Кузнечный цех: описание, оборудование. Холодная ковка

Характеристика участка

Современный кузнечный цех представляет собой совокупность нескольких участков. Сюда входят производственные и вспомогательные отделения, складские помещения, а также служебные и бытовые участки.

Если говорить о каждом в отдельности, то производственные отделения – это участки, где занимаются подготовкой детали, а также помещения, где размещаются ковочные молоты и прессы, штамповочные молоты и другое основное оборудование для работы. К вспомогательным участкам относятся мастерские, которые занимаются ремонтом основного оборудования. Сюда же входят энергетические установки, нагревательные, лаборатория, технический контроль за готовыми деталями и т. д.

На складах кузнечного цеха обычно хранят металл, заготовки, поковки, облой, запасные детали и т. д.

Изделия, получаемые из кузнечных элементов

Разобравшись в многообразии предметов создаваемых по средствам художественной ковки, стоит упомянуть о готовых товарах, получаемых по средствам данного ремесла. Нестандартные кованые изделия, с изящными изгибами, создаваемые с учетом образа помещения, будь то квартира или загородный дом, чудесным образом впишутся в современное дизайнерское решение так и в традиционный интерьер, привнесут старинный лоск, призванный создать ощущение завершенности. В умелых руках могут быть созданы:

• ворота,
• заборы,
• лестницы,
• оконные решетки,
• балконные ограждения,
• фонари,
• светильники,
• мебель.

Технологический процесс

На сегодняшний день кузнечный цех, как и любой другой участок на производстве, нуждается в разработке технологического процесса для эффективной работы. Для цехов такого типа имеется один основной критерий, по которому выбирают технологический процесс производства. Данным критерием является наименьшая себестоимость одной тонны поковок, которые при этом будут полностью соответствовать требуемому качеству. На втором месте во время выбора основной технологии производства стоит требуемый объем деталей, а также возможные специальные требования к элементам.

Чаще всего в кузнечном цеху технологический процесс делится на следующие этапы:

• разделение нужного материала на заготовки требуемой длины;
• далее следует нагрев заготовки и ее термическая обработка;
• обработка материала высоким давлением, чтобы придать ему нужную форму;
• после этого всегда следуют процессы разделительного типа, после чего обычно требуется проведение еще и отделочных работ, чтобы удалить возможные заусеницы и прочее.

ТРЕБОВАНИЯ ОХРАНЫ ТРУДА ПЕРЕД НАЧАЛОМ РАБОТЫ

2.1. Проверить исправность спецодежды, спецобуви и других СИЗ на отсутствие внешних повреждений, надеть исправные СИЗ, соответствующие выполняемой работе, застегнуться, не допуская свободно свисающих концов, обувь застегнуть либо зашнуровать, надеть головной убор. 2.2. Не закалывать спецодежду булавками, иголками, не держать в карманах острые и бьющиеся предметы. 2.3. Осмотреть и подготовить свое рабочее место, убрать все лишние предметы, не загромождать при этом проходы. 2.4. Проверить наличие и исправность инструмента, приспособлений и оборудования. 2.5. Наковальня для ручной ковки должна быть укреплена на деревянной подставке, усиленной металлическим обручем, и установлена так, чтобы ее рабочая поверхность была горизонтальной. 2.6. Клещи для удержания обрабатываемых поковок следует выбирать по размеру так, чтобы при захвате поковок зазор между рукоятками клещей был не менее 45 мм. 2.7. Перед ковкой нагретый металл должен быть очищен от окалины металлической щеткой или скребком. 2.8. Перед проведением ремонта рамы транспортное средство должно быть установлено в устойчивое положение на подставки (козелки). 2.9. Обо всех обнаруженных неисправностях и неполадках сообщить своему непосредственному руководителю и приступить к работе только после их устранения.

Нагрев материала

Во время работы в кузнечном цеху повышенное внимание уделяется процессу нагрева заготовки. Для успешного завершения этого этапа необходимо очень точно определять теплопроводность материала. Под теплопроводностью понимается процесс, во время которого тепло проходит от внешних стенок заготовки внутрь. Зависит этот параметр от теплоемкости и плотности металла. Следовательно, чем выше этот показатель, тем быстрее тепло проникнет внутрь, а значит, меньше времени требуется на разогрев. Кроме этого, на теплопроводности сказывается и род металла, его химический состав и температура, с которой воздействуют на заготовку. Стоит отметить, что чаще всего при температуре в 700–800 градусов по Цельсию коэффициенты теплопроводности разных сталей выравниваются.

Разновидность цеха

На сегодняшний день есть кузнечно-прессовый цех, который предназначен для обработки уже нагретой заготовки. Есть два способа воздействия – это динамический или же статический. Если применяется динамический вариант обработки, то обычно используется ковка или штамповка материала, для статической же работы применяется прессование.

Работа в кузнечно-прессовом цеху осуществляется за счет всего трех видов оборудования – это молоты, штамповки и прессы. Нагрев материала обычно осуществляется либо в пламенных, либо в электрических печах. Стоит отметить, что работа в таком цеху достаточно сильно усложняется тем, что в таких помещениях наблюдается нагревающий микроклимат. К примеру, в теплое время года температура на рабочем месте кузнеца может быть выше температуры воздуха примерно на 8–10 градусов по Цельсию. Все это следует учитывать во время размещения печей и молотов, которые создают высокое тепловое излучение.

Организация бизнеса

Оптимальным вариантом является открытие собственной кузницы. Расположить свое предприятие можно в каком-то цеху на заводе или в небольшом производственном помещении. Площадь помещения должна составлять не менее 10 кв. м, в таком случае вам не придется заниматься его перепланировкой. Единственное, что нужно будет сделать, – это построить дымоход для горна. Без этого на кузнице не обойтись. После того как вы найдете подходящее помещение, нужно приобрести все необходимые инструменты и оборудование.

Вложения в организацию данного бизнеса сравнительно невелики – от 10 до 40 тысяч долларов. За аренду цеха вам нужно будет платить около 200 рублей в месяц за кв. м площади, что, в принципе, не так много, а вот на покупку оборудования будет потрачена основная часть требуемых для организации кузницы средств (какого именно — оговорим дальше).

В качестве организационно-правовой формы можно выбрать регистрацию ИП, конечно, если вы не планируете выполнять заказы для юридических лиц. В этом случае необходимо организовывать ООО. Особого внимания требует согласование помещения в пожарной службе, так как предполагается работа с открытым огнем.

Цеха в сфере машиностроения

Кузнечный цех машиностроительного завода может делиться на три вида, в зависимости от его предназначения.

Существуют кузнечно-штамповочные отделения при машиностроительных заводах. В таком случае характер производимых деталей будет соответствовать выбранным типам машиностроения. Это может быть автомобилестроение, двигателестроение и прочие виды.

Если говорить только о тех видах цехов, которые могут быть размещены на территории более крупного предприятия, занимающегося машиностроением, то есть еще один вид – подсобные. В основном они служат для изготовления мелких поковок для основного производства. Они могут применяться для ремонта заводского оборудования кузнечного цеха, для производства нужного инструмента.

Крупные машиностроительные заводы обустраивают на своей территории кузнечно-штамповочные цехи, так как они могут заниматься производством нужных деталей в большом масштабе. Подсобные виды обычно встречаются на территории средних или же малых заводов.

Что такое холодная ковка

Данная технология также применяется в кузнечном деле. Основное отличие от обычного процесса заключается в том, что отсутствует предварительный этап, на котором заготовка нагревается до нужной температуры. В данном случае допускается лишь местное прогревание тех участков, где нужно сделать изгиб. В основу этого метода положена пластичность металла.

Любой металл имеет такие параметры, как предел прочности на изгиб, растяжение и разрыв. Используя эти особенности, можно проводить обработку металла без его предварительного нагрева. Здесь стоит сказать о том, что из-за отсутствия воздействия на заготовку высоких температур химический состав стали не меняется, а потому отпуск, отжиг и закалка могут не проводиться.

Как проходит ковка таким методом

Для проведения холодной ковки обычно используют три вида операций:

• прессование заготовки с использованием ручного или же механизированного оборудования;
• чеканка является одним из нескольких процессов, которые относятся к ковке без предварительного нагрева, однако чаще всего наносить орнамент удается лишь на медь, так как металл является достаточно мягким и податливым;
• третий вариант обработки – это гибка, который является одним из основных.

Плюсы и минусы использования такого метода

Из явных преимуществ стоит выделить следующее:

• во-первых, отпадает необходимость в предварительном нагреве, что значительно удешевляет продукцию, так как нет нужды приобретать и использовать нагревательные приборы;
• во-вторых, изделия характеризуются большей прочностью;
• в-третьих, есть возможность подогнать деталь под шаблон с высокой точностью;
• полностью пропадает или же сводится к минимуму необходимость в дополнительной доводке готовой детали;
• готовое изделие не имеет остатков копоти и других продуктов горения на поверхности.

Однако холодная ковка не лишена недостатков:

• необходимо приложить гораздо больше усилий, чтобы добиться результата, чем при горячем прессовании;
• работать с прочным металлом, который представлен в виде листов или болванок, нельзя;
• в некоторых вариантах обработки потребуется применить огромное количество силы, для чего требуется специальное оборудование;
• перед работой нужно тщательно очистить поверхность.

В итоге можно сказать следующее. Во-первых, оборудование для кузнечного цеха – это молоты, прессы и штамповки. Кроме этого, в зависимости от выполняемой операции, может использоваться различное дополнительное устройство. Во-вторых, кузнечный цех на сегодняшний день является составной частью более масштабного производства, а не отдельной структуры.

Кузнечное производство и перспективы его развития

Кузнечное производство в значительной степени определяет уровень развития всего машиностроения. Ковкой и штамповкой изготовляют миллионы изделий разных типов, массы, формы, размеров. Наиболее ответственные и тяжелонагруженные детали изготовляют из кованых и штампованных поковок. Такие отрасли, как транспортное, энергетическое, металлургическое машиностроение, прессостроение и многие другие, не могут существовать и развиваться без применения обработки металлов ковкой.

Одной из основных задач, стоящих перед кузнечным производством, является экономия металла. Примерно из 160 млн. т годового выпуска стали в нашей стране ежегодно уходит в стружку около 8 млн. т. Хотя эти отходы и образуются в механических цехах, они, по существу, являются отходами кузнечного производства, которое не всегда может обеспечить получение точных поковок без их значительной последующей обработки резанием.

Совершенствование техпроцессов

Дальнейшее совершенствование процессов ковки и штамповки, обеспечивающее более широкое их использование в машиностроении, направлено на получение поковок с размерами и формой, приближающимися к размерам и форме готовых деталей, идущих на сборку. Это ведет к уменьшению объема обработки резанием, снижению потерь металла в стружку, повышению производительности труда и снижению себестоимости продукции.

В ряде случаев обработка резанием вытесняется высокоточными процессами обработки давлением с существенным повышением технико-экономических показателей производства. Специальные виды штамповки позволяют получать готовые изделия (заклепки, болты, штифты, гайки и др.

), а также детали машин (лопатки турбин, шестерни, ступенчатые и кулачковые валы и др.), почти не требующие дополнительной обработки резанием. Современные горячештамповочные автоматы обеспечивают малоотходную штамповку достаточно точных поковок, таких, как шестерни, кольца, фланцы, болты, гайки и т.п.

,из прутков диаметром до 80 мм с производительностью до 70 шт. в минуту.

На базе экспериментальных и теоретических исследований усовершенствованы режимы ковки с применением более совершенных конструкций бойков. Внедряется ковка с неравномерным нагревом заготовок, при которой наибольшая деформация сосредоточивается в нужном участке объема заготовки с целью повышения качества металла, что особенно важно для крупных слитков. Расширяются возможности увеличения наибольшей массы откованных поковок до 400т и более.

Кузнечные цехи оснащают все более мощным, производительным и точным оборудованием. Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986 — 1990 годы и на период до 2000 года предусмотрен опережающий рост выпуска кузнечно-прессового оборудования при значительном повышении его технического уровня. В двенадцатой пятилетке запланировано увеличить выпуск современных кузнечно-прессовых машин, оснащенных средствами автоматизации.

Автоматизация

Все шире внедряются механизация и автоматизация процессов ковки и штамповки. На базе современных достижений электронной и вычислительной техники создаются принципиально новые системы управления машинами и технологическими процессами, применяются различные манипуляторы, роботы и др. На некоторых заводах внедрены устройства программного управления для контроля и обеспечения точных размеров поковок при ковке на гидравлических прессах.

Проводятся интенсивные работы по усовершенствованию проектноконструкторских и технологических разработок. Применение машинных способов проектирования технологии, оснастки и оборудования позволяет оптимизировать поиск технических решений и значительно повысить уровень кузнечно-штамповочного производства в ближайшем будущем.

Реконструкция

В результате реконструкции отдельных заводов, введения новых производственных мощностей и объединения мелких кузниц в крупные увеличиваются масштабы выпуска поковок цехами кузнечного производства. При этом создаются благоприятные возможности для специализации производства поковок при сокращении номенклатуры выпускаемых поковок для каждого из цехов в соответствии с возможностями данного производства (тип, размер и число единиц оборудования) .

В этих условиях уменьшается стоимость изготовления поковок и повышается производительность труда за счет применения специализированного оборудования, комплексной механизации и автоматизации, внедрения более совершенной технологии и прогрессивных методов организации труда. Специализация одновременно предполагает кооперирование различных производств для взаимного обеспечения поковками, которые на данном производстве не изготовляются.

На принципах специализации и с использованием ее преимуществ организуется централизованное производство однотипных общемашиностроительных поковок шестерен, валов, фланцев, клапанов и других на специальных кузнечных заводах (центрокузах) с выпуском 400 . . . 500 тыс. т поковок в год, а также в специализированных кузнечно-штамповочных цехах с выпуском около 200 тыс. т поковок в год.

Среди специализированных цехов большинство составляют штамповочные, но есть и ковочные, например специализирующиеся на ковке осей для железнодорожного транспорта. На некоторых металлургических заводах имеются специализированные цехи для ковки слитков.

Хотя ковка и уступает горячей штамповке по производительности и точности поковок, однако имеет свою рациональную область применения. Это прежде всего выпуск малых серий поковок небольшой и средней массы (100 … 200 кг), когда изготовление дорогостоящих штампов для горячей штамповки экономически нецелесообразно.

В таких случаях более экономична ковка на молотах универсальным инструментом — бойками. Крупные поковки (особенно массой десятки и сотни тонн) удается изготовлять только ковкой на гидравлических прессах. В общем выпуске поковок, производимых в нашей стране, в среднем 30 % приходится на кованые поковки, а 70 % — на штампованные.

Однако, например, в тяжелом машиностроении число кованых поковок достигает 70 %.

Ручная ковка

Ручная ковка необходима в единичном и мелкосерийном производстве поковок для изготовления деталей экспериментальных машин и необходимых при ремонте оборудования, для изготовления специального инструмента и т.д. Практически на всех заводах, во всех ремонтных мастерских еще продолжительное время будет использоваться ручная ковка. Работы по ручной ковке могут выполнять только рабочие высокой квалификации.

Дальнейшие перспективы развития кузнечного производства в нашей стране во многом зависят от уровня профессиональной подготовки нового пополнения рабочих-кузнецов, которые должны в совершенстве овладеть этой почетной и очень нужной профессией.

Источник: https://www.metalcutting.ru/content/kuznechnoe-proizvodstvo-i-perspektivy-ego-razvitiya