Методические указания Алюминиевые сплавы в производстве деталей механизмов и машин (Штампованные поковки) (стр. 8 из 11)
Этот процесс применяется для получения сложных деталей с тонкими фланцами. Площадь соприкосновения инструмента с заготовкой составляет 0,15-0,25 площади ее поперечного сечения. Общее технологическое усилие уменьшается в 10-15 раз по сравнению с традиционными операциями ХОШ. Степени деформации ограничены технологическими возможностями материала.
К схемам с локальным нагружением относят процесс ротационного выдавливания на машинах типа СРГ, конструкции САВМА.
Рис. 30 иллюстрирует технологию ротационного выдавливания (вытяжки) поковки типа стакана с фасонным днищем. Формообразование стенок стакана производится роликами, которые вдавливаются с помощью гидропривода и перемещаются вдоль образующей цилиндра по заданной программе.
Рис. 30. Комплексный технологический процесс изготовления детали «Корпус с фланцем»
6.4. Большое разнообразие деталей, которые могут быть получены методами ХОШ следует выделить в несколько групп:
- метизы (болты, гайки, винты, заклепки, гвозди и т.п.), штампуемые в массовом производстве на холодновысадочных автоматах; основными сплавами при этом являются В63, АD31, АМг2, АМг3, АМг4, АМг5 и другие пластичные сплавы (δ%=15÷20%);
- общемашиностроительные детали небольших габаритов и масс (до 3 кг) (рис.3);
- детали типа втулок и длинномерных цилиндров с соотношением внутреннего диаметра (d) к высоте (Н) до > 0,1;
- фланцы (типа воротниковых) с развитой втулочной частью.
6.5. Специфика производства деталей типа втулок и цилиндров с Н < 10d связана с необходимостью применения удаляемых проталкиванием оправок.
При этом основным видом заготовок для схем выдавливания с использованием плавающих оправок являются трубы.
Возможности использования трубных заготовок значительно расширяются, если применить при прямом выдавливании свободные, незакрепленные в пуансоне оправки. Оправка, оформляющая внутреннюю поверхность поковки, выполняется отдельно от пуансона и в процессе выдавливания самоустанавливается в осевом и радиальном направлениях.
На рис. 31 представлены схемы выдавливания с использованием плавающей оправки (а), закрепленной в пуансоне (б), плавающей оправки и противопуансона (в), а в таблице № 5 классификатор поковок, изготавливаемых выдавливанием на плавающих оправках с последующей высадкой, обжимом и раздачей.
Рис. 31. Схема выдавливания с помощью плавающей оправки.
Таким образом, способ прямого выдавливания, основанный на использовании незакрепленных в пуансоне (плавающей) удаляемой проталкиванием оправки, позволяет значительно расширить технологические возможности процесса холодного выдавливания и использовать его для изготовления большего числа изделий типа высоких втулок (Н/d < 10), полых роликов, втулок, цилиндрических гильз и т.п. изделий.
На рис. 32 представлен двухпозиционный штамп для выдавливания деталей типа втулок с использованием плавающей оправки.
Штамп имеет верхнюю 1 и нижнюю 12 плиты. В верхней плите перемещается пневмоцилиндром 2 блок пуансонов 5 с пуансоном для выдавливания 10 и с плавающей оправкой 9 и пуансоном 6 для проталкивания выдавленного изделия 7. Исходные заготовки 4 перемещаются в матрицу для штамповки 8 шибером 3. Оправку 9 предварительно устанавливают в обойме 11, откуда ее захватывают пуансоном 10, благодаря наличию конусных поверхностей с углами самоторможения.
В штампе за два хода ползуна пресса выдавливают одну деталь.
Рис. 32 . Штамп для выдавливания деталей типа втулок и роликов
а) б)
Рис. 33. Схема прямого выдавливания (а) и высадки фланца (б)
На рис. 33 представлена схема выдавливания и высадки детали типа фланца с цилиндрической частью с конечной толщиной стенки S.
Исходная трубная заготовка, основываясь на допустимых параметрах выдавливания и последующей высадки, будет иметь толщину 2S. В этом случае в первом штампе осуществляется выдавливание цилиндрической части, а во втором, высадка фланца. Объем фланца определяется допустимой высотой высаживаемой частью трубы равной 4S.Единая для двух штампов оправка удаляется в третьем штампе методом проталкивания.
Используя плавающие оправки, номенклатура деталей получаемая по описанной технологии представлена в таблице 6.
Таблица № 6
6.6. Гидромеханическое выдавливание стержневых поковок из малопластичных
алюминиевых сплавов.
6.6.1. Гидромеханическое выдавливание, основанное на использовании жидкостей высокого давления для создания схем всестороннего неравномерного сжатия, что способствует повышению пластичности штампуемого материала, значительно расширяет технологические возможности холодной объемной штамповки деталей из малопластичных сплавов.
К малопластичным сплавам, характеризующиеся малой величиной удлинения (δ<6%), относят недеформируемые литейные алюминиевые сплавы, спеченные порошковые полуфабрикаты и др. Технологические возможности переработки этих материалов традиционными методами (литье, порошковая металлургия) ограничены, в частности, не могут быть получены изделия с тонкими стенками, длинными тонкими стержнями и т.д. Холодная объемная штамповка (ХОШ) полуфабрикатов из малопластичных материалов позволяет сократить объем их механической обработки при одновременном повышении качества изделия (снижение остаточной пористости, повышение прочностных характеристик вследствие деформационного упрочнения и т.д.).
6.6.2. Ряд литейных алюминиевых сплавов в холодном состоянии могут быть продеформированы без нарушения сплошности только при малых степенях относительной деформации ε<30%.
Большие деформации возможны только при всестороннем неравномерном сжатии. Например, литейный сплав АК7 (δ=7%,ψ=12%) деформируют при ε<0,8 в специальных установках (штампах) для гидромеханического выдавливания.
На рис. 34 представлены схема гидромеханического устройства с саморегулированием давления в рабочей камере.
Особенность устройства – возможность саморегулирования давления в рабочей камере благодаря свободному перемещению бандажированной матрицы 2 по плунжеру 5. Величина противодавления рпд пропорциональна величине удельного усилия деформирования:
рпд = рдF1/F2,
где рд - удельное усилие деформирования; F1, F2 – площади поперечного сечения приемного контейнера матрицы и плунжера соответственно.
Поковка удаляется из устройства рабочей жидкостью путем силового перемещения матрицы гидроцилиндрами 7 в направлении деформирования.
Рис. 34. Схема гидромеханического устройства с саморегулирование давления в рабочей камере: 1-пуансон; 2-матрица: 3-бандаж; 4-поковка; 5-плунжер; 6-уплотнение; 7-гидроцилиндр
По аналогичной схеме прямого выдавливания, представляется возможным получить из кольцевых полуфабрикатов детали типа тонкостенных втулок с фланцами. При этом используется плавающая удаляемая оправка.
Удельные силы противодавления, блокирующие растягивающее напряжение в зоне нижнего торца поковки стержневого типа должны быть в пределах 1-1,2 σв.
7. Термообработка поковок.
7.1. Поковки из высокопрочных алюминиевых сплавов перед дальнейшей механообработкой подвергают закалке и естественному или искусственному старению по определенному режиму.
Типичные режимы упрочняющей термической обработки поковок из наиболее распространенных марок алюминиевых сплавов представлены в таблице 7.
Таблица № 7
| Сплав | Температура под закалку | Старение | Обозначение | |
| температура старения 0С | выдержка, с | |||
| АД31 | 515-530 | комнатная 160-170 | 240-300 10-12 | Т Т1 |
| AД33 | 515-530 | комнатная 160-170 | 240-360 10-12 | Т Т1 |
| Д1 | 495-510 | комнатная | > 96 | Т |
| Д16 | 485-503 | 185-195 | 11-13 | Т1 |
| АК6 | 515-525 | комнатная | > 96 | Т |
| АК6-1 | 515-525 | 150-165 | 6-15 | Т1 |
| АК4 | 525-535 | 165-180 | 10-16 | Т1 |
| В95пч | 465-475 | 135-145 175-185 | 15-17 8-18 | Т1 Т3 |
7.1. Для холодной объемной штамповки исходные заготовки из труднодеформируемых сплавов (Д16, АК6, АК4, В95) подвергают отжигу при температурах 380-4200С с выдержкой 10-16мин.
Отожженные полуфабрикаты обозначают буквой М (Д16М, АК6М и т.д.).
7.2. С целью повышения механических характеристик у поковок из нетермоупрочняемых сплавов (АМг2, АМг3-АМг6), они поставляются в нагартованном состоянии после ХОШ и не подвергаются отжигу.
При этом штамповка ведется в горячем состоянии при больших степенях деформаций, а нагартовка происходит за счет окончательной доштамповки в холодном состоянии в пределах допустимых деформаций.
8. Штамповка кристаллизующегося металла (жидкая штамповка).
8.1. Штамповка жидкого металла (литье с кристаллизацией под давлением, прессование из расплава, жидкая штамповка) – процесс получения поковок, при котором на порцию залитого в матрицу открытой пресс-формы (штампа) расплава оказывает давление пуансон до полного затвердевания металла.
Особенностью деталей, изготавливаемых жидкой штамповкой, является отсутствие прибылей и литниковых систем. Поэтому технологический процесс проектируется таким образом, чтобы исключить появление в поковках усадочных дефектов.