Характеристика заготовок, полученных методами обработки давлением

Метод получение заготовки	Масса, т	Толщина стенки, мм	Форма заготовки	Квалитет	Шеро­хова­тость, мкм	Материал	Тип производства
1	2	3	4	5	6	7	8
Ковка
На прессах и молотах	До 350	20-25	Простая, слож­ная	15-16	До 80	Углероди­стые и легирован­ные стали	Единичное и мелкосерийное
На молотах в под­кладных штампах	10-7-0,015	30	Простая, сред­ней сложности	15	До 40	Тоже	Мелкосерийное
На прессах	ДоЗ	—	Тоже	15	До 40	_"_	_"_
На машинах с радиальным обжати­ем, горячая	До 0,5	30	Гладкие и ступенчатые цилиндры	8-9	20-40	Углероди­стые и леги­рованные стали, спла­вы цветных металлов	Серийное,крупно­серийное, массо­вое
то же, холодная	До 0,3	5	Тоже	8-9	1,6-6,3	Тоже	То же

 

Продолжение табл. 3.2

1		2	3	4	5	6		7	8
Штамповка
На КГША (прессах) и молотах	0,150-0,4		8	Ограничена возможностью извлечения из штампа	15	40-80	Углероди­стые и легирован­ные стали		Серийное, крупно­серийное, массо­вое
На ГКМ	До 0,015		5	Простая	14	20-80	Углероди­стые и легирован­ные стали		Тоже
С калибровкой плоскотная	2,5-80		-	-	0,05-0,1	2,5-10	Тоже		_"_
То же объемная	2,5-80		-	Ограничена возможностью извлечения из штампа	0,1-0,2	10-20	_"_		_"_
На горячештамповоч- ных машинах	0,005		2,5	Простая, сред­ней сложности	15-16	До 40	Тоже		Тоже
Холодная высадка на автоматах	0,0005		1,5	Тела вращения, стержень с головкой	14-15	1,25-5	Углероди­стые и легирован­ные стали		_"_
Заготовительное вальцевание на ковочных и специаль­ных станках	До 0,020		-	Простая (как правило, под штамповку)	16-17	20-80	То же		Массовое

 

Окончание табл. 3.2

1	2	3	4	5	6	7	8
Прокатка заготовок на поперечно-винтовых и специальных станках	До 0,25	-	Тела вращения	14-15	10-40	_"_	_"_
Волочение прутков через специальные профили для последу­ющего изготовления штучных заготовок	1-25	-	Фасонный профиль	12	1,25-5	_"_	_"_

 

металла, то подразделение штамповки по типу применяемого штампа считают основным.

При штамповке в открытых штампах исходными служат катаные и кованые заготовки (рис 3.5 а). Для первых применяют многоручьевые штампы, имеющие заготовительные ручьи для придания заготовке переходных форм и окончательный ручей, для вторых штамп имеет только окончательный ручей, а заготовку предварительно отковывают на другом оборудовании.

При штамповке на молотах используют штучную заготовку, равную объему металла штампуемой заготовки с учетом отхода на угар при нагреве. Формообразование металла происходит в закрытом пространстве (рис 3.5 б). Замок штампа обеспечивает смыкание половин штампа и закрывает полость при штамповке. Зазор в замке составляет 0,1 —0,15 мм, и вытекающий в него заусенец очень мал. Энергия молота или усилие пресса почти целиком идут на деформирование поковки, в то время как при штамповке в открытых штампах значительная часть энергии расходуется на деформирование заусенца. Качество макроструктуры штамповок, полученных в закрытых штампах, очень высокое из-за благоприятной схемы деформации металла, особенно вблизи замка, отсутствует и расслоение металла в месте образования заусенца, как это имеет место при штамповке в открытых штампах.

 

Рис. 3.5. Схемы молотовых штампов:

а — открытый; б— закрытый; в, г — прямого и обратного  выдавливания;

1 — пуансон; 2 — матрица; 3 — поковка; 4 — выталкиватель

Сложность штамповки в закрытых штампах — их низкая стойкость, которая объясняется очень тяжелыми условиями работы в закрытых штампах. В процессе заполнения полости, особенно в конце удара, часть энергии расходуется на упругую деформацию поковки, соударение половин штампа и жесткое

замыкание технологической системы. В результате часто происходят поломки штампов, а не выход штампа из строя вследствие износа.

Поэтому вопрос о целесообразности применения штамповки в закрытых штампах в любом случае надо решать с учетом экономии металла и энергии, стоимости штампов и других факторов.

Штамповка выдавливанием является прогрессивным процессом объемной штамповки (рис 3.5 в, г). Ее применяют для получения поковок в виде стержней с фланцем, клапанов, полых стаканов и др. Метод обеспечивает снижение расхода металла на 30%, точность размеров, соответствующую 12-му квалитету, плотную микроструктуру, высокое качество поверхностного слоя, низкую шероховатость. Штамповку-выдавливание часто ведут на ГКМ как в горячем, так и в холодном состоянии материала заготовки. Не­достаток способа — высокая энергоемкость и низкая стойкость штампов.

Холодной объемной штамповкой получают заготовки с высокими физико-механическими свойствами благодаря холодному течению металла в штампе. Точность размеров соответствует 12—15-му квалитетам и выше, шероховатость Ra=5—10 мкм достигается высадкой на прессах-автоматах произво­дительностью сотни заготовок в час.

Холодное течение металла обеспечивает лучшую микро- и макроструктуры металла, поэтому этим способом получают заготовки деталей, работающих в тяжелых условиях абразивного изнашивания, при ударных и знакопеременных нагрузках, тепло­вых и других вредных факторах. Это, например, шаровые пальцы рулевой тяги, поршневые пальцы, седла клапанов, корпуса свечей и др. Холодной объемной штамповке принадлежит будущее, но этот метод очень энергоемок.

Ротационная ковка предназначена для получения поковок вытяжкой в фасонных бойках в холодном или горячем состоянии. Обрабатываемые заготовки имеют вид стержней или труб с круглым, прямоугольным, многогранным или фасонным сечением. Форма и размеры сечения по длине заготовки могут быть переменными.

Принципиальная схема ротационной ковки приведена на рис. 3.6.

Бойки 5 с матрицами размещены в пазах шпинделя 3 и имеют возможность перемещаться в них. При вращении шпинделя под

Рис. 3.6. Принципиальная схема ротационной ковки:

1,2 — ролики; 3 — шпиндель; 4 — обойма; 5 — бойки; 6 — заготовка

действием центробежных сил бойки 5 расходятся, а когда ролики / находят на ролики 2, свободно насаженные в отверстиях обоймы 4, они начинают сходиться к центру и обжимают заготовку 6. При ротационной ковке в холодном состоянии точ­ность заготовок находится в пределах от ±0,02 мм до 0,2 мм, а шероховатость поверхности соответствует R_a = 0,63—0,32 мкм.

Значительное развитие получили процессы обработки металлов давлением, основанные на использовании импульсных нагрузок, создаваемых различными энергоносителями, например взрывная штамповка, магнитоимпульсная обработка, электрогидравличес­кая штамповка.

Принципиальная схема получения электрогидравлического эф­фекта проста. С помощью высоковольтного трансформатора-вы­прямителя, питаемого от сети переменного тока, электрическая энергия накапливается в конденсаторной батарее. При достижении заданного напряжения вся накопленная энергия мгновенно выде­ляется в рабочем промежутке между электродами, расположенны­ми в камере, заполненной жидкостью. Длительность зарядки кон­денсаторной батареи колеблется от десятых долей секунды до десятков секунд, а длительность разряда измеряется микросекун­дами. Такая концентрация энергии во времени придает процессу характер взрыва; в зоне разряда возникают мощные гидравличес­кие явления. Электрогидравлический эффект используется в раз­личных технологических операциях: штамповки, очистки литья, развальцовки труб, измельчения материалов и др. Он имеет неко­-

торые преимущества перед взрывом взрывчатых веществ; это на­дежная и быстрая воспроизводимость процесса от импульса к им­пульсу, хорошая адаптация к автоматизации, менее жесткие требо­вания к обеспечению безопасных условий эксплуатации, что позволяет размещать установки электрогидравлической штампов­ки в действующих производственных помещениях.

С помощью электрогидравлической штамповки можно выпол­нять формообразование и калибрование деталей из плоских, ци­линдрических и трубчатых заготовок с вырубкой и пробивкой па­зов и отверстий (рис. 3.7). Для всех операций используется только матрица, так как роль пуансона выполняет вода. Этим методом изготовляют детали из алюминиевых и титановых сплавов, угле­родистых и нержавеющих сталей, сферические днища, эллипти­ческие, с цилиндрическими поясами, с отверстиями на сферичес­кой поверхности коробки, обтекатели, кожухи, крышки, обшивки, панели и др. Максимальные размеры детали до 2000 мм, глубина вытяжки до 500 мм, толщина заготовок до 12 мм.

Прокаткой получают заготовки, которые непосредственно при­меняют для изготовления на металлорежущих станках. Штучные заготовки из проката используют для производства поковок и штамповок.

Рис. 3.7. Технологический узел электрогидравлической штамповки:

1 — резервуар с водой; 2 — корпус; 3 — вентиляционные камеры; 4 — дисковая заготовка; 5 — матрица; 6 — электроды

Товарные заготовки, сортовые и фасонные профили общего, отраслевого и специального назначения, трубный и листовой про­кат, гнутые и периодические профили, специальный прокат пред­ставляет собой широкий выбор исходных заготовок, обеспечивая экономию металлов и энергию на этапе заготовительных процес­сов.

Блюмсы квадратные применяют в качестве исходных заготовок мод ковку крупных валов энергетических, металлургических и транспортных машин.

Сортовые профили круглые, квадратные и шестигранные ис­пользуют для изготовления гладких и ступенчатых валов, дисков, втулок, фланцев, рычагов, клиньев.

Трубный прокат стальной, бесшовный, горячекатаный, холод­нокатаный, холоднотянутый применяют для изготовления цилинд­ров, барабанов, роликов, стаканов, шпинделей, пустотелых валов.

Гнутые профили разной формы используют для изготовления деталей и несущих конструкций: кронштейнов, опор, ребер жест­кости.

Периодические профили проката применяют для изготовления многих деталей, обеспечивая снижения расхода металла на 30—40% и сокращение цикла обработки на 20—40%. Специальные виды проката используют в массовом и крупносерийном производствах, когда обработка резанием практически отсутствует и требуется только отрезка, сверления отверстий и зачистка кромок.