Горячая объемная штамповка – одних из способов обработки металлов давлением. Металл, при приложении высокого давления, подвергается серии последовательных деформаций, и, не нарушая своей целостности, затекает в ручей штампа, который является формообразующим, после чего получается поковка, близкая по форме к готовому изделию. Поэтому, необходимо учесть, что штамповкой можно получить только ту форму деталей, для которой спроектирован штамп. Штамповкой можно получать детали с большими габаритами.
Хрупкие металлы, такие как чугун, твердые сплавы и т.д. нельзя использовать при штамповке. Объемная штамповка имеет преимущество, по сравнению с ковкой и литьем, благодаря чему широко используется в авиационной промышленности, строительстве поездов, вагонов, различных лопаток и турбин сложной конфигурации.
При штамповке, холодный металл имеют малую пластичность, что затрудняет его обработку, а так как пластичность тем выше, чем выше температура, то для сложных объемных деталей заготовки нагревают.
|
|
Горячая объемная штамповка бывает в закрытых и открытых штампах.
Штамповка в закрытых штампах осуществляется в штампе с небольшим зазором. Подразумевается, что объемы заготовки и готового изделия совпадают. Эту оснастку снабжают двумя поверхностями разъединения, находящимися под некоторым углом. Схема используется в производстве сравнительно несложных по своей форме деталей и позволяет добиться наибольшей однородности внутреннего строения детали и меньшей шероховатости.
При штамповке в открытых штампах нет определенного соответствия объемов между заготовкой и конечным изделием, происходит перераспределение массы металла между частями поковки. Излишки металла уходят в облойную канавку и называются – облоем. В открытых штампах можно штамповать детали самой различной конфигурации. [15].
Характерными особенностями обработки металлов давлением являются снижение удельной трудоемкости, снижение потери материалов при штамповке и высокая точность получаемых изделий.
В процессе холодной обработки давлением под воздействием пластической деформации происходит изменение формы зерен материала, происходит вытягивание в сторону наибольшей деформации, что приводит к дефектам структуры кристаллической решетки. Этот процесс называется наклепом.
Наклеп упрочняет металлы и сплавы, но также снижает пластичность и вязкость. При нем повышается предел текучести и временное сопротивление металла, но при этом снижается равномерное и конечное удлинение. [16].
При штамповке поковок несложной формы достаточно использовать сортовой прокат (квадратный или круглый), а для поковок сложной формы применяют заготовку, которой придают специальную форму для облегчения штамповки. Форму придают в ручьях, которые делятся на: штамповочные и заготовительные.
|
|
Заготовительные ручьи используются фасонирования приведения материала заготовки к конфигурации, которая позволяет проводить операции горячей объемной штамповки с минимальными потерями материала. К ним относят протяжной ручей, подкатной, пережимной, гибочный, формовочный и площадку для осадки.
Протяжной ручей предназначен для удлинения отдельных участков заготовки.
Площадка для осадки служит в качестве заготовительного ручья при штамповке поковок 3-й группы, штампуемых вдоль оси. Осадка представляет собой процесс уменьшения высоты заготовки, при этом увеличивается поперечное сечение и объем не меняется.
Подкатной ручей предназначен для увеличения одних поперечных сечений заготовки, за счет уменьшения других.
Гибочный ручей служит для изгиба заготовки для деталей с выгнутой осью.
Пережимной ручей служит для уширения заготовки поперек ее оси.
Формовочный ручей служит для придания заготовке форму, близкой к форме окончательной поковки для облегчения штамповки. [17].
На КГШП протяжку и подкатку не применяют, так как есть возможность заклинивания.
Штамповочные ручьи используются в завершающей формовке и делятся на черновой и чистовой.
Черновой ручей служит для получения формы заготовки максимально приближенной к форме готовой поковки. Глубина ручья, по сравнению с чистовым немного больше, а поперечные размеры меньше для того, чтобы заготовку можно было свободно уложить в чистовой ручей.
Чистовой ручей служит для получения готовой поковки с окончательными размерами.
Штамповка осуществляется на различных машинах: штамповочных молотах, КГШП, фрикционных и гидравлических прессах, ковочных вальцах, ГКМ, горизонтально-гибочных машинах, и др. Наиболее распространены паровоздушные молоты двойного действия и приводные фрикционные молоты простого действия, а также КГШП.
Основное отличие молотов от прессов состоит в том, что пресс позволяет получать более точные поковки, что позволяет делать значительно меньшие припуски на механическую обработку, но при этом, молоты намного дешевле, поэтому наиболее распространены. Наибольшее распространение получили фрикционные молоты, с массой падающих частей до 5 тонн.
Принцип действия паровоздушного молота основан на ударах молотом по заготовке, закрепленной на нижней плите штампа. Основными характеристиками являются сила энергии и масса удара. Производительность зависит от количества ударов в минуту (от 50 до 100 ударов). Основным энергетическим носителем является пар или горячий сжатый воздух, который приводит рабочие элементы в действие. Масса падающих частей обычно до 20 тонн. При штамповке на молоте, точность хуже, чем на кгшп, так как при ударе происходит смещение плит штампа, даже при использовании замков. [18].
КГШП имеют следующие особенности: жесткая конструкция главных узлов и пресса; усиленные направляющие ползуна; увеличенное число ходов ползуна. Номинальное усилие может достигать 160 МН. По сравнению с молотами на КГШП используют заготовки меньших размеров. [19].
После штамповки применяют калибровку. Использование калибровки обеспечивает получение точных размеров, уменьшает шероховатость поверхности, что позволяет не использовать механическую обработку откалиброванной поверхности.