Некоторые сведения о выборе заготовок

1) Заготовки из проката. Виды проката, его характеристика и область применения приведены в табл.9.

В табл.10 и 11 приведены сведения о двух видах сортамента стального проката, наиболее часто используемых для производства заготовок деталей машин.

1) Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590-88.

2) Сталь калиброванная круглая по ГОСТ 7417-75.

Данные о других видах сортамента стального проката и проката из цветных металлов приведены в соответствующих ГОСТах, а также в работе [16].

Таблица 9

Сортовой прокат и профили, область применения

Виды проката или профиль	ГОСТ	Область применения
Сортовой: - круглый горячекатаный повышенной и нормальной точности; -круглый калиброванный; - квадратный, шестигранный (горячекатаный обычной точности); - шестигранный (калиброванный).	2590-88 7417-88 2591-88 8560-78	Гладкие и ступенчатые валы с небольшими перепадом диаметров ступеней, стаканы диаметром до 50 мм, втулки с наружным диаметром до 25мм. Крепеж, небольшие детали типа рычагов, тяг, планок и клиньев.
Листовой: - толстолистовой горячекатаный; - тонколистовой горячекатаный; - холоднокатаный Трубы: -стальные бесшовные; -горячекатаные и холоднокатаные.	19903-74 19903-74 19904-90 8732-78 8734-75	Фланцы, кольца, плоские детали различной формы; цилиндрические полые втулки. Цилиндрические, втулки, гильзы, шпиндели, стаканы, барабаны, ролики, валы.
Периодический продольный	8319-75	Ступенчатые валы крупносерийного и массового производства.
Поперечно-винтовой	8320-73	Валы, полуоси, рычаги и другие детали крупносерийного производства.

Примечание. Периодический и продольный прокат и поперечно-винтовой имеют переменное по длине сечение, остальные, приведенные в таблице -постоянное.

Таблица 10

Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590-88

Диаметр проката, мм	Предельные отклонения при точности проката, мм
высокой	повышенной	обычной
es	ei	es	ei	es	ei
5;5,5;6;6,3;6,5;7;8;9	+0.1	-0.2	+0.2	-0.5	+0.3	-0.5
10;11;12;13;14;15;16;17;18;19	+0.1	-0.3	+0.2	-0.5	+0.3	-0.5
20;21;22;23;24;25	+0.2	-0.3	+0.2	-0.5	+0.4	-0.5
26;27;28;29;30;31;32;33;34;35;36;37; 38;39;40;41;42;43;44;45;46;47;48	+0.2	-0.5	+0.2	-0.7	+0.4	-0.7
50;52;53;54;55;56;58	+0.2	-0.8	+0.2	-1.0	+0.4	-1.0
60;62;63;65;67;68	+0.3	-0.9	+0.3	-1.1	+0.5	-1.1
70;72;75;78;80;82;85;90;95	+0.3	-1.1	+0.3	-1.3	+0.5	-1.3
100;105;110;115	-	-	+0.4	-1.7	+0.6	-1.7
120;125;130;135	-	-	+0.6	-2.0	+0.8	-2.0
140;145;150;160;170;180;190;200	-	-	-	-	+0.9	-2.5
210;220;230;240;250	-	-	-	-	+1.2	-3.0
Примечание: 1. По требованию потребителей допускается изготовление круглой стали промежуточных размеров. 2. Овальность прутка не должна превышать 0,5 суммы предельных отклонений по диаметру. Допускаются поставка прутков из инструментальной, легированной и быстрорежущей стали с овальностью не превышающей 0,6 суммы предельных отклонений по диаметру. 3. Сталь диаметром до 9 мм – в прутках. По соглашению сторон в мотках допускается поставлять сталь диметром более 9 мм, в прутках, менее 9 мм. Прутки поставляют длиной от 3 до 10 м из углеродистой стали обыкновенного качества и низколегированной стали, от 2 до 6 м из высоколегированной стали. Качественную углеродистую, легированную и высоколегированную сталь для изготовления мелких изделий допускается поставлять длиной не менее 0,5 м. 4. Для стали диаметром 5-9 мм, поставляемой в мотках с линейных проволочных станов допускается отклонении по диаметру в пределах ±0,5 мм. 5. Предельные отклонения по длине прутков мерной длины и кратной ей, не должны превышать +30 мм для прутков до 4 м включительно,+50 мм для прутков длиной свыше 4 до 6 м включительно, +70 мм для прутков длиной свыше 6 м. 6. Кривизна прутка не должна превышать 0,5 % длины. По требованию потребителя должны поставляться прутки с кривизной, не превышающей 0,2 % длины.

Таблица 11

Сталь калиброванная круглая по ГОСТ 7417-75.

Диаметр, мм	Предельные отклонения, в зависимости от поля допуска, мм
h9	h10	h11	h12
	-0.025	-0.040	-0.060	-0.100
3.1;3.2;3.3;3.4;3.5;3.6;3.7;3.8;3.9;4;4.1;4.2;4.4;4.5;4.6;4.8;4.9;5;5.2;5.3;5.5;5.6;5.8;6	-0.030	-0.048	-0.075	-0.120
10.2;10.5;10.8;11;11.2;11.5;11.8;12;12.2;12.5;12.8;13;13.2;13.5;13.8;14;14.2;14.5;14.8;15; 15.2;15.2;15.8;16;16.2;16.5;16.8;17;17.2;17.5;17.6;17.8;18	-0.043	-0.070	-0.110	-0.180
18.5;19;19.5;20;20.5;21;21.5;22;23;24;25;26; 27; 28;29;30	-0.052	-0.081	-0.130	-0210
31;32;33;34;35;36;37;38;39;40;41;42;43;44;45;46; 48;49;50	-0.062	-0.100	-0.160	-0.250
52;53;55;56;58;60;61;62;63;65	-0.074	-0.120	-0.190	-0.300
67;69;70;71;73;75;78;80	-	-	-0.190	-0.300
82;85;88;90;92;95;98;100	-	-	-0.220	-0.350
Примечание: Калиброванная сталь, предназначенная для холодной высадки, с техническими требованиями по ГОСТ 10702-78, кроме размеров, приведенных таблице, может поставляться следующих диаметров: 4,35; 4.42; 4.7; 5.27; 5.7; 7.27; 7.4; 8.94; 9.1; 9.65; 10.65; 10.72; 11.1; 11.6; 12.56; 12.9; 13.6; 14.56; 14.9; 15.6; 16.24; 16.9; 18.24; 18.9; 19.55; 20.24; 21.55; 21.9; 22.55;22.8; 23.55; 24.9; 25.2; 25.55; 26.55; 27.4; 27.58; 28.55; 29.55; 33.25; 33.9; 34.6; 35.55; 38.93; 39.9; 44.6 и 45.89 (в миллиметрах).

Прокат может применяться в качестве заготовки для непосредственного изготовления детали либо в качестве исходной заготовки при пластическом деформировании.

Специальный прокат применяется в условиях массового или крупносерийного производства, что в значительной степени снижает припуски и объем механической обработки.

2) Кованные и штампованные заготовки. Ковкой на молотах получают заготовки простой формы без ограничения по массе (используют слитки массой до 350 тонн) в условиях единичного и мелкосерийного производства. Нагретая заготовка подвергается многократному прерывистому воздействию простого по форме универсального инструмента – бойков. Кованые заготовки получаются с большими припусками и напусками, для удаления которых требуются в дальнейшем большие объемы механической обработки резанием.

Горячая объемная штамповка – способ обработки металлов давлением, при котором формообразование заготовки происходит в специальном инструменте – штампе. Получение заготовок объемной штамповкой в единичном и мелкосерийном производстве экономически не целесообразно. Это объясняется сравнительно высокой стоимостью штампов по сравнению с универсальным инструментом, используемым при свободной ковке.

Горячую объемную штамповку на молотах, прессах и горизонтально – ковочных машинах широко используют в средне – и крупносерийном производстве.

Штамповку на молотах и прессах осуществляют как в открытых, так и закрытых штампах. Обычно изготавливают поковки массой от нескольких грамм до 100 кг. Существенным недостатком штамповки в открытых штампах является значительный отход металла в заусенец (10-15%) и потребность в дополнительной операции по его удалению.

При штамповке в закрытых штампах металл деформируется в замкнутой полости и не имеет возможности вытекать за её пределы.

При штамповке с использованием закрытых штампов требуется исходная заготовка, объем которой будет точно совпадать с объемом полости штампа. В противном случае поковка получится большей, чем необходимо высоты. Получение точной заготовки является сложной технологической задачей.

Штамповка на молотах широко применяется при изготовлении поковок из стали и алюминиевых сплавов. Значительная скорость деформации при штамповке на молотах благоприятно сказывается на заполнении сложного рельефа штампа.

Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) в 2...3 раза производительнее, а припуски и допуски на 20…30% меньше по сравнению со штамповкой на молотах, расход металла на поковки снижается на 10…15%.

Основным недостатком КГШП по сравнению со штамповочными молотами является их высокая стоимость, меньшая универсальность, более сложная конструкция, регулировка и эксплуатация.

Общим недостатком штамповки на молотах и прессах является невозможность получения сквозного отверстия без перемычки, а также получения глухих полостей, высадки, так как на этих видах оборудования применяются штампы с одной (горизонтальной) плоскостью разъема.

Симметричные детали, конические и цилиндрические шестерни, кольца, втулки и т.д., как правило, изготавливают на горизонтально- ковочных машинах (ГКМ). Машина ГКМ представляет собой пресс, рабочие органы которого движутся в горизонтальной плоскости.

Основным признаком штампов ГКМ является наличие двух взаимно перпендикулярных плоскостей разъема: 1) между пуансоном и матрицами; 2) между двумя матрицами.

Наличие двух плоскостей разъема штампа создает возможность получения сквозного отверстия без перемычки, высадки утолщений, глухих полостей и т.д. Напуски и штамповочные уклоны малы или отсутствуют. На ГКМ получают поковки массой до 30 кг с максимальным диаметром до 315 мм.

Выполнение отверстий или углублений в штамповках обязательно, если диаметр отверстия больше или равен высоте, а их размер не менее 30 мм.

3) Литые заготовки. Литье является одним из основных методов получения заготовок. Он включает множество способов его осуществления. Выбор способа получения заготовки для данной детали является ответственной задачей, так как вид заготовки определяет структуру и стоимость её последующей обработки, обеспечивает определенный набор эксплуатационных свойств материала. Для выбора оптимального варианта изготовления заготовки необходим тщательный технико–экономический анализ. Выбранный способ получения заготовки должен обеспечить заданное качество детали при наименьшей себестоимости её изготовления.

В зависимости от способа изготовления заготовки её материал должен обладать определенным набором физико–механических и технологических свойств. При анализе возможности получения литой заготовки необходимо принимать во внимание такие технологические свойства материала как жидкотекучесть, усадка, склонность к ликвации, к образованию горячих и холодных трещин, поглощению газов.

Конфигурация, размеры и масса во многих случаях являются определяющими факторами при выборе способа получения заготовки. Литьем могут быть получены наиболее сложные по конфигурации заготовки с отверстиями, поднутрениями, внутренними полостями, однако каждому способу литья присущи ограничения по массе заготовки и толщине её стенок.

Кратная характеристика наиболее распространенных способов получения литых заготовок.

Литье в песчано-глинистые формы. Способ широко применяется в условиях единичного и мелкосерийного производства отливок из чугуна, стали и цветных сплавов без ограничения массы заготовки.

Отливки, полученные в песчано-глинистые формах, имеют сравнительно низкую точность размеров:16-17 квалитетов для отливок из чугуна и стали,12-16 квалитетов – для цветных сплавов и высокую шероховатость поверхности (Ra 25…100 мкм для стали и чугуна, Ra 12,5…50 мкм для цветных сплавов). Заготовки имеют большие припуски на механическую обработку.

Литье в оболочковые формы. Литье в оболочковые формы – процесс получения тонкостенных фасонных отливок в разовых литейных формах, в условиях крупносерийного и массового производства из черных и цветных металлов массой до 150 кг. Отливки из чугуна и стали имеют точность размеров 12…14 квалитетов, из цветных сплавов 11…12 квалитетов. Параметр шероховатости поверхности Ra 12,5…25 мкм – для углеродистой стали; Ra 6.3…12.5 мкм – для серого чугуна; Ra 3,2 …12,5 - для цветных сплавов.

Литье по выплавляемым моделям. Данный способ позволяет получать точные отливки сложной формы из черных и цветных металлов в условиях крупносерийного и массового типов производств. Отливки массой до 50 кг имеют точность размеров 11…13 квалитетов для черных металлов и 10…12 квалитетов - для цветных сплавов, при этом параметр шероховатости поверхности Ra1,6…12,5 мкм.

Литье в кокиль. Литье в кокиль - процесс получения толстостенных фасонных отливок в многократно используемой форме – кокиле в условиях серийного производства.

Отливки из черных металлов имеют точность размеров 14…16 квалитетов, из цветных сплавов 11…14 квалитетов. Параметр шероховатости поверхности для черных металлов Ra 6,3…25 мкм, для цветных сплавов - Ra 3.2…12.5.

Литьем в металлические кокили получают отливки из стали массой от 0,5кг до 12т, из чугуна - от 10г до 14т, из цветных сплавов - до 500кг. В кокилях из алюминиевых сплавов (кокилях «Парланти») получают отливки массой от 10г до 160 кг и точностью размеров, приближающиеся к точности отливок под давлением [8].

Литье под давлением. Литье под давлением – процесс получения тонкостенных отливок сложной формы в пресс-формах, которые заполняются расплавом под высоким давлением.

Литье под давлением применяется в условиях массового и крупносерийного производства для получения отливок из цинковых, магниевых, алюминиевых и медных сплавов, максимально приближенных по форме и размерам к готовой детали с точностью размеров 11…12 квалитетов, шероховатостью поверхности Ra 0,8…6,3 мкм, массой: алюминиевых - до 65 кг, цинковых - до 90кг, медных до 100 кг.