4.3. Нагрев заготовок «Коронная шестерня»

Расчеты показали, что для нагрева заготовки весом 60 кг до 1200 С требуется 46 МДж теплоты и примерно 16 мин времени, а для заготовки ве- сом 90 кг – около 70 МДж теплоты и примерно 24 мин времени (рис. 4.10).

Рис. 4.10. Закономерности нагрева заготовок массой 60 кг и 90 кг в печи при температуре 1200 С

Если в печи одновременно нагревается 6 заготовок, то штучные времена нагрева одной заготовки будут соответственно около 2,7 мин и 4 мин. В условном переводе на электроэнергию при к.п.д. =0,1 для нагрева заготовки массой 60 кг потребуется около 130 кВт.час стоимостью около 150 руб, а для нагрева заготовки массой 92 кг – около 200 кВт.час стоимостью около 230 руб. (табл. 4.3).

Таблица 4.3.

Затраты энергии на нагрев заготовок

M, кг	Q, МДж	Q/, МДж	Q,
60	46	460	130
92	70	700	200

4.4. Ковка на молоте, прошивка отверстия на прессе

Обоснуем выбор молота для ковки заготовки (рис. 4.11).

Рис. 4.11. Схема ковки с высадкой фланца и наметкой полости

в подкладном штампе с фигурным бойком

Отношение высоты к диаметру:

(4.8)

Заготовка устойчива.

Сложную деформацию заготовки при ее ковке представим в виде суммы простых деформаций: осадки цилиндра с увеличением диаметра от 250 мм до 266 мм с соответствующим уменьшением высоты; высадки фланца с увеличением диаметра с 266 мм до 326 мм при высоте высаженной части 51,5 мм; прошивки отверстия диаметром 192 мм на длину 112 мм; осесимметричного сдвига части заготовки на угол 25 .

Работа деформации при осадке и высадке рассчитывается по формуле :

. (4.9)

Предел текучести стали 45 при температуре =1100 С равен 35 МПа, коэффициент, учитывающий масштабный фактор,  = 0,65; коэффициент динамичности К3. Итого .

Расчеты показали, что при осадке затрачивается 150 кДж, при высадке 265 кДж.

При прошивке полости работа деформации определяется следующим образом:

(4.10)

где отношение для схемы закрытой прошивки рассчитывается по формуле:

(4.11)

Расчеты показывают, что для D=260 мм и d=202 мм

= 4,5. (4.12)

Работа осесимметричного сдвига на угол 25, соответствующего деформации определяется следующим образом:

32 кДж. (4.13)

Итого полная работа деформирования соответствует 1508 кДж.

Примем, что вся работа деформирования производится за n=10 ударов молота. Тоесть за 1 удар молота должна быть произведена работа:

. (4.14)

Потенциальная энергия падающих частей молота при к.п.д. =0,8

. (4.15)

Масса падающих частей

(4.16)

То есть необходим 10-тонный молот.

При разгоне падающих частей за счет повышенного давления пара вес падающих частей молота может быть несколько уменьшен, например, может быть использован 8-тонный молот.

При выборе пресса усилие складывается из давления на основание прошивня и силы трения о боковые поверхности прошивня (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Схема прошивки отверстия на кривошипном

горячештамповочном прессе

Температура деформирования существенно влияет на предел текучести. Уменьшение температуры от 1200 до 750 С приводит к повышению предела текучести от 25 до 150 МПа (рис. 2.1).

При температуре 900С предел текучести , масштабный фактор =0,65, коэффициент динамичности К=2.

Следовательно,

. (4.17)

Отношение рассчитывается по формуле (4.13) . Расчеты показывают, что для D=260 мм и d=202 мм = 4,5.

При этом давление на основание прошивня будет:

. (4.18)

Учтем трение о боковые поверхности прошивня и матрицы:

. (4.19)

Итого = 27,3 МН.

Выбираем пресс с усилием не менее 30 МН.

При этом работа деформирования на пути S=0,21 м:

. (4.20)