Интернет журныл о промышленности в Украине

об'ємне штампування

Об'ємна штамп про вка, технологічний процес ковальсько-штампувального виробництва , Що полягає в зміні найпростіших об'ємних заготовок (циліндричної, призматичної і ін. Форми) в більш складні вироби, форма яких відповідає порожнині спеціалізованих інструментів - штампів . О. ш. як процес перерозподілу металу заготовки відбувається в результаті пластичної деформації (див. Обробка металів тиском ).

Основні операції О. Ш. осаду, висадка, протягання, витискування, гнучка, плющення, калібрування, освіту виступів, потовщень, поглиблень, здійснювані на ковальсько-пресових машинах - молотах , пресах і машинах спеціального призначення. З штампованих поковок після обробки різанням і термічної обробки отримують різні деталі: шатуни, колінчасті вали, важелі, зубчасті колеса, лопатки турбін, кріпильні деталі, кулі, ролики і кільця підшипників і ін.

Розрізняють холодну і гарячу О. ш. Холодне штампування здійснюється без нагріву. Вихідний матеріал - калібровані прутки, нарізані на мірні (штучні) заготовки, або дріт в бунтах. Маса отримуваних виробів від декількох г до дек. кг; точність по 3-2-му класах; шорсткість поверхні відповідає 7-10-го класів чистоти. Холодної О. ш. отримують відповідальні деталі з високими і стабільними механічними властивостями, що пояснюється відсутністю рекристалізації в металі і зміцненням. Т. к. Заготовки не нагріваються, на поверхні поковок не відбувається утворення окалини, зневуглецювання, обесцінкованія і т.п., що покращує якість поковок в цілому і скорочує припуски на подальшу обробку. У ряді випадків поковки не вимагають додаткової обробки, будучи готовими деталями (коефіцієнт використання металу становить 1). Однак для здійснення холодної О. ш. потрібні значні зусилля - до 2500 Мн / м2 (1 Мн = 100 тс) і більш, що негативно впливає на стійкість штампів. Істотно знизити зусилля (в 10-15 разів) дозволяє нагрів заготовок, т. Е. Гаряча О. ш.

Гаряче штампування здійснюється з нагрівом до температури 200-1300 ° С в залежності від складу сплаву і умов обробки. Вихідний матеріал - прокатні прутки, розділені на мірні заготовки, рівні за обсягом майбутньої поковки (з урахуванням неминучих відходів). Маса отримуваних виробів від декількох г до 6-8 т; точність розмірів поковок залежить від їх маси і конфігурації і може бути підвищена подальшої холодної калібруванням; шорсткість поверхні відповідає 3-7-му класах чистоти. Процес гарячої О. ш. аналогічний по фізичній суті вільною куванні , Але здійснюється в штампах. Гарячої О. ш. отримують поковки, однорідні за структурою, порівняно високої точності, складної конфігурації, якій неможливо добитися при вільному куванні. Однак середній коефіцієнт використання металу при гарячій О. ш. 0,5-0,6 (т. Е. До 50-40% металу йде у відхід), при холодному штампуванні цей коефіцієнт значно вище.

Штампи для О. ш. найчастіше складаються з 2 половин - верхньої і нижньої (рис. 1, зліва) або з пуансона і матриці (рис. 1, справа). Зазвичай при штампуванні на молотах і вертикальних пресах нижня частина штампа нерухома, а верхня рухлива. О. ш. виконують у відкритих штампах - з площиною роз'єму, перпендикулярній напряму штампування (див. рис. 1, зліва), або в закритих штампах - з площиною роз'єму по периметру поковки (см. рис. 1, справа). Відкритий штамп відрізняється простотою пристрою і універсальністю застосування, але гаряче штампування в ньому пов'язана з утворенням задирки, який забезпечує заповнення складного рельєфу порожнини штампу. Для розміщення задирки в штампі передбачається спеціальна канавка. Після штампування задирок обрізають в штампі на обрізному пресі. Відхід металу при цьому становить 5-20%, іноді досягає 50-80%. У закритих штампах, що застосовуються при гарячої і холодної О. ш., Задирок або дуже невеликий (не більше 1%), або зовсім відсутня, тому що кування формується з усього об'єму металу. Однак ці штампи менш універсальні, наприклад в них не можна отримувати поковки у формі кулі. У тих випадках, коли потрібно отримати вихідні заготовки досить високої точності за обсягом, застосовують закриті штампи з компенсаторами - додатковими порожнинами, в які витікає надлишковий метал заготовки. Компенсатори розташовуються в такому місці штампу, в яке метал поступає в останню чергу, щоб запобігти передчасному і надмірне потрапляння металу в компенсатор. Однак цей спосіб неекономічний, тому що метал, що надходить в компенсатор, йде в відхід. Іншим технологічним прийомом при гарячої О. ш. є застосування штампувальних ухилів, які роблять в порожнині штампів з метою полегшення виштовхування готових виробів. Кування виходить спотвореної форми, наприклад замість циліндра - усічений конус. Зазвичай в молотових штампах ухили 5-7 °. Надлишок металу на поковки (напуск) також є відходом. Для здійснення О. ш. з меншим ухилом (1-2 °) в штампах застосовують виштовхувачі: при штампуванні на молотах - лише нижні, на пресах - верхні і нижні.

Одним з раціональних рішень є гаряча О. ш. в роз'ємних матрицях, т. е. в штампах з 2 або декількома площинами роз'єму, найчастіше на горизонтально-кувальних машинах. Матриці цих штампів не мають ухилів, в них можна штампувати навіть поковки, що розширюються до дна матриці. У роз'ємних матрицях можна також вести штампування на гидровінтових і кривошипних пресах. Поковки для однієї і тієї ж деталі можна отримати методами гарячої О. ш. як на молоті, так і на пресі. У цих двох випадках заготовки будуть зовні відрізнятися, мати різні припуски (рис. 2).

О. ш. застосовується як одноперехідний процес для отримання найпростіших поковок і багатоперехідних - для деталей складних форм. При багатоперехідних О. ш. виробляють підготовчої операції (т. н. фасонування заготовок), а потім здійснюють остаточне штампування. Багатоперехідних О. ш. виробляють з використанням засобів механізації або на автоматах, на гідравлічних пресах із зусиллям 750 Мн, молотах з масою падаючих частин до 20-25 тс, кривошипних горячештамповочних пресах із зусиллям до 80 Мн, на автоматах для одно- і багатопозиційної штампування, на пресах холодного витискування , машинах для розкочування, кувальних вальцях і ін. спеціалізованому обладнанні. При штампуванні на гидровінтових пресах і високошвидкісних молотах можна отримувати поковки з тонкими перетинами. На багатопозиційних холодно- і горячештамповочних автоматах здійснюється О. ш. виробів з найбільшими діаметрами: при холодному штампуванні до 50 мм з продуктивністю до 500 шт. / хв, при гарячої - до 120 мм з продуктивністю до 70 шт. / хв.

Штампи - точний, складний і дорогий інструмент, тому вживання О. ш. доцільно головним чином у великосерійному і масовому виробництвах.

Перспективи подальшого розвитку О. ш. визначаються розширенням застосування штампів для гарячої малоотходной штампування і конструюванням потужного устаткування для холодного штампування, а також впровадженням нових процесів деформації металів з використанням явищ сверхпластичности, застосуванням гидростатических методів і ін.

Літ. см. при ст. Ковальсько-штампувальне виробництво .

Я. М. Охріменко, Г. А. Навроцький.

Навроцький

Мал. 2. Поковка, ліва частина якої отримана на молоті, права - на пресі: 1 - деталь (готовий виріб) після обробки; 2 - припуск на обробку на поковки, одержуваної на пресі; 3 - припуск на поковки, штампувало на молоті.

Поковка, ліва частина якої отримана на молоті, права - на пресі: 1 - деталь (готовий виріб) після обробки;  2 - припуск на обробку на поковки, одержуваної на пресі;  3 - припуск на поковки, штампувало на молоті

Мал. 1. Умовна схема штампа для об'ємного штампування: 1 - нижня половина; 2 - верхня половина; 3 - пуансон; 4 - матриця; 5 - виштовхувач.