Глава 6

ОБЪЕМНАЯ И ЛИСТОВАЯ ШТАМПОВКА

Штамповка - это способ изготовления изделий давлением с помощью специального инструмента (штампов), рабочая полость, которых определяет конфигурацию конечной штамповки (изделия). Штамповки по своим размерам, точности, допускам и припускам значительно лучше аналогичных деталей, изготавливаемых свободной ковкой. Штампованные заготовки значительно приближены по форме и размерам к готовой детали. Специальные методы точной штамповки (высокоскоростная, штамповка в изотермических условиях и др.) позволяют изготавливать заготовки, подлежащие механической обработке только по сопрягаемым поверхностям. Процессы штамповки подразделяются на два вида: объемная и листовая штамповка. При объемной штамповке используют сортовую или профильную заготовку, при листовой штамповке заготовкой является металл в виде листа. Методами объемной штамповки изготавливают заготовки сложной конфигурации (шестерки, коленчатые валы, кронштейны, рычаги и другие детали для машиностроения), Для листовой штамповки характерно получение различных корпусных изделий (деталей обшивки и корпуса легковых и грузовых автомобилей, гнутых корпусных судостроительных деталей, коробчатых изделий сложной конфигурации и др.).

Детали можно штамповать в горячем и холодном состояниях на различных типах кузнечно-прессового оборудования. Холодная штамповка, обеспечивает более высокое качество поверхности и точность, но требует более мощного оборудования и высоких энергозатрат. Одновременно следует учитывать более низкую пластичность обрабатываемого в холодную металла, что зачастую вызывает необходимость многооперационной обработки. Несмотря на это, штамповка высоко экономически эффективный метод. Механические свойства штамповок превосходят аналогичные показатели кованых деталей, так как в штамповке легче создать условия, обеспечивающие равномерность структуры и направленность волокна. Вырез на одном штамповом кубике называют ручьем, два кубика в совмещении образуют плоскость штампа. Штампы бывают одно- и многоручьевыми для изготовления штамповки в несколько переходов.

1. Горячая объемная штамповка

Сущность процесса горячей объемной штамповки заключается в том, что нагретая до оптимальной температуры заготовка помещается в полость одной из половин штампа, где она при воздействии второй половины приобретает заданную форму. Штамповка в открытых штампах связана с образованием облоя (заусенца). Рассчитывая объем заготовки, его нужно увеличить относительно объема готовой штамповки на величину облоя. Облой облегчает заполнение штампа металлом и позволяет использовать при штамповке одинаковых деталей заготовки несколько отличающиеся по объему. Для получения облоя в верхнем ручье вытачивается специальная канавка. В открытых штампах делаются специальные штамповочные уклоны в ручьях для облегчения извлечения готовой штамповки.

Штамповка в закрытых штампах осуществляется без облоя. В этом случае штамп и при наличии уклонов не обеспечивает свободного извлечения штамповки. Поэтому применяется специально выталкивающее устройство. К безоблойным штампам относятся также прошивные штампы и штампы для выдавливания по типу прессования. Основные типы штампов для горячей объемной штамповки представлены на рис. 176.

Технологическая схема процесса состоит из следующих операций: разрезка прутков, нагрев заготовки, перенос в полость штампа, штамповка, обрезка заусенца (облоя), термическая обработка, осмотр, ремонт дефектов, приемка. Для горячей штамповки штампы изготавливаются из инструментальных углеродистых и легированных сталей: У8, У10, ЗХВ8, 7ХЗ, 5ХГС и др. Горячая штамповка отличается высокой производительностью и низкой себестоимостью в массовом производстве. К недостаткам относится наличие окалины, а также высокая стоимость штампов, что делает нерентабельным мелкосерийное производство.

К преимуществам объемной штамповки по сравнению со свободной ковкой относятся:

1. Значительно более высокая производительность.

2. Исключение напусков для сложных по форме штамповок.

3. Получение штамповок со значительно меньшими припусками.

4. Несмотря на потери в облой 10 - 30 % металла, при объемной штамповке достигается его значительная экономия против операций ковки. Это достигается за счет снижения припусков и допусков.

Однако процесс имеет следующие недостатки:

1. Ограниченную массу штамповок и их размеры. Штамповки массой более 100 кг считаются крупными. Основная номенклатура штамповок по массе составляет 0,5 - 30 кг.

2. Большие усилия, требуемые на проведение деформации по сравнению со свободной ковкой.

3. Высокие затраты на инструмент, что делает штамповку в единичном и мелкосерийном производстве нерентабельной.