1. Süllyesztékes kovácsdarabok tervezése

A szélesebb értelemben vett süllyesztékes kovácsolási technológia több egymásra épülő és egymással összefüggő tervezési részfolyamat eredményeképpen jön létre. A technológia tervezésének két fő eleme van: a kovácsdarab tervezése, valamint a szűkebben értelmezett technológiatervezés (az előkovácsolás módja, a kiinduló darab meghatározása, a hőmérsékleti viszonyok tisztázása, valamint az alakítógép megválasztása és a süllyeszték- és a sorjázó szerszámok tervezése). Ezen tervezési részfolyamatok természetesen egymással szorosan összefüggnek. A kovácsdarab megtervezését már bizonyos mértékig befolyásolja az alakítás majdani módja, az alakítógép típusa és mérete stb. Az optimális hőmérséklet meghatározásához ugyancsak szükség van a kovácsológép ismeretére. A sorjacsatorna (sorjahíd) méreteinek megállapításához az üregben végbemenő alakváltozási folyamatokat kellene ismerni, ezeket a folyamatokat viszont erőteljesen befolyásolják az alkalmazott sorjahíd méretei.

A technológiatervezés ezért nem lehet mechanikus tevékenység. A tervezés során számos tényezőt kell figyelembe venni, azok egymásra gyakorolt hatásával tisztában kell lenni. A tervezési folyamat során a tervezőnek nem ritkán egy-két tervezési lépcsőt vissza kell lépni, az esetleg szükségessé vált módosításokat végre kell hajtania, majd a megváltozott körülményeknek megfelelően újra el kell végezni az egyszer (vagy többször) már elvégzett számításokat.

1.1. A kovácsdarab-tervezés általános szempontjai

A süllyesztékes kovácsdarabok tervezésének alapja rendszerint a kész, gépészeti szempontok alapján tervezett darab rajza. Nem ritkán azonban a megrendelő már egy elkészített kovácsdarab rajzot ad át a kovácsüzemnek. Bármelyik módszerrel történik is a megrendelés, a kovácsrajzon fel kell tüntetni az osztófelület helyét, meg kell jelölni az utólagos, forgácsoló megmunkálással eltávolítandó darabrészeket, a befogáshoz szükséges helyeket, a próbavétel helyét és módját, a szükséges felületi és hőkezeléseket, valamint az átvételi feltételeket.

A kovácsdarabok tervezésekor mindig figyelembe kell venni a kovácsolástechnológiai szempontokat, a kész darab alakját és az utólagos megmunkálásokat.

A süllyesztékben sorjával kovácsolható darabok méretei néhány millimétertől több méter hosszúságig terjedhetnek. Az acélból készült kovácsdarabok tömege 0,01 és több száz kilogramm között lehet. A méret felső határát általában a rendelkezésre álló kovácsológép nagysága szabja meg. A süllyesztékes kovácsdaraboknak a tömegük mellett vannak olyan egyéb kritikus mérethatárai is, amelyek elérésekor a gyártás gazdaságtalanná válik, vagy el sem készíthető a munkadarab. Ilyen mérethatárok az alábbiak:

- a kovácsdarab falára és bordáira vonatkozó vastagság/magasság viszonyszám;
- a csapokra vonatkozó átmérő/hosszúság viszonyszám;
- a darabon kialakított fenékrészek vastagság/átmérő, ill. vastagság/szélesség viszonyszáma;
- a kovácsdarab lekerekítési sugarai;
- a kovácsdarab oldalferdeségei.

Leegyszerűsített esetet tekintve a kovácsdarab tervezése az 1. ábrán látható lépésekben történik (az ábrán az alkatrésznek, ami pl. egy henger lehet, csupán egy részét tüntetjük fel).

1. ábra

Az osztófelület megválasztása után a tervezéshez szükséges (szabványos) értékeket meghatározzuk, majd a gépészeti szempontok alapján megtervezett (gépészeti) darabon elhelyezzük őket az alábbi sorrendben:

- a megmunkálásra kerülő felületekre a forgácsolási hozzáadásokat,
- az osztófelületnek megfelelően az oldalferdeséget,
- végül az éleket lekerekítjük.

Az ábrán jól látható, hogy süllyesztékes kovácsdarabokon a megmunkálási (forgácsolási) hozzáadások következtében és az oldalferdeségek miatt a gépészeti darabhoz képest anyagtöbblettel kell számolni. A kovácsdarab és a gépészeti darab tömegének hányadosát anyagfelhasználási együtthatónak nevezzük:

| (1)

Az anyagfelhasználási együttható értéke 1-nél nagyobb szám, nagyságát a forgácsolási hozzáadáson és az oldalferdeségen kívül természetesen több egyéb tényező is befolyásolja.

1.1.1. Az osztófelület

A gépszerkesztő a szilárdságtanilag méretezett darabot többnyire egyszerű mértani testekből (henger, hasáb, gyűrű, kúp, gömb stb.) összetetten képezi ki. Ahhoz, hogy az adott darabot osztott, kétrészes süllyesztékszerszámban lehessen kovácsolni, a kovácsolási technológiának megfelelően át kell szerkeszteni. Először megválasztjuk azt az osztófelületet, amely a legkedvezőbb kovácsolási lehetőséget és a legkisebb anyagfelhasználást biztosítja.

Az osztófelület három féle lehet (2. ábra):

a) sík felület,
b) szimmetrikusan tört felület,
c) aszimmetrikusan tört felület.

2. ábra

Az osztófelület a darabot két részre osztja, így az egyik fele az alsó, a másik a felső süllyesztékszerszámba kerül. Az osztófelület a helyétől függően az alábbiakat befolyásolja:

- a kovácsolás menetét (a kovácsdarab kivehető legyen a szerszámból, a két szerszámfelet eltoló erő nagysága minimális, vagy teljesen elkerülhető legyen),

- a kovácsdarab szerkezeti részleteit (az oldalferdeség, a fal- és bordaméretek az üregmélységtől függnek),

- a kovácsdarab minőségi tulajdonságait (a sorjacsatorna helyétől függ az anyagáramlás és a szálelrendeződés),

- a forgácsolási feltételeket (a jól megválasztott osztás minimális anyagtöbbletet biztosít, s ettől függhet a forgácsolási hozzáadásból származó anyagtöbblet mértéke is),

- a süllyesztékszerszám és a sorjázószerszám megmunkálását (ha egyéb szempontokkal nem ütközik, célszerűbb az egyszerűbb előállítási módot választani, pl. esztergálást marás helyett).

Az osztófelület megválasztásakor alapvető követelmény, hogy a kovácsdarabot a süllyesztékszerszámból ki lehessen venni. Ezért az üreg az osztófelület felől nézve csak szűkülhet, alámetszés nem lehet (3. ábra).

3. ábra

Kivételes esetekben mégis alkalmazható alámetszés, pl. akkor, ha a süllyesztékfél több darabból áll, vagy az egyik oldali oldalferdeség vagy a darab alakja ezt megengedi. Erre mutat példát egy egyszerű kovácsdarab, egy henger osztási lehetőségeit bemutató 4. ábra. Belátható, hogy az osztás elhelyezése szempontjából az a) eset az optimális, mert pótlólagos anyaghozzáadás nincs, szemben a b) és c) esetekkel, amikor az alámetszések elkerülése miatt pótlólagos anyaghozzáadásra van szükség.

4. ábra

Az osztófelület megválasztásakor több, sokszor egymásnak ellentmondó technológiai, gépészeti, gazdaságossági stb. feltételt kell figyelembe venni.

Az osztás lehetőleg sík felületű legyen, mert a szerszám megmunkálása egyszerűbb, a szerszám és a kovácsológép igénybevétele is kedvezőbb.

Az osztás tegye könnyen felismerhetővé a két süllyesztékfél esetleges eltolódását. A túlzott mértékű süllyesztékelcsúszás selejtet eredményez. Az 5/a. ábrán látható, hogy helyes osztás esetén a süllyesztékelcsúszás a sorjázás után azonnal szembetűnő, míg a b) ábrán látható esetben legfeljebb külön mérés után deríthető ki az eltolódás.

5. ábra

Ha az osztósík a darab szélén (élén) lenne (5/b. ábra), akkor ezt kissé a kovácsdarab oldalfelületére kell eltolni, mert egyébként sorjázáskor a darab éle beszakadhat vagy berepedhet (5/c. ábra).

A jól megválasztott osztásnak biztosítania kell a legcélszerűbb szálelrendeződést és a könnyű anyagfolyatást, a sorjázáskor átvágott szálak teherbírása ugyanis kicsi.

Ha a hosszúkás alakú darab tengelye görbe, akkor is van lehetőség sík felületű osztás megvalósítására, de elképzelhető, hogy akkor az oldalferdeségből adódó anyagtöbblet jelentősen több lenne, vagy külön hajlítóüreget is kellene alkalmazni. Ilyenkor tört osztófelületet kell választani.

A tört osztófelületnek nem szabad függőlegesen, de még túlzottan nagy szögben sem haladnia, mert a sorjázás nem lenne elvégezhető (6/a. ábra). Ilyenkor az osztást a 6/b. ábra szerint kell vezetni.

6. ábra

Az aszimmetrikusan tört osztófelület velejárója az alakítás során a vízszintes irányú erőkomponensek megjelenése, amik a süllyesztékfeleket egymáshoz képest el akarják tolni (7. ábra). Ez mind a szerszám, mind az alakítógép szempontjából kedvezőtlen. Ezért az ilyen erőkomponensek semlegesítéséről gondoskodni kell pl. a kovácsdarab megfelelő döntésével, vagy két azonos kovácsdarab szembefordításával (8. ábra).

7. ábra

8. ábra

Az osztófelület a kovácsdarabot lehetőleg két egyforma részre ossza, hogy a nagymértékű anyagfelhasználást elkerüljük (9. ábra).

9. ábra

Az osztás tegye lehetővé a süllyesztékszerszám és a sorjázószerszámok egyszerű elkészítését. Ha a darab zömök forgástest és a kontúrja bonyolult, akkor hiába szólna egyéb érv a vízszintes forgástengellyel való elhelyezés mellett, az egyszerűbb szerszámmegmunkálás (például esztergályozás) miatt függőleges tengellyel célszerű elhelyezni.

1.1.2. Forgácsolási és technológiai hozzáadások

A kovácsolt darabokat felhasználás (beépítés) előtt forgácsolással megmunkálják. Az esetek egy részében ez a megmunkálás kiterjed a darab egészére, annak minden felületére, többnyire azonban csak néhány illeszkedő felületet munkálnak meg esztergályozással, marással, véséssel stb.

A kovácsdarabok oldalfelületeinek ráhagyásai az oldalak ferdesége miatt az osztófelület felé növekednek. Ezeknek a felületeknek a forgácsolása az egyenlőtlen forgácsvastagság miatt körülményes, amit a sorjázás után visszamaradó sorjaszegély is nehezíthet. Ezért ebből a szempontból kedvezőbb, ha a forgácsolásra kerülő felületek kovácsolás közben az alakítóerő irányára merőlegesen helyezkednek el. Ez egy újabb szempont az osztás megválasztásához. A tervezéskor meg kell vizsgálni, hogy a forgácsolásra tervezett felületek nem helyettesíthetők-e meleg, vagy hideg kalibrálással.

A kovácsdarab tervezésekor a forgácsolásra kerülő darab biztos befogásáról is gondoskodni kell. Ha nincs a darabon befogásra alkalmas felület, akkor különleges, ún. megmunkálási ráhagyást kell alkalmazni, amely lehetővé teszi a kovácsdarab befogását pl. egy esztergatokmányba. Gyakran fordul elő ez a helyzet szabálytalan alakú, aszimmetrikus kovácsdaraboknál, ahol a központos befogást kell biztosítani központosító csapokkal vagy bütykökkel.

A forgácsolási hozzáadások mértékét szabványok írják elő. Az irányértékek a mindenkori legnagyobb táblázati értékek, amelyeket be lehet, és ennek megfelelően be kell tartani. A táblázati adatok közül a zárójelben lévő kisebb értékeket többnyire csak a szigorúbb követelményeket is kielégítő technikai feltételekkel lehet biztosítani, ezért ezeket csak különleges esetekben célszerű választani.

1.1.3. Fal- és bordaméretek

A bordák olyan alakzatok a kovácsdarabon, amelyeknek magassága általában nagyobb, mint a szélessége, de kisebb, mint a hosszúsága és az alapfelületre merőlegesen helyezkednek el. Feladatuk többnyire a lapos darabok merevítése, a kihajlási szilárdság növelése.

A bordák helyzete az alapfelülethez viszonyítva lehet külső vagy belső, egyoldali vagy kétoldali, hossz- vagy keresztirányú. A darab osztásához viszonyítva a bordák lehetnek alsó vagy felső helyzetűek (10. ábra).

10. ábra

A bordák jellemző mérete a magasságuk (h) és a szélességük (b). A borda magasságát a csatlakozó felülettől kiindulva kell megadni. A borda szélességét a 11. ábra szerint kell megállapítani.

11. ábra

A gazdaságos kovácsolásra való tekintettel a borda méretei egy határérték alá nem mehetnek. A nagyon keskeny bordák üregeit nem lehet tökéletesen kitölteni, az alakítási ellenállás annál nagyobb lesz, minél szűkebb az üreg. Ha túl keskeny a borda, számolni kell a becsípődés veszélyével is.

A bordák lekerekítési sugarai sem lehetnek egy határértéknél kisebbek, mert az anyagáramlás miatt gyorsan elkopnak, illetve deformálódnak annyira, hogy esetleg a darabot nem lehet kivenni az üregből. Belső bordák vastagságát a szomszédos, csatlakozó fenékrészek vastagságához kell illeszteni, mert a borda alján behúzódhat az anyag.

1.1.4. Üregek és fenékvastagságok

Az üregrészek a süllyesztékes kovácsdarabokon a mélységüknek a szélességükhöz, illetve átmérőjükhöz való viszonyukkal jellemezhetők. Az üregrészek nem lehetnek átmenő bemélyedések!

A fenékrészek vékony, lapos alakzatok a kovácsdarabon. Egy fenékrészt vagy nem vesz körbe semmi, de körbezárhat részben vagy egészben valamilyen más formájú alakzat (pl. bordák, körgyűrű alakú borda stb.).

A fenékrész vastagsága lehet egyenletes, lépcsőzetes, vagy folyamatosan változó (12. ábra). A fenékrész vastagsága egy bizonyos minimális érték alá nem csökkenthető, mert növekvő b/s vagy d/s viszonyszám mellett az alakítási ellenállás erősen növekszik, ami a szerszám terhelésének növekedését okozza. Ezt a terhelést a fenékvastagság növelésével csökkenteni lehet.

12. ábra

A fenékrész g szögét - tekintettel a szerszámgyártásra - lehetőleg csak a fenék egyik oldalán alkalmazzuk, nagysága 1..8° legyen. Leggyakoribb értéke g = 3°.

1.1.5. Oldalferdeségek

Az oldalferdeség az a szög, ami a kovácsdarab felülete és az ütés, illetve a darabkiemelés iránya között mérhető. Ha az oldalferdeség nagyon kicsi, akkor a kovácsdarab beragadhat az üregbe. A megnövekedett érintkezési idő a darab és a szerszám között a szerszám felületi rétegeinek kilágyulásához vezet, a szerszám így idő előtt használhatatlanná válik.

Ha indokolatlanul nagy az oldalferdeség, akkor a mély üregrészek nehezen töltődnek, megnő a kovácsdarab tömege, nő az anyag-, energia- és forgácsolási költség.

Az oldalferdeségnek több fajtáját különböztetjük meg (13. ábra):

- Külső oldalferdeség (ak): a kovácsdarab azon felületének szöge, amely a darab lehűlésekor távolodik a szerszám falától.

- Belső oldalferdeség (ab): a kovácsdarab azon felületének szöge, amely a darab lehűlésekor közeledik a szerszám falához.

- Természetes ferdeség: a kovácsdarab alakjából eleve adódó ferdeség.

- Átmeneti ferdeség: annak a felületnek a dőlésszöge, amely az aszimmetrikus osztásból keletkezik az alacsonyabb üregrészen. Ez a ferdeség két felület kényszerkapcsolatából adódik, ha az oldalferdeség nagyságát a mélyebb üregrészre állapítottuk meg (l. 9/b. ábra alsó része).

13. ábra

Az oldalferdeségek nagysága a felület fajtáján kívül mindenekelőtt a kovácsolás módjától (kovácsolás kalapácson, sajtón, vízszintes kovácsológépen, kovácsolás kilökővel vagy kilökő nélkül stb.), továbbá az adott alakzat magasságától (azaz az üregrész mélységétől) függ. Általában szabályként kell elfogadni, hogy függetlenül a kovácsdarabot alkotó alapelemektől, a külső, illetve a belső oldalferdeséget lehetőleg egyféle nagyságúra kell választani. Gyakran lehet a külső és belső oldalferdeség nagysága azonos.

1.1.6. Lekerekítési sugarak

A lekerekítéseket olyan nagyra kell választani, amennyire csak lehetséges. Ezzel az üreg kopását, deformálódását, a szerszámüreg megrepedését kerülhetjük el, az anyagáramlást megkönnyítjük, ugyanakkor elkerülhetjük a kis lekerekítésekkel gyakran együttjáró becsípődéseket.

Megkülönböztetünk külső (rk) és belső (rb) lekerekítéseket (l. 13. ábra). A belső lekerekítések általában nagyobbak a külső lekerekítésektől. A lekerekítéseket a sugárral és a középpont adataival jellemezzük. A be nem méretezett középpont mindig a felület normálisán helyezkedik el.

1.2. A süllyesztékes kovácsdarab megtervezése

A kovácsdarabok megtervezését az alábbi sorrendben célszerű elvégezni:

1. az osztófelület megválasztása,
2. a bonyolultsági csoportszám megállapítása,
3. a gépészeti darab tömegének meghatározása,
4. a forgácsolási és a technológiai hozzáadások meghatározása,
5. a fal- és bordaméretek meghatározása,
6. a fenékvastagság meghatározása,
7. az oldalferdeségek meghatározása,
8. a lekerekítési sugarak meghatározása,
9. a kovácsdarab tömegének meghatározása,
10. a kovácsolási tűrések megállapítása.

1.2.1. A bonyolultsági csoportszám megállapítása

Minden kovácsdarabnak meg vannak a maga jellegzetes geometriai formái, amelyek az előzőekben felsorolt kritikus viszonyszámokat meghatározzák. E viszonyszámoknak a figyelembe vételével lehet megszerkeszteni a kovácsdarabot a készdarab méretei alapján. A jellegzetes geometriai alakzatok bonyolultsági csoportokba foglalva a DIN szabvány részét képezik. A kovácsdarabok bonyolultsági számát a forgácsolási hozzáadások és a kovácsolási tűrések meghatározása, valamint kovácsolási technológia tervezése során használhatjuk fel. A kovácsdarab-tervezés első momentumának ezért a bonyolultsági csoportszám megállapításának kell lenni.

A DIN szabványban alkalmazott csoportosítás alapvetően három fő alakosztályt állapít meg: zömök, körszimmetrikus (tárcsaszerű) és hosszúkás alakú kovácsdarabok. Ezen csoportokon belül újabb alcsoportokat hoztak létre, s az így kialakított kategóriákat számkódokkal látták el (14., 15., 16. ábra).

1. alakosztály: zömök darabok. Ide tartoznak a gömb és a kocka alakú kovácsdarabok, illetve azok, amelyeknek három egymásra merőleges mérete megközelítően azonos, a mellékalakzat pedig nem számottevő méretű (14. ábra).

101 | 102 | 103 | 104
Mellékalakzat nélkül | Egyoldali mellékalakzattal | Körbefutó mellékalakzattal | Egyoldali és körbefutó mellékalakzattal

14. ábra
2. alakosztály: tárcsa alakú darabok. Azok a darabok tartoznak ide, amelyek kör, négyzet, vagy hasonló vetületűek, valamint amelyeknek a metszete kereszt-, vagy H-alakú (15. ábra).

Alcsop. Alakcsop. | Mellékalakzat nélkül | Agyrésszel | Agyrésszel és furattal | Peremmel (gyűrű) | Aggyal és peremmel
21 | 211 | 212 | 213 | 214 | 215
Egyoldali mellékalakzattal |  |  |  |  |
22 | - | 222 | 223 | 224 | 225
Kétoldali mellékalakzattal | - |  |  |  |

15. ábra
3. alakosztály: hosszúkás alakú darabok (16. ábra). Ezen a csoporton belül ún. hosszúsági csoportokat állapítottak meg. A rövid darabok kategóriájába az l < 3b, a félhosszú darabok kategóriájába az l = (3...8)*b, a hosszú darabok kategóriájába az l = (8...16)*b, míg a nagyon hosszú darabok kategóriájába az l > 16*b méretarányú darabok tartoznak. A hosszúsági csoport számát a bonyolultsági csoportszámon belül törtvonallal lehet feltüntetni.

Alcsop. Alakcsop. | Mellékalakzat nélkül | Mellékalakzat szimmetrikus a főalakzathoz | Nyitott vagy zárt villa | Mellékalakzat aszimmetrikus a főalakzathoz | Két vagy több hasonló nagyságú főalakzat
31 | 311 | 312 | 313 | 314 | 315
Egyenestengelyű főalakzat |  |  |  |  |
32 | 321 | 322 | 323 | 324 | 325
Egy síkbangörbült tengelyű főalakzat |  |  |  |  |
33 | 331 | 332 | 333 | 334 | 335
Több síkban görbült tengelyű főalakzat |  |  |  |  |

16. ábra

1.2.2. A gépészeti darab tömegének meghatározása

A gépészeti darab tömegét kétféleképpen lehet meghatározni. Ha egyszerűbb a darab alakja, akkor olyan geometriai részalakzatokra lehet bontani (pl. hasáb, henger, gömb stb.), amelyek térfogata könnyen számítható, s ezek összegzésével adódik a darab térfogata. A tömeg a darab anyaga sűrűségének ismeretében számolható:

| (2)

ahol r az anyag sűrűsége. Általános rendeltetésű acélok sűrűsége 7,85*10-6 kg/mm3-nek vehető.

A másik módszer alapja a keresztmetszet-diagram elkészítése. Ez úgy történik, hogy a darabot hossza mentén kellő számú részre osztjuk jellemző keresztmetszetei alapján, s az osztás helyén meghatározzuk a metszett szelvény területét. A kiszámolt vagy lemért területeket a hossz mentén koordináta-rendszerben ábrázoljuk. A kapott diagram alatti terület arányos a darab térfogatával. A keresztmetszet-diagram szerkesztését részletesen a kovácsdarab tömegének meghatározásánál ismertetjük (l. 1.2.5. fejezet).

1.2.3. Kovácsdarab tervezése a DIN szabvány szerint

Süllyesztékes kovácsdarabok tervezéséhez a német szabványban a DIN 7523 és a DIN 7526 tartalmaz előírásokat.

A kovácsdarabok megszerkesztését és legyártását illetően, tekintettel azok sokféleségére és a velük szemben támasztott követelményekre a kovácsolási szakembernek széleskörűen szabad kezet kell biztosítani. Ebből kiindulva a DIN szabvány vonatkozó részei az alakelemek nagyságaira egyes esetekben nem egyes konkrét értékeket, hanem tartományt adnak meg. Az irányértékek a mindenkori legnagyobb táblázati értékek, amelyeket be lehet, és ennek megfelelően be kell tartani. A táblázati adatok közül a zárójelben lévő kisebb értékeket többnyire csak a szigorúbb követelményeket is kielégítő technikai feltételekkel lehet biztosítani, ezért ezeket csak akkor kell választani, ha az üzemeltetési költségek ezt megkövetelik, vagy ha a nagyobb forgácsolási költségek a forgácsolás során megtérülnek.

1.2.3.1. A forgácsolási hozzáadások megállapítása

A német szabványban a megmunkálási (forgácsolási) hozzáadások meghatározásával a DIN 7523 2. lapjának 2. pontja foglalkozik. A szabvány előírásai és ajánlásai az alábbiakban foglalhatók össze.

A kovácsdarabok azon felületei, amelyek forgácsoló megmunkálást igényelnek, megmunkálási hozzáadást kapnak, amit a leválasztandó forgács minimálisan szükséges mennyisége és a megengedett méreteltérés (DIN 7526) figyelembe vételével kell meghatározni. Külön figyelemmel kell lenni a megengedett süllyesztékelcsúszásra és a megengedett görbeségre. Hosszú kovácsdaraboknál, ahol az ütésirány a hossztengelyre merőleges, a megmunkálási hozzáadás a kovácsdarab legnagyobb hosszától és a legnagyobb vastagságától vagy szélességétől függ.

Megközelítően körszimmetrikus daraboknál, amelyeknek a tengelye az ütés irányában helyezkedik el, a forgácsolási hozzáadás a legnagyobb átmérőtől és a legnagyobb vastagságtól függ.

A DIN szabvány vonatkozó adatait az 1. táblázat tartalmazza. A táblázatban megadott megmunkálási hozzáadás megmunkált felületenként értendő és független az oldalferdeségtől. Ha a kovácsdarabon hosszú kiugró rész (csap, agy stb.) található, annak homlokfelületén a bonyolult töltési viszonyok miatt a megmunkálási hozzáadást kétszeres értékűre kell választani.

1. táblázat Forgácsolási hozzáadások a DIN 7523 szerint

Legn. méret (szél. v. vast. | Hosszúkás kovácsdarabok - legnagyobb hosszúság
Legn. vastagság | Tengelyszimmetrikus kovácsdarabok - legnagyobb átmérő
-tól | -ig | 40 | 40 63 | 63 100 | 100 160 | 160 250 | 250 400 | 400 630 | 630 1000 | 1000 1600
0 | 40 | 1.5 (1) | 1.5 (1) | 2 (1.5) | 2 (1.5) | 2.5 (1.5) | 3 (2) | 4 (3) | 5 (3) | 6 (3.5)
40 | 63 | 1.5 (1) | 2 (1.5) | 2 (1.5) | 2.5 (1.5) | 3 (2) | 3.5 (2.5) | 4.5 (3) | 5.5 (3.5) | 6.5 (4)
63 | 100 | 2 (1.5) | 2 (1.5) | 2.5 (1.5) | 3 (2) | 3 (2) | 3.5 (2.5) | 4.5 (3) | 5.5 (3.5) | 6.5 (4)
100 | 160 | - | 2.5 (1.5) | 3 (2) | 3 (2) | 3.5 (2.5) | 4 (3) | 5 (3.5) | 6 (4) | 7 (4.5)
160 | 250 | - | - | 3 (2) | 3.5 (2.5) | 4 (3) | 5 (3.5) | 6 (4) | 7 (4.5) | 8 (5)
250 | 400 | - | - | - | 4 (3) | 5 (3.5) | 6 (4) | 7 (4.5) | 8 (5) | 9 (6)

1.2.3.2. A fenékvastagság, a falvastagság, a bordaméretek meghatározása

A DIN 7523 2. lapjának 6. pontja a fenékvastagság meghatározásával, 7. pontja pedig a falvastagságok és a bordaméretek meghatározásával foglalkozik.

a) A fenékvastagság meghatározása

A kovácsdarabokon alkalmazott fenékvastagságok csökkentése az anyagfelhasználási együttható értékének és utólagos forgácsolási megmunkálás költségeinek csökkentése miatt indokolt. A fenékvastagság csökkenésével azonban növekszik a fajlagos alakító erő, ami befolyásolja az üregkopást, illetve az alakító eljárásnak és a gépi berendezés nagyságának a megválasztását. A 2. táblázatban megadott értéktartomány legkisebb értékei csak megnövelt ráfordítással érhetők el, így alkalmazásukat minden esetben gazdaságossági és technikai szempontból gondosan meg kell vizsgálni. A fenékvastagság csökkenthető abban az esetben, ha rézsútos átmenettel alakítjuk ki a feneket, mert ilyenkor csökken a fenékszélesség (b), illetve a fenékátmérő (d).

2. táblázat Fenékvastagságok a DIN 7523 szerint

Tengelyszimm. | Nem tengelyszimmetrikus
Átmérő d | Fenék- vast. s | Szélesség b | Hosszúság l
-tól | -ig | -tól | -ig | 25 | 25 40 | 40 63 | 63 100 | 100 160 | 160 250 | 250 400 | 400 630
0 | 20 | 2 (1.5) | 0 | 16 | 2 (1.5) | 2.5 (1.5) | 2.5 (1.5) | 3 (2) | 3 (2) | - | - | -
20 | 50 | 4 (2) | 16 | 40 | - | 4 (2) | 4 (2) | 4 (2) | 5 (2.5) | 5 (2.5) | 7 (4) | 7 (5)
50 | 80 | 5 (3) | 40 | 63 | - | - | 5 (3) | 5 (3) | 6 (4) | 7 (5) | 8 (5) | 10 (7)
80 | 125 | 7 (5) | 63 | 100 | - | - | - | 7 (5) | 8 (5) | 10 (7) | 10 (7) | 13 (9)
125 | 200 | 11 (7) | 100 | 160 | - | - | - | - | 11 (7) | 11 (7) | 13 (9) | 16 (11)
200 | 315 | 16 (11) | 160 | 250 | - | - | - | - | - | 16 (11) | 18 (13) | 22 (16)
315 | 500 | 22 (16) | 250 | 400 | - | - | - | - | - | - | 22 (16) | 25 (18)
500 | 800 | 32 (22) | 400 | 630 | - | - | - | - | - | - | - | 32 (22)

b) A falvastagság és a bordaméretek megállapítása

Falaknak és bordáknak az olyan hosszúkás részalakzatokat tekintjük, amelyek magasság és vastagság, illetve szélesség viszonya legalább 1,25 : 1. Ha a viszony nő, akkor nagyobb lesz a fajlagos alakító erő is. A bordavég lekerekítésénél az üreg különösen repedésérzékeny, és a bordák tövénél lévő hornyok fokozottabb kopásnak vannak kitéve.

A jellegzetes bordakialakításokra a 10. ábra mutat példát. A falvastagság, a bordaszélesség és a bordavég- lekerekítés szabványos értékei a 3. táblázatban találhatók.

3. táblázat A falvastagság és a bordaméretek a DIN 7523 szerint

Fal- vagy bordamagasság hfb | Fal- vastagság sfal | Borda- szélesség bbo | Bordavég lekerekítési sugara rbo
-tól | -ig
0 | 16 | 4 (2) | 4 (2) | 2 (1)
16 | 40 | 8 (4) | 8 (4) | 4 (2)
40 | 63 | 12 (8) | 12 (8) | 6 (4)
63 | 100 | 20 (12) | 20 (12) | 10 (6)
100 | 160 | 32 (20) | - | -

1.2.3.3. Az oldalferdeségek meghatározása

Az oldalferdeségek meghatározásával a DIN 7523 2. lapjának 3. pontja foglalkozik.

Azért, hogy a kovácsdarab a süllyesztéküregből kiemelhető legyen, az ütésirányba eső felületeket megfelelő dőléssel kell kiképezni. A szükséges oldalferdeség az alakító eljárástól függően a kovácsdarab alakja és nagysága szerint a belső és a külső felületeken eltérő mértékű.

Ha az alkalmazott alakító berendezés kilökő szerkezettel van ellátva, akkor a kovácsdarab oldalferdesége kisebb értékűre választható. A kalapácsok süllyesztékei és a kovácssajtók felső süllyesztéke rendszerint kilökő nélkül készülnek. A felső süllyesztékfélben az oldalferdeséget gyakran csökkentik abban az esetben, ha kilökővel van felszerelve az alsó süllyesztékfél, és abban a legkisebb oldalferdeséget alkalmazták. Kicsi és könnyű kovácsdarabokon rendszerint nagyobb oldalferdeséget alkalmaznak, mint ami a nehezebb kovácsdarabon szükséges, hogy a darab a sorjázó szerszámba jól behelyezhető legyen. Finoman tagolt kovácsdaraboknál és hosszúkás kovácsdarabok mellékalakzatainál nagyobb belső ferdeség szükséges.

Az oldalferdeségek ajánlott értékeit a 4. táblázat tartalmazza. A 0 szigorítási fokhoz tartoznak a szabvány által javasolt, a gyakorlatban elterjedten javasolt oldalferdeségi értékek. A 2-es szigorítási fok a gyakorlati értékek felső határát jelenti. Az 1 jelű fokozat a szigorított előírásokat tartalmazza, ami a magas járulékos technikai ráfordítások miatt általában kerülendő.

4. táblázat Az oldalferdeségek értékei a DIN 7523 szerint

Szigorítási fok | Belső oldalferdeség | Külső oldalferdeség
Kilökő nélkül | Kilökővel | Kilökő nélkül | Kilökővel
0 | 6° 1:10 | 3° 1:20 | 4°30' 1:12.5 | 2° 1:30
2 | 9° 1:6 | 6° 1:10 | 6° 1:10 | 3° 1:20
1 | 3° 1:20 | 1°30' 1:40 | 2° 1:30 | 0°30' 1:115

1.2.3.4. A lekerekítések meghatározása

A lekerekítések értékének meghatározásával a DIN 7523 2. lapjának 4. és 5. pontja foglalkozik. A szabvány megkülönbözteti az élek és a hornyolatok (beszúrások) lekerekítését. Élek lekerekítéséről akkor beszélünk, ha a kapcsolódó felületek külső, azaz kovácsdarabon kívüli szöge 180°-nál nagyobb. Ha ez a szög 180°-nál kisebb, hornyolatok (beszúrások) lekerekítéséről van szó.

a) Élek lekerekítése

Az élek lekerekítésénél a sugár (rél) középpontja a kovácsdarabon belül helyezkedik el (17. ábra).

17. ábra

Minél kisebb az élek lekerekítése a kovácsdarabon, annál nagyobb alakító erőre van szükség, hogy az anyagot az adott üregrészbe besajtolja. A feszültségkoncentráció ezeken a helyeken feszültségi repedéseket idézhet elő az üregben.

A megmunkálandó felületeken alkalmazandó éllekerekítési sugarak az 5. táblázatból választhatók. Ezek az értékek a megmunkálási hozzáadásnak 1,5...2-szeresét tehetik ki. A forgácsolandó részek éleinek kialakítása szerint - pl. kis élátmenetek esetén - a kritikus tartományban lévő megmunkálási hozzáadás az adott esetben megemelhető.

5. táblázat Élek lekerekítése a DIN 7523 szerint

Leg- nagyobb magasság az adott süllyeszték- félben | A kovácsdarab legnagyobb átmérője, illetve legnagyobb szélessége
-tól | -ig | 25 | 25 40 | 40 63 | 63 100 | 100 160 | 160 250 | 250 400 | 400 630 | 630 1000
0 | 16 | 3 (2) | 3 (2) | 4 (3) | 4 (3) | 4 (3) | 5 (4) | 5 (4) | - | -
16 | 40 | 4 (3) | 4 (3) | 5 (4) | 5 (4) | 5 (4) | 6 (5) | 6 (5) | 8 (6) | 10 (8)
40 | 63 | - | 6 (4) | 6 (5) | 6 (5) | 6 (5) | 8 (6) | 8 (6) | 10 (8) | 12 (10)
63 | 100 | - | - | 8 (6) | 8 (6) | 8 (6) | 10 (8) | 10 (8) | 12 (10) | 16 (12)
100 | 160 | - | - | - | 10 (8) | 10 (8) | 12 (10) | 12 (10) | 16 (12) | 20 (16)
160 | 250 | - | - | - | - | 12 (10) | 12 (10) | 16 (12) | 20 (16) | 25 (20)

A nyersen maradó felületeken a lekerekítés nagysága nemcsak a darab legnagyobb átmérőjétől, illetve szélességétől függ, hanem annak az osztósíktól mért legnagyobb magasságától is.

18. ábra

Egyes különleges esetekben a szabványostól is nagyobb lekerekítési sugár alkalmazása válhat szükségessé (pl. azért hogy a süllyesztékben a feszültségi repedésveszély csökkenjen). Ha az ilyen lekerekítés forgácsolandó felületen van, akkor is biztosítani kell, hogy a lekerekítés a gépészeti rajzon megadott alakba ne metsszen bele. A lekerekítési sugár maximális értékét a 18. ábra értelmében a következő összefüggés adja meg:

| (3)

ahol | Hf | a megmunkálási hozzáadás;
| a | az oldalferdeség szöge.

b) Hornyolatok lekerekítése

Hornyolatoknál a lekerekítés középpontja a kovácsdarabon kívül helyezkedik el. Értékeit a 6. és 7. táblázat tartalmazza.

Ha egy kovácsdarabon ezek a lekerekítések a darab közepe felé irányulnak, akkor belső hornyolatokról (rhb), ha pedig a sorjacsatorna felé irányulnak, akkor külső hornyolatokról (rhk) beszélünk (l. 17. ábra). A belső és külső hornyolatok megfelelő kialakításától függ elsősorban az, hogy az alakítás során bekövetkező anyagáramlás a kovácsdarabon semmilyen hibát (becsípődést, gyűrődést, rálapolódást stb.) és az üregben semmilyen meg nem engedett erőteljes kopást ne okozzon.

6. táblázat Belső hornyolatok lekerekítése a DIN 7523 szerint

A mindenkori lépcsőzet magassága | A kovácsdarab legnagyobb átmérője, illetve legnagyobb szélessége
-tól | -ig | 25 | 25 40 | 40 63 | 63 100 | 100 160 | 160 250 | 250 400 | 400 630
0 | 16 | 4 (2) | 5 (2) | 6 (3) | 8 (3) | 10 (4) | 12 (5) | 14 (6) | 16 (8)
16 | 40 | 6 (3) | 8 (3) | 10 (4) | 12 (5) | 14 (6) | 16 (8) | 18 (10) | 20 (12)
40 | 63 | - | 12 (5) | 14 (6) | 16 (8) | 18 (10) | 20 (12) | 22 (14) | 25 (16)
63 | 100 | - | - | 18 (10) | 20 (12) | 22 (14) | 25 (16) | 28 (18) | 32 (20)
100 | 160 | - | - | - | 25 (16) | 28 (18) | 32 (20) | 36 (22) | 40 (25)
160 | 250 | - | - | - | - | 36 (22) | 40 (25) | 50 (28) | 63 (32)

7. táblázat Külső hornyolatok lekerekítése a DIN 7523 szerint

A mindenkori lépcsőzet magassága | A kovácsdarab legnagyobb átmérője, illetve legnagyobb szélessége
-tól | -ig | 25 | 25 40 | 40 63 | 63 100 | 100 160 | 160 250 | 250 400 | 400 630
0 | 16 | 3 (1.5) | 4 (2) | 5 (2) | 6 (3) | 8 (4) | 10 (5) | 12 (6) | 14 (8)
16 | 40 | 4 (2) | 5 (2) | 6 (3) | 8 (4) | 10 (5) | 12 (6) | 14 (8) | 16 (10)
40 | 63 | - | 6 (3) | 8 (4) | 10 (5) | 12 (6) | 14 (8) | 16 (10) | 20 (12)
63 | 100 | - | - | 12 (6) | 14 (8) | 16 (10) | 18 (12) | 20 (14) | 25 (16)
100 | 160 | - | - | - | 18 (10) | 20 (12) | 22 (14) | 25 (16) | 32 (18)
160 | 250 | - | - | - | - | 25 (14) | 28 (16) | 32 (18) | 40 (20)

Hosszú kovácsdaraboknál, pl. forgattyús tengelyeknél és bütykös tengelyeknél egészen a két külső oldali hornyolatig mindent belső hornyolatnak kell tekinteni.

      A jegyzet elejére   A fejezetet elejére   A következő fejezetre