Кузнечно-прессовые машины¶

Кузнечно-прессовые машины — это класс технологического оборудования для обработки металлов давлением, предназначенный для пластического деформирования заготовок с целью получения изделий заданной формы и размеров. В отличие от металлорежущих станков, кузнечно-прессовые машины работают без снятия стружки, что обеспечивает высокий коэффициент использования материала (до 90–95 %) и упрочнение металла за счет изменения его структуры.

¶Классификация

Кузнечно-прессовые машины подразделяются на несколько основных групп по принципу действия и технологическому назначению. Основным критерием является способ воздействия на заготовку: ударный, статический или импульсный.

¶Молоты

Молоты — это машины ударного действия, в которых энергия падающих частей (бабы, молота) преобразуется в работу деформирования. Работают с частотой ударов от 40 до 150 в минуту. Различают паровоздушные, пневматические, гидравлические и механические (фрикционные) молоты. Наибольшее распространение получили пневматические молоты с массой падающих частей от 50 до 1000 кг. Применяются для свободной ковки и штамповки в открытых штампах.

¶Прессы

Прессы — это машины статического действия, в которых усилие создается гидравлическим, механическим или винтовым приводом. Характеризуются плавностью хода и возможностью регулировки усилия.

• Гидравлические прессы развивают усилие от 100 до 75 000 тонн (например, уникальный пресс Уралмашзавода усилием 30 000 тс для штамповки крупногабаритных деталей авиационной и энергетической промышленности). Используются для глубокой вытяжки, правки, гибки и штамповки крупных поковок.
• Кривошипные горячештамповочные прессы применяются для объемной штамповки в закрытых штампах. Усилие варьируется от 10 до 12 000 тонн. Отличаются высокой производительностью (до 40 ходов в минуту) и точностью размеров поковок.
• Кривошипные холодновысадочные автоматы предназначены для высадки крепежных изделий (болтов, винтов, заклепок) из проволоки или прутка. Производительность достигает 400 изделий в минуту.

¶Горизонтально-ковочные машины

Горизонтально-ковочные машины (ГКМ) — это специализированные кривошипные машины для штамповки стержневых деталей с утолщением на конце (клапаны, полуоси, болты). Заготовка зажимается неподвижной и подвижной матрицами, а пуансон производит деформирование в горизонтальной плоскости.

¶Ротационные машины

К ротационным кузнечно-прессовым машинам относятся ковочные вальцы, раскатные машины, редукторные станы и ротационно-обжимные машины. В них деформирование осуществляется вращающимися инструментами (валками, роликами). Применяются для раскатки колец, обжатия концов труб и получения профилей переменного сечения.

¶Основные параметры

Ключевыми техническими характеристиками кузнечно-прессовых машин являются:

• Номинальное усилие (для прессов) или энергия удара (для молотов) — определяет максимальную силу деформирования.
• Ход ползуна — расстояние, на которое перемещается рабочий инструмент.
• Число ходов в минуту — показатель производительности.
• Закрытая высота штампа — расстояние между столом и ползуном в нижнем положении.

¶Применение

Кузнечно-прессовые машины используются во всех отраслях машиностроения: автомобилестроении (штамповка кузовных панелей, коленчатых валов), авиастроении (диски турбин, лопатки), вагоностроении, судостроении и производстве метизов. Методами обработки давлением изготавливаются детали массой от долей грамма (микровысадка) до сотен тонн (валы гидротурбин). Свободная ковка на молотах и гидравлических прессах применяется в кузнечных цехах для изготовления штучных поковок и в качестве заготовительных операций перед механической обработкой.

¶История развития

Прообразом кузнечно-прессовых машин были ручные рычажные и винтовые прессы, известные с античности. Промышленная революция XIX века привела к созданию паровых молотов (патент Джеймса Несмита, 1842 год). В России первые паровые молоты установлены на Воткинском заводе в 1849 году. В XX веке получили распространение гидравлические прессы с насосно-аккумуляторным приводом и кривошипные автоматы. Современное развитие направлено на создание машин с числовым программным управлением, интегрированных в автоматизированные линии.

¶Интересные факты

• Самый мощный в мире гидравлический пресс усилием 75 000 тонн установлен в Китае (2012 год). В России крупнейшим является пресс Уралмашзавода усилием 30 000 тонн (1957 год).
• Ковка на молотах позволяет упрочнять металл: волокна структуры огибают контур детали, что повышает её прочность на 15–30 % по сравнению с литой заготовкой.
• Холодная объемная штамповка на автоматах позволяет изготавливать детали с точностью 6–7 квалитета, исключая последующую механическую обработку.

¶Источники

• Бочаров Ю. А. «Кузнечно-прессовое оборудование». — М.: Машиностроение, 2010.
• Живов Л. И., Овчинников А. Г. «Кузнечно-штамповочное производство». — М.: МГИУ, 2006.
• Ковка и штамповка: справочник в 4 т. / под ред. Е. И. Семенова. — М.: Машиностроение, 1985–1987.