В кузнечный цех заготовки для ручной и машинной ковки поступают в виде прокатанных профилей длиной от 2 до 6 м и более и в виде слитков (слитки перед ковкой не разрезают).

 В единичном производстве при ручной ковке для повышения производительности труда используют отрезанные от длинных штанг заготовки длиной 500 - 800 мм. Такие заготовки легко переносить, нагревать и разрубать на более мелкие части. Если на участке ручной или машинной ковки изготовляют партию одинаковых поковок, целесообразно исходные прутки предварительно разрезать на мелкие штучные или кратные заготовки, причем отрезку выполнять на специальном оборудовании.

 Способ резки исходных прутков выбирают, исходя из марки сплава, серийности производства, требований, предъявляемых к качеству торцов отрезаемых заготовок, и точности их размеров. В кузнечном производстве применяют следующие способы предварительной резки заготовок на мерные длины: на ножовочной и дисковой пилах, ломка на хладноломах, анодно-механическая, отрезка на пресс-ножницах и в штампах на прессах, кислородная и плазменная резка, отрубка на установках взрывного действия и др.

 Отрезку заготовок на пилах из-за невысокой производительности применяют в единичном и мелкосерийном производстве, особенно для резки цветных металлов и сплавов. Этот способ обеспечивает высококачественный рез, перпендикулярность торцов к оси заготовки и достаточно высокую точность по длине.

 Резка на механических пилах осуществляется на отрезном ножовочном станке или на станке с дисковой пилой.

 Отрезной ножовочный станок (рис. 44) состоит из станины 1, стойки 8, рукава-направляющей 6 и пильной рамы 7 с закрепленным в ней ножовочным полотном 5. Пильная рама приводится в возвратно-поступательное движение электродвигателем 10 посредством редуктора 9 и кривошипно-шатунного механизма, расположенного в стойке станка. Заготовка 3 зажимается плоскими и V-образными губками с помощью упора 2 и винта 4. На станке имеется регулируемый упор, позволяющий отрезать заготовки одинаковой длины.

 Ножовочное полотно охлаждается жидкостью от электронасоса автоматически в момент отрезки. После окончания операции хобот с полотном поднимается вверх и станок автоматически выключается. Наибольший размер сечения разрезаемой заготовки 250 мм, ширина пропила 2,5 - 3,5 мм. Помимо заготовок круглого и квадратного сечения на станке можно отрезать металл другого профиля: двутавр, швеллеры и др., а также эти профили, собранные пакетами.

 Отрезной станок с дисковой пилой (рис. 45) выпускается четырех моделей. Конструкции их одинаковы, отличаются они габаритами и мощностью. Наиболее мощная модель имеет дисковую пилу диаметром 1430 мм. На этом станке можно обрезать заготовки диаметром до 500 мм, а также швеллеры и двутавры до № 40 и № 60 в одиночку и пакетами. Ширина пропила зависит от диаметра диска и составляет 3 - 8 мм.

 Станок имеет следующее устройство. Разрезаемая заготовка 3 зажимается в горизонтальном и вертикальном направлении с помощью гидравлического зажима. При неправильной установке заготовки в губках зажима в гидросистеме срабатывает блокировочное устройство, исключающее подачу бабки 1 с дисковой пилой 2. Дисковая пила закрепляется на шпинделе в бабке, приводится во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу и коробку скоростей. Подача бабки в направлении реза осуществляется системой гидропривода с бесступенчатым регулированием.

 Станок снабжен автоматическим устройством быстрого подвода и отвода пилы до резки и после нее, переключение скорости подачи бабки на режим резания осуществляется автоматически. Для увеличения стойкости инструмента и повышения производительности станки имеют устройства для охлаждения пилы во время отрезки. Дисковые пилы состоят, как правило, из диска и закрепленных на нем сегментов с режущими зубьями. Диски изготовляют из стали 65Г, сегменты - из быстрорежущей стали Р18.

 Отрезка на электромеханической пиле (рис. 46) основана на нагреве и расплавлении металла заготовки б в момент контакта с инструментом - электродом (диском) 1 и удалении металла из зоны контакта механическим способом за счет относительного поступательного движения заготовки S _п и вращательного - инструмента v. Нагрев металла и его расплавление в месте контакта происходит за счет трения и импульсов дугового разряда. Рабочий ток напряжением 10 - 40 В от трансформатора 5 через скользящий контакт 4 подается на режущий стальной диск 1. Диск приводится во вращение от электродвигателя 2 через ускоряющую ременную передачу 3, частота вращения диска 2200 об/мин. Описанный способ характеризуется высокой производительностью, достаточно высоким качеством поверхности реза, его применяют в единичном и серийном производстве для отрезки заготовок простой и сложной формы из углеродистых и высоколегированных сталей и сплавов.

 Ломка прутков на мерные заготовки может выполняться в холодном состоянии на хладноломах по схеме, представленной на рис. 47. Предварительно надрезанная в местах излома 5, заготовка 3 устанавливается на ломатель 4 и под действием усилия ползуна 1 хладнолома опоры 2 переламывает заготовку. Под действием усилия Р вблизи надреза возникают значительные растягивающие напряжения, обеспечивающие ломку заготовки без пластической деформации и ее изгиба. Глубина надреза принимается равной 3 - 8% от высоты заготовки Но. Если надрез выполняют на механической пиле, то ширина надреза соответствует толщине пилы. При надрезе газовым резаком ширина надреза должна быть не более 5 - 7 мм.

 Производительность хладноломов зависит от типа применяемого оборудования. Чаще всего этим оборудованием являются быстроходные кривошипные прессы. Производительность их составляет несколько тысяч мерных заготовок в смену. Хладноломы применяют для ломки заготовок крупного сечения (от 50 мм до 250 мм) из легированных и углеродистых сталей, например из стали ШХ15. Возможность быстрого регулирования расстояния между опорами 2 позволяет применять хладноломы в массовом и мелкосерийном производстве. Длина мерных заготовок при ломке должна быть более 1,2D, где D - диаметр или сторона квадрата заготовки. Расстояние между опорами L = 1,5...2D, пуансон и опоры должны иметь закругление радиусом R = 12...15 мм.

 К достоинствам хладнолома относятся высокая производительность, простота конструкции, небольшое усилие ломки и возможность контроля качества металла по характеру излома.

 При работе на хладноломе необходимо быть особенно осторожным, так как заготовка иногда отлетает после ломки с большой скоростью. Поэтому хладнолом должен иметь надежное ограждение.

 Резка на пресс-ножницах представляет собой наиболее дешевый и высокопроизводительный способ резки прутков на мерные заготовки в массовом и реже,в мелкосерийном производстве. Сущность этого способа состоит в следующем (рис. 48). Разрезанную заготовку 2 по рольгангу 1 продвигают до упора 5. Прижим 3 с большим усилием Рпр прижимает заготовку к нижнему неподвижному ножу б, закрепленному на станине пресса.

 После этого установленный на ползуне пресса верхний нож 4 при своем движении вниз с усилием Ротр осуществляет отрезку от прутка мерной заготовки. В процессе отрезки сначала ножи пластически внедряются в заготовку, в местах контакта с режущими кромками ножей возникают скалывающие встречные трещины и, когда трещины сливаются, происходит скалывание металла. Заготовка отделяется от прутка и падает на наклонный лоток 7, по которому соскальзывает в сборную тару. В течение всего процесса отрезки прижим удерживает заготовку от перемещения и предотвращает ее опрокидывание от воздействия усилия отрезки.

 На качество отрезки влияет правильность выбора зазора между ножами z, который зависит от размеров сечения заготовки и составляет 2 - 4% диаметра прутка или его толщины. Недостатком отрезки на ножницах является кривизна получаемого торца заготовки. При неправильном выборе зазора между ножами помимо большой кривизны торца могут возникнуть дефекты в виде вырывов металла, больших заусенцев, глубоких недопустимых трещин и др.

 Форма и размеры режущих кромок ножей выбираются по форме сечения разрезаемых прутков: для резки квадратных прутков используют ножи, образующие в рабочем положении зев в форме квадрата, для круглых заготовок - в форме круга. Ножи изготовляют из стали марок 5ХН, 5ХНМ, 5ХГМ, 4ХС, У10 и др. После термообработки они должны иметь твердость НКС 47 - 52.

 Отечественные заводы выпускают кривошипные ножницы усилием до 25 МН (2500 тс), предназначенные для разделки заготовок диаметром до 250 мм. Производительность ножниц достигает нескольких десятков заготовок в минуту.

 Отрезка заготовок из углеродистых сталей малых и средних сечений (до 50 мм) осуществляется чаще всего в холодном состоянии. Углеродистые стали больших сечений (свыше 50 мм) - с нагревом до температуры 400 - 550'С. Отрезка заготовок из легированных и высокоуглеродистых сталей в холодном состоянии связана с опасностью возникновения недопустимых трещин на торцах. Поэтому эти стали перед отрезкой обязательно нагревают до температуры 500 - 650'С.

 Отрезка на пресс-ножницах наибольшее применение нашла в массовом производстве для изготовления заготовок под открытую штамповку.

 Отрезку заготовок из прутков небольшого сечения (до 30 - 40 мм) часто выполняют с помощью штампов, установленных на кривошипных прессах. Схема отрезки в штампах аналогична отрезке заготовок на пресс-ножницах. Нижний нож крепится в нижней плите штампа, верхний - в верхней подвижной его плите. Верхняя плита перемещается относительно нижней по направляющим колонкам штампа, что обеспечивает точное взаимное смещение ножей и стабильность зазора между ними. Отрезанные в штампах заготовки имеют более правильные торцы, чем заготовки, отрезанные на ножницах. Отрезанные штампы также целесообразно применять в массовом и крупносерийном производстве. Допуски на длину заготовок, отрезаемых в штампах, меньше, чем при отрезке на пресс-ножницах, но для заготовок длиной до 300 мм величины допусков примерно равны для обоих указанных способов.

 Анодно-механическая резка. Схема установки для анодно-механической резки представлена на рис. 49. Разрезаемая заготовка 3 крепится в опоре 4 станка. Опора подключается к аноду источника чаще всего постоянного тока. В качестве инструмента используют металлический диск 1 толщиной от 0,5 до 2,5 мм, изготовленный из низкоуглеродистой стали (0,8 кп, 10, 20 и др.). Этот диск играет роль электрода, его подключают к отрицательному полюсу источника тока. Диску дают вращательное v и поступательное S _п движение в направлении заготовки. Процесс резки ведут в среде электролита, который подают в зону резки через сопло 2. Электролитом служит водный раствор жидкого стекла (силиката натрия Na₂SiO₃). Иногда в электролит добавляют соли различных кислот.

 При резке в зоне обработки между заготовкой и инструментом происходят электротермические и электрохимические процессы. При прохождении постоянного электрического тока через электролит на поверхности анода (заготовки) происходят химические реакции, а образующиеся на поверхности химические соединения в виде отходов переходят в раствор и удаляются механическим способом. Рассмотренное явление называется анодным растворением при электролизе. Помимо процесса анодного растворения при рассматриваемом способе резки в зоне контакта заготовки с инструментом происходит также процесс электроэрозии - разрушения электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними электрического тока. Кроме того, при пропускании электрического тока металл заготовки в месте контакта с инструментом нагревается благодаря импульсным дуговым разрядам, размягчается или даже расплавляется и удаляется из зоны резки механическим способом за счет относительного движения заготовки и инструмента.

 При анодно-механической резке окружная скорость вращения режущего диска о составляет 15 - 25 м/с при скорости подачи S _п - 0,14 х 10-³...0,45 х 10-³ мм/с. Подача диска осуществляется автоматически так, чтобы постоянно выдерживался определенный зазор между диском и разрезаемым металлом. Износ инструмента составляет от 15 до 25% от объема прорезанного слоя металла. Расход рабочей жидкости - от 5 до 25 л/мин при резке прутков диаметром от 25 до 300 мм. Время отрезки зависит от диаметра разрезаемой заготовки. Так, заготовка диаметром 40 мм отрезается за 1,5 мин, диаметром 100 мм - за 5,5 мин.

 Электроискровая резка. Установка для электроискровой резки (рис. 50) состоит из источника постоянного тока напряжением 100 - 200 В, сопротивления R, конденсатора С, резервуара 4 с жидким диэлектриком - керосином, дисковым инструментом 1 и приспособлением 3 для закрепления разрезаемой заготовки 2. Диск 1, вращаясь со скоростью о, внедряется в заготовку с подачей S _п. По мере зарядки конденсатора С напряжение на электродах 1 и 2 увеличивается и, когда это напряжение достигает пробойной величины, между инструментом и заготовкой происходит искровой разряд. Частота разрядов зависит от емкости конденсатора С и величины сопротивления R и составляет несколько сот разрядов в секунду. При мощности разряда до десятков киловатт сила тока достигает несколько сотен и тысяч ампер. В момент разряда развивается высокая (до 10000'С) температура, что вызывает взрывообразное плавление, сгорание и испарение металла.

 Непрерывность процесса обеспечивается поддержанием определенного зазора между инструментом и заготовкой, что выполняется автоматически, так как электроискровые станки имеют следящую систему и механизмы автоматической подачи инструмента или заготовки. Диски изготовляют из латуни или медно-графитовой массы, их стойкость невысокая. Производительность процесса также невысокая и соизмерима со скоростью фрезерования. Так, пруток из стали Х12М диаметром 70 мм разрезается за 2 мин.

 Отрезку электроискровым способом целесообразно применять для отрезки труднообрабатываемых сплавов и таких металлов, как тантал, вольфрам, молибден и др. Возможность получения точных по размерам заготовок, имеющих малое отношение длины к диаметру, отрезка заготовок из высокопрочных и твердых сплавов определяют область применения электроискровой отрезки.

 Рубка на копрах взрывного действия. Для разделения прутков и слитков применяют установки взрывного действия - горизонтальные бесфундаментные копры (рис. 51). Установка состоит из рамы 3, шабота 1 с ножом 2, бабы б с ножом б и штоком 7, перемещающимся в цилиндре 8, имеющим взрывную камеру 9 с зарядом 10. Разрубаемая заготовка 4 устанавливается на определенном расстоянии l₁ и l₂ между ножами. В момент взрыва заряда 10 газы приводят в встречное движение шток с ножом 5 и раму с шаботом и ножом 2. Скорость внедрения ножей в заготовку составляет 30 - 35 м/с, время рубки ≤0,01 с. Копер применяют для рубки заготовок сечением до 200Х200 мм, он обеспечивает практически безотходную разделку заготовок.

Контрольные вопросы

1. Какие документы проверяют на складе при приемке металла?
2. Какие дефекты удаляются пневматическим зубилом, шлифовальными кругами и огневой зачисткой?
3. Какое оборудование применяют при отрезке заготовок для ручной ковки?
4. Какое оборудование используют при изготовлении ручной ковкой большой серии поковок?
5. Расскажите о сущности электромеханической резки.