По чертежу поковки нетрудно определить ее объем и вес. Поковки, имеющие сложную форму, при подсчетах разделяют на ряд отдельных элементов с тем, чтобы каждый из них представлял простейшую геометрическую фигуру: цилиндр, шар или часть его, конус, призму и т. п.
Объем малых и средних молотовых поковок вычисляют в кубических сантиметрах, а объем крупных поковок, изготавливаемых под прессами,— в кубических дециметрах. Вес поковок получается как произведение объема поковки Vпок на удельный вес γ — соответственно в граммах или в килограммах.
Объем катаной заготовки (исходной) Vисх определяется как сумма объемов поковки Vпок, потерь на угар Vуг и потерь на обсечки Vоб, т. е.
Vисх= Vпок+ Vуг+ Vоб
Потери металла на угар составляют в среднем 2—3% веса нагреваемого металла за каждый нагрев и 1,5—2% за каждый подогрев заготовки. Потери металла в виде отхода на выдру, обрубку концов, обсечку, вырубки и т. п. зависят от сложности поковки и схемы технологического процесса. Потери определяют расчетом.
Объем выдры принимают равным 1/3 объема отверстия, без учета уклона.
Объем обрубаемых концов определяют по формулам. При молотовой ковке: для цилиндрических сечений диаметром d Voe = 0,23 d3; для прямоугольных сечений (В — ширина, H — высота) Vоб = 0,3 В2Н; при ковке на прессах: для цилиндрических сечений диаметром D Vo6 =0,21 D3; для прямоугольных сечений (В — ширина, Н — высота) Vo6 = 0,28 В2Н.
Размер сечения катаной заготовки выбирают так, чтобы обеспечить необходимый уков металла в наибольшем сечении поковки. Длина такой заготовки должна гарантировать достаточный объем металла.
В объем слитка Vсл, кроме перечисленных слагаемых, входят объемы прибыльной и донной частей, идущих в отход, т. е.
Vсл = Vпок + Vпр + Vди + Vуг+ Vоб
Объем прибыльной части слитка Vnp составляет 20—25% его полного объема для углеродистой стали и 25—30% для легированной стали. Объем донной части слитка Vm составляет 5—7% его полного объема для углеродистой стали и 7—10% для легированной стали. Таким образом, общий отход (Fnp + VaH) Для углеродистых сталей составляет 25—32%, а для легированных 32—40%.
Размеры заготовки устанавливаются после расчета ее объема и зависят от того, какой кузнечной операции — протяжке или осадке — она будет подвергнута.
Если заготовку подвергают протяжке, то сечение исходной заготовки F (как катаной, так и слитка) определяют из условий возможности получения необходимой уковки по следующей формуле:
Fcл (исх)=УкFпок.max
где Ук — уков;
Fпок.max—наибольшее сечение поковки.
При работе со слитками из углеродистой стали для поковок с фланцами и выступами сечение слитка выбирают по размерам гладкого участка, для которого уков обычно берут не меньше 3, и по фланцу, для которого уков не меньше 1,75. Таким образом, слиток выбирают по весу и по размеру поперечного сечения.
Поперечное сечение катаной заготовки рассчитывают из условий обеспечения укова для блюмса 1,3—1,5 и для обычного проката 1,1—1,3. Хотя при использовании проката необходимый уков обеспечен при прокатке, добавочный уков в кузнечном цехе необходим для устранения крупнозернистой структуры, вызванной нагревом металла перед ковкой.
Таким образом, для определения размеров заготовки конкретной детали выполняют ряд последовательных расчетов, примеры которых приведены ниже.
«Свободная ковка», Я.С. Вишневецкий