§ 51. ВЫТЯЖКА И РАЗГОНКА

Вытяжкой (протяжкой) называется такая операция кузнечной ковки, при которой заготовка уменьшается в своём поперечном сечении и увеличивается в длину. При вытяжке волокна металла вытягиваются по длине более или менее равномерно по всему сечению заготовки.

Практически операция вытяжки состоит в том, что по заготовке, перенесённой из горна или печи на наковальню, наносятся удары непосредственно молотком или кувалдой, или с помощью вытяжных инструментов. Поковка в месте удара становится тоньше, но при этом увеличиваются её длина и ширина. Затем поковку поворачивают на 90° (кантуют) и ударяют по расширившемуся месту, отчего поковка уменьшается в ширину, но увеличивается в длину. При дальнейших ударах поковка всё время поворачивается на 90° и передвигается вперёд или назад; таким путём её можно протянуть до заданной длины и сечения.

Когда надо увеличить и длину, и ширину изделия, наносят удары бойком молотка или кувалды, положив металл на лицо наковальни. Если требуется увеличить только длину, то употребляется или узкий задок молотка (кувалды), или боёк молотка совместно с узкими гладилками (плоскими или полукруглыми). При работе узким инструментом вытягивание идёт быстрее (фиг. 75). После вытяжки поверхность поковки выглаживают при помощи гладилок.

Вытяжка всегда ведётся на квадратное сечение. Если круглую заготовку нужно перековать в круглые бруски меньшего диаметра, то её сначала перековывают в квадратную, вытягивают до сечения, близкого к конечному, затем квадрат проковывают в восьмигранник, а восьмигранник проковывают на круг. Если сразу тянуть круглую заготовку, то боёк кувалды начнёт соприкасаться на небольшом участке с металлом, металл будет удлиняться медленно и притом только с поверхности; внутренний слой металла проковываться не будет, отчего в поковке могут образоваться трещины.

Разгонкой называется такая операция кузнечной ковки, при которой заготовка увеличивается в ширину больше, чем в длину. Разгонка металла начинается с середины заготовки. На середину заготовки кладётся узкая полоска — разгонка или раскатка (фиг. 76), по которой наносится удар кувалдой; сила удара кувалды по разгонке передаётся металлу на небольшом участке, после этого разгонку перемещают в правую сторону, затем в левую и т. д. Таким образом, смещая разгонку от центра полосы к краям, постепенно перемещают металл от середины к краям, вследствие чего металл расширяется. После расширения разгонкой полоса выглаживается плоской гладилкой или широким концом кувалды.

Кроме кузнечного инструмента, для выполнения операции вытяжки и разгонки применяются специальные инструменты. К ним относятся:

Раскатки — для вытяжки и разгонки металла. Раскатки бывают самой разнообразной формы (см. фиг. 76). Плоская раскатка употребляется для выравнивания поверхности поковки после вытяжки или разгонки металла.

Подбойки — для вытяжки металла, а также выделки желобов и вогнутых поверхностей. Подбойки изготовляются из инструментальной стали, подвергаются закалке, и лицо их шлифуется. Подбойки имеют самую разнообразную форму. На фиг. 77, а изображена подбойка для выделки желобов и вогнутых поверхностей; подбойка, изображённая на фиг. 77, б, применяется для вытяжки. Пример применения подбойки для вытяжки полосы приведён на фиг. 77 вверху.

Гладилки, или гладильные молотки, — для выравнивания и отделки плоских поверхностей. Гладилки имеют плоскую рабочую поверхность, делаются с острыми (фиг. 78, а) и с округлёнными кромками (фиг. 78, б). Как правило, после вытяжки заготовки с помощью подбойки поверхность проглаживается гладилкой. При выглаживании поверхностей гладилками удары нужно наносить несильные, так как большая деформация металла не нужна, а необходимы только сглаживание неровной поверхности и доведение поковки до заданных размеров.

Обжимки — для вытяжки круглых изделий. Обжимка состоит из двух половин. Нижняя обжимка называется нижником (исподник) и закрепляется на наковальне при помощи хвоста (фиг. 79, а). Верхняя часть обжимки (фиг. 79, б) называется верхником, имеет деревянную ручку и накладывается кузнецом на поковку сверху. По верхней части обжимки молотобоец и наносит удары кувалдой. На фиг. 79, в приведён пример вытяжки поковки круглого сечения с применением обжимки. Кроме круглых обжимок применяются обжимки и других сечений, например шестигранного — для отделки головки болтов и т. д.

Перебивки — для того, чтобы производить перебивку металла (иногда она называется наметкой). Перебивка делается для того, чтобы определить место (границу) перехода металла от одного сечения к другому, т. е. то место, от которого должна начаться вытяжка. Перебивка состоит из двух частей — из нижника, который вставляется своим отростком в отверстие наковальни, и верхника, который насаживается на ручку и накладывается кузнецом на перебиваемый металл. На фиг. 80, а приведена перебивка-верхник, а на фиг. 80, б — перебивка-нижник. Перебивка является обычно первой операцией при ковке. Вгоняя верхник и нижник, как это показано на фиг. 80, в, на необходимую глубину в металл, кузнец подготовляет заготовку к последующей вытяжке. На фиг. 80, г изображена заготовка перед вытяжкой после перебивки, на фиг. 80, д — заготовка с протянутым концом.

Рассмотрим некоторые примеры применения вытяжки, разгонки и отделки поверхностей поковок.

Первый случай. Необходимо вытянуть квадратный брусок (фиг. 81, а) на полосу с односторонним уступом (фиг. 81, г). Работа выполняется с применением следующих приёмов и инструментов:

1. Пережать заготовку. Для того чтобы наметить место на заготовке, от которого необходимо начать вытяжку на полосу, заготовку пережимают на глубину уступа (т. е. делается наметка). Заготовка нагревается в горне или в небольшой печи до ковочной температуры (1150–1200°), берётся за один конец клещами с угловыми губками, причём на рукоятки клещей надевается кольцо, и переносится на наковальню. Стальным метром или линейкой отмеряется размер, от которого квадратный брусок должен быть протянут на полосу. На это место кузнец накладывает перебивку, а молотобоец кувалдой лёгкими ударами вгоняет в металл лезвие перебивки на глубину уступа. Заготовка после наметки примет форму, изображённую на фиг. 81, б. Если за время наметки температура заготовки понизится до 800°, то заготовку подогревают в горне.

2. Протянуть заготовку. Нагретую заготовку кладут на очищенную от окалины наковальню. Кузнец устанавливает подбойку на оттягиваемую часть заготовки, а молотобоец наносит частые и сильные удары по подбойке. Подбойка постепенно перемещается кузнецом от наметки к концу оттягиваемой части заготовки.

Для получения доброкачественной поковки заготовку надо время от времени поворачивать (через каждый 2–3 удара) на ребро и проковывать её в таком положении лёгкими ударами. При ковке на ребро тонких заготовок нужно следить за тем, чтобы заготовка не принимала форму желоба; в случае получения изгиба заготовку необходимо немедленно выправить.

После вытяжки подбойкой заготовка примет вид, изображённый на фиг. 81, в, т. е. протянутая часть будет иметь неровную поверхность. Для выравнивания поверхности протянутая часть заготовки проглаживается плоской гладилкой (см. фиг. 78, а), после чего принимает вид, изображённый на фиг. 81, г.

Второй случай. Вытяжка с квадрата (фиг. 82, а) на полосу с уступами с двух сторон (фиг. 82, г). Ковка производится с применением следующих приёмов и инструментов:

1. Пережать заготовку с двух сторон. Нагретая заготовка кладётся на нижник перебивки, вставленный в отверстие наковальни, кузнец накладывает на заготовку верхник перебивки, и молотобоец наносит по нему кувалдой лёгкие удары. Верхние и нижние перебивки врезаются в металл на требуемую глубину уступов сверху и снизу заготовки. После перебивки (пережатия) заготовка примет вид, изображённый на фиг. 82, б. При установке верхника нужно следить, чтобы он ставился на заготовку вертикально, кроме того, нельзя допускать смещения его относительно нижника.

2. Вытянуть заготовку. После перебивки заготовка с помощью подбоек вытягивается так же, как описано в первом случае. При этом вытяжка сначала производится с помощью подбойки с одной стороны, а затем заготовка поворачивается на 180°, и вытяжка делается с другой стороны. Через каждые 2–3 удара заготовка поворачивается на 90° и лёгкими ударами кувалды проковывается по ребру. После вытяжки заготовка примет вид, показанный на фиг. 82, в.

3. Отделка поверхности. Как и в первом случае, протянутая часть поковки будет иметь неровности. Для отделки поверхности заготовку подогревают, тщательно очищают от окалины и проглаживают со всех сторон плоской гладилкой (см. фиг. 78, а), после чего поковка примет вид, изображённый на фиг. 82, г.

Третий случай. Оттяжка конца заготовки на квадратное сечение. Для оттяжки конца квадратной заготовки (фиг. 83, а) на квадрат меньшего сечения (фиг. 83, г) необходимо:

1. Пережать заготовку с двух сторон. Как и в предыдущем случае, заготовку пережимают с двух сторон, затем поворачивают на 90° и пережимают третью и четвёртую стороны на необходимую глубину уступа; после этого заготовка примет вид, показанный на фиг. 83, б.

2. Вытянуть заготовку. Вытяжка ведётся с помощью подбойки. После каждого удара заготовка поворачивается на 90°. Вытянутая заготовка примет вид, изображённый на фиг. 83, в.

3. Отделка поверхности. Заготовка (фиг. 83, в) подогревается, тщательно очищается от окалины и проглаживается плоской гладилкой. Через каждые два-три удара заготовка поворачивается на 90°. После отделки поковка примет вид, изображённый на фиг. 83, г.

Четвёртый случай. Вытяжка квадрата на круглое сечение. При большом обжатии сразу вытягивать заготовку с квадрата на круглое сечение нельзя, так как при этом в заготовке могут появиться трещины. Нужно сначала вытянуть квадрат на меньшее сечение, причём сторона протянутого квадрата должна быть равна или немного меньше требуемого диаметра круга.

1. Вытяжка заготовки на квадрат. Приёмы и инструмент, применяемые при вытяжке заготовки на квадрат, будут те же, что и в третьем случае. После вытяжки заготовка примет вид, изображённый на фиг. 84, а.

2. Проковка квадрата на восьмигранник. После подогрева заготовки и очистки её от окалины у неё сбивают углы, для чего кузнец устанавливает заготовку, зажатую в клещах, ребром на наковальню, а молотобоец частыми и сильными ударами кувалды сбивает эти углы. После каждых двух-трёх ударов заготовка повёртывается на 90°, т. е. углы сбиваются по длине заготовки постепенно со всех четырёх сторон. От такой проковки заготовка, после того как будут сбиты углы, примет вид, изображённый на фиг. 84, б. После проковки на восьмигранник вид её будет соответствовать изображению на фиг. 84, в.

Подкатка (обкатка) восьмигранника на круг. Перед подкаткой заготовку подогревают, очищают от окалины, затем накладывают её на нижник круглой обжимки (см. фиг. 79, а), вставленной в наковальню. Кузнец накладывает на заготовку верхник-обжимник (см. рис. 79, б), а молотобоец кувалдой наносит по верхнику лёгкие удары (см. фиг. 79, в). При этом кузнец поворачивает заготовку вокруг её оси и постепенно передвигает вперёд до тех пор, пока заготовка не будет обкатана полностью на требуемый диаметр. После обкатки заготовка примет вид, изображённый на фиг. 84, г.

Пятый случай. Разгонка полосы в ширину. Для разгонки полосы в ширину необходимо:

1. Пережать заготовку. Нагретую заготовку кладут на наковальню, отмеряют на ней метром или стальной линейкой размер, от которого полоса должна быть разогнана в ширину. Затем поперёк полосы накладывается тонкая круглая раскатка (фиг. 85, а), которая лёгким ударом кувалды вгоняется в металл на необходимую глубину. После пережима полоса примет вид, показанный на фиг. 85, б.

2. Разогнать полосу в ширину. На середину разгоняемой части полосы, вдоль неё, накладывается раскатка; разгонка полосы производится лёгкими ударами кувалдой по раскатке (фиг. 85, в). Перестановка раскатки по полосе производится равномерно: то вправо, то влево. Полоса после разгонки примет вид, изображённый на фиг. 85, г.

3. Прогладить неровную поверхность заготовки. После разгонки раскаткой на поверхности полосы останутся неровности. Для сглаживания неровностей нагретую и очищенную от окалины заготовку проглаживают плоской гладилкой (фиг. 85, г). После проглаживания заготовка примет вид, показанный на фиг. 85, д.

Дефекты при вытяжке и разгонке

При вытяжке и разгонке могут возникнуть следующие дефекты.

1. Изгиб заготовки (саблеобразный вид), который получается при односторонней ковке без поворачивания заготовки (фиг. 86). Кроме того, поковку может «повести» (изогнуть) вследствие неравномерного нагрева заготовки по всей её толщине. Для того чтобы избежать изгиба при протяжке, заготовку необходимо хорошо прогреть на всю толщину до температуры ковки. Во время вытяжки её следует поворачивать на 180° через каждые два-три удара.

2. Если заготовка вытягивается с помощью раскаток или подбоек, причём делаются глубокие пережимы, могут быть перерезаны волокна металла, что приведёт к снижению его механических качеств. Для того чтобы предотвратить этот дефект, необходимо раскатку или подбойку переставлять по вытягиваемой заготовке так, чтобы следующий удар перекрывал место предыдущего удара. После такой всесторонней вытяжки поковка будет иметь более ровную поверхность, а волокна не будут перерезаны. На фиг. 87, а приведён пример неправильной перестановки раскатки по длине заготовки; пережимы допущены слишком сильные, отчего волокна в заготовке оказались перерезанными. На фиг. 87, б дан пример правильной перестановки раскатки.

3. Вследствие неправильного наложения инструмента на заготовку получается нажим. На фиг. 88, а приведён пример неправильного наложения гладилки при отделке поверхности заготовки. На фиг. 88, б изображена поковка с нажимом.

4. Если круглую или квадратную заготовку сразу тянуть на круг, то металл будет прокован по толщине заготовки неравномерно: будут удлиняться только наружные слои металла, а это может привести к осевым трещинам. На фиг. 89 приведён пример получения трещины и вогнутости при вытяжке круглого сечения на круг; вытяжка производилась слабыми ударами.

5. Ковка металла при низких температурах приводит к так называемому наклёпу, т. е. к повышению твёрдости и хрупкости поверхностных слоёв металла. Продолжительная ковка холодного металла вызывает поверхностные и даже внутренние трещины. Наклёп — дефект исправимый, а трещины в большинстве случаев исправлять невозможно, и поковка идёт в брак. С целью устранения наклёпа поковку подвергают отжигу.

Во избежание наклёпа и трещин вытяжку, особенно тонких полос, нужно вести быстро, делая частые и сильные удары кувалдой, причём необходимо всё время поворачивать заготовку на 90°. Остывшую заготовку тянуть нельзя, её нужно сначала подогреть до ковочной температуры.