105
ЛЕКЦІЯ 15
15.1.Гаряче об'ємне штампування
Об'ємним штампуванням називають процес одержання кувань, при якім формотворну порожнину штампа, називану струмком, примусово заповнюють металом вихідної заготовки й перерозподіляють його відповідно до заданої креслення конфігурацією.
Застосування об'ємного штампування виправдане при серійнім і масовім виробництві. При використанні цього способу значно підвищується продуктивність праці, знижуються відходи металу, забезпечуються високі точність форми виробу і якість поверхні. Штампуванням можна одержувати дуже складні за формою виробу, які неможливо одержати прийманнями вільного кування.
Об'ємне штампування здійснюють при різних температурах вихідної заготовки й, відповідно до температури, ділять на холодну й гарячу. Найбільш широке поширення одержало гаряче об'ємне штампування (ГОШ), яке ведуть в інтервалі температур, що забезпечують зняття зміцнення.
Вихідним матеріалом для гарячого об'ємного штампування є сортовий прокат, пресовані прутки, лита заготовка, у крупносерийном виробництві – періодичний прокат, що забезпечує скорочення підготовчих операцій.
15.2.Формоутворення при гарячім об'ємнім штампуванні
Основна операція ГОШ може бути виконано за один або кілька переходів. При кожному переході формоутворення здійснюється спеціальною робочою порожниною штампа – струмком (гравюрою). Переходи й струмки діляться на дві групи: заготівельні й штампувальні. Схема технологічного процесу одержання складної заготовки в декількох струмках представлена на мал.15.1.
Мал. 15.1. Стадії одержання складного кування в декількох струмках 1 – чорновий струмок; 2 – подкатной струмок; 3 – протяжний струмок; 4 – чистовий
струмок, 5 – гибочный струмок
106
Заготівельні струмки призначені для фасонування в штампах.
Фасонування – перерозподіл металу заготовки з метою додання їй форми, що забезпечує наступне штампування з малим відходом металу.
До заготівельних струмків ставляться протяжний, подкатной, гибочный і пережимной, а також майданчик для осідання.
Протяжний струмок призначений для збільшення довжини окремих ділянок заготовки за рахунок зменшення площі їх поперечного переріза, виконуваного впливом частих слабких ударів з кантуванням заготовки.
Подкатной струмок служить для місцевого збільшення перетину заготовки (набору металу) за рахунок зменшення перетину рядом лежачих ділянок, тобто для розподілу обсягу металу уздовж осі заготовки відповідно до розподілу його в куванні. Перехід здійснюється за кілька ударів з кантуванням.
Пережимной струмок призначений для зменшення вертикального розміру заготовки в місцях розширення, що вимагають. Виконується за 1…3 удару.
Гибочный струмок застосовують тільки при штампуванні кувань, що мають вигнуту вісь. Служить для додання заготовці форми кування в площині рознімання. З гибочного струмка в наступний заготовку передають із поворотом на 90 0.
При штампуванні кувань, що мають у плані форму окружності або близьку до неї, часто застосовують осаду вихідної заготовки до необхідних розмірів по висоті й діаметру. Для цього на площині штампа передбачають майданчик для осідання.
Штампувальні струмки призначені для одержання готового кування. До штампувальних струмків ставляться чорновий (попередній) і чистовий (остаточний).
Чорновий струмок призначений для максимального наближення форми заготовки до форми кування складної конфігурації. Глибина струмка трохи більше, а поперечні розміри менше, чим у чистового струмка (щоб заготовка вільно укладалася в чистовий струмок). Радіуси скругления й ухили збільшуються. У відкритих штампах чорновий струмок не має облойной канавки. Застосовується для зниження зношування чистового струмка, але може отсутствовать.
Чистовий струмок служить для одержання готового кування, має розміри « гарячого кування», тобто більше, чим у холодного кування, на величину усадки. У відкритих штампах по периметру струмка передбачена облойная канавка, для приймання надлишкового металу. Чистовий струмок розташований у центрі штампа, тому що в ньому виникають найбільші зусилля при штампуванні.
Технологічний процес ГОШ відрізняється значною різноманітністю й визначається вибором самого виробу й застосовуваним устаткуванням.
Технологічний процес залежить від форми кування. За формою в плані кування діляться на дві групи: диски й кування подовженої форми.
До першої групи ставляться круглі або квадратні кування, що мають порівняно невелику довжину: шестірні, диски, фланці, маточини, кришки й ін. Штампування таких кувань проводиться осіданням у торець вихідної заготовки із застосуванням тільки штампувальних переходів.
До другої групи ставляться кування подовженої форми: вали, важелі, шатуни й ін. Штампування таких кувань проводиться протяганням вихідної заготовки (плиском). Перед остаточним штампуванням таких кувань у штампувальних струмках потрібне фасонування вихідної заготовки в заготівельних струмках штампа, вільним куванням або на кувальних вальцях.
Тому що характер плину металу в процесі штампування визначається типом штампа, те ця ознака можна вважати основним для класифікації способів штампування. Залежно від типу штампа виділяють штампування у відкритих і закритих штампах (мал. 15.2).
107
Мал. 15.2. Схеми штампування у відкритих і закритих штампах: 1 – облойная канавка
Штампування у відкритих штампах (мал.15.2.а) характеризується змінним зазором між рухливий і нерухливої частинами штампа. У цей зазор випливає частина металу – облой, який закриває вихід з порожнини штампа й змушує інший метал заповнити всю порожнину. У кінцевий момент деформування в облой вижимаються надлишки металу, що перебувають у порожнині, що дозволяє не висувати високі вимоги до точності заготовок по масі. Штампуванням у відкритих штампах можна одержати кування всіх типів.
Штампування в закритих штампах (мал.15.2.б) характеризується тим, що порожнина штампа в процес деформування залишається закритої. Зазор між рухливий і нерухливої частинами штампа постійний і невеликий, утвір у ньому облоя не передбачене. Пристрій таких штампів залежить від типу машини, на якій штампують. Наприклад, нижня половина штампа може мати порожнина, а верхня – виступ (на пресах), або верхня – порожнина, а нижня – виступ (на молотах). Закритий штамп може мати дві взаємно перпендикулярні площини рознімання (мал. 15.3.в).
При штампуванні в закритих штампах необхідно строго дотримувати рівності обсягів заготовки й кування, інакше при недоліку металу не заповнюються кути порожнини штампа, а при надлишку розмір кування по висоті буде більше необхідного. Відрізка заготовок повинна забезпечувати високу точність.
Істотна перевага штампування в закритих штампах – зменшення витрати металу через відсутність облоя. Кування мають більш сприятливу структуру, тому що волокна обтікають контур кування, а не перерізуються в місці виходу металу в облой. Метал деформується в умовах всебічного нерівномірного стиску при більших стискаючих напругах, це дозволяє одержувати більші ступені деформації й штампувати малопластичные сплави.
15.3.Креслення кування
Креслення кування є основним документом при розробці технологічного процесу й проектуванні штампа. Його виконують на основі креслення деталі за ДСТ 7505 – Кування сталеві штамповані.
Спочатку необхідно вибрати поверхню рознімання, тобто поверхня, по якій стикаються між собою верхня й нижня половини штампа. Звичайно ця поверхня є площиною або комбінацією площин. Вона необхідна для установки вихідної заготовки й видалення зі штампа готового кування. Поверхня рознімання встановлюють у площині двох найбільші габаритні розмірів, при цьому порожнини штампа мають найменшу глибину.
При штампуванні у відкритих штампах площина рознімання повинна забезпечувати контроль зрушення верхньої й нижньої частин штампа після обрізки облоя. Для цього вона повинна перетинати вертикальну поверхню кування (мал. 15.3.а). Бажане площина рознімання розташовувати так, щоб природні ухили полегшували видалення кування зі штампа (мал. 15.3.б) навіть без выталкивателей і без істотного спрощення форми деталі.
108
Мал. 15.3. Вибір площини рознімання штампа
У деяких випадках положення площини рознімання визначається макроструктурою металу. Наприклад, при штампуванні шестірень площина рознімання повинна бути перпендикулярна до осі деталі. У цьому випадку макроструктура виходить однакової у всіх зубів шестірні й забезпечує їхню високу міцність. На мал. 15.4 показаний вибір положення рознімання штампа за умовами роботи деталі. Якщо деталь працює на зріз по лінії а – а, то волокна металу повинні розташовуватися перпендикулярно до лінії зрізу (положення II – II). Положення площини рознімання I – I у цьому випадку небажане.
Мал.15.4. Схема до вибору площини рознімання з урахуванням умов роботи деталі
При виборі площини рознімання необхідно враховувати використання поверхонь кування як баз при механічній обробці. Бази повинні бути циліндричними, без штампувальних ухилів. При цьому припуск на механічну обробку повинен бути однаковий у напрямку обробки.
При штампуванні в закритих штампах площина рознімання вибирають по торцевій найбільшій поверхні деталі.
Припуски на механічну обробку регламентуються ДЕРЖСТАНДАРТ 7505 з урахуванням точності кування, яке визначається видом устаткування й технологією ГОШ (відкрита або закрита) і призначаються в основному на поверхні, що сполучаються.
Допуски враховують можливі відхилення від номінальних розмірів внаслідок недоштампування по висоті, зрушення частин штампів, їх зношування й т.п.
До ковальських напусків ставляться штампувальні ухили, внутрішні радіуси закруглень, перемички отворів.
Штампувальні ухили призначаються понад припуск, вони підвищують відхід металу при механічній обробці й утяжеляют кування. Для зовнішніх поверхонь, внаслідок температурної усадки, ухили менше, чим для внутрішніх поверхонь.
Усі пересічні поверхні сполучаються по радіусах. Це необхідно для кращого заповнення порожнини штампа й запобігання його від передчасного зношування й поломок. Радіуси скругления залежать від глибини порожнини штампа. Внутрішні радіуси
скругления в 3… 4 рази більше, ніж зовнішні. Зовнішні радіуси звичайно становлять 1…6
0.
При штампуванні в штампах з однієї площиною рознімання не можна одержати наскрізний отвір у куванні, тому наносять тільки позначку отвору з перемичкоюкплівкою,