§ 9.2 Классификация штампованных поковок
В соответствии с ГОСТом 7505-89 основными признаками классификации штампованных поковок являются:
- точность изготовления
- группа стали
- конфигурация поверхности разъема, используемого штампа
- степень сложности.
По точности изготовления поковки могут быть 5-ти классов: от Т1 до Т5. Класс точности поковок устанавливают в зависимости от вида оборудования по табл. 19 ГОСТ 7505-89.
Группа сталей поковок определяется по содержанию углерода и легирующих элементов:
М1 C до 0.35%, легирующих элементов до 2%
М2 C 0.35 – 0.65 %, легирующих элементов 2 - 5%
М3 C свыше 0.65%, легирующих элементов свыше 5%.
По конфигурации поверхности разъема, используемого штампа различают поковки с плоской (П) поверхностью разъема, симметрично-изогнутой (ИС), несимметрично-изогнутой (ИН).
Степень сложности поковки определяется по формуле:
C = Gп / Gф
где: Gп – масса (объем) поковки
Gф – масса (объем) геометрической фигуры минимального объема, в которую вписывается поковка.
По значению этого отношения, а также по конфигурации поковки с помощью табл. 5.7 [3] определяют степень сложности поковки. Поковки типа тонких дисков, фланцев и колец с соотношением толщины к диаметру h/d≤0.2 относятся к поковкам со степенью сложности С4.
По способу производства поковки делятся на молотовые, штампуемые на прессах, горизонтально-ковочных машинах или получаемые специализированными методами штамповки. Поковки каждого вида дополнительно подразделяются на группы, в значительной мере определяющие последовательность технологического процесса [2 том 6].
Проектирование штампованной заготовки [2 стр. 113 - 128] и “Проектирование заготовок” методические указания к домашним заданиям для студентов специальности 171300 по дисциплине “Прогрессивные методы получения заготовок”, 2007г., Комаров М. А.
§ 9.3 Сравнительная характеристика различных способов штамповки.
Горячая штамповка на молотах.
Молоты различных конструкций применяют для горячей штамповки преимущественно в открытых штампах. Крупногабаритные поковки массой свыше 60 кг могут быть отштампованы только на тяжелых штамповочных молотах из-за ограниченной мощности пресса. Наиболее распространены паровоздушные молоты. Молоты имеют малый КПД не более 30%, они не экономичны в эксплуатации при изготовлении мелких и средних поковок. Штамповку на молотах характеризует невысокая производительность труда, невысокая точность размеров поковок, большой расход металла на напуски вследствие ограниченного применения выталкивателей.
1. Тип производства: серийное, реже массовое
2. Материал поковок: стали и цветные металлы
3. Масса поковок: 0.1 – 2000 кг
4. Припуски на сторону: 0.75 – 4.25 мм
5. Штамповочные уклоны: 7 - 10°
6. Достижимая точность: 15 – 17 квалитет
7. Шероховатость поверхности: Rz = 320 – 40 мкм
8. Ориентировочные размеры партии: для тяжелых заготовок 2500–3000 шт
для средних и мелких 4000-10000 шт.
9. Относительная себестоимость: 100%.
10. Технологические особенности: заготовки сложной формы без поднутрений и выступов, мешающих извлечению из штампа.
11. Область применения: зубчатые колеса, рычаги, ступицы, переключатели.
Горячая штамповка на механических прессах.
Кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП) получили распространение в крупносерийном и массовом производстве поковок сложной формы массой до нескольких сот кг. Скорость в момент начала деформации не превышает 0.6 – 0.8 м/с, а усилие 6.2 – 120 МН.
При штамповке на КГШП получают поковки более близкие по форме к готовой детали, с более точными размерами, чем при штамповке на молотах. Более совершенная конструкция штампов обеспечивает меньшую величину смещения половин штампа. Как следствие уменьшение припусков на 20–30%, уменьшение напусков, уменьшение штамповочных уклонов в 2 – 3 раза, уменьшение допусков и увеличение коэффициента использования металла. Производительность штамповки повышается в 1.4 раза. Себестоимость поковок снижается на 10 – 30% за счет уменьшения расхода металла и эксплуатационных расходов. К числу основных недостатков КГШП относятся высокая стоимость прессов, меньшая универсальность, более сложная конструкция, регулировка и эксплуатация штампов.
Винтовые прессы: бывают фрикционные и гидровинтовые. По принципу воздействия на заготовку представляют собой машины промежуточного вида между прессом и молотом. Ползун винтового пресса в конце хода вниз производит удар со скоростью 1 – 3м/с, это в 4 – 8 раз меньше скорости бойка молота. Эта особенность винтовых прессов определила их использование для штамповки поковок из трудно-деформируемых и малопластичных сталей и сплавов. Винтовые и фрикционные прессы изготовляются с усилием 0.4 – 16 МН.
Гидровинтовые прессы изготавливают усилием 1 – 100 МН, они менее быстроходны, чем винтовые и фрикционные прессы, но компактны и более мощны.
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ).
ГКМ представляет собой горизонтальные кривошипные горячештамповочные прессы усилиями 6.3 – 125 МН. На ГКМ штампуют в открытых, закрытых штампах и в штампах для выдавливания. Основным признаком штампов ГКМ является наличие двух взаимно перпендикулярных разъемов.
Исходная заготовка – прутки. Поковки, изготовленные на ГКМ по припускам и допускам ближе к молотовым поковкам, чем к поковкам, изготовленным на КГШП.
Недостатки ГКМ:
- ограниченная масса штампуемых поковок (до 150 кг)
- необходимость применения в качестве исходного материала проката повышенной точности, т.к. машина работает враспор
- колебания объема исходной заготовки из-за допуска на размеры сечений проката обычной точности, вследствие чего штамповка заготовок из этого проката в открытых и закрытых ручьях является либо невозможной, либо нерациональной.
Остальные особенности конструирования поковок, штампуемых на ГКМ [3 стр. 133 - 136].
Тип производства: серийный и массовый
Материал поковок: стали и цветные металлы
Масса поковок: 0.5 – 100 кг
Припуски на сторону: 1.5 – 3.25 мм
Штамповочные уклоны: в матрицах 1 - 7°
в пуансонах 0.25 - 2°
6. Достижимая точность: 13 – 17 квалитет
7. Шероховатость поверхности: Rz = 160 – 20 мкм
8. Ориентировочные размеры партии: стойкость до полного износа матриц – от 24000 до 64000 шт., пуансонов – от 3000 до 11000 шт.
9. Относительная себестоимость: 70 – 75%
10. Технологические особенности: осесимметричные стержни со сплошными и полыми головками и фланцами
11. Область применения: кольца, гайки, втулки, валы с фланцами.
Гидравлические прессы
На гидравлических прессах штампуют поковки черных и цветных металлов в тех случаях, когда не может быть использован молот: при штамповке крупных поковок с площадью проекции до 2.5 м² и массой свыше 350 кг; при штамповке заготовок из малопластичных металлов (титановые сплавы, некоторые жаропрочные стали и сплавы). Гидравлические прессы применяют также в тех случаях, когда необходим очень большой рабочий ход пуансона и при различных видах штамповки выдавливанием. Для штамповки крупных поковок прессы изготавливают с номинальными усилиями 50 – 750 МН, для штамповки малопластичных сплавов 4 – 5 МН.
Тип производства: серийный
Материал поковок: малопластичные стали, цветные металлы
Масса поковок: 0.25 – 80 кг
Припуски на сторону: по сечению 0.5 – 1.5 мм по длине 1.5 – 4 мм
Штамповочные уклоны: 0.5 - 4°
Достижимая точность: 12 – 17 квалитет
Шероховатость поверхности: Rz = 160 – 20 мкм
Ориентировочные размеры партии: 700 – 2000 шт
Относительная себестоимость: 110 – 115%
Технологические особенности: заготовки с тонкими и длинными стенками
Область применения: стержни, контейнеры, баки, трубы с фланцами.