1.4. Специализированные процессы штамповки

Поперечно-клиновая прокатка

На Кузнечном заводе используются 2 двухвалковых стана поперечно-клиновой прокатки (ПКП) для изготовления поковок «шарового пальца», а так же стан поперечно-клиновой прокатки с поступательно движущимся инструментом.

М ерные заготовки нагреваются в проходном индукционном нагревателе ТВЧ, по транспортеру передаются в зону деформации между валками, вращение валков в одну сторону заставляет заготовку вращаться в обратную сторону, а имеющиеся в инструменте грани, внедряясь в металл, заставляют перемещаться его вдоль оси заготовки, готовые поковки падают по желобу в тару. Процесс автоматический.

Схема ПКП: 1, 2 – валки, 3 - заготовка	Валки стана ПКП

Изготовление «стремянок рессоры»

Н а Кузнечном заводе используются 2 автоматические линии для изготовления стремянок передней рессоры и стремянок задней рессоры, т.н. «линия малой стремянки» и «линия большой стремянки». Калиброванный металлопрокат подается на линии, прокат режется на мерные заготовки, с торцов заготовок снимается фаска, производится накатка резьбы в специальных узлах автоматической линии, далее средний участок заготовок нагревается, производится гибка и плющовка стремянок, термообработка в защитной атмосфере и дробеочистка с защитой резьбы.

Автоматическая линия изготовления стремянок

Накатка – образование на заготовке резьбы или мелких рифлений непрерывным воздействием инструмента. Деформационное упрочнение поверхностного слоя при прокатке и волокнистое строение структуры металла повышает циклическую прочность резьбовых соединений приблизительно в 1,6 раза по сравнению с нарезкой. На Кузнечном заводе применяется 2 метода накатки:

С тангенциальной подачей: вращающимися резьбонакатными сегментами (подвижными и неподвижными)	С радиальной подачей одним роликом с винтовой нарезкой

Штамповка коленчатого вала

Заготовка автоматически подается из тары в индукционный нагреватель, нагревается ТВЧ до температуры 1200…1250°С, вальцуется на ковочных вальцах и передается в зону штамповки, перемещаясь между переходами с помощью захватов-перекладчиков штампуется на КГШП усилием 12000 тн. за три перехода, на тележке автоматически передается на позицию обрезки, далее производится обрезка облоя, выкрутка шатунных шеек, калибровка в двух плоскостях на прессах с использованием механических захватов и тележек для перемещения между прессами.

Автоматическая линия для горячей штамповки

коленчатых валов и балок передней оси автомобиля

Далее поковка коленчатого вала в автоматической линии проходит термообработку, дробеочистку, люминесцентный контроль на наличие трещин, контроль твердости, контроль геометрии. При необходимости производится наварка незаполненных участков поковки с дальнейшей зачисткой.

1.5. Отливки

Отливки массой от 0,1 до 90 кг изготавливаются на Литейном заводе ОАО «КАМАЗ» следующими методами:

- литьё в землю (чугунное и стальное литьё);

- цветное литьё в кокиль;

-цветное литьё под низким или высоким давлением;

-литьё по выплавляемым моделям (точное стальное литьё);

-непрерывное литьё (латунные и бронзовые прутки и трубы).

Литьё в землю

По специальным модельным комплектам изготавливаются полуформы верха и полуформы низа, оформляющие наружные поверхности отливок. С помощью стержневых ящиков изготавливают стержни, оформляющие внутренние полости отливок. Устанавливают стержни в полуформы низа, закрывают полуформой верха и готовую форму заливают жидким сплавом. После остывания формы выбиваются, удаляются стержни, обрубаются литниковые системы, зачистка облоя, термообработка при необходимости, дробеочистка и покраска.

Литье в кокиль

Изготовленные из специальных смесей стержни устанавливаются в кокиль, который состоит из 2-х металлических полуформ, кокиль устанавливается на 6-и позиционную карусельную кокильную машину, в кокиль заливается жидкий расплав и после остывания на машине кокиль автоматически раскрывается и отливка с литниковой системой снимается из кокиля, литниковая система обрубается. В дальнейшем отливка зачищается от прибылей и облоя, термообрабатывается при необходимости, подвергается пропитке жидким стеклом и проверке на герметичность.

6-ти позиционная карусельная кокильная машина в процессе заливки

Машина имеет платформу 1. Периодическое вращение кокильных секций 2 осуществляется с помощью гидравлической распределительной колонки управления 4. При этом заливка расплава в кокили производится из дозаторов 3. Кокильные секции машины для удобства простановки песчаных стержней выполняются наклонными и при работе перемещаются по соответствующему копиру, который обеспечивает заданное положение кокиля в момент заливки в него расплава и формирование отливки.

Схема 6-ти позиционной карусельной кокильной машины

Литье в кокиль

Перед эксплуатацией на рабочие поверхности кокиля и металлических стержней наносят слой огнеупорной краски, который выполняет две функции: защищает стенки кокиля от резкого нагрева (термического удара) и взаимодействия с отливкой и позволяет регулировать скорость охлаждения и затвердевания отливки.
Половины кокиля соединяют с помощью механизма запирания. В подготовленный таким образом кокиль заливают расплав.
Часто в процессе затвердевания отливки после того, как она приобретает достаточную прочность, металлические стержни "подрывают", т.е. частично извлекают из отливки (в), чтобы уменьшить обжатие стержня усаживающейся отливкой и обеспечить его беспрепятственное извлечение из отливки.
После охлаждения отливки до заданной температуры кокиль раскрывают, окончательно извлекают металлические стержни и удаляют отливку из кокиля (г).

Литьё под низким или высоким давлением

На Литейном заводе машины используются в основном для отливок картерной группы. В комплекс литья под низким давлением входит 2 машины LPM и один съемник отливок.

Пресс-форма для литья под низким давлением	Отливка картерной группы с облоем

Установка для литья под низким давлением на основе машины LPM

Сущность способов литья под низким давлением состоит в том, что заливка формы расплавом и затвердевание отливки происходят под действием избыточного давления воздуха или газа.

В герметичную камеру 9 (обычно с нагревательными элементами 17) устанавливают тигель 16. На верхнюю часть камеры помещают пресс-форму 1…3. Металлопровод 8 соединяет полость пресс-формы с тиглем. Под действием сжатого газа (от сети или баллонов) металл из тигля поднимается по металлопроводу и заполняет полость формы. Давление газа на металл регулируется, обычно оно составляет менее 0,1 МПа. После заполнения формы и необходимой выдержки для затвердевания отливки давление сбрасывают, форму раскрывают и извлекают отливку 12.

Схема машины для заливки форм под низким давлением 1, 2, 3 – пресс-форма, 4 – плита, 5 – отсекатель, 6 – клапан, 7 – механизм прижима формы, 8 – металлопровод, 9 – камера давления, 10 – окно дозаправки, 11 – механизм стыковки, 12 – отливка, 13 – датчик уровня, 14 – литниковая втулка, 15 – трубка регулировки давления, 16 – тигель, 17 – нагревательный элемент.

Литьё под высоким давлением

Литье под высоким давлением является высокомеханизированным процессом, обеспечивающим получение точных тонкостенных отливок с низкой шероховатостью поверхности. Сущность процесса ЛПД заключается в том, что расплавленный металл заполняет полость формы и затвердевает под давлением.

(а) – машина с холодной горизонтальной камерой прессования Жидкий металл заливается ковшом или дозирующим устройством в заливочное отверстие камеры прессования 2, под действием движущегося прессующего поршня 4 сплав запрессовывается в пресс-форму 1, после затвердевания металла пресс-форма открывается, отливка выталкивается.

(в) – машина с горячей камерой прессования Особенность горячей камеры заключается в том, что она погружена непосредственно в жидкий металл и работает как поршневой насос.

Литьё по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям - способ изготовления отливок в разовых многослойных неразъемных керамических формах по однократно используемым выплавляемым моделям.

В пресс-форме изготавливают модель из легкоплавкого материала (специальный воск) на многопозиционной карусельной машине. Полученные модели собираются в одну модель «ёлочку» (литниковую питающую систему – ЛПС) для увеличения количества получаемых отливок. Модель «ёлочка» покрывается огнеупорным составом, который после химического отверждения создает прочную оболочку.

	1-литниковая воронка; 2- отливки; 3- стояк; 4- зумпф
Блок из восьмидесяти отливок

	Отливка получаемая литьём под высоким давлением
Многопозиционная карусельная машина для прессования моделей

Из ЛПС в дальнейшем выплавляется воск и образуется оболочковая форма, которую прокаливают, устанавливают в контейнер, обсыпают песком для предупреждения разрушения и заливают жидким расплавом. На финише отливки так же обрубаются и зачищаются. Отливки, полученные этим способом, отличаются высокой точностью и чистотой поверхности, эту технологию называют «точное стальное литьё».

Выплавка воска из ЛПС	Выемка залитых металлом ЛПС

Непрерывное литьё

Процесс получения отливок путем свободной непрерывной заливки расплавленного металла в охлаждаемую форму-кристаллизатор, затвердевания металла и вытягивания отливки из формы. На Литейном заводе установка непрерывного литья «Техника Гусс» используется для изготовления прутков и труб из латуни и бронзы.