Заготовки, получаемые методом пластической деформации

Обработкой металлов давлением получают машиностроительные профили, кованые и штампованные заготовки. Машиностроительные профили изготавливают прокаткой, прессованием волочением. Эти методы позволяют получить заготовки, близкие к готовой детали по поперечному сечению (круглый, шестигранный, квадратный прокат; сварные и бесшовные трубы). Прокат выпускают горячекатаный и калиброванный. Профиль, необходимый для изготовления заготовки, можно прокалибровать волочением. При изготовлении деталей из калиброванных профилей возможна обработка без применения лезвийного инструмента.

Ковка применяется для изготовления заготовок в единичном производстве. При производстве очень крупных и уникальных заготовок (массой до 200…300 т) ковка – единственный, возможный способ обработки давлением.

Свободная ковка на молотах является универсальным методом получения заготовок не имеющая ограничений по размерам и материалам.

Недостатки:

1. Неравномерные и большие припуски на обработку лезвийным инструментом.

2. Качество поверхности низкое.

3. Средние и крупные поковки требуют многократного нагрева, что ведет к потерям металла за счет угара.

4. Заготовки требуют перед обработкой резанием разметки.

Данный метод используется в мелкосерийном и единичном производствах.

Штамповка позволяет получать заготовки более близкие по конфигурации к готовой детали (массой до 350..500 кг). Внутренние полости поковок имеют более простую конфигурацию, чем отливок. Точность и качество заготовок, получаемых холодной штамповкой, не уступают точности и качеству отливок, получаемых специальными методами литья. Обработкой давлением получают заготовки из пластичных металлов. Механические свойства таких заготовок выше, чем у литых.

Штамповка подразделяется на:

• штамповка на молотах;

• штамповка на прессах.

Штамповка на молотах не требует дорогостоящего прессового оборудования. Молоты различных конструкций применяют для горячей штамповки преимущественно в открытых штампах. Штамповка на молоте экономически целесообразна в серийном производстве. Крупногабаритные поковки массой свыше 50 кг из-за ограниченной мощности прессов могут быть отштампованы только на тяжелых штамповочных молотах. Деформирование в одном ручье осуществляется за несколько ударов. Большие скорости деформации при штамповке на молотах благоприятно сказывается на заполнении сложного рельефа штампа.

Молоты имеют малый КПД (не более 30 %).Они неэкономичны при изготовлении мелких и средних поковок

Недостатки:

1. Штамповая оснастка должна выдерживать высокую температуру и многократные удары молота, невысокая производительность труда, невысокая точность размеров поковок (допуск достигает несколько миллиметров), большой расход металла на напуски от штамповочных уклонов вследствие ограниченного применения выталкивателей.

2. Зазоры между направляющей матрицы и пуансона делаются увеличенными.

3. Требуется несколько ударов молота для замыкания системы.

Штамповка на прессах позволяет увеличить точность штамповки. Производительность увеличивается в среднем в 1.5 раза по сравнению со штамповкой на молотах, используются в крупносерийном и массовом производстве поковок сложной формы массой до несколько сот килограммов. Они отличаются более высокой стоимостью, но приспособлены для высокомеханизированного и автоматизированного производства поковок, допускают эксцентричное расположение ручьев в штампе, снабжены нижним и верхним выталкивателями.

Недостатки:

1. Высокая стоимость (в 3…4 раза выше, чем на молотах);

2. Меньшая универсальность;

3. Худшее заполнение глубоких полостей из-за малой скорости деформации;

4. Более сложная конструкция, регулировка и эксплуатация штампов.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Поковки, изготавливаемые на ГКМ, обычно имеют форму тел вращения с прямой осью, направленной по оси исходного прутка. По форме они могут быть отнесены к двум основным группам: к поковкам типа стержня сплошного сечения с одним или несколькими утолщениями и стержня со сквозным отверстием.

Недостатки:

1. Ограниченные номенклатура и масса (до 150 кг) штампуемых поковок;

2. Необходимость применения в качестве исходного материала проката, как правило, повышенной точности, а иногда калиброванного, так как машина работает в распор;

3. при колебаниях объема исходной заготовки из-за допуска на размеры сечения проката обычной точности штамповка в закрытых и открытых ручьях является невозможной или практически нерациональной.

Получение заготовок прокаткой. Прокатка позволяет с наименьшими удельными затратами производить изделия, которые либо полностью воспроизводят предусмотренное конструктором поперечное сечение детали, либо максимально приближаются к нему. Прокатка обладает более высокими технико-экономическими показателями, по сравнению с другими способами обработки металлов:

• высокой производительностью;

• низкой себестоимостью;

• высоким коэффициентом использования металлов.

Заготовки из проката используют при непосредственном изготовлении из них деталей на металлорежущих станках и для получения из них поковок.

Круглый сортовой прокат (постоянное поперечное сечение) используют для изготовления гладких и ступенчатых валов с небольшим перепадом ступеней, стаканов диаметром до 50 мм и втулок с наружным диаметром до 25 мм.

Сортовой квадратный, шестигранный и прямоугольный прокат применяют для изготовления крепежных деталей, небольших диаметров типа тяг, рычагов, планок.

Листовой прокат идет на изготовление цилиндрических полых заготовок, фланцев и плоских деталей различной формы.

Трубы используют для изготовления цилиндрических втулок , гильз, стаканов, барабанов, роликов, фланцев и т.п.

Периодический профильный прокат (поперечное сечение непостоянно) может быть продольным и поперечно-винтовым.

Специальный прокат, применяемый в крупносерийном и массовом производстве, часто исключает обработку резанием.

Сварные заготовки изготавливают различными способами сварки – от электродуговой до электрошлаковой. В ряде случаев сварка упрощает изготовление заготовки, особенно сложной конфигурации. Слабым местом сварной заготовки является сварной шов или околошовная зона. Как правило, их прочность ниже, чем у основного металла. Кроме того, неправильная конструкция заготовки или технологии сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, внутренние напряжения), которые трудно исправить механической обработкой. Многие сварные заготовки изготавливают из листового проката, фасонных и гнутых профилей, что обеспечивает возможность получения легких изделий повышенной жесткости и устойчивости. К таким заготовкам относятся рамы, станины, барабаны, корпуса редукторов, зубчатые колеса и т. д.

Комбинированные заготовки сложной конфигурации дают значительный экономический эффект при изготовлении элементов заготовки штамповкой, литьем, прокаткой с последующим соединением их сваркой. Комбинированные заготовки применяют при изготовлении крупных коленчатых валов, станин кузнечно-прессового оборудования, рам строительных машин и т.д.

Сварно-листовые заготовки изготавливают при производстве станин прессов, прокатных станов, станков и т. д.

Штампо-сварные заготовки (рамы, кожухи, шкивы и др.) имеют ряд преимуществ:

• высокая производительность изготовления;

• сокращения расхода материала и снижение массы конструкции;

• простота получения заготовок со сложными конструктивными формами;

• сравнительно низкая себестоимость изготовления заготовок.

Сварно-ковано-литые заготовки изготавливают сочетанием литых элементов с поковками или заготовками из проката, соединяемых потом сваркой. Такие конструкции часто применяются в тяжелом и энергетическом машиностроении: роторы турбин, массивные валы, крупные зубчатые колеса и т.д. Такие заготовки позволяют: значительно снизить массу заготовки; упрощение литейной и штамповочной технологии изготовления соответствующих элементов заготовки; повышения качества и точности изготовления отдельных элементов заготовки; сокращение производственного цикла.