Краткий исторический очерк

Развитие технологии ковки и штамповки связано с потребностями общества, техническим прогрессом и экономическими возможностями.

Для ХV-ХVI вв. характерно бурное развитие мореплавания и, как следствие, кораблестроения. Поскольку возрастающий тоннаж кораблей потребовал тяжелых якорей и другой корабельной оснастки, проковывать железные крицы вручную стало невозможно и появились первые рычажные молоты. В качестве привода этих молотов использовали энергию напора воды, поэтому их называли водяными. Там, где не было гидравлической энергии, применяли конный привод или использовали падающие молоты типа копров.

Серийность выпуска деталей стрелкового оружия - новый толчок в развитии технологии производства: вместо ручной ковки появилась машинная штамповка. Около 1800г. тульский оружейник В.Пастухов применил для горячей штамповки вертикальный винтовой пресс. Тогда же на тульском заводе были установлены штамповочные молоты с канатом, изготовленные по чертежам Л. Федорова.

В первой половине XIX в. наряду с производством оружия развивалось па-ровозо- и вагоностроение, производство паровых двигателей, дальнейшее развитие получило судостроение. Все это потребовало прочных и тяжелых поковок. В кузнечном производстве назревал переворот, наступление которого ознаменовало внедрение в 1839-1842 гг. парового ковочного молота.

Непосредственной причиной появления первого промышленного гидравлического ковочного пресса оказалась невозможность установки (жилые кварталы, плохой грунт) тяжелого молота в Венских железнодорожных мастерских. Преимущество гидропрессов - резкое сокращение технологического цикла ковки - было настолько очевидным, что сразу же возник вопрос о замене сверхтяжелых молотов.

Для массового производства относительно мелких промышленных изделий и ширпотреба паровые молоты и гидравлические прессы были непригодны прежде всего в связи с высокой стоимостью их эксплуатации. Необходимо было создать разнообразные кузнечные машины с групповым или индивидуальным механическим приводом. Появление электродвигателя особенно способствовало прогрессу в развитии кривошипных прессов, к настоящему времени самой многочисленной группы оборудования в кузнечно-штамповочных цехах на заводах машиностроительной, электротехнической и других отраслей промышленности.

В 1920-1940 гг. паровоздушный штамповочный молот стал ведущей машиной в производстве поковок для автомобилей, тракторов, вагонов и др. Однако этот молот допускал лишь малую механизацию технологических процессов, сдерживая тем самым рост производительности труда, что являлось одним из существеннейших его недостатков. Кроме паровоздушного молота в массовом и крупносерийном производстве поковок из конструкционных сталей начали применять горячештампобочный кривошипный пресс, который открыл большие возможности для механизации, автоматизации и внедрения экономичных процессов штамповки.

до 700...800 МН при общей массе ус-

тановки до 25 000 т.

Совершенно другие требования возникли при внедрении в промышленность твердых и обычно хрупких металлов, например молибдена, ниобия, циркония, урана. Оказалось, что у этих металлов и их сплавов пластичное состояние наступает в специфических условиях термомеханического режима: внешняя нагрузка должна быть приложена в виде мощного импульса энергии за очень малый промежуток времени. Для этого необходимо, чтобы исполнительный орган кузнечной машины к началу процесса деформирования развил скорость до 20 м/с и более. Вполне очевидно, что отдача внешней энергии в машинах может происходить только динамически, и, следовательно, по принципу действия их необходимо отнести к молотам. В качестве энергоносителя в таких машинах используется потенциальная энергия сжатого газа или энергия взрыва горючих смесей, порохов.

Особое место в кузнечно-штамповочном оборудовании занимают гидравлические устройства для листовой штамповки, где в качестве энергоносителя используют детонационную волну, порожденную электрическим разрядом в жидкости. Эти устройства не имеют типовой структуры КШМ - у них нет исполнительного органа в виде твердого тела, двигательного и передаточного механизмов в обычном понимании. Тем не менее такие устройства следует классифицировать как технологические машины, поскольку производится механическое движение рабочего тела (жидкости) для изменения формы объекта труда - обрабатываемой заготовки. Отсутствует типовая структура и в магнитно-импульсных установках, основанных на использовании электромеханических сил взаимодействия магнитного поля с электрическим током в металлической заготовке. В термопрессах, использующих для технологического воздействия тепловое расширение - сжатие колонн, которые разогреваются индуцированными токами, - нет двигательного и передаточного механизмов. Как видно, во всех этих устройствах для осуществления движения, деформирующего заготовку, используют электрическую энергию и особенности физических свойств рабочего тела, деталей конструкции или заготовки. Поэтому такие устройства объединяют в класс электрофизических КШМ.

В дореволюционной России фактически не существовало кузнечно-прессо-вого машиностроения. С 1901 по 1917 г. было изготовлено всего 2375 единиц кузнечно-штамповочного оборудования. Специализированных заводов для производства КШМ не было, и их изготовлением занимались от случая к случаю, например на Ревельском судостроительном, Обуховском орудийном, Таганрогском котельном заводах.

Индустриализация СССР потребовала быстрого развития кузнечно-прес-сового машиностроения. В 1931-1932 гг. был реконструирован Воронежский литейный завод и на его базе создан первенец кузнечно-прессового машиностроения - Воронежский завод кузнечно-прессового оборудования им. М.И. Калинина. Были даны задания по выпуску кузнечных машин Новокраматорскому, Старокраматорскому и Ижорскому заводам, Уралмашу и др. В послевоенный период введены в действие Днепропетровский завод прессов, Воронежский завод тяжелых механических прессов, Азовский завод гидравлических прессов и автоматов и др.

Показательна динамика выпуска КШМ: 1940 г. - 4700, 1950 г. - 9000, 1955 г. - 19 400, 1960 г. - 29 500, 1965 г. - 34 400, 1970 г. - 41 300, 1975 г. -50 500, 1980 г.-57 100 штук.

Теория КШМ как самостоятельная научная дисциплина оформилась в 30-х годах прошлого столетия. В формировании новой отрасли науки главную роль сыграли ЦНИИТмаш и входящее в его состав ЦБКМ (Центральное конструкторское бюро по кузнечно-прессовому машиностроению), где были сосредоточены исследования основных типов кузнечно-штамповочного оборудования.

Большой вклад в развитие теории КШМ в этот период внесли советские ученые А.И. Зимин (теория паровоздушных молотов и винтовых фрикционных прессов), М.В. Сторожев (теория кривошипных и гидравлических прессов с насосно-аккумуляторным приводом), В.И. Залесский (теория горизонтально-ковочных машин). Безусловно, эти достижения были подготовлены более ранними трудами русских ученых, прежде всего П.К. Мухачева и Я.Н. Марковича.