledisko ( X X X X . X )
1 výkovky s dlící plochou ve smru hlavní osy - soumrné 2 výkovky s
dlící plochou ve smru hlavní osy - nesoumrné 3 výkovky s dlící
plochou kolmou na hlavní osu – soumrné 4 výkovky s dlící plochou
kolmou na hlavní osu – nesoumrné 5 výkovky s dlící plochou kolmou
na hlavní osu – s ozubením 6 výkovky zhotovené na vodorovných
kovacích lisech – soumrné 7 výkovky zhotovené na vodorovných
kovacích lisech – nesoumrné 8 výkovky zhotovené na vodorovných
kovacích lisech – s ozubením 9 výkovky s více dlícími plochami 0
neobsazeno
- 17 -
2.3 Zápustka 2.3.1 Materiály zápustek [5] Na zápustkový materiál
jsou kladeny jsou kladeny vysoké poadavky a to:
a) vysoká tvrdost, houevnatost a mez teení, tj. dobrá tvarová
stálost, vysoká mez kluzu a tanost
b) vysoká pevnost za tepla, tj. schopnost udret si dostatenou
tuhost i pi vyšších teplotách ( a do 650 ºC )
c) odolnost proti tepelným rázm a krátkodobému kolísání teploty d)
vysoká otruvzdornost e) dobrá obrobitelnost f) jednoduché tepelné
zpracování a necitlivost proti vzniku trhlin pi kalení
Pi volb materiálu na zápustku je poteba se ídit tmito kritériemi a
vlivy: Materiál výkovku – pro legované a nelegované oceli o nízké
petvárné pevnosti staí zápustkový materiál mkí a s menší odolností
proti opotebení Zpsob kování – pi kování na bucharech je zápustka
namáhána více mechanicky, na lisech je zase namáhána více tepeln
Velikost výrobní dávky – pi velkém mnoství výkovk je teba volit
materiál s vysokou ivotností Tvar dutiny – pro ploché dutiny lze
pouít materiál kehí o vyšší tvrdosti, pro hluboké dutiny a tvarové
dutiny je nutno pouít materiál zvláš houevnatý a zušlechtný v celém
prezu Konená volba materiálu je dána dosaitelnou pevností i za
vyšších teplot, hloubkou prokalení a ekonomickým hlediskem (cena
materiálu a ivotnost zápustky). Pro výrobu zápustek se nejastji
pouívají chromniklové oceli ( nap. 19 650, 19 662, 19 663,..),
které se hodí pro stední a velké zápustky pro buchary i lisy. Jsou
houevnaté a málo náchylné k praskání. Jejich nevýhodou jsou pomrn
nízké popouštcí teploty (450 ÷ 500 ºC), take s nehodí na tvarov
sloité výkovky. Podobné vlastnosti má ocel 19 642, která má vyšší
obsah niklu, co zajišuje vtší prokalitelnost a houevnatost, take se
hodí pro velké zápustky pro kování na bucharech. Do další skupiny
patí oceli chromové s písadou Mo, píp. W a V typu 19 552, 19 553.
Tyto oceli mají o nco vyšší popouštcí teploty. Jsou vhodné pro
stedn velké zápustky pro lisy i pro buchary. Pro malé a sloité
nástroje, které vyadují dobrou odolnost proti opotebení se pouívají
wolframové oceli typu 19 721, 19 723. Tyto oceli je mono pouít i
pro vloky zápustek. Jsou však citlivjší na teplotní rázy a snadno
tak praskají. Samostatnou skupinu tvoí ocel LN (19 541 ), co je 3%
molybdenová ocel, která se pouívá pedevším pro nástroje chlazené
vodou , pro lisování, protlaování a tlakové lití kov. Pevnost, na
kterou je doporueno zápustky zušlechtit záleí pedevším na velikosti
bloku zápustky a na hloubce dutiny. Doporuují se tyto
hodnoty:
- 18 -
- velké zápustky o hmotnosti 1 000 kg a více - pevnost 1 000 – 1
250 MPa - stední zápustky o hmotnosti kolem 500 kg - pevnost 1 200
– 1 350 MPa - malé zápustky o hmotnosti kolem 100 kg - pevnost 1
450 – 1 600 MPa - velmi malé zápustky, vloky a trny - pevnost 1 500
– 2 000 MPa - pevnost koene u bucharových zápustek - pevnost 850 –
1 000 MPa - pevnost vlokovaných blok - pevnost 1 000 – 1 200 MPa
2.3.2 Rozmry zápustek [5] Maximální rozmry zápustky jsou ureny pro
kadý buchar jeho výrobcem. Na obr. 2.5 je diagram dle SN 22 8308 a
udává nám minimální výšku zápustkového bloku minH v závislosti na
hloubce dutiny DH .
Obr.2.5 Diagram pro urení minimální výšky zápustkového bloku
[7]
Pednostní rozmry zápustkových blok ( šíka/výška/délka ) udává norma
SN 21 1410. Jsou zde uvedeny i rozmry kontrolního rohu, který slouí
pi usazování zápustky ke kontrole pesazení. Provádí se zpravidla na
pední stran a té boní stn, která má minimum otevených dutin, kdy to
poloha a lenitost výkovku vyaduje. U zápustek s vedením není nutný.
V postupové zápustce se od kontrolního rohu kótují vzdálenosti
dutin. Norma dále uvádí znaení zápustek. 2.3.3 Dlící rovina [2]
[3]
Dlící rovinu volíme podle tvaru výkovku a me být bu rovná, lomená
nebo píp. zakivená (obr. 2.7). Dlící rovina se umisuje do roviny
dvou nejvtších vzájemn kolmých rozmr nebo do roviny soumrnosti
výkovku (obr 2.6a). Jestlie jiná volba dlící roviny umouje sníení
váhy výchozího polotovaru, zmenšení obvodu výronku apod., uívá se
zpsob uvedený na obr. 2.61b. Vyšší výkovku se umisuje do horního
dílu zápustky. Volba dlící roviny je dleitý úkon nebo nám musí
umonit:
a) snadné vypracování zápustkové formy a nízké náklady na její
výrobu b) jednoduché a levné pedkování výkovk c) malá spoteba
materiálu výkovku d) pesné vykování výkovk bez vtších obtíí e)
snadné vyjímání hotových výkovk f) vhodný prbh materiálových vláken
g) isté ostiení výronkové dráky
- 19 -
obr. 2.7 Lomená dlící rovina [5]
obr. 2.8 Dlící rovina se zámkem [5]
U nejjednodušších dvoudílných zápustek s rovnou dlící rovinou je
forma vypracována jen ve spodní zápustce, kdeto vrchní zápustka je
rovná a hladká. Zápustky s lomenou dlící rovinou se pouívají pi
kování sloitých tvar. Dlící plocha me být lomena jednou i
nkolikrát. V zápustkách s lomenou dlící plochou vznikají pi kování
nepíznivé, bon psobící síly , které nám zpsobují uvolování a
vzájemné posouvání vrchní a spodní zápustky proti sob , a tím
zpsobují pesazování výkovk. Toto se odstrauje vhodnými úpravami
zápustek nap. zápustky se doplují vodícími plochami (obr. 2.8),
které boní tlaky zachycují nebo kovat dva kusy dohromady (obr.2.9)
ím se boní síly zcela vyrovnají. Nkdy je výhodnjší kovat s rovnou
dlící plochou a a po vykování výkovek ohnout.
obr. 2.9 Píklad kování dvou kus dohromady [2]
- 20 -
2.3.4 Výronková dráka [5] [7] a) Buchar Hlavní funkcí výronkové
dráky je regulace tlaku v dutin zápustky a zachycení pebyteného
materiálu, který do ní uniká. Výronkovou dráku tvoí mstek b a
zásobník b z . Hlavním regulátorem tlaku v dutin zápustky je mstek
výronkové dráky. lenité výkovky vyadují vtší mrné tlaky, tj. niší
výšku výronku h a širší hodnotu b. Polomr pechodu tvaru do dlící
roviny r je :
0,04. 200
d D
F r H= + [2.4]
Polomr r však nesmí pesáhnout uritou hodnotu, ta obvykle bývá 3 a 6
mm, záleí však na velikosti pouitého bucharu. Pro stanovení rozmr
výronkové dráky je nutno spoítat výšku mstku h. Ta se spoítá:
(0,015 0,012). Dh a F= [2.5] kde se volí 0,012 pro nejvtší výkovky
0,015 pro malé výkovky Pro takto vypotenou výšku mstku se z tabulky
potom urí rozmr výronkové dráky z. Pi výpotu materiálu pipadající
na výronek pi urování velikosti výchozího polotovaru je rozhodující
velikost zásobníku a stupe jeho zaplnní. Hlavní rozmry zásobníku
jsou zejmé z obrázku 2.10. koeficient zaplnní výronkové dráky v
zásobníku je asi 0,7.
a) b)
obr. 2.10 Tvary výronkových dráek [5]
Pouívané typy výronkových dráek jsou na obr. 2.10. Typy a) a b)
jsou nejastji pouívané a typ c) se pouívá pro sloité pro sloité
výkovky, u kterých je pedpoklad vtšího pebytku materiálu. U typ a)
a b) se zásobník umisuje obvykle do horní ásti zápustky. Zásobník
je mono umístit z technologických dvod i do spodní ásti
zápustky.
- 21 -
b) Lis Pi kování na klikových lisech na sebe nesmí zápustky
dosednout proto je výronková dráka otevená. Protoe výška výronku je
ovlivnna pruením lisu. Lis nesmí být spuštn bez pedehátého
polotovaru v zápustce, jinak by hrozilo zniení zápustek a poškození
lisu. Výšku mstku výronku tvoí vzdálenost zápustek mezi dolní
úvratí beranu pi zapruení lisu. Zásobník se provádí jako vybrání
bloku zápustky a k jejímu okraji. Tvary výronkových dráek jsou na
obrázku 2.11. Typ a) je nejbnji pouívaný, typ b) se pouívá v pípad
velké vzdálenosti dutiny od okraje zápustky. V pípad velkého
pebytku materiálu je mono vybrání provést v obou ástech zápustky.
Typ c) je mono pouít v pípad, e výška výronku h je vyšší ne
nejmenší výška výkovku. V tomto pípad se pouívá dosedací
plocha.
a) b)
obr. 2.11 Tvary výronkových dráek [7]
Pechod tvaru do dlící roviny je stejný jako u bucharových zápustek
a to dle vzorce [2.4]. Tento polomr však nesmí pesáhnout hodnotu: -
u lis o jmenovité síle 6,3 ÷ 16 MN je r max = 3 mm - u lis o
jmenovité síle 25 ÷ 40 MN je r max = 4 mm - u lis o jmenovité síle
a 60 MN je r max = 5 mm
Rozmry uvedených typ výronkových dráek jsou uvedeny v tabulkách pro
jednotlivé velikosti kovacích lis. Objem materiálu pipadající na
výronek lze výpoet dle vztahu:
. . . 2výr z hV O b h n b = + +
[2.6]
- 22 -
Šíka otepu v zásobníku se volí: - pro výkovky o hmotnosti do 0,5 kg
→ 10 mm - pro výkovky o hmotnosti do 2 kg → 15 mm - pro výkovky o
hmotnosti nad 2 kg → 20 mm
2.3.5 Zápustkové dutiny – dlení [5] Provádí se u postupových
zápustek, kdy je polotovar pomocí kleští penášen z jedné dutiny do
druhé, pípadn se s ním otáí kolem osy. Píklad takové zápustky je na
obr. 2.12. Podle technologie pouití je mono dutiny dlit na: a)
dutina zuovací b) dutina otevená rozdlovací c) dutina pro otáivé
kování d) dutina prodluovaní e) dutina tvarovací f) dutina ohýbací
g) oddlovací ást – utínka
obr. 2.12 Píklad postupové zápustky [5]
ad a) Dutina zuovací V této dutin dochází k pemisování materiálu ve
smru podélné osy – polotovar se prodluuje. V nkterých jeho ástí
dochází k redukci a v nkterých se pchuje. Kove se jedním úderem bez
rotace polotovaru. Výškové rozdíly profilu zuovací dutiny se
stanoví dle prmru ideálního pedkovku. ad b) Dutina otevená
rozdlovací V této dutin dochází k pemisování materiálu ve smru
podélné osy a souasn s tímto dochází k napchování a redukci v píném
prezu. Kování se provádí na 2 – 4 údery s pootáením o 90º.
- 23 -
ad c) Dutina pro otáivé kování Je to nejbnjší pípravná dutina. Je
výhodná pro pedkování osov symetrických výkovk z pedkovk kruhového
prezu. Kovaný polotovar se zde obvykle zpracovává po prodluovací
operaci a pi kování se s polotovarem otáí kolem podélné osy o 90º.
Rozmry dutiny se stanoví výpotem prezu nebo objemu výkovku v
jednotlivých úsecích. Musíme dbát na to, aby materiál nezaploval
dutinu úpln, aby nedocházelo k tvorb výronku, který by se v další
operaci zakoval. Prez dutiny má oválný tvar. ad d) Dutina
prodluovaní V této dutin dochází k postupné redukci pvodního prezu
za souasného zvtšení délky pedkovku. Me být otevená nebo uzavená.
Umisuje se z pravidla v levém rohu zápustky. Slouí pro hrubé
rozdlení materiálu v jednotlivých prezech. Je po vykování úchytky
pro klešt tém vdy první operace pi postupovém kování. Pi kování
dochází k posunu materiálu za souasného otáení polotovaru kolem
podélné osy. Dutina má funkní plochy rovnobné nebo ve tvaru oválu.
Rovnobné plochy se pouívají v pípad, e následuje kování v dutin pro
otáivé kování a nevadí znatelné stopy jednotlivých úbr na pedkovku.
Oválný tvar se pouívá kdy následuje kování jedním úderem v nkteré
tvarovací dutin bez rolování. V oválné dutin pevládá prodluování a
stopy po úbrech jsou málo znatelné. ad e) Dutina tvarovací V této
dutin dochází k nepatrnému pemisování materiálu ve smru osy a
dutina se pouívá k tvarování materiálu na tvar obrysu hotového
výkovku v dlící rovin. Kove se jedním nebo dvma údery bez rotace
materiálu. Šíka dutiny musí být o 10 – 20 mm vtší ne je šíka
kovaného polotovaru, celkový tvar je podle technologie bu vtší nebo
menší ne obrys hotového výkovku. ad f) Dutina ohýbací Tato dutina
slouí k ohýbání pedkovku nebo v nkterých pípadech i k ohnutí
hotového ostieného výkovku. Pi konstrukci dutiny je nutné, aby byl
ohýbaný výkovek podepen na dvou místech a pokud mono byl ve
vodorovné poloze. Tohoto se docílí vhodným dorazem nebo zapuštním
ásti pedkovku. Polomry zaoblení a pechody musí být v mezích moností
co nejvtší, aby se zabránilo peloení materiálu u ostrých ohyb. ad
g) Oddlovací dutina – utínka Slouí k oddlení hotového výkovku od
tye nebo k oddlení kovaných dvojkus. Utínka se umisuje na zápustce
šikmo a podle poteby na kterémkoliv rohu pracovní plochy zápustky.
K tomu, aby mohl být kovaný kus dren v kleštích a pemisovaný do
jednotlivých dutin, vytváí se na pedkovku tzv. úchytka, pro kterou
je nutno v kadé kovací dutin vytvoit vybrání, pípadn i vtší vybrání
pro klešt. Úchytka se pak odstihne na utínce.
- 24 -
2.3.6 Smrštní [5] Pi stanovení rozmr dutiny v zápustce je teba
pamatovat na smrštní výkovku pi chladnutí v dutin zápustky a na
tolerance výkovku. Z hlediska smrštní výkovku je nutno všechny
rozmry dutiny vetší jak 10 mm zvtšit proti jmenovitému rozmru o
hodnotu smrštní, která je uvedena v tab. 3.
Materiál Smrštní v % Bné oceli 1,0 – 1,3
Loiskové oceli 1,5 Austenitické oceli 1,5 – 2,0
Mosaz 1,0 – 1,7 Slitiny Cu 1,4 Slitiny Al 0,6 – 1,0
Tab. 3 Velikost smrštní [5]
Hodnota smrštní je ovlivnna materiálem, kovací teplotou a tvarem
výkovku. U nejvtšího délkového rozmru podélných výkovk (ojnice,
páky, ..) se hodnota smrštní zvtšuje a o 50 %, u bných ocelí max.
1,8 %. 2.3.7 Mazání [8] [9] Pi pohybu materiálu v zápustce dochází
k jeho styku se stnou a tím nám dochází ke tení. Tení meme zmenšit
pouitím vhodného maziva. Maziva musí plnit tyto poadavky: - sniovat
tení v prbhu kovacího procesu mezi stnou zápustky a matriálem -
usnadovat vyjímaní výkovk z dutin - sniovat otr zápustky -
jednoduché nanášení Maziva pouívaná pi zápustkovém kování
rozdlujeme do tchto skupin: 1. Tuhá maziva a) dispergovaná ve vod
b) dispergovaná v oleji 2. Kapalná maziva a) minerální a organické
oleje b) emulganí oleje c ) syntetické látky 3. Konzistentní maziva
– mýdla a tuky 4. Piliny 5. Soli 6. Sklo
- 25 -
Ve skupin tuhých maziv dispergovaných ve vod je nejrozšíenjší
grafit. Má velmi dobré mazací vlastnosti, které jsou dány jeho
krystalickou strukturou, mimoádnou pilnavostí a absorpcí. Dále sem
patí mastek, slída, kída a sirníky jako nap. molybdeniitý,
wolframiitý, titaniitý a zinenatý. Kapalná maziva se u zápustkového
kování rozšíila pro dobré oddlování výkovku od zápustky. Patí sem
oleje emulgované ve vod, minerální oleje a syntetická maziva
rozpustná i nerozpustná. Mazání zápustek tuky a mýdly je nevhodné,
protoe se musí nanášet run. Uitenjší jsou tuky pro svoje snadné
nanášení ale nevýhodou je, e po vypaení zanechávají zbytky vzniklé
zmýdelnním mastných kyselin. Piliny se pouívají peván pro snadnjší
vyndávání výkovk ze zápustky. Uvolnní zpsobí plyny a vodní pára
vzniklé pi spálení. Mezi pouívané soli patí roztok kuchyské soli,
sody, ledku atd. Pi kování se odpaí voda a na výkovku zstane
izolaní vrstva solných krystal, ke kterým okuje nemohou pilnout.
Nevýhodou je, e rozprášený solný roztok zneišuje stroj a má velké
korozní úinky. K nejpozdji uívaným mazivm patí sklo. Nanáší se na
výkovek ve form vaty, fólií nebo suspenzí v prchavém nosii. Pi
ohevu se nosi vypaí a na povrchu výkovku se vytvoí ochranná vrstva
proti okujím. Nejlépe hodnoceným mazivem z laboratorního hlediska
je koloidní grafit rozpuštný ve vod. Nesmíme však zapomenout, e
výbr maziva závisí pedevším na poadavcích výroby. V dnešní dob se
klade nejvtší draz na ekologinosti maziv, a to jak k pírod, tak k
pracovnímu prostedí a hlavn k pracovní obsluze, která pichází do
kontaktu s tmito mazivy. 2.3.8 Odvzdušnní [3] [7] Pi kování v
hlubších a v hlubokých formách není pi kování ádný problém. Jestlie
však výkovek není pesn vykován, pak je nutno ho znovu ohát na
kovací teplotu a vloit do zápustkové dutiny. Ale vlivem vyšší
teploty se zvtší objem výkovku, ten pak nedosedne a na dno a tím
nám vznikne dutý prostor. Sálajícím teplem z výkovku a úinky úder
bucharu nebo tlakem lisu stoupá tlak pod výkovkem. Tím se úinky
kovacího stroje zmenšují a krom jsou výkovky velkým tlakem
vyhazovány z dutiny zápustky. Aby se tomuto zabránilo vyvrtá se v
nejhlubším míst zápustkové formy menší otvor, kterým me vzduch
unikat viz. obr. 2.13. Otvory k odvádní vzduchu ze zápustek jsou
jen tehdy nutné, kdy kování výkovk není dobe proveditelné pi jednom
ohevu materiálu.
obr. 2.13 Odvzdušnní zápustek [7]
- 26 -
2.3.9 Vlokování zápustek [5] Zápustkové vloky se pouívají pi výrob
nové zápustky nebo pi oprav opotebované kovací dutiny nebo jejich
ástí. Vlokou nahradíme celý tvar nebo jen jeho ást. Narazení celého
tvaru se pouívá z dvodu úspory zápustkového materiálu. Vloka se
vyrobí z jakostní zápustkové oceli a zbytek bloku se zhotoví z
levnjšího matriálu nebo i z jakostní konstrukní oceli. ástené
vlokování se provádí v místech, kde dochází k nadmrnému namáhání
zápustkové dutiny, kdy je poteba vloku astji mnit nebo z dvodu
úspory zápustkového materiálu, kdy tvar vystupuje nad dlící plochu.
Vloky se nasazují s pesahem H8/u7.
obr. 2.14 Píklad zápustkové vloky [5]
2.3.10.Vedení zápustek [5] Vedení zápustek ( horní zápustky proti
dolní ) se pouívá jen u jednodutinových zápustek, kde vedení beranu
nezaruuje vykování výkovku v poadované pesnosti a z hlediska
pesazení výkovku. U postupových zápustek se vedení nedlá z dvodu
rozloení vodících kolík , které by znemoovaly rovnomrné rozloení
dutin a charakter vedení beranu u bucharu pro postupové kování to
ani nevyaduje. Vedení se pouívá hlavn u protibných buchar. Druhy
vedení: a) kruhové b) podélné, píné pop. kruhové c) zámky pro
zachycení posouvajících sil d) vodící kolíky ad a) Kruhové vedení
Pouívá se u kruhových a tvercových zápustek obvykle pro rotaní
tvary výkovk. Tvar a rozmry vedení jsou na obr. 2.15. Výška vedení
Hv závisí na tvaru výkovku a velikosti bucharu, bývá v rozmezí Hv =
20 ÷ 60 mm. Je-li hluboká dutina pouije se výška vedení vtší ne 60
mm. Šíka vedení Sv = Hv u tvercových zápustek , u kruhových
zápustek bývá Sv = 1,5 . Hv. Úhel vedení γ = 3°÷5º , polomr hrany
bývá R = 4 ÷ 8 mm. Pokud je toto vedení umístno ve spodní ásti
zápustky, je nutno v této ásti zhotovit ve vedení vybrání pro
snadnjší manipulaci s pedkovkem.
- 27 -
obr. 2.15 Kruhové vedení zápustek [5]
kde R je zaoblení roh a hran vedení ad b) Podélné, píné a kíové
vedení Pouívá se u obdélníkových zápustek. Podélné se pouívá pro
vymezení pesazení v píném smru, píné vedení se pouívá v podélném
smru a kíové vedení se pouívá pro pesazení v obou smrech. Píklad
podélného vedení je na obr. 2.16. Vle a výrobní tolerance se volí z
tabulky . 4, která platí i pro kruhové vedení.
Dv (Lv) v Tolerance do 300 0,4 + 0,2
301 a 600 0,8 + 0,3 601 a 1000 1,6 + 0,5 1001 a 1500 2,4 +
0,8
Tab.4 Vle a tolerance vedení [5]
obr. 2.16 Podélné vedení [5]
Jak vedení kruhové, tak i vedení píné, podélné pop. kíové se
pouívají pomrn málo, hlavn pro velkou pracnost a vyšší spotebu
zápustkového materiálu. Šíka vedení b v má být minimáln dle vzorce:
b v = 1,5.h v [2.7] Tyto vedení mají ale výhodu, e zajistí dobré
vedení a tím dobrou kvalitu a pesnost výkovku. ad c) Zámky pro
zachycení posouvajících sil Pouívají se pedevším u zápustek s
lomenou dlící rovinou. Pi kování hrozí z úderové síly vzájemné
posunutí zápustek do boku, ím vznikne pesazení. V takovém pípad je
vhodné umístit dutiny tak, aby se síly vzájemn eliminovaly nap. pi
kování dvojkusu. Pi
- 28 -
kování jednoho kusu je mono dutinu naklonit tak, aby krajní body
leely v jedné rovin. Toto uspoádání však vyaduje boní úkosy ve smru
kování. Chceme-li této úprav zabránit, je teba mono pouít oprný
zámek, který posouvající sílu zachytí. Na obr. 2.17 je píklad
takového zámku. Šikmé plochy je mono lícovat s vlí 0,5 mm. Výška
vedení Hv se stanoví podle poteby v rozsahu 20 ÷ 60 mm, piem šíka
vedení se stanový: Sv = 1,5.Hv. [2.8]
obr. 2.17 Zápustka se zámkem [5]
ad b) Vodící kolíky Pouívají se nejastji pro zamezení pesazení
výkovk u podélných zápustek. Zachycují tlaky, kterými je namáháno
vedení beranu bucharu. Obvykle se pouívají dva a tyi kolíky, které
se umisují zpravidla v rozích dolní zápustky tak, aby sted dutiny
zápustky leel ve stedu jejich spojnice ( v pípad dvou kolík, které
se umisují diagonáln ), nebo v prseíku spojnic u ty kolík.
Minimální vzdálenost kolík a k od okraje zápustky se volí:
5 10 6k ka d= + mm [2.9]
kde kd je prmr vodícího kolíku Tvar a rozmry vodících kolík a otvor
jsou na obr. 2.18 b). prmry vodících kolík jsou normalizovány ve
velikostech prmru kolíku kd = 12 ÷ 135 mm.
a) b) c)
obr. 2.18 Vodící kolík [5] a) Otvor b) Kolík c) Díra
- 29 -
2.4 OHEV 2.4.1 Ohívací zaízení [1] [3] a) Elektrický ohev Ohev
pímým prchodem proudu Je vhodný pouze pro štíhlé materiály (tye,
dráty, trubky, atd. ). Na obr. 2.19 je princip ohevu. Do vsázky 1
se zavádí proud pomocí speciálních asto vodou chlazených elektrod 3
ze speciálního transformátoru 2, jeho výstupní naptí je mono
regulovat. Regulace se nejastji provádí pepínáním odboek na
vstupním ( primárním ) vinutí. Ohívací naptí se volí v rozmezí od 5
V do 60 V podle prmru a délky tye.
obr. 2.19 Princip elektrického ohevu [1]
Ve srovnání s indukním ohevem má o nco vtší úinnost a zaízení je
jednodušší. Ale asto mu neme konkurovat, protoe je vsázka celou
dobu vázána mechanicky na elektrodový systém, který do ní zavádí
proud. Nepímý odporový ohev Vyuívá se pro materiály s menší ohívací
teplotou ( pod 100 ºC ) a pi menších výrobních sériích. Ohev je
pomrn pomalý a bez ízených atmosfér pi nm vzniká znané okujení. V
souasnosti se vyuívá stále mén a je nahrazován ohevem indukním.
Vyuití tohoto ohevu je hlavn pi tepelném a chemicko-tepelném
zpracování, kdy se pomalý ohev pímo vyaduje. Indukní ohev Princip
ohevu spoívá v tom, kdy vloíme do dutiny cívky kus kovového
materiálu, kterou protéká stídavý elektrický proud, tak se indukují
ve vloeném materiálu víivé proudy. Tyto proudy dosahují velkých
hodnot a materiál se rychle zahívá. Teplo se však nevyvíjí rovnomrn
v celém prezu ale plných 87 % vzniká na povrchu v tzv. hloubce
vniku. Hloubka vniku závisí na elektrických a magnetických
vlastnostech materiálu a zejména na kmitotu proudu, kterým je
ohívací cívka napájena. Pi ohevu pro tváecí úely je poteba umonit
teplu postup do vnitních vrstev materiálu. Proto volíme pomalejší
ohev, aby byl materiál prohát v celém prezu. V tab. 18 jsou uvedeny
vhodné kmitoty pro rzné prmry ocelového materiálu.
- 30 -
Prmr materiálu (mm) Kmitoet (Hz) 170 – 800 50 50 – 170 1 000 35 –
120 2 000 22 – 70 4 400 15 – 40 10 000
Tab. 5 Volba kmitotu dle prmru materiálu [1] b) Ohev v peci Plynová
pec Ohívají se zde peván malé kusy pro malé zápustkové výkovky. V
peci je jeden nebo více plynových hoák. Do hoák se pivádí plyn a
pedehátý vzduch. Vzduch je zahát pomocí rekupetátoru na 300 ºC ÷
350 ºC a tím zvyšuje teplotu plamene. Konstrukce hoáku umouje
regulaci vzduchu a plynu. Plamen je bu s pebytkem vzduchu ( oxidaní
) a tím se nám zvyšuje mnoství okují nebo s pebytkem plynu (
redukní ). Karuselová pec Jsou to pece prchozí. Meme v nich ohívat
materiály o rzných rozmrech a tvarech. Pec je vyztuena adou nosných
sloup. Hoáky jsou umístny na vnjším plášti pece a smují do proti
pohybu otáení nístje. Pohyb nístje je bu petritý nebo nepetritý. Má
ti ásti ohevu a to ást pedehívací, ohívací a vyrovnávací. Podle
tohoto jsou uvnit pracovního prostoru rozmístny ohívací hoáky.
Výhodou je rovnomrné prohátí materiálu, reprodukovatelnost ohevu a
vyuití tepla ze spalin. Nevýhodou je pdorysný tvar kruhu a pomrn
velký zastavný prostor. Talíová pec Je druh karuselové pece.
Ohívaný materiál je uloen na talíi a otáí se s ním uvnit pece kde
je tém stejná teplota. Pec má jeden pracovní otvor. Ohívací hoáky
jsou umístny na plášti a smují tangenciáln do pracovního prostoru.
Výhodou pece je její cyklický chod a rovnomrné rozmístní materiálu
na talíi. Nevýhoda je zhoršená ekonomie talíových pecí oproti
karuselovým, protoe se zde nevyuívá teplo ze spalin. Štrbinová pec
Pouívá se pro ohev konc tyí, trubek a dleného materiálu v kovárnách
pedevším pro vodorovné kovací lisy. Pece mají bu prchozí nebo
uzavenou štrbinu a podle toho se také dlí.
- 31 -
Strkací pec Patí do skupiny prchozích pecí a je nejvhodnjší pro
ohev u zápustkového kování spolen s pecí karuselovou. Má
mechanizovaný prchod materiálu a pevnou nístj. Zakládací zaízení je
mimo pec. Podle provedení nístje je moné pece dlit na pece s rovnou
nístjí a na pece s vodícími drákami. Pracovní prostor se skládá z
pedehívací a ohívací ásti. Ohívací zaízení je umístno na boních
stnách. Má regulovatelné odtahové kanálky spalin. Výhodou je
pravidelnost kadence ohívaného materiálu a ástené vyuívání tepla se
spalin. Má jednodušší provedení ne karuselová pec a niší pozorovací
cenu. Lépe vyuívá zastavný prostor. Komorová pec Je jich mnoho typ,
které se liší konstrukcí a provedením, dále se mohou lišit potem
dveí, skladbou vyzdívky, umístním hoák, atd. V zásad lze dlit
komorové pece pro zápustkové kování na:
- pece jednodveové - pece dvoudveové dvemi umístnými na elní stn
vedle sebe - pece dvoudveové, u nich jsou jedny dvee umístny na
elní stn a druhé na zadní
stn - pece tídveové s dvma dvemi umístnými na elní stn a jednmi na
zadní stn - pece vícedveové nebo s jinou kombinací umístní dveních
otvor
Ocelová konstrukce pece musí být ádn vyztuená z dvodu vysokých
teplot. Hoáky jsou umístny v boních stnách, nkdy i v klenb. Pro
oboustranný ohev jsou pidány hoáky, které smují do kanál pro nístj.
Nevýhoda komorových pecí je pedevším v tom, e ohev není kontinuální
a nevyuívá tepla spalin k pedehevu. 2.4.2 Opal [1] Opal vzniká
oxidací povrchových vrstev ohívaného tlesa v pecní atmosfée která
obsahuje volný kyslík, CO 2 a vodní páru. Vzájemný podíl
vznikajících oxid eleza, FeO,
Fe 3 O 4 a Fe 2 O 3 postupn od základního kovu k atmosfée se mní s
teplotou dle obr. 2.20. Oxidace se urychluje neustálým odpadáváním
okují z povrchu ohívaného tlesa z dvodu rozdílné teplotní
roztanosti okují a základního materiálu. Okuje obsahují 71 ÷ 76 %
eleza a jejich hustota je 3 900 ÷ 4 000 kg . m 3− .
- 32 -
Opal má za píinu:
1. Ztráta kovu ( 1 ÷ 3 % kovu na jeden ohev, celkem se znehodnotí v
okujích a 4 % vyrobené oceli )
2. Sníení ivotnosti pecní výloe z dvodu nalepování okují, pop.
vznik strusky 3. Nezbytnost zaazení odokujení ped vlastním tváením
4. Sníení ivotnosti tváecích nástroj 5. Moné zatlaení okují do
tváeného polotovaru 6. Nezbytnost ištní povrchu tváených výrobk ped
dalším tváením nebo obrábním
Vznik okují závisí na : 1. Ohívací teplot: Má nejvýraznjší vliv.
Okuje se zaínají tvoit v rozmezí teplot 600 ÷ 900 ºC z poátku tém
neznateln, ale nad teplotou 1 000 ºC se zaínají tvoit velmi
intenzivn. Rychlost oxidace pi teplot 1 320 ºC je a sedmkrát vyšší
ne pi teplot 900 ºC. Nad teplotou 1 320 ºC dochází ji k natavování
okují. Pro zokujení u nelegovaných ocelí platí vztah:
z = 48,8 . τ exp 9000 T
kde: T [K] - teplota τ [h] - doba ohevu
2. Dob ohevu: Projevuje se parabolickou závislostí., tak e se s
asem zmenšuje pírstek okují.
3. Pecní atmosfée: Nejastji bývá oxidaní (O 2 , C O 2 , H 2 O, S O
2 ), dále pak redukní
(N 2 ). Tlustší vrstva okují z oxidaní atmosféry se snadnji
odlupuje od základního kovu,
kdeto tení vrstva z redukní nebo neutrální atmosféry lpí pevn na
základním kovu, take odstranní okují je mnohem obtínjší.
- 33 -
4. Chemickém sloení: U nelegovaných ocelí s obsahem uhlíku do 0,3 %
zokujení vzrstá,kdeto pi vyšším obsahu uhlíku se sniuje protoe s
oxidací uhlíku vzniká CO 2 s omezujícím vlivem na další
tvorbu
okují. Písadové prvky s vyšší afinitou k elezu(Cr, Al, a další )
vytváejí souvislou vrstvu pevn lpících okují, která rovn zpomaluje
další oxidaci. Písadové prvky s niší afinitou ( Ni, Cu, Mo, aj.) se
vyredukují pod vrstvu okují, ím nezbrzují oxidaci. Ohev s omezeným
opalem Opal lze pi ohevu sníit ped tváením dvma zpsoby:
a).Rychlostním ohevem: je zaloený na intenzivním vnjším tepelném
toku, eho se dosáhne bu zv
