Кузнечное производство

Примеры изготовления инструмента

10.1. Плоские продольно-поперечные клещи

Для изготовления одной клещевины продольно-попе­речных клещей применяется заготовка из круглого про­ката сталей 15, 20 или 25 диаметром 35 и длиной 145 мм. Их также можно ковать из проката квадратного или прямо­угольного сечения.

Один из концов заготовки, предназначенный для форми­рования губки клещевины, нагревают до ковочной темпе­ратуры и протягивают до размеров, указанных на рис. 10.1, а. Кон тролируют размеры.

Переворачивают заготовку на 90° и протягивают остав­шуюся цилиндрическую часть на полосу с размерами 30х10 мм (рис. 10.1,6). Контролируют размеры.

Намечают шарнирную часть клещевины, пережимают Ее по намеченному месту до размера 30 мм (рис. 10.1, В), Затем протягивают ручку, начиная с размеров в сечении 18х10 и уменьшая его к концу до размеров 10х10 (рис. 10.1, в). Контролируют размеры.

Намечают и пробивают пробойником отверстие для оси шарнира. Подгибают губки, шарнирную часть и рукоятку по размерам на поковку и проверяют их по шаблону. Отделывают рукоятку и обрубают концы по размерам. Длину проверяют линейкой. Готовая клещевина показана на рис. 10.1, Г.

Аналогично отковывают вторую клещевину. Насажи­вают обе клещевины на подготовленную ось шарнира диаметром 10 мм. Концы оси расклепывают до плотного прилегания клещевин, но со свободным движением их относительно друг друга. Нагревают губки клещей и окончательно подгоняют их, доводя захватную часть до требуемых форм и размеров.

203

Рис. 10.1. Ковка клещевины для продольно-поперечных клещей

Так можно ковать любые кузнечные клещи. Разница в основном будет в форме губок. Следует помнить, что губки можно формировать и отделывать с использованием заготовки, для которой предназначаются клещи. В этом случае заготовка используется как оправка.

10.2. Кузнечный инструмент для ручной ковки

Сведения о материалах, термической обработке, массе и формах готового кузнечного инструмента имеются в гл. 3, а изготовляют его следующим образом.

Зубило можно изготовить из заготовки круглого сечения диаметром 60мм или с квадратным сечением 50 х50 мм. Причем длину заготовки можно принимать большей, примерно на два-три зубила. Потом, в процессе ковки, отрубать непосредственно от проката полуготовое зубило. Это позволяет уменьшить расход металла.

204

Конец заготовки нагревают до ковочной температуры и протягивают на квадратное сечение 40 х40 (рис. 10.2, А), Формируют головку зубила (рис. 10.2, б) и пробивают отверстие (рис. 10.2, в), а затем формируют в нем уклоны 1 : 10 (рис. 10.2, Г) с обеих сторон. После этого отрубают заготовку требуемой длины (рис. 10.2, Д}. Формируют рабочую часть зубила и отрубают излишки металла (рис, 10.2, Е, ж}. Вставляют в отверстие зубила оправку и отделывают все грани (рис. 10.2, з). Готовое зубило должно соответствовать размерам, указанным на рис. 10.2, И. После этого затачивают лезвие зубила под требуемым углом (см. рис. 3.3, а) и подвергают его терми­ческой обработке (см. гл. 8).

Молоток изготовляют точно так же, как зубилбЗ до операции отрубки заготовки от проката, т. е. включая операции, показанные на рис. 10.2, А—д. При последуют щей ковке молотка его грани формируют в соответствие с чертежными размерами, я

Накладной инструмент (см. рис. 3.3, б—8^1 Рекомендуется изготовлять с отверстиями для ручек бе» уклонов, а остальное можно ковать по аналогии с зубилом и молотком, так как рабочие части имеют не сложную» форму и каждый кузнец сумеет найти способ, как их Сформировать. |

Подкладной инструмент (см. рис. 3.4) | проще накладного инструмента. В нем не требуется про-1 бивать отверстия. Рабочие части его и головки аналогичны ;

Накладному инструменту, а хвостовики для постановки :

В отверстие наковальни просты по форме и не представ - ' ляют каких-либо затруднений при ковке. ]

10.3. Кузнечный инструмент для ковки на молотах

Способы заделки и крепления ручек накладывают некоторые особенности изготовления кузнечного инстру­мента для ковки на молотах (см. рис. 3.8—3.14). Дело в том, что ручки к этому инструменту приваривать электро­дуговой сваркой нельзя, так как возможно разрушение сварного шва и ручка может оторваться от инструмента. За одно целое с инструментом изготовляют ручки только ;

Для инструмента, используемого при ковке небольших ' поковок. Во всех остальных случаях ручки делают отдель­но от инструмента, а затем их заделывают на глубину 50. -.100 мм в инструмент. Заделку ручек в инструмент можно осуществлять тремя способами.

Первый способ (рис. 10.3, а) состоит в том, что на конце ручки делают по две надрубки под углом 90° с противоположных сторон и глубиной до 0,25 от диаметра ручки. Этот конец вставляют в глухое отверстие, образованное в инструменте сверлением или прошивкой, а затем инструмент обжимают или проковывают в горячем ;

Состоянии. ;

Второй способ (рис. 10.3, б) состоит в том, что ' конец ручки раскатывают и гнут, а затем закладывают 1 в паз, образованный путем разрубки части инструмента, 1 и заковывают в горячем состоянии, i

206 1

Рис. 10.3. Заделка ручек в куз­нечный инструмент

A'""——^"^'^

Третий способ-^^^Ш (рис. 10.3, В) состоит в том, Т~'—^—А~г Что конец заготовки вы - \^^^^У Саживают, а затем зако - » •',^-^Z/.

Вывают в инструмент, как '" при втором способе.

10.4. Гаечные ключи

Двусторонний,—•— гаечный ключ мож-")—"____

Но изготовлять из полосе - \Z/Ж/Z/Z/// Вой стали с сечением боль - 1:у, ~ шего размера, чем у руч­ки, и последующей про­тяжкой • ручки или из полосы меньше ширины с ^высадкой головок.

Заготовку нагревают и пережимают (рис. 10.4, а), а затем протягивают ме­сто для ручки с образо­ванием выступов для фор­мирования головок ключа (рис. 10.4, б). Поочередно

Нагревают концы заготовки, формируют головки клю­ча (рис. 10.4, е) и пробивают отверстия в них (рис. 10.4, г). Опять, поочередно, нагревают головки и вырубают зубилом зевы для гаек (рис. 10.4, Д). После этого, поочередно, каждый зев ключа надевают на скобу с размерами по толщине несколько меньше размера гайки под ключ, отделывают зевы и головки ключа по внешнему диаметру (рис. 10.4, Е). Скоба устанавливается на нако­вальне. Отделывают плоскости головок (рис. 10.4, Ж), Выправляют и отделывают ручку ключа (рис. 10.4, з).

Торцовый гаечный ключ изготовляют из круглой заготовки диаметром 50 и длиной 230 мм. Нагре­вают один конец заготовки на длине 100...120 мм. Заго­товку ставят на наковальню холодным концом и в горячем конце прошивают пробойником / квадратное отверстие с размерами, несколько меньшими в сечении и большими

207

Рис. 10.4. Ковка двустороннего гаечного ключа

По длине, чем требуется для готового ключа (рис. 10.5, а).| Затем в отверстие забивают оправку 2 с размерами в сече-] нии, соответствующими размерам гайки под ключ;

(см. рис. 10.4,6). Вместе с оправкой заготовку кладут между, обжимками — нижником и верхником и ударами кувалды| устраняют выпуклость в заготовке, образовавшуюся при] забивке оправки (рис. 10.5,6, в), до диаметра, равного | размеру ключа по чертежу. , д

После этого из заготовки вынимают оправку, заготовку > нагревают на всю длину и в ней делают пережимки -(рис. 10.5, г) с образованием уступов для формирования ;

Головки, стержня и ручек ключа. Протягивают середину;

Ключа в стержень (рис. 10.5, Д). Нагревают конец заго-'товки, предназначенный для ручек, разгоняют его в плос-, кую полосу толщиной до диаметра стержня. В этой полосе пробивают отверстие и разрубают ее (рис. 10.5, Е). Затем половины полосы отгибают, изгибают стержень ключа,' как показано на рис. 10.5, Ж в обжимках, поочередно, .половины полосы отковывают в ручки. Затем элементы (ключа выправляют, отделывают и получают ключ i (рис. 10.5, з). Остается выполнить операции закалки и ;

Отпуска.

'208

10.5. Плоскогубцы

Ручку плоскогубцев можно изготовить из заготовки диаметром 22 и длиной 80 мм. Материал — инструмен­тальная сталь. Куют ее в следующей последовательности.

Заготовку нагревают и протягивают до размеров, указанных на рис. 10.6„. А. Намечают, пережимают и предварительно протягивают ручку с уклоном от 10 до 5 мм (рис. 10.6, б). Ручку протягивают окончательно со округлением охватываемых граней (рис. 10.6, В). После этого делают фаски наклонных граней на губке и скруг­ляют участок, предназначенный для образования шарнира, до диаметра 24 мм (рис. 10.6, Г). Заготовку изгибают до получения криволинейной ручки (рис. 10.6, Д). При

Рис. 10.5. Ковка торцового гаечного ключа

:I >209

Рис. 10.6. Ковка ручки плоскогубцев

Завершении работы ручку правят и отделывают до полу­чения необходимых размеров (рис. 10.6, Е). Аналогично Отковывают вторую ручку. Затем сверлят отверстия в ручках, оформляют риску на губках и выполняют дру­гие операции. Губки закаливают или цементуют (см. гл. 8), а потом соединяют заклепкой — осью и получают готовые плоскогубцы.

Заготовки на ручки плоскогубцев можно подбирать и из других профилей, например, с квадратным сечением. Технология изготовления их может быть различной.

10.6. Резцы

В кузницах нередко приходится делать токарные и строгательные резцы. Их обычно куют из быстрорежущих сталей по образцу, а при необходимости можно изготовить шаблоны из тонкой листовой стали.

Быстрорежущая сталь имеет сравнительно низкую теплотворность, она очень чувствительна к пережогу и поверхностному обезуглероживанию. Температура ковки быстрорежущей стали Р18 800 ... 1200 °С. Из-за низкой теплопроводности быстрорежущую сталь следует нагре­вать медленно (ступенчато), особенно при прохождении через две зоны температур 300 ... 400 и 800 ... 850 °С. Только после этого можно быстро нагревать сталь до тем­пературы ковки или закалки. Для нагрева быстрорежу­щих сталей лучше использовать древесный уголь. Нагре-

210

Вать их в очаге, применяя каменный уголь, можно, когда уголь хорошо прогорит, выгорит сера и пламя будет не

Окислительным.

Ковать быстрорежущую сталь следует частыми и лег­кими ударами. При ковке сильными ударами или при тем­пературах ниже 900...850°С на поверхности стали могут образоваться небольшие поверхностные трещины. При ковке следует избегать излишние нагревы быстро­режущей стали, чтобы не допустить выгорания углерода, избежать осадку заготовки и предупредить расслоение

Металла.

Резцы из быстрорежущей стали стойки против изна­шивания только после закалки их. Многие кузнецы считают, что «самокал», как называют быстрорежущую сталь, не требует особой закалки. Это ошибочное пред­ставление. Быстрорежущая сталь марок Р18 и Р9 имеет наибольшую твердость только после закалки с нагревом до температуры 1250 ... 1285 °С. При такой температуре начинается оплавление кромок резца. Поэтому нагрев выше 850 °С следует осуществлять быстро и при тем­пературе для закалки выдерживать на огне не более

Минуты.

Нагретый резец быстро охлаждают в струе воздуха.

Для этого можно иметь специальный отвод от воздуходув­ной системы горна. Охлаждать также можно в масле, погружая в него весь резец. Охлаждение в воде не реко­мендуется, так как при этом возможно образование тре­щин в металле.

Быстрое охлаждение следует вести только до темпе­ратуры 850 °С, после этого резец можно охлаждать на

Воздухе.

Закаленный резец из быстрорежущей стали следует

3—4 раза подвергнуть отпуску с температурой нагрева до 550 ... 620 °С и выдержкой при этой температуре 30 ... 50 мин, а затем охлаждать на воздухе.

Главное достоинство быстрорежущей стали — высокая теплостойкость. Она при нагреве, в процессе работы, до температуры 600 °С, т. е. до темно-красного цвета кале­ния, не теряет своейбольшой твердости. Поэтому такую сталь называют Красностойкой. У обычных же сталей твердость резко уменьшается при нагреве их до темпе­ратуры 200 ... 250 °С.

Целиком из быстрорежущих сталей обычно изгото­вляют резцы только небольших размеров. Обычные резцы 211

Рис. 10.7. Ковка державки отрезного резца

Делают из двух частей — державку из обыкновенной углеродистой стали, а на кромку режущей части при­крепляют пластинку из быстрорежущей стали.

Например, державку для отрезного резца изготовляют в следующей последовательности. Вначале заготовку нагревают и протягивают. Потом один конец ее несколько смещают в сторону параллельно большей плоскости. Затем заготовку пережимают и разгоняют, как показано на рис. 10.7, А. После этого специальным топором / (рис. 10.7, б) отрубают конец по форме пера резца. Заго­товку выправляют и отделывают до готовой поковки для державки отрезного резца (рис. 10.7, в).

Пластинки из быстрорежущей стали бывают различной формы и их К державке крепят газовой, электрической или кузнечной сваркой и путем пайки. При кузнечной сварке обе свариваемые детали нагревают приблизительно до температуры 1000 °С. Потом очищают от окалины и свариваемую поверхность на державке / (рис. 10.8)

Покрывают слоем сварочного Г порошка. Пластинку 2 за^

__/ „„_f—T—————t хватывают клещами, наклады-

Y^w^53yy^ вают на выемку в державке

'^\'/////// Рис. 10.8. Резец с пластинкой из бы" ' yi^f<^"»1—"———-1 строреЖущей стали

И слегка прижимают молотком. Затем их осторожно вво­дят в горн, чтобы не сдвинуть конец державки с пластин­кой. Снова нагревают до сварочной температуры (1225 ... 1300 °С) и, хорошо прогрев обе свариваемые детали, сильно прижимают одну к другой под ручным прессом или в тисках, избегая толчков и ударов. Такой резец закаливают сразу же после сварки в струе воздуха.

Сварочный порошок состоит из мелких опилок чугуна или высокоуглеродистой стали. Для растворения окалины применяют порошок буры, предварительно прокаленной в стальном черпаке до темно-красного цвета каления и измельченной в порошок после охлаждения. Соотношения массы опилок к массе буры от 1 ; 1 до 1 ; 2. Кроме этого, в состав порошка желательно ввести 0,05...0,1 части ферромарганца, который увеличивает прочность соеди­нения.

10.7. Топоры

Существует несколько технологий изготовления топо­ров: кузнечной сваркой, цельнокованые и с соединением

Тела топора с лезвием заклепками.

С помощью кузнечной сварки топор делают из двух частей. Для тела топора от полосы сечением 60х35 мм из стали обыкновенного качества, например СтЗ, отрубают заготовку длиной 170 мм. Для лезвия берут инструмен­тальную сталь, например У7.

В нагретой заготовке делают два углубления с оста­влением по середине уступа для формирования обуха топора (рис. 10.9, А). Заготовку протягивают примерно до размеров, указанных на рис. 10.9, б, и разгоняют (рис. 10.9, В). После этого заготовку изгибают на роге наковальни или специальной оправке так, чтобы в обра­зовавшееся после гибки отверстие — «всад» входила оправка, по сечению равная сечению топорища в месте насадки (рис. 10.9, Г). Из инструментальной стали отко­вывают клин с размерами, указанными на рис. 10.9, Г. Готовый клин вставляют между оттянутыми и пригну­тыми концами заготовки и забивают его между ними (рис. 10.9, Д). Нагревают до сварочной температуры за­готовку вместе с клином и выполняют кузнечную сварку взамок. По окончании сварки заготовку надевают на сталь­ную оправку и на этой оправке выполняют следующие операции. Надрубают и отгибают бородку для защиты 213

Рис. 10.9. Изготовление топора кузнечной сваркой

Топорища, доводят размеры топора примерно до указан­ных на рис. 10.9, Е, отделывают поверхности топора, аатачивают лезвие, закаливают и отпускают только лез­вие по режимам термообработки для инструментальных сталей (см. табл. 8.2).

Цельнокованый топор изготовляют из углеродистых качественных или легированных сталей, например из стали 45 или 35Г (см. табл. 2.3). Массу заготовки на тело топора увеличивают на величину клина (рис. 10.9, г), что можно определить по методике, изложенной в табл.6.3. Топор куется так же, как сварной, до образования «всада» (рис. 10.9, г). Затем щеки топора сваривают кузнечной сваркой и отковывают их до требуемых размеров и формы (рис. 10.9, е), лезвие обрубают и затачивают на наждач­ном круге, а затем закаливают по режимам, указанным в табл. 8.2 для выбранной стали на топор.

У цельнокованого топора лезвие менее стойкое и быстрее затупляется, чем у топора, изготовленного куз­нечной сваркой с лезвием из инструментальной стали.

Соединение тела топора с лезвием заклепками сложнее и применяется редко.