Горячая объёмная штамповка

___Генеральный металлург нашей компании “ТехноИнжениринг.РФ” пишет для повышения квалификации специалистов: 
___Под объемной штамповкой понимают процесс, при котором металл заготовки деформируется с изменением всех размеров заготовки, принимая форму рабочей поверхности специального инструмента – штампа. Горячую штамповку ведут в интервале температур, обеспечивающих снятие упрочнения. Преимущества объемной штамповки перед свободной ковкой – прежде всего в значительно более высокой производительности и точности размеров, а также в лучшем качестве поверхности изделий. При этом резко сокращает-ся дальнейшая чистовая обработка резанием. Штамповкой получают детали исключительно сложной формы. Однако необходимо учитывать, что штамп годен только для изготовления той поковки, для которой он спроектирован, в отличие от универсального инструмента свободной ковки.
___Штампы представляют собой массивные толстостенные детали, в которых выполнены рабочие полости – гравюры, формообразующие поковку. Штамп состоит минимум из двух частей – половин. Поверхность совпадения частей штампа называют поверхностью разъема. Штамп, состоящий из не-скольких частей, каждая из которых имеет часть общей гравюры, называют многоразъемным.
___Производство конвейерных роликов осуществляется на современных гидравлических пресах методом горячего безоблойного штампования. Различают открытые и закрытые штампы. В простейшем случае открытый штамп для цилиндрической детали имеет гравюру в од-ной половине, а вторая половина является плоским бойком. Если объем заготовки в точности равен объему полости гравюры (поковки), то заполнение гравюры будет идеальным. Однако практически труд-но получить заготовку точного объема, поэтому ее выполняют несколько большей, чтобы гарантировать заполнение гравюры. Избыток металла вытекает в разъем штампа в виде облоя (заусенца). Такую штамповку называют облойной, а штамп – облойным. Облой является отходом и подлежит удалению. Поковка, упруго разжимая штамп в момент штамповки, сильно охватывается им после снятия нагрузки. Чтобы легче извлечь поковку из штампа его стен-ки делают наклонными к разъему. Штамповочный уклон а остается в виде напуска на теле поковки.
___Закрытые штампы отличаются тем, что гравюра выполняется в одной из половин штампа, а вторая половина входит в первую, запирая ее. В таком штампе весь объем металла заготовки остается в поковке. Выход для облоя не предусмотрен. Штамп и штамповку называют безоблойными. Штампы подвергают чрезвычайно высоким нагрузкам – механическим и тепловым. При штамповке стали удельные усилия на поверхности гравюры достигают высоких значений, а температура на контакте с поковкой составляет 700—800°С. Поэтому штампы изготовляют из закаленной- и отпущенной штамповой стали, легированной хромом, никелем, вольфрамом, молибденом, вана-дием и т. п. Стойкость горячих штампов невелика – 3000 – 10000 шт. поковок. Учитывая высокую стоимость штампа, Штамповку производят на различных машинах: штамповочных молотах, кривошипных горячештамповочных прессах, гидравлических и фрикцион-ных прессах, горизонтально-ковочных и горизонтально-гибочных машинах, ковочных вальцах и др. Из штамповочных молотов наибольшее применение получили паровоздушные молоты двойного действия и приводные фрикционные молоты простого действия. Паровоздушные штамповочные молоты имеют аналогичный ковочным молотам принцип действия. Они отличаются от ковочных молотов наличием двухстоечной станины непосредственно на шаботе, а также усиленными регулируемыми направляющими для движения бабы, что обеспечивает необходимую точность соударения штампов. Масса падающих частей паровоздушных штамповочных молотов обычно не превышает 20 – 30 т. Молоты – относительно дешевое оборудование.
___Приводные фрикционные молоты имеют ряд конструктивных разновидностей. Наибольшее распространение получили фрикционные молоты с доской, имеющие массу падающих частей до 5 т. Баба прикреплена к деревянной доске. Верхняя часть доски входит в зазор между двумя чугунными роликами, которые по-лучают вращение от электродвигателя через какую-либо передачу. Ось одного ролика закреплена неподвижно, а ось другого ролика с помощью специального механизма получает возвратно-поступательное движение. Таким образом, подвижный ролик может прижимать доску к ролику с неподвижной осью. Ролики зажимают доску с силой, достаточной для возникновения силы трения, большей, чем масса падающих частей. Поэтому при сведенных роли-ках доска вместе с бабой перемещаются вверх. Ролики разводятся при подходе доски к крайнему верхнему положению, после чего падающие части ее перемещаются по инерции до крайнего верхнего положения, затем движутся вниз. Молот имеет тормозной механизм с двумя колодками, которым штамповщик управляет с помощью педали. Когда педаль отпущена, колодки заклинивают доску и баба может удерживаться на весу. При непрерывно нажатой педали молот автоматически наносит удары через равные промежутки времени.
___Фрикционные молоты имеют более низкую производительность, чем паровоздушные. Их конструкция, кроме того, не позволяет регулировать энергию удара в процессе штамповки, что очень важно, если поковка сложной формы. Поэтому фрикционные молоты получили меньшее распространение, чем паровоздушные.
___Как правило, молотовые штампы делают монолитными с одной поверхностью разъема и без выталкивателей. Обе половины штампа закреплены в подушке и бабе забивными клиньями. Обычная штамповка на молоте – облойная ввиду отсутствия выталкивателей и ведется за несколько ударов. Когда поковка несложной формы, ее штампуют сразу из проката (квадрат, круг, полоса). Для поковок сложной формы исходную заготовку изготовляют специально, чтобы получить максимальное подобие конфигурации заготовки и поковки. Эти операции производят свободной ковкой или штамповкой. Часто применяют многоручьевые штампы, имеющие несколько полостей (ручьев) для последовательной деформации заготовки. Технология штамповки может предусматривать последовательное использование ряда штампов, установленных на нескольких молотах или нескольких различных машинах: молотах и прессах, молотах и ковочных вальцах и т. д. В многоручьевых штампах, применяемых для получения заготовки, встречаются следующие основные виды ручьев: штамповочные, заготовительные и отрубной (нож).
___Штамповочные ручьи бывают окончательными (чистовыми) и предварительными (черновыми). Заготовительные ручьи предназначены для перераспределения массы за-готовки по главным осям поковки согласно распределению массы в поковке. К ним относятся формовочный, пережимной, подкатной, протяжной, гибочный ручьи.
___Окончательный ручей, обязательный для любого штампа, предназначен для штамповки уже готовой поковки (с облоем). Деформация в нем невелика, что позволяет повысить точность размеров поковки. Остальные ручьи применяют в различных сочетаниях в зависимо-сти от формы поковки.
___Предварительный ручей применяют при штамповке поковок сложной формы для уменьшения износа окончательного ручья. Основная деформация, необходимая для получения конечной формы поковки, происходит в предварительном ручье, повторяющем по форме окончательный ручей, но с большими радиусами закруглений и без канавки для заусенца. В формовочном ручье заготовке придается форма, приближающаяся к форме поковки в плоскости разъема штампов. При этом площадь поперечного сечения заготовки изменяется незначительно.
___Пережимной ручей предназначен для уширения заготовки без ее заметного удлинения. В формовочный и пережимной ручьи заготовка поступает чаще без предварительной обработки, реже – после протяжного ручья. После обработки в формовочном и пережимном ручьях заготовка попадает в штамповочный ручей (предварительный или окончательный).
___Подкатной ручей позволяет перераспределять объем металла вдоль оси заготовки в соответствии с формой поковки, т. е. увеличивать одни попереч-ные сечения за счет уменьшения других. Заготовка поступает в подкатной ручей либо без предварительной обработки, либо из протяжного ручья. После каждого удара в подкатном ручье заготовку кантуют. После подкатного ручья заготовка попадает чаще всего в штамповочный ручей, реже – в гибочный или формовочный. В протяжном ручье площади поперечных сечений отдельных участков заготовки уменьшаются за счет протяжки. В этом ручье обычно производит-ся первая штамповка, после чего заготовка передается в любой другой ручей.
___Гибочный ручей придает заготовке форму, соответствующую форме по-ковки в плоскости разъема штампов, путем гиба. Гибочный ручей может применяться в любой последовательности среди заготовительных ручьев. Отрубной ручей применяется тогда, когда поковка штампуется от прутка, т. е. одна заготовка (пруток) служит для последовательной штамповки нескольких поковок. В этом случае готовую поковку отрубают от прутка на отрубном ноже. Многочисленный класс кузнечных машин составляют кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП). Рабочей частью таких прессов служит ползун, совершающий возвратно-поступательное движение (вниз и вверх) при полном повороте кривошипного вала. Электродвигатель передает вращение промежуточному валу через клиноременную передачу. Зубчатая передача служит для передачи вращения от промежуточного вала кривошипному валу. Фрикционная дисковая муфта с пневматическим зажимом служит для сцепления зубчатого колеса с кривошипным валом. Тормоз 8 останавливает кривошипный вал 6 после выключения муфты. Ползун, связанный с валом, с помощью шатуна передает усилие деформации.
___Кривошипные горячештамповочные прессы с усилием 2 – 100 Мн (200 – 10 000 Т), позволяющим производить штамповку в открытых штампах, выдавливанием, прошивкой и др., имеют выталкиватели, с помощью которых поковка автоматически извлекается из штампов. В этом основное преимущество перед молотами. Кроме того, штамповочные уклоны на поковках с прессов в несколько раз меньше, припуски также меньше, поковки легче. Значительно увеличивается точность поковки, особенно по ее высоте в связи с тем, что ползун имеет жесткий ход. Производительность кривошипного пресса в 1,5 – 3 раза выше производительности молота, так как обработка в одном ручье штампа осуществляется за один ход ползуна, а на молоте – за несколько ударов. Однако следует учитывать, что штамповка на кривошипном прессе име-ет и недостатки. Заготовка должна поступать на пресс очищенной от окали-ны, а подкатку и протяжку на прессе выполнять трудно и неэффективно: эти операции приходится производить на другой кузнечной машине-молоте, ко-вочных вальцах и т.п.
___Вследствие упругой деформации частей пресса в завершающий момент штамповки верхняя и нижняя половины штампа не соприкасаются и высота поковки увеличивается на величину упругой деформации. Это учитывается конструкцией и настройкой штампов. Особенно эффективна на КГШП штамповка выдавливанием металла по оси движения инструмента. Отсутствие ударных нагрузок позволяет делать штампы КГШП сборными из вставок, смонтированных в блоках штамподержателей.
___Горизонтально-ковочные машины (ГКМ) – еще более сложное оборудование, чем КГШП, и имеют штампы, состоящие из трех частей: неподвижной матрицы, подвижной матрицы и пуансона с разъемом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Подвижные части машины совершают движение в горизонтальной плоскости. Пруток вставляют в матрицу и фиксируют упором. Рабочий ход начинается с движения щеки с матрицей и ползуна с пуансоном. Матрица прижимает пруток к матрице, упор автоматически уходит в сторону, после чего пуансон начинает производить высадку части прутка, выступающего за пределы зажимной части матриц. Ползун передвигается на величину хода пуансона до переднего крайнего положения. В это время металл заполняет формующую полость, находящуюся перед зажимной частью матриц. Кроме размещения формующей полости в матрицах, применяют и другой вариант: формующая полость может находиться в пуансоне или в матрицах и пуансоне. Завершающая стадия цикла – движение ползуна в исходное положение, раскрытие матриц и уда-ление отштампованной заготовки.
___На горизонтально-ковочной машине можно выполнять несколько после-довательных штамповок в различных ручьях, оси которых расположены го-ризонтально одна над другой. Привод ползуна от кривошипно-шатунного механизма, с которым с помощью бокового ползуна и системы рычагов связана подвижная щека. Таким образом, движения ползуна и щеки имеют жесткую связь, т. е. каждому положению ползуна соответствует определенное положение подвижной щеки. Горизонтально-ковочные машины развивают усилие на ползуне до 30 Мн (3000 Т). Наиболее эффективно использовать горизонтально-ковочные машины для получения деталей, имеющих форму различных тел вращения. Основная операция, при которой достигается мак-симальная производительность машины (до 900 поковок/ч), – высадка или высадка с прошивкой. Весьма широко используют ГКМ для изготовления втулок и колец высадкой и прошивкой из прутка. Кольцо штампу-ется из длинного прутка, нагретого с одного конца. В первом переходе пруток зажимается в матрице и высаживается головка пуансоном. После раскрытия матрицы в ручье I пруток с высаженной головкой передается в ручей II, где прошивной пуансон делает наметку под просечку. Переложив пруток в ручей III, просечным пуансоном выбивают пруток из головки, образуя кольцо без отходов.
___Гидравлические штамповочные прессы по принципу действия не отличаются от ковочных, но имеют значительно большую мощность, что связано с большей энергоемкостью процесса штамповки. Современные гидравлические штамповочные прессы развивают усилие до 700 Мн (70 000 Т). Система привода – насос или насос с аккумулятором. Эти прессы специализированы в основном для штамповки в закрытых штампах; штамповки с прошивкой и в комбинации с другими операциями; штамповки в открытых штампах с образованием заусенца; протяжки прошивных заготовок через кольца или вращающиеся ролики. Последняя операция является по существу проталкиванием не до конца прошитой заготовки с донышком, в которое упирается пуансон, через волоку. На гидравлических прессах можно штамповать поковки сложной формы в многоручьевых штампах, поэтому они играют важную роль в производстве сложных деталей из алюминиевых сплавов. Гидравлические прессы большой мощности используют для штамповки крупногабаритных поковок из стали, титана и легких сплавов размерами в несколько метров, массой до 1 т. Нагретые стальные заготовки перед штамповкой следует очищать от окалины, так как полученным поковкам предъявляются повышенные требования к качеству поверхности.
___Ковка и штамповка являются широко распространенными способами получения фасонных штучных заготовок и деталей машин. Изделия, выполненные ковкой, называют поковками, изготовленные штамповкой – штампованными поковками или деталями. Ковкой и штамповкой можно получать изделия е высокими механическими свойствами при минимальном расходе металла.
___Многообразие форм, размеров и материалов деталей машин определяют многообразие технологических процессов и видов оборудования кузнечно-штамповочного производства. В качестве исходных заготовок для ковки и штамповки применяют слитки и прокат. В результате изменяется структура исходной заготовки: при ковке слитка возникает волокнистая макроструктура, при обработке деформированного полуфабриката исходные волокна изменяют направление и ориентируются по течению металла и форме изделия.
___Поскольку волокнистая структура определяет анизотропию механических свойств изделия, рекомендуется учитывать направление волокон в заготовке. Волокна должны либо огибать контур детали, либо совпадать с направлением максимальных эксплуатационных напряжений в детали. Перерезать волокна при механической обработке поковок крайне нежелательно.
___ 
___________________________________________
P.S.
___Уважаемый читатель!!! Уверен, что эта интересная информация будет очень полезна для Вас, избавив от множества проблем в повседневной жизни. В знак благодарности, прошу Вас поощрить скромного автора незначительной суммой денег.
___Конечно, Вы можете этого и не делать. В то же время подмечено, что в жизни есть баланс. Если сделать кому-то добро, то оно вернётся к Вам через определённое время в несколько большем количестве. А если сделать человеку зло, то оно возвращается в очень скором времени и значительно большим.
___Предлагаю сделать свой посильный вклад (сумму можно менять):
___
____________________________________________
Запись опубликована в рубрике 5. Обработка металла давлением с метками . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *