Харьков 2008 введение
КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ
И ПЕРСПЕКТИВЫ КОВОЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Ковка является одним из самых древних способов обработки металлов Для защиты от зверей и врагов а также для охоты и обработки земли первобытный человек ковкой изготавливал из железа боевое оружие и орудия для мирного труда
Простейшими инструментами и оборудованием для ковки были молоток клещи наковальня и горн известные человеку в доисторические времена Так Гомер в Одиссее описывает кузницу бога Гефеста а на одном из римских саркофагов имеется изображение ковки в древней кузнице оснащённой примитивным оборудованием и инструментом (рис. 1, а). Кузнечная обработка металлов применялась скифами, населявшими среднюю и южную часть нашей страны, уже с конца третьего тысячелетия до нашей эры.
Незначительное количество метеоритного железа, содержащегося в камнях (метеоритах), падающих из атмосферы на землю, из которого изготовлялись железные изделия, толкнуло человека на поиски новых способов получения железа путем восстановления его из руды. Этот процесс был связан с длительной и тяжёлой проковкой кусков железа, для которой стали применять в начале XIV в. Механические рычажные молоты с весом падающих частей до 70—150 кг., приводимые в движение водой рек и озёр. В зависимости от того, на какую точку рычага действовало кулачковое колесо, сидевшее на одном валу с водяным, молоты назывались задне-бойными или хвостовыми, средне-бойными (рис. 1 б и в) и лобовыми (рис. 1. г). Применялись также копровые или пестовые молоты в местах, где по каким либо причинам нельзя было воспользоваться энергией воды. Бабу таких молотов поднимали 7--10 человек за канат, перекинутый через блок, затем сразу опускали, баба падала и наносила удар по поковке.
Промышленная революция XVIII в. особенно ярко отразилась на металлургической и металлообрабатывающей промышленности. Постройка железных дорог, паровозов, вагонов, пароходов шло очень быстрыми темпами и требовало соответствующих механизмов для изготовления тяжёлых и больших поковок. Появление в России в 1763 г. паровой машины, сконструированной и изготовленной Ползуновым, а затем в 1784 г. в Англии Уаттом, навело на мысль об использовании энергии пара для ковки металла. В 1839 г. Джемс Несмит впервые сконструировал и в 1842 г. построил паровой молот рис.2, который и до настоящего времени сохранил свои основные конструктивные черты. это был молот простого действия, с несовершенным управлением и слабым использованием пара.
За короткий промежуток времени конструкция парового молота значительно улучшилась. Давление пара использоваться не только для подъёма бабы, но и для нанесения удара по поковке.
Рис. 2. Первый паровой молот Несмита.
К началу XVI века появились первые механические молоты приводившиеся от водяных колёс.
Все эти молоты были рычажного типа (хвостовые, средне-бойные и лобовые). Вес падающих частей молота в это время достигал70 кг. К концу XVII века-150 кг. В XVIII века- до 400 кг.
В конце XVIII и начале XIX веков появились ножницы аллигаторного типа и дыропробивные прессы – эксцентриково-рычажного типа.
В 1835 году появились болтоковочные машины кривошипного типа. напоминающие современные ГКМ.
В1800 году на тульском оружейном заводе для горячей штамповки были применены винтовые прессы и штамповочные молоты с канатным подъёмом бабы.
В первой половине XIX века началось бурное развитие металлургической, металлообрабатывающей промышленности. Наряду с производством оружия, начало развиваться судостроение и транспортное машиностроение. Это производство требовало тяжёлые поковки. В кузнечном производстве назревал переворот, наступление которого ознаменовалось внедрением в 1839-42 гг. парового ковочного молота, который изобрел и построил английский инженер Джемс Несмит.
Раздел мира и колониальные войны стимулировали развитие военно-морских судов .Очень быстро рос калибр орудий ещё быстрее рос вес падающих частей ковочных молотов. В1870г.—50т. – на заводе Крупа. К1873г.—50т.- на Обуховском, пермском заводах, и в Шеффилде. К 1877г. – 100т. – 2 молота во Франции, 108т. – в Италии, 120т. – на заводах Крупа. В 1891г. – 125т. –Вифлием(США). Удары таких молотов вызывали сотрясение почвы в окресности, их эксплуатация была весьма дорогой.
Наряду с увеличением веса падающих частей молотов, появились идеи использования гидравлических прессов. Изобретателем гидравлического пресса считается английский механик Иосиф Брама – 1795г. Для ковки гидропрессы впервые применили в 1847 году, а 1857г. На гидравлических прессах начали штамповать паровозные и вагонные колёса.
Первый ковочный гидравлический пресс был построен Газвеллом в 1861 году и установлен в Венских железно дорожных мастерских, его усилие составляло примерно 1200т.с. В 1889г. В Шеффилде установили ковочный гидропресс усилием 4000т.с для расковки слитка весом 37т. в ствол орудия на этом прессе затрачивалось 4 дня и 15 нагревов аналогичная операция выполненная на молоте с массой падающих частей в 50т. проходила за 21 день и 33 нагрева.
Успех внедрения гидравлических прессов был настолько велик, что было прекращено строительство сверхмощных паровых молотов, а ранее построенные срочно заменялись соответствующими гидравлическими прессами. В 1893г.- Вифлееме 14000т.с., 1895г.- Россия – 7500т.с., 1899г. – Россия 8000т.с. Тенденция замены крупных ковочных молотов гидравлическими прессами сохранилась до последнего времени.
Поэтому, в настоящее время ковочные молоты с весом падающих частей свыше 8т не изготавливают. Номинальное усилие гидравлических ковочных прессов доведено до 20000т.с., а штамповочных – до 75000т.с.
Наряду с первыми молотами, для изготовления мелких поковок в 60-х годах XIX века появились пневматические молота и различные механические (приводные) рычажные молоты. Для штамповки применялись молоты с доской, ремнём и канатом.
Во второй половине XIX века весьма широкое применение для массового и крупносерийного изготовления мелких изделий получили различные кривошипные кузнечные машины. В 1868 году фирма «Аякс» изготовлена первая горизонтально- ковочная машина—ГКМ.
Особенно широко распространению кривошипных машин способствовал индивидуальный привод. В настоящее время кривошипные прессы самой многочисленной группой в составе кривошипного оборудования.
В 20-х годах XX-го столетия произошло новое возрождение парового молота, паро-воздушный штамповочный молот стал основной машиной в технологии производства поковок для автомобилей, тракторов, вагонов, танков и других производств. Однако паро-воздушный молот допускает лишь малую механизацию технологических процессов, что сдерживает рост производительности труда. Тем не менее, в мелко серийном, серийном
а иногда и в крупно серийном производствах поковок молоты полностью сохранили свои позиции.
. В 30-х годах прошлого столетия в массовое и крупносерийное производство поковок началось внедрение кривошипных горячештамповочных прессов (КГШП). Дальнейший технический прогресс в технологии обработки металлов давлением связан с более широким внедрением в объёмную и листовую штамповку различных прессов автоматов
В дореволюционной России кузнечнопрессового машиностроения (КПМ) почти не существовало. С 1901 по 1917г.г. было изготовлено только 2375 кузнечнопрессовые машины, а с 1920 по 1927г.г. – 3200 единиц оборудования. История кузнечнопрессового машиностроения СССР фактически начинается с 1932г. Когда было изготовлено 1125 машин. Производство КПМ на специализированных заводах началось с 1934-1935г.г. (Воронежский, Одесский, Таганрогский, Серпуховской заводы). В последующие годы КПМ изготавливались также на СКМЗ, НКМЗ, УЗТМ, Ижорском, Ижевском, Кировском и других заводах. За последние 15-20 лет до распада СССР были построены заводы в Новосибирске, Рязани, Барнауле, Воронеже, Азове, Оренбурге, Чимкенте, Ставрополе, Сальске, Курске, Тюмени, Астрахани в том числе и на Украине в Днепропетровске, Одессе, Ивано-Франковске, что дало возможность ежегодно увеличивать выпуск КПМ. На специализированных заводах выпускалось до 70% всего кузнечно-прессового оборудования (КПО).
Таким образом за период с1932 1970г. В СССР создана новая – специализированная отрасль кузнечнопрессового машиностроения. В 80-х годах средне годовой темп роста выпуска КПО составлял примерно 15%, а темп роста машиностроительных станков составлял примерно 5,8% в год.
Как известно, что индустриальную мощь страны обеспечивает станочный парк в котором доля кузнечнопрессового оборудования составляет примерно 25%-30%.