Объемная штамповка и обработка металлов резанием (стр. 2 из 10)

Одним из рациональных решений является горячая объемная штамповка в разъемных матрицах, то есть в штампах с 2 или несколькими плоскостями разъема, чаще всего на горизонтально-ковочных машинах. Матрицы этих штампов не имеют уклонов, в них можно штамповать даже поковки, расширяющиеся ко дну матрицы. В разъемных матрицах можно также вести штамповку на гидровинтовых и кривошипных прессах. Поковки для одной и той же детали можно получить методами горячей объемной штамповки как на молоте, так и на прессе. В этих двух случаях заготовки будут внешне отличаться, иметь разные припуски.

Объемная штамповка применяется как однопереходный процесс для получения простейших поковок и многопереходный – для деталей сложных форм. При многопереходной объемной штамповке производят подготовительные операции (так называемое фасонирование заготовок), а затем осуществляют окончательную штамповку. Многопереходную объемную штамповку производят с использованием средств механизации или на автоматах, на гидравлических прессах с усилием 750 Мн, молотах с массой падающих частей до 20-25 тс, кривошипных горячештамповочных прессах с усилием до 80 Мн, на автоматах для одно- и многопозиционной штамповки, на прессах холодного выдавливания, машинах для раскатки, ковочных вальцах и другом специализированном оборудовании. При штамповке на гидровинтовых прессах и высокоскоростных молотах можно получать поковки с тонкими сечениями. На многопозиционных холодно- и горячештамповочных автоматах осуществляется объемная штамповка изделий с наибольшими диаметрами: при холодной штамповке до 50 мм с производительностью до 500 шт/мин, при горячей – до 120 мм с производительностью до 70 шт/мин.

Штампы – точный, сложный и дорогой инструмент, поэтому применение объемной штамповки целесообразно главным образом в крупносерийном и массовом производствах.

Перспективы дальнейшего развития объемной штамповки определяются расширением применения штампов для горячей малоотходной штамповки и конструированием мощного оборудования для холодной штамповки, а также внедрением новых процессов деформации металлов с использованием явлений сверхпластичности, применением гидростатических методов и др.

1.3 Штампы

Штамп – инструмент, предназначенный для придания детали заданной конфигурации посредством пластической деформации заготовки или разделением ее на части (штамповкой). Для каждой детали требуется свой штамп. Конструкция его зависит от типа заготовки (сортовой или листовой прокат), типа машин, используемых для штамповки (молот, пресс), характера выполняемых операций, серийности производства и т. д. При штамповке из сортового проката на молотах штамп имеет полости, которые в процессе деформирования заполняются металлом заготовки, причем она приобретает размеры и конфигурацию, соответствующие полости штампа. Деформирование метала осуществляется путем относительного смещения отдельных рабочих элементов штампа. При штамповке на молотах таких рабочих элементов обычно два: верхняя половина штампа, прикрепляемая к бабе молота, и нижняя половина, прикрепляемая к шаботу молота. Различают открытые штампы, у которых зазор между рабочими элементами уменьшается в процессе деформирования заготовки, и закрытые, у которых этот зазор не изменяется. В открытых штампах металл при деформировании частично вытесняется в зазор, образуя облой (заусенец), удаляемый в последствии в специальных обрезных штампах. С целью постепенного приближения формы заготовки к форме детали в открытых штампах делают несколько полостей (ручьев), в которых последовательно деформируется заготовка (многоручьевые штампы). Иногда эти ручьи изготавливают в отдельных штампах (одноручьевые штампы), и тогда заготовка последовательно передается от одного штампа к другому. Различают заготовительные ручьи (в них заготовке придается предварительная форма, облегчающая получение требуемой конфигурации детали) и окончательные (черновой и чистовой). Чтобы деталь легче извлекалась из полости штампа, образующие боковых поверхностей полости делают наклонными (штамповочные уклоны). Уклоны могут быть уменьшены, если в штампе предусмотрены выталкиватели, принудительно удаляющие поковку из полости штампа. При штамповке деталей сложной конфигурации в закрытых штампах для обеспечения возможности извлечения поковки из полости штампа число рабочих элементов увеличивают и штампы получает несколько плоскостей разъема. Пример закрытых штампов с двумя полостями разъема – штампы, применяемые на горизонтально-ковочных машинах. Штампы для листовой штамповки, а также для штамповки сортового металла на кривошипных горячештамповочных прессах представляет собой приспособление, состоящее из многих деталей, монтируемых на верхней и нижней плитах (рабочие элементы штампа – пуансон и матрица при листовой штамповке, элементы направления верхней плиты относительно нижней, элементы направления и фиксирования положения заготовки в штампе, элементы крепления и т. д.). штампы для холодной штамповки бывают простого действия (выполняющие одну операцию) и многооперационные. Последние подразделяются на штампы последовательного действия (заготовка подвергается различным операциям в разных позициях в направлении подачи) и штампы совмещенного действия (различные операции выполняются в одной позиции). При мелкосерийном производстве применяют упрощенные штампы с меньшим числом вспомогательных элементов, а также подкладные штампы, которые не крепятся к элементам машины.

1.4 Технологический процесс изготовления

Общий технологический процесс изготовления поковок горячей объемной штамповкой состоит обычно из следующих этапов:

отрезки проката на мерные заготовки;

нагрева;

штамповки;

обрезки заусенца и пробивки пленок;

правки;

термической обработки;

очистки поковок от окалины;

калибровки;

контроля готовых поковок.

Операции, которые производят с поковкой после ее штамповки, называют отделочными.

1.5 Нагрев металлов перед обработкой давлением

При нагреве металла с повышением температуры уменьшается его временное сопротивление, а относительное удлинение увеличивается. Таким образом, при деформировании стали, нагретой, например, до температуры 1200

С, можно достичь большего формоизменения при меньшем приложенном усилии, чем при деформировании ненагретой стали. Все металлы и сплавы имеют тенденцию к увеличению пластичности и уменьшению сопротивления деформированию при повышении температуры в случае выполнения ряда требований, предъявляемых к процессу нагрева. Так, каждый металл должен быть нагрет до вполне определенной максимальной температуры. Если нагреть, например, сталь до температуры, близкой к температуре плавления, наступает пережог, выражающийся в появлении хрупкой пленки между зернами металла вследствие окисления их границ. При этом происходит полная потеря пластичности. Пережог исправить нельзя, пережженный металл может быть отправлен только на переплавку.

Ниже температуры пережога находится зона перегрева. Явление перегрева заключается в резком росте размеров зерен. Вследствие того, что крупнозернистой первичной кристаллизации (аустенит), как правило, соответствует крупнозернистая вторичная кристаллизация (феррит + перлит или перлит + цементит), механические свойства изделия, полученного обработкой давлением из перегретой заготовки, оказываются низкими. Брак по перегреву в большинстве случаев можно исправить отжигом. Однако для некоторых сталей (например, хромоникелевых) исправление перегретого металла сопряжено со значительными трудностями, и простой отжиг оказывается недостаточным.