Меню

Горячая объемная штамповка на молотах

Оборудование для горячей объемной штамповки

Оборудование для горячей объемной штамповки молоты штамповочные, горячештамповочные кривошипные прессы, горизонтально-ковочные машины. Процессы штамповки на этих машинах имеют свои особенности, обусловленные устройством и принципом их действия.

Горячая объемная штамповка на молотах

Основным типом молотов являются паровоздушные штамповочные молоты. Их конструкция несколько отличается от ковочных молотов. Стойка станины устанавливается непосредственно на шаботе. Молоты имеют усиленные регулируемые направляющие для движения бабы. Масса шабота превышает массу падающих частей в 30…30 раз. Все это обеспечивает необходимую точность соударения штампов.

Масса падающих частей составляет 630…25000 кг.

Используются молоты бесшаботной конструкции. Шабот заменен подвижной нижней бабой, связанной с верхней бабой механической или гидравлической связью. Энергия удара поглощается механизмами молота. При соударении верхней и нижней баб развивается значительная энергия, что позволяет штамповать поковки в одноручьевых штампах.

Особенностями ГОШ на молотах являются ударный характер деформирующего воздействия и возможность регулирования хода подвижных частей и величины удара при одновременном кантовании заготовки, что позволяет более эффективно производить перераспределение металла. На молотах возможно выполнение всех заготовительных переходов, в том числе протяжки и подката. Верхняя часть штампа заполняется лучше. Части штампа при штамповке на молоте должны смыкаться.

При штамповке в открытых штампах облойная канавка имеет вид, представленный на рис. 14.1.

Рис.14.1. Виды облойной канавки при штамповке на молотах

Размеры облойной канавки (рис. 14.1.а) назначаются в зависимости от сложности поковки и ее размеров в плане. Клиновая облойная канавка (рис. 14.1. б) позволяет снизить потери на облой в результате повышения сопротивления течению металла.

При закрытой штамповке на молотах применяются штампы с одним и двумя замками. Конструкции штампов представлены на рис. 14.2.

Штампы с одним замком используются чаще, так как они проще в изготовлении. Но они требуют точной наладки и хорошего состояния оборудования. Второй замок (больший конус) предохраняет первый замок и упрощает наладку штампа, но при этом увеличиваются его размеры и масса.

Рис.14.2. Конструкции закрытых молотовых штампов

а – с одним замком; б – с двумя замками

Геометрическая точность поковок, полученных на молотах

На молотах поковки изготавливаются с самыми низкими классами точности: Т4, Т5. Это обусловлено возможностью смещения частей штампа, отсутствием направляющих в конструкции штампа, ударным характером деформирования.

Допускаемые отклонения от номинальных размеров поковки соответствуют припускам, поэтому также являются увеличенными.

Кузнечные напуски имеют максимальные значения. Ввиду ударного характера работы молота в конструкции штампа нельзя использовать выталкиватели, поэтому для извлечения поковки из ручья штампа на вертикальных поверхностях поковок оформляются значительные штамповочные уклоны: наружные – до 7 0 , внутренние – до 10 0 . Радиусы закругления назначаются для облегчения течения металла, повышения стойкости штампа, обеспечения расположения волокон.

Горячая объемная штамповка на прессах

Наиболее часто используются кривошипные горячештамповочные прессы. Выбор пресса осуществляется по номинальному усилию, которое составляет 6,7…100 МН.

К особенностям конструкции пресса следует отнести жесткий привод, не позволяющий изменять ход ползуна, отсутствие ударных нагрузок.

Жесткий привод не позволяет производить переходы, требующие постепенно возрастающего обжатия с кантованием, (протяжка, подкат). Для фасонирования заготовки могут быть использованы заготовительные ручьи: пережимной, гибочный. Поэтому при штамповке на прессах сложных заготовок, имеющих удлиненную форму в плане (шатуны, турбинные лопатки), фасонирование осуществляется ковочными вальцами, свободной ковкой, высадкой на горизонтально-ковочных машинах.

Отсутствие ударных нагрузок позволяет не применять массивные шаботы, использовать сборную конструкцию штампов (блок-штампы).

При открытой штамповке на прессах части штампа не должны смыкаться на величину, равную толщине облоя. Полость штампа выполняется открытой и облойная канавка имеет вид, показанный на рис.14.3.

Рис.14.3. Вид облойной канавки при штамповке на прессах

Для закрытой штамповки используются штампы двух видов:

  • с цельной матрицей, для изготовления поковок типа тел вращения, усилие распора в них воспринимается матрицей и не передается ползуну пресса;
  • с разъемной матрицей, для легкого извлечения из полости штампа поковок, что позволяет значительно уменьшить штамповочные уклоны.

Поковки, полученные на прессах, характеризуются высокой точностью, которая достигается за счет снижения припусков на механическую обработку (в среднем на 20…30 % по сравнению с поковками, полученными на молотах) и допускаемых отклонений на номинальные размеры, снижения штамповочных уклонов в два – три раза. Наличие постоянного хода приводит к большей точности поковок по высоте, а жесткость конструкции пресса делает возможным применение направляющих колонок в штампах, что исключает сдвиг.

Производительность труда повышается в среднем в 1,4 раза за счет однократности и повышения мощности деформирующих воздействий. В результате себестоимость поковок снижается на 10…30 %. Как показывают исследования, штамповка на прессах может быть экономически выгодной даже при загрузке оборудования на 35…45 %.

При штамповке на прессах деформация глубже проникает в заготовку, что позволяет штамповать малопластичные материалы, применять штампы с разъемной матрицей с боковым течением металла.

Процессу штамповки на прессах присущи недостатки:

  • окалина вдавливается в тело поковки, для предотвращения этого необходимо проводить малоокислительный или безокислительный нагрев или полную очистку заготовки от окалины;
  • из-за невысокой скорости деформирования время контакта металла с инструментом больше, чем на молотах, поэтому имеет место переохлаждение поверхности заготовки, что приводит к худшему заполнению полости штампа.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

Горизонтально-ковочная машина представляет собой механический кривошипный штамповочный пресс, имеющий разъемную матрицу, одна часть которой является подвижной – зажимной.

Кроме главного деформирующего ползуна, имеется ползун, движение которого перпендикулярно движению главного.

Горизонтально-ковочные машины выбираются по номинальному усилию, которое составляет 1…31,5 МН.

Схема горячей объемной штамповки на горизонтально-ковочной машине показана на рис. 14.4.

Рис. 14.4. Схема горячей объемной штамповки на горизонтально-ковочной машине

Штамп состоит из трех частей: неподвижной матрицы 3, подвижной матрицы 5 и пуансона 1, размыкающихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Пруток 4 с нагретым участком на его конце закладывают в неподвижную матрицу. Положение конца прутка определяется упором 2. При включении машины подвижная матрица 5 прижимает пруток к неподвижной матрице, упор автоматически отходит в сторону, и только после этого пуансон 1 соприкасается с выступающей частью прутка и деформирует ее. Металл при этом заполняет формующую полость, расположенную впереди зажимной части. Формующая полость может находиться только в матрице, только в пуансоне, а также в матрице и пуансоне.

После окончания деформирования пуансон движется в обратном направлении, выходя из полости матрицы. Матрицы разжимаются, деформированную заготовку вынимают или она выпадает из них.

Штамповка выполняется за несколько переходов в отдельных ручьях, оси которых расположены одна над другой. Каждый переход осуществляется за один рабочий ход ползуна. Осуществляются операции: высадка, прошивка, пробивка. За один переход можно высадить выступающий из зажимной части матрицы конец прутка только в том случае, если его длина не превышает трех диаметров. При большей длине возможен изгиб заготовки, поэтому предварительно необходимо произвести набор металла. Набор металла осуществляется в полости пуансона, которой придают коническую форму.

В качестве исходной заготовки используют пруток круглого или квадратного сечения, трубный прокат. Штампуют поковки: стержни с утолщениями и глухими отверстиями, кольца, трубчатые детали со сквозными и глухими отверстиями.

Так как штамп состоит из трех частей , то напуски на поковки и штамповочные уклоны малы или отсутствуют.

К недостаткам горизонтально-ковочных машин следует отнести их малую универсальность и высокую стоимость.

Ротационные способы изготовления поковок

В основе этих способов лежит процесс ротационного обжатия при вращении инструмента или заготовки. При обкатывании инструментом заготовки очаг деформации имеет локальный характер и постоянно перемещается по заготовке, вследствие чего усилие, действующее на инструмент, меньше чем при штамповке. Это позволяет изготовлять поковки большой массы (заготовка вагонных осей) с большой точностью, так как упругие деформации при меньших усилиях меньше.

Штамповка на ковочных вальцах напоминает продольную прокатку, на двух валках закрепляют секторные штампы, имеющие соответствующие ручьи (рис. 14. 5.а).

Рис.14.5. Схемы действия ковочных вальцов (а), ротационно-ковочной машины (б), станов поперечно-клиновой прокатки (в); раскатки (г)

Нагретую заготовку 1 подают до упора 2, когда секторные штампы 3 расходятся. При повороте валков происходит захват заготовки и обжатие ее по форме полости; одновременно с обжатием заготовка выталкивается в сторону подачи.

На вальцах изготовляют поковки типа звеньев цепей, рычагов, гаечных ключей и т.п., а также осуществляют фасонирование заготовок. Исходное сечение заготовки принимают равным максимальному сечению поковки, так как при вальцовке происходит главным образом протяжка.

Штамповка на ротационно-ковочных машинах подобна операции протяжки и заключается в местном обжатии заготовки по периметру (рис. 14.5.б). Заготовку 1 в виде прутка или трубы помещают в отверстие между бойками 5 машины, находящимися в шпинделе 4. Бойки могут свободно скользить в радиально расположенных пазах шпинделя. При вращении шпинделя ролики 3, помещенные в обойме 2, толкают бойки 5, которые наносят удары по заготовке. В исходное положение бойки возвращаются под действием центробежных сил. В машинах этого типа получают поковки, имеющие форму тел вращения. Существуют машины, у которых вместо шпинделя с бойками вращается обойма с роликами; в этом случае для возвратного движения ползунов служат пружины. В таких машинах получают поковки квадратного, прямоугольного и других сечений.

Поперечно-клиновой прокаткой (рис.14.5.в) получают заготовки валов и осей с резкими ступенчатыми переходами диаметром от 12 до 120 мм. Деформирование может осуществляться инструментом в виде двух валков, валка и сегмента или двух плоских плит. Плоско-клиновой инструмент наиболее прост и обеспечивает получение валов сложной конфигурации с высокой точностью. Заготовка 2 из круглого прокатанного прутка после нагрева автоматически перемещается в рабочую зону клиньев 1 в их исходном положении. Клиновой инструмент, закрепленный в подвижной салазке станка, совершает прямолинейное движение. Заготовка прокатывается между двумя клиновыми плитами.

Раскатка кольцевых заготовок на раскатных станах получила особенно большое распространение при производстве колец подшипников. Схема процесса показана на рис. 14.5.г. Заготовка 1 представляет собой кольцо с меньшим диаметром и большей толщиной стенки, чем у поковки. Заготовки получают штамповкой на молотах или горизонтально-ковочных машинах. При подведении к заготовке 1, надетой на валок 2, быстро вращающегося валка 3 заготовка и валок 2 начинают вращаться. При дальнейшем сближении валков 2 и 3 увеличивается наружный диаметр заготовки за счет уменьшения толщины и происходит ее контакт с направляющим роликом 4, обеспечивающим получение правильной кольцевой формы поковки. После касания поковкой контрольного ролика 5 раскатка прекращается.

Раскаткой получают поковки колец с поперечными сечениями различной формы наружным диаметром 70…700 мм и шириной 20…180 мм.

Штамповка жидкого металла

Штамповка жидкого металла является одним из прогрессивных технологических процессов, позволяющих получать плотные заготовки с уменьшенными пропусками на механическую обработку, с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Технологический процесс штамповки жидкого металла объединяет в себе процессы литья и горячей объемной штамповки.

Процесс заключается в том, что расплав, залитый в матрицу пресс-формы, уплотняют пуансоном, закрепленным на ползуне гидравлического пресса, до окончания затвердевания.

Сопряжение пуансона и матрицы образует закрытую фасонную полость. Наружные контуры заготовки получают разъемной формой, если деталь имеет наружные выступы, или неразъемной формой – при отсутствии выступов. Внутренние полости образуются внедрением пуансона в жидкий металл.

После извлечения из пресс-формы заготовку подвергают различным видам обработки или используют без последующей обработки.

Под действием высокого давления и быстрого охлаждения газы, растворенные в расплаве, остаются в твердом растворе. Все усадочные пустоты заполняются незатвердевшим расплавом, в результате чего заготовки получаются плотными, с мелкокристаллическим строением, что позволяет изготавливать детали, работающие под гидравлическим давлением.

Этим способом можно получить сложные заготовки с различными фасонными приливами на наружной поверхности, значительно выходящими за пределы основных габаритных размеров детали. В заготовках могут быть получены отверстия, расположенные не только вдоль движения пуансона, но и в перпендикулярном направлении.

Возможно запрессовывать в заготовки металлическую и неметаллическую арматуру.

Процесс используется для получения фасонных заготовок из чистых металлов и сплавов на основе магния, алюминия, меди, цинка, а также из черных металлов.

| следующая лекция ==>
Рівномірний розподіл | Означення та приклади випадкових векторів

Дата добавления: 2016-11-02 ; просмотров: 2942 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Оборудование для горячей штамповке

1. Горячештамповочные молоты

Штамповку выполняют с использованием специального инструмента — штампа, который состоит из двух или более частей Полости штампа называются ручьями Заготовка, деформируясь в ручьях, заполняет полости и принимает форму поковки. Течение металла при штамповке принудительно ограничивается поверхностями инструмента, что вызывает перераспределение объема заготовки Различают горячую и холодную объемные, листовую и специальные виды штамповки.

Штамповку выполняют на молотах, прессах, горизонтальноковочных машинах, гибкой на бульдозерах, вальцовкой и такими способами, как раскатка, ротационная ковка и пр Наиболее широкое распространение получила штамповка на молотах (паровоздушных, фрикционных, бесшаботных), прессах (кривошипных, винтовых, гидравлических) и горизонтально-ковочных машинах.

Паровоздушные штамповочные молоты двойного действия предназначены для штамповки поковок разнообразной формы преимущественно в многоручьевых открытых штампах (рис. 1).

Паровоздушный штамповочный молот двойного действия

Рис. 1. Паровоздушный штамповочный молот двойного действия

По принципу действия они аналогичны ковочным молотам. В них энергоноситель также подается в цилиндр 6, однако для обеспечения высокой точности поковок их конструкция выполняется более жесткой, направляющие 4 для движения бабы 7 имеют большую длину. Стойки 5 молота установлены на шаботе 1 и соединены с ним болтами 3 и пружинами 2, которые амортизируют удар, предохраняя болты от поломки.

Паровоздушные штамповочные молоты изготавливают с массой падающих частей 0,5. . . 30 т. Эти молоты всегда устанавливаются на виброизолированном фундаменте.

Фрикционные штамповочные молоты с доской (рис. 2) изготавливают с падающими частями массой от 500 до 1500 кг. В ходе работы доска 3 с бабой 5 после нажатия педали 7 освобождается кулачками 2 и поднимается роликами 1 на определенную высоту Затем баба вместе с верхней частью штампа и доской устремляется вниз и деформирует заготовку в нижней части штампа, которая установлена на шаботе 6

Читайте также:  Должностная инструкция инженера конструктора КТО

Для штамповки широко используют бесшаботные молоты, у которых верхняя и нижняя бабы движутся навстречу друг другу. Более распространены бесшаботные молоты с ленточным механизмом (рис. 3) . Они состоят из станины, которая включает четыре стойки 7. В верхней части стоек установлен рабочий цилиндр 5 с поршнем 4 и штоком 3, к которому прикреплена верхняя баба 2. Верхняя 2 и нижняя 1 бабы соединены ленточным механизмом связи, состоящим из ленты 8 (20-30 стальных полос толщиной 0,3. . . 0,8 мм) и роликов 6. При движении поршня вниз вместе со штоком и верхней бабой благодаря ленточному механизму связи нижняя баба движется вверх.

Молоты такой конструкции изготавливают с энергией удара до 500 кДж. Их используют для одноручьевой штамповки.

Фрикционный штамповочный молот с доской

Рис. 2. Фрикционный штамповочный молот с доской

Бесшаботный молот с ленточным механизмом

Рис. 3. Бесшаботный молот с ленточным механизмом

2. Горячештамповочные прессы

Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) успешно заменяет, а во многих случаях по технологическим возможностям превосходит штамповку на молотах. Поковки с повышенной точностью размеров можно получать на КГШП благодаря постоянству хода пресса. КГШП позволяют повысить коэффициент использования металла, так как штампы снабжены верхним и нижним выталкивателями, что позволяет уменьшить штамповочные уклоны, напуски и допуски. Кроме того, штамповка на КГШП в 1,5-2 раза производительнее штамповки на молотах, так как деформация на прессе в каждом ручье происходит за один ход, а на молоте — за несколько ударов.

КГШП изготавливают с номинальным усилием 6,3. ..125 МН. Кинематическая схема КГШП дана на рис. 4.

Нижний штамп 10 крепится на клиновидной плите 11, верхний штамп 9 — на ползуне 8 пресса. Клиновидная плита служит для регулирования положения нижнего штампа по высоте. Ползун приводится в движение через шатун 7 от кривошипного вала 1. Последний вращается электродвигателем 3 через клиноременную передачу 2, промежуточный вал 5 и шестерни 4. Шестерня-маховик 6 может свободно вращаться на валу.

Кривошипный горячештамповочный пресс

Рис. 4. Кривошипный горячештамповочный пресс: а — конструктивная схема; б — общий вид.

В момент включения пресса на рабочий ход пневматическая муфта соединяет шестерню-маховик 6 с валом 1. Вал совершает один оборот, муфта выключается, а тормоз останавливает вал в верхней мертвой точке. За один оборот вала ползун совершает один рабочий ход, опускаясь и поднимаясь по направляющим в станине В столе и ползуне пресса имеются выталкиватели для удаления поковок из штампов

3. Гидравлические прессы

На гидравлических прессах штампуют крупногабаритные поковки, которые невозможно получить на другом кузнечном оборудовании из-за его недостаточной мощности, и поковки, для штамповки которых необходим большой рабочий ход (при глубокой прошивке). Штамповочные гидравлические прессы (рис. 5) могут создавать усилие 12,5. . .750 МН. Принцип их действия не отличается от принципа действия ковочных гидропрессов, но штамповочные прессы имеют более жесткую конструкцию, снабжены выталкивателями, механизмами для установки и смены штампов и др.

Крупный горячештампо¬вочный пресс Нижнекраматорского машиностроительного завода

Рис. 5. Крупный горячештамповочный пресс Нижнекраматорского машиностроительного завода

4. Горизонтально-ковочные машины

На горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) производят штамповку поковок без облоя и штамповочных уклонов в разъемных матрицах. При штамповке из прутка отпадает необходимость в предварительной разрезке последнего на мерные заготовки, так как штампы ГКМ имеют отрезной ручей. Машина имеет жесткую конструкцию, что увеличивает точность поковок.

Привод ГКМ (рис. 6) осуществляется от электродвигателя 9, который через клиноременную передачу 8 разгоняет маховик с фрикционной муфтой 10. Боковой ползун приводится в возвратно-поступательное движение кулачком 3, закрепленным на валу 4. При перемещении ползуна 2 система рычагов 1 приводит в движение зажимный ползун 17 с подвижной матрицей 16, которая прижимает заготовку 15 к неподвижной матрице 14 на период высадки пуансоном 12. Исходная заготовка-пруток продвигается перед штамповкой до убирающегося упора 13. Включается муфта 10, и движение через шестерни 7 передается коленчатому валу 4, который через шатун 5 обеспечивает возвратно-поступательное движение главного ползуна 11 с пуансоном 12.

В момент отключения муфты 10 включается тормоз 6, останавливающий коленчатый вал в нужном положении.

Горизонтально-ковочная машина

Рис. 6. Горизонтально-ковочная машина: а — кинематическая схема; б — внешний вид.

ГКМ выпускают с усилием 500. . .31 500 кН. На них можно штамповать поковки из круглых прутков диаметром от 20 до 270 мм.

Винтовые фрикционные прессы предназначены для штамповки мелко- и среднегабаритных поковок в открытых и закрытых штампах, чеканки и правки поковок. Их строят с номинальным усилием 400. . .630 кН, длиной хода ползуна 240. . .600 мм и числом ходов 39-11 в минуту Скорость деформирования при штамповке составляет 0,3. . . 0,5 м/с.

Винтовой фрикционный пресс

Рис. 7. Винтовой фрикционный пресс

Общий вид фрикционного винтового пресса традиционой конструкции показан на рис. 7, а. От электродвигателя 1 через ременную передачу 2 вращается вал с закрепленными на нем фрикционными дисками 3. Нажатием на рукоятку управления 10 через систему тяг и рычагов вал с вращающимися дисками 3 можно перемещать вдоль оси и, таким образом, попеременно подводить диски справа или слева к маховику 4. При этом за счет сил трения вращение с дисков передается на маховик, закрепленный на винтовом шпинделе 5. Последний, вращаясь в неподвижно закрепленной гайке 6 в ту или иную сторону, опускает или поднимает ползун 8 в направляющих 12. Шпиндель 5 вращается относительно ползуна 8 в подшипниковой опоре. Штампы закрепляют на столе 11 и ползуне 8. Перед ударом по заготовке диск автоматически отводится от маховика, так как специальный выступ 7 на ползуне воздействует на кулачок 9, закрепленный на тяге, и перемещает ее вниз. После удара к маховику 4 прижимается подъемный диск. Ползун поднимается с использованием отскока от удара.

В верхнем положении ползуна диски не касаются маховика и ползун удерживается колодочным тормозом, смонтированным в нижней части шпинделя.

Проскальзывание маховика по диску является недостатком фрикционных прессов. Поэтому есть конструкции пресса, где маховик заменен ротором электродвигателя и соответствующей тормозной системой (рис. 7, б). При включении обмоток статора 2 ротор 1 с винтом 4 вращается электромагнитными силами в подшипниках станины 3. Винт зафиксирован в осевом направлении, поэтому при его вращении неподвижная гайка 5 перемещается вверх и вниз вместе с ползуном 6, жестко связанным с гайкой и двигающимся в направляющих станины вместе с выталкивателем 7 нижнего штампа. Такой пресс называется электровинтовым. Еще есть гидровинтовые прессы, в которых вращение винта осуществляется за счет подачи жидкости под давлениием.

Прессы современной конструкции имеют:

  • устройство программирования энергии серий ударов;
  • верхний и нижний выталкиватели;
  • устройство для сдувания окалины;
  • устройство для механизированной установки и снятия штампов;
  • устройство для загрузки заготовок в рабочую зону пресса;
  • устройство для удаления отштампованных изделий;
  • устройство для ориентации нагретых заготовок и автоматической их подачи к устройству загрузки;
  • программируемый командоаппарат;
  • инерционный механизм переключения.

5. Штамповочное оборудование узкого назначения

Для штамповочных и гибочных работ и для правки и калибровки крупных деталей в кузнечных цехах применяется горизонтальная кривошипная машина, называемая бульдозером (рис. 8) .

По станине 4 посредством кривошипно-шатунного механизма 1 и 2 возвратно-поступательно перемещается ползун 3. Станина имеет упоры 5 для матрицы 6 (рис. 8, б) для гибочных работ. Привод машины осуществляется от двигателя 9 через клиноременную 8 и зубчатую 7 передачи. Бульдозеры рассчитаны на давление от 150 до 5000 кН. Машина делает до 60 ходов в минуту. Ход ползуна от 350 до 750 мм.

Горизонтально-гибочная машина (бульдозер)

Рис. 8. Горизонтально-гибочная машина (бульдозер): а — общий вид; б — двухручьевой гибочный штамп; в — кинематическая схема.

Ковочные вальцы — это однооборотный прокатный стан (рис. 9, а), на валках которого установлены секторные штампы с вырезанными ручьями. В исходном положении штампы повернуты друг к другу так, что зазор между ними наибольший. Рабочий вынимает заготовку 1 (рис. 9, б) из нагревательного устройства и подает ее до упора 2, после чего нажимает пусковую педаль. Штампы 3 делают один оборот и останавливаются. При вращении переменные радиусы штампов по-разному обжимают различные участки заготовки. В результате на ней образуются участки с разными площадями поперечного сечения. Консольные вальцы (рабочие валки имеют подшипниковые опоры только на одном их конце) могут быть одно-, двух-, трех- и многоклетьевыми. Они применяются в серийном и массовом производстве для получения заготовок с большой разницей площадей поперечных сечений для последующей горячей штамповки. Выпускаются консольные одно- и двух- клетьевые вальцы усилием от 125 до 1000 кН, диаметр исходной заготовок до 125 мм.

Вальцы ковочные

Рис. 9. Вальцы ковочные: а — общий вид; б — протяжка в секторном штампе.

Электровысадочные машины применяют для получения поковок типа стержней и труб с утолщениями на концах и в середине, а также предназначенных для последующей штамповки. Заготовительную высадку производят по открытой схеме, окончательную — по закрытой схеме.

Нагревают деформируемую часть заготовки пропусканием тока от вторичной обмотки понижающего трансформатора 3 (рис. 10) . По мере высадки упорный электрод 2 на штоке цилиндра 1 отходит влево и в очаг деформации под действием цилиндра 6, проскальзывая между зажимами электрода 4, попадают все новые участки заготовки 5, которые нагреваются и осаживаются, увеличивая длину высаженной части.

Электровысадочные машины делятся на горизонтальные и вертикальные, гидравлические и пневматические. Имеют номинальное усилие до 630 кН, рассчитаны на обработку сплошной заготовки диаметром до 75 мм; трубной — 150 мм; длина заготовки от 300 до 5000 мм; рабочий ход высадки до 710 мм.

Схема электровысадочной машины

Рис. 10. Схема электровысадочной машины

Кроме названных, применяют:

  • машины радиального обжатия заготовок для изготовления из прутков и труб в горячем и холодном состоянии ступенчатых валов с цилиндрическими и коническими ступенями;
  • высокоскоростные молоты, развивающие скорость инструмента в момент соударения до 40 м/с, что приводит к увеличению температуры заготовки и повышению ее пластичности и позволяет получать поковки с тонкими ребрами и детали из труднодеформируемых сталей;
  • раскаточные машины, в которых заготовка в виде кольца подвергается открытой или закрытой, радиальной или торцевой раскатке в горячем или холодном состоянии для увеличения наружного диаметра, уменьшения толщины и получения нужной ширины. Горячая раскатка позволяет получить кольца с концентрично расположенными волокнами, что крайне необходимо для колец подшипников качения, так как выход волокна торцом на дорожку качения шариков или роликов значительно сокращает работоспособность подшипников

Существуют и другие машины и механизмы для горячей обработки металла давлением.

Источник

Горячая объемная штамповка

Содержание

  1. Процесс горячей объемной штамповки
  2. Преимущества и недостатки процесса
  3. Штамповочные ручьи и их виды
  4. Заготовительные
  5. Штамповочные
  6. Схемы штамповки
  7. Оборудование, используемое для горячей объемной штамповки
  8. Горячая объемная штамповка на молотах
  9. Горячая объемная штамповка на прессах
  10. Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

Метод горячей объемной штамповки использует одно из основных физических свойств металлов — пластичность. Это свойство металлического поликристалла изменять свои размеры при приложении к нему усилия.

Пластичность растет с повышением температуры, поэтому для изготовления сложных объемных деталей заготовки нагревают.

Таким способом изготавливают детали самой разнообразной формы — от деталей часов до колесных дисков автомобиля.

Процесс горячей объемной штамповки

Метод заключается в том, что при приложении высокого давления металл горячей болванки подвергается серии последовательных деформаций, и, не нарушая своей целостности, затекает в свободное пространство специально подготовленных штампов, повторяя их пространственную форму и приходя к заданным размерам. Выступы и впадины в соответствующих локальных областях штампа ограничивают и направляют движение металла, приближая с каждым проходом конфигурацию и габариты болванки к параметрам конечного изделия. При последнем рабочем проходе они формируют замкнутый единый ручей (полость), совпадающий с конфигурацией готового изделия.

Термин горячая объемная штамповка металла указывает на то, что габариты и геометрия заготовки меняются не в одном, а в двух или трех измерениях.

Горячая штамповка в качестве болванок использует круглый или прямоугольный прокат, а также горячекатаный лист. Горячая объемная штамповка проводится и прямо из прутка, если конфигурация детали не очень сложная и достаточно одного-двух проходов. Впоследствии отдельные детали отрубают от прутка.

По своей форме конечные поковки подразделяют на два основных класса:

  • Дисковые: фланцы, крышки, ступицы, прочие круглые (прямоугольные) поковки с длиной, малой относительно диаметра. Здесь выбирают базовую технологическую схему осадки в торец исходной болванки.
  • Удлиненные: рычаги, валы, шатуны и похожие на них по конфигурации детали. Болванка располагается на штампе плашмя, и в ходе нескольких черновых и штамповочных операций ей придают окончательную форму. До завершающего прохода исполняют формовку в ручьях и на вальцах.

По технологическим схемам активно применяются две наиболее употребительных:

  • штамповка в закрытых штампах
  • штамповка в открытых штампах

Горячая объемная штамповка в закрытых штампах осуществляется в штампе с небольшим зазором между его половинами. Подразумевается, что объемы заготовки и готового изделия совпадают. Эту оснастку снабжают двумя поверхностями разъединения, находящимися под некоторым углом. Схема используется в производстве сравнительно несложных по своей форме деталей и позволяет добиться наибольшей однородности внутреннего строения детали и меньшей шероховатости.

При применении схемы горячей объемной штамповки в открытых штампах нет точного соответствия объемов между заготовкой и конечным изделием, происходит активное перераспределение массы металла между частями поковки. Часть металла выдавливается за пределы штампа в специальную канавку и называется облоем. Схема позволяет штамповать детали практически любой конфигурации, поскольку позволяет проводить большое количество черновых и завершающих проходов с промежуточным кантованием болванки.

Читайте также:  Диагностические оборудование при выполнение то

Преимущества и недостатки процесса

Горячая объемная штамповка обладает такими достоинствами, как:

  • Изготовление поковок весьма сложной формы.
  • Снижение потерь материалов.
  • Снижение удельной трудоемкости.
  • Нет необходимости в высокой квалификации штамповщика.
  • Точность соблюдения габаритов и конфигурации.

К минусам метода горячей объемной штамповки относят

  • Сложность операций
  • Значительная энергоемкость
  • Существенная стоимость и трудоемкость проектирования и изготовления оснастки. Штамп приходится делать из высококачественных материалов, и применим он только к данному изделию.
  • Необходимость использовать большее усилие, чем при ковке
  • Лимит веса готового изделия до 3-4 тонн.

В целом горячую объемную штамповку имеет смысл применять при выпуске средних и больших серий, а также, если сложность формы и толщина детали не допускают применение обойтись холодной формовкой.

Нюансы технологии

Технологический процесс горячей объемной штамповки охватывает множество подготовительных и рабочих операций, от поступления материала и до получения конечного изделия.

Проработка технологии включает такие этапы, как:

  • Определяется схема горячей объемной штамповки — в открытых штампах или закрытая, выпускается конструкторская документация.
  • Определяют переходы процесса, с учетом допусков выставляют размеры болванки.
  • Исходя из потребного усилия горячей объемной штамповки выбирают оборудование (пресс, молот, и т. д.).
  • Проектируются штампы.
  • Задается метод нагревания и температурно-временной режим для каждой операции.
  • Определяются отделочно-завершающие операции.
  • Определяются технико-экономические характеристики проектируемого техпроцесса.

Горячая объемная штамповка требует от технологов, конструкторов и цехового персонала глубоких знаний по материаловедению и обширного практического опыта работы с данным процессом.

Сам процесс горячей объемной штамповки разделяется на следующие этапы:

  • Нарезка проката на болванки,
  • Доведение заготовок до рабочей температуры
  • Штамповочные операции
  • Удаление облоя
  • Коррекция формы (при необходимости)
  • Термообработка
  • Удаление окалины
  • Калибровка,
  • Прием службой технического контроля.

До подачи на штамп болванки требуется полностью и равномерно прогреть. На современных предприятиях этим процессом управляет автоматика, обеспечивая заданных график повышения температуры, равномерное прогревание всех заготовок по всему их объему и исключение образования оксидных пленок и зон пониженного содержания углерода. В качестве нагревателей применяют:

  • электроконтактные установки. Нагрев осуществляется путем включения болванки в электрическую цепь и прохождению по ней сильного тока.
  • индукционные системы. Нагрев производится вихревыми токами, возбуждаемыми в приповерхностном слое заготовки;
  • газовые печи. Повышение температуры проходит в изолированной от атмосферы камере, заполненной инертным газом, исключающим образование окалины.

Удаление облоя и пробивка пленок применяется в случае открытой схемы горячей объемной штамповки. При этом используют специальные обрезные и пробивные штампы и кривошипные прессы.

Иногда в ходе выемки изделий из штампа, обрубки облоя или термообработки происходит искривление осей изделия либо нарушение поперечных сечений. Тогда применяют операцию коррекции формы, или правку. Заготовки больших размеров либо изготовленные из высококачественных сталей подвергаются правке, будучи горячими. Операция проводится в чистовом ручье после удаления облоя. Иногда операцию правки совмещают с обрезкой. Изделия небольшого размера корректируют винтовыми прессами по окончании термообработки и остывания.

Термообработку проводят с целью доведения физических свойств изделий до заданных параметров и для облегчения финальной обработки. Операция позволяет также снять остаточные напряжения, уменьшить зернистость, повысить вязкость и пластичность.

Чтобы упростить операции контроля, обеспечить прецизионное позиционирование болванки и снизить износ инструмента на стадии механической обработки, проводят очистку изделий от окалины. Для этого применяются дробеструйные комплексы. В изолированной камере поковки воздухом под большим напором разгоняют стальную дробь и направляют ее на движущиеся, на транспортере изделия. Многочисленные соударения сбивают пленки и хлопья окислов в поверхности, придавая ей матовый внешний вид и одновременно уплотняя приповерхностный слой. Для мелких изделий применяют другую установку — галтовочный барабан. В нем большое количество деталей пересыпается вместе с добавляемыми к ним металлическими шариками или звездочками. Благодаря многочисленным соударениям деталей с них сбивается окалина.

Иногда в последовательность добавляют еще один переход — калибровку. Она проводится с целью избежать финишной обработки, оставляя только шлифовку. Посредством плоскостной калибровки достигают точности габаритов по вертикали. Объемная калибровка служит для доведения габаритов в нескольких направлениях, позволяя также и снизить шероховатость. Для калибровки используют специальные штампы с особо точными ручьями, повторяющими конфигурацию поковки.

Штамповочные ручьи и их виды

Для простых конфигураций изделий горячая объемная штамповка выполняется за один проход.

Если же предстоит отштамповать замысловатое изделие с перепадами толщин и высот, выступы и изгибы — изготовление проводят за несколько проходов, в каждом из которых формовка делается отдельной впадиной на штампе — ручьем. Их подразделяются на два вида:

Заготовительные

Используются для фасонирования приведения материала болванки к пространственной конфигурации, позволяющей провести операции горячей объемной штамповки с минимальными потерями материала.

Виды заготовительных ручьев:

  • Протяжной — растягивает определенные части болванки, сужая их сечение. Применяется серия несильных ударов с переворотом болванки
  • Податной — утолщает сечение болванки, «перегоняя» на это место материал с соседних участков. Применяется также серия несильных ударов с переворотом болванки
  • Пережимной — плющит болванку в месте применения, вызывая увеличение местной ширины. Используется 1-3 сильных удара,
  • Гибочный – используется для деталей с выгнутой осью
  • Осадочный — применяется для изделий, близких к круглой форме. Уменьшает высоту болванки, добиваясь нужной высоты и радиуса

Штамповочные

Используются в завершающей формовке, бывают черновыми и чистовыми.

Черновой используется для изделий сложной конфигурации и в целях снижения износа чистового. Предназначен для приближения габаритов и конфигурации болванки к окончательному изделию. Он глубже и уже, чем чистовой ручей, обладает большими радиусами и уклонами. Эти меры применяются для свободного размещения болванки в чистовом ручье.

Чистовой ручей используется для формовки конечной продукции, изготавливается с припуском на усадку при охлаждении. Устанавливается в середине штампа, поскольку давление и возникающие напряжения при чистовой штамповке максимальны. Для отвода выдавливаемого металла вокруг ручья расположена облойная канавка.

Схемы штамповки

Конкретная конфигурация горячей объемной штамповки выбирается опытным технологом, принимающим во внимание следующие параметры:

  • Размеры детали.
  • Материал.
  • Форма.
  • Доступное оборудование.
  • Лимиты трудоемкости и материальных затрат.

На текущий момент применяется две основные схемы горячей объемной штамповки:

  • с открытым штампом;
  • с закрытым штампом.

Штамповка в закрытом штампе проводится с небольшим зазором между его половинами. Подразумевается, что объемы болванки и конечной детали точно совпадают. Иногда делают две линии примыкания, находящиеся под углом друг к другу. Схема используется для формовки сравнительно несложных по конфигурации поковок и позволяет добиться наибольшей однородности внутреннего строения детали и меньшей шероховатости.

При применении схемы горячей объемной штамповки в открытых штампах нет соответствия объемов болванки и конечного изделия, происходит активное перераспределение массы металла между ее частями. Некоторая часть металла выдавливается за пределы штампа в приспособленную для этого канавку и называется облоем. Схема позволяет штамповать детали практически любой конфигурации, поскольку позволяет проводить большое количество черновых и завершающих проходов с промежуточными поворотами болванки.

Оборудование, используемое для горячей объемной штамповки

Оборудование для горячей объемной штамповки включает в себя:

  • Молоты
  • Кривошипные прессы
  • Горизонтально-ковочные машины

Технология применения каждого класса установок связана с их конструкцией. Молоты допускают такие схемы, как открытая штамповка и штамповка в закрытых штампах

Горячая объемная штамповка на молотах

Технология использует явление преобразования кинетической энергии падающего массивного молота в энергию ударной деформации заготовки. Молоты поднимаются в исходное состояние сжатым воздухом или паром и имеют массу от 0.5 до 25 тонн.

Изменяя высоту подъема молота, можно регулировать силу удара. Ход молота также регулируется, это дает возможность для поворота заготовки во время очередного подъема молота и более точной штамповки. Доступны все подготовительные операции, включая протяжку и подкат.

Точность изготовления деталей на молотах оставляет желать лучшего, что объясняется неминуемым сдвигом частей штампа друг относительно друга в момент удара. Допуски при использовании молотов приходится давать большими, а для обеспечения возможности выемки изделий из пресса делаются большие штамповочные уклоны.

Горячая объемная штамповка на прессах

Горячая штамповка металла проводится и на кривошипных прессах. Главная характеристика оборудования — это развиваемое им усилие, варьирующееся от 6 до 110 МН.

Конструкция кривошипного горячештамповочного пресса имеет жесткий привод и не дает возможности регулировать ход пресса и его усилие. Эти факторы исключают из перечня допустимых операций протяжку и подкат, поскольку для них нужно постепенно увеличиваемое давление.

Отсутствие ударов, постоянный ход штампа и использование направляющих исключает сдвиг, что позволяет добиться точности обработки, принципиально недостижимой на молотах.

Соответственно допустимо задание существенно меньших допусков, штамповочных радиусов и уклонов, что снижает потери материалов и повышает производительность оборудования.

Кроме того, статическая деформация глубже проникает в болванку, чем динамическая, и это делает доступными для обработки материалы с низкой пластичностью.

Отрицательными особенностями кривошипных горячештамповочных прессов являются:

  • окалина запрессовывается в поверхность, для борьбы с этим применяют нагрев в инертной атмосфере или глубокую зачистку болванки;
  • ввиду продолжительного соприкосновения с пуансоном болванка остывает, снижается ее пластичность и заполняемость.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

При горячей объемной штамповке этим методом, установка также приводится в действие кривошипным механизмом, главное деформирующее усилие прикладывается по горизонтали. В дополнение к этому применяется еще один ползун, размещенный под прямым углом. Матрица соответственно также составлена из двух частей, одна из которых является подвижной.

Доступны такие переходы, как высадка, прошивка и пробивка. Для штамповки стержней, колец, труб с утолщениями и отверстиями в качестве заготовок применяют круглый или квадратный пруток.

Эти специализированные устройства позволяют добиваться существенного повышения эффективности. В качестве минусов можно отметить узкую применимость и дороговизну.

Источник



Горячая объемная штамповка металла: суть и преимущества технологии

Горячая штамповка, которая предполагает деформирование металлической заготовки в нагретом состоянии, используется для того, чтобы изменить не только конфигурацию этой заготовки, но и ее размеры. Чаще всего такая технологическая операция применяется для того, чтобы изменить геометрические параметры не в одной плоскости, а в нескольких измерениях. В таких случаях эта процедура носит название «горячая объемная штамповка».

Горячая штамповка обычно применяется в массовых производствах, где требуется большой объем работ

Горячая штамповка обычно применяется в массовых производствах, где требуется большой объем работ

Сущность технологии

Сущность процесса горячей штамповки заключается в том, что готовое изделие из металла получают из нагретой до определенной температуры заготовки, воздействуя на нее давлением, для чего используется специальный штамп. При выполнении горячей штамповки температура заготовки изменяется от состояния просто нагретой поверхности до ковочной. Чтобы ограничить течение нагретого металла в ненужном направлении, на отдельных участках внутренней поверхности штампа выполняют специальные полости и выступы. Таким образом, внутренняя поверхность штампа формирует замкнутую полость (ручей), конфигурация которой полностью соответствует форме готового изделия.

Так выглядит нижняя часть простого одноручьевого штампа

Так выглядит нижняя часть простого одноручьевого штампа

Горячая объемная штамповка (ГОШ) выполняется на металлических брусках различного профиля – квадратного, прямоугольного, круглого или периодического. В отдельных случаях производство готовых изделий по технологии горячей штамповки может выполняться из сплошного металлического прутка. Изначально его часть формируется в поковку с требуемыми геометрическими параметрами, а затем ее отделяют при помощи резки. Однако, как правило, заготовки для горячей штамповки нарезают из металлического прутка.

Наибольшую эффективность штамповка деталей, предполагающая их предварительный нагрев, демонстрирует при серийном и массовом производстве. В частности, в использовании данной технологии для производства металлопродукции крупными и массовыми сериями есть целый ряд преимуществ.

  • Отходы металла, из которого производится продукция, уменьшаются.
  • Увеличивается производительность труда.
  • При помощи данной технологии можно изготавливать изделия даже очень сложной конфигурации.
  • Готовые изделия, полученные методом горячей штамповки металла, отличаются не только особой точностью геометрических параметров, но и высоким качеством поверхности.

Схема технологического процесса изготовления детали типа

Схема технологического процесса изготовления детали типа «шатун» методом горячей объемной штамповки

Технологический процесс горячей штамповки включает в себя большой перечень операций, выполняемых начиная с момента загрузки детали из металла в зону обработки и заканчивая выгрузкой из оборудования готового изделия. Проектирование такого процесса подразумевает соблюдение следующего алгоритма:

  • выбрать метод, по которому будет изготовляться изделие: на штампах с открытым или закрытым ручьем;
  • разработать подробный чертеж готовой поковки;
  • установить, за сколько переходов можно сделать готовое изделие;
  • для каждого перехода разработать чертеж формируемой поковки;
  • в зависимости от требуемой мощности для каждого этапа технологического процесса выбрать соответствующее оборудование и сформировать штампы;
  • перед горячей штамповкой нагреть заготовку, выбрав способ нагрева и режимы его выполнения;
  • в зависимости от требований к качеству готового изделия определить перечень финишных операций, которым будет подвергнута поковка.

На завершающей стадии разработки технологического процесса необходимо выполнить расчет его экономических и технических показателей.

Преимущества и недостатки горячей объемной штамповки

Преимущества и недостатки горячей объемной штамповки

Обработка металла, выполняемая методом горячей штамповки, может осуществляться по различным технологиям, особенности реализации которых зависят от целого ряда параметров: типа используемого оборудования, геометрических параметров и материала изготовления формируемого изделия. По технологии ГОШ можно изготавливать следующие типы деталей.

В качестве таких изделий могут выступать валы различного назначения, шатуны, рычаги и другие детали подобной конструкции. Для их производства используют штамповочный пресс. Обрабатываются они методом горячей штамповки плашмя, при этом исходная заготовка подвергается операции протяжки. Заключительным этапом производства является фасонирование методом свободной ковки, выполняемое в заготовительных вальцах ковочных вальцов.

Это шестерни, фланцы, ступицы, крышки и другие детали круглой или квадратной конфигурации, отличающиеся относительно небольшой длиной. Чтобы изготовить продукцию данного типа, используют технологию осадки, которая выполняется в торец обрабатываемой заготовки. Для реализации такой технологии требуется использовать штамповочные переходы.

Читайте также:  Противопожарное водоснабжение виды и порядок обслуживания

Примеры изделий, изготовленных методом горячей объемной штамповки

Примеры изделий, изготовленных методом горячей объемной штамповки

Штамповочные ручьи

При обработке предварительно нагретых изделий из стали, как и при горячей штамповке латуни, применяют штамповочные ручьи, которые могут быть:

  • протяжными (с их помощью увеличивают длину отдельных участков обрабатываемых деталей: по той части заготовки, которую необходимо удлинить, наносятся частые, но несильные удары, одновременно выполняется кантование обрабатываемой детали);
  • заготовительными (их целью является фасонирование обрабатываемой заготовки: металл перераспределяется в ее общем объеме для того, чтобы придать готовому изделию такую форму, которая обеспечивает минимальный отход материала);
  • пережимными (их выполняют для уменьшения высоты отдельного участка заготовки с одновременным увеличением его ширины);
  • подкатными (ручьи, в которых металл заготовки равномерно распределяется по ее оси, при этом увеличивается диаметр отдельных ее участков);
  • гибочными (в них заготовка поступает с изогнутой осью, формируется поковка, угол изгиба которой составляет 90°).

Этапы сложной штамповки в нескольких ручьях

Этапы сложной штамповки в нескольких ручьях

К штамповочным ручьям, в которых изготовляемый элемент приобретает требуемую форму, относятся:

  • предварительные, или черновые, в которых форма обрабатываемой заготовки максимально приближается к конфигурации поковки (особенности такого ручья, который может и не использоваться при выполнении горячей штамповки, заключаются в том, что он имеет несколько увеличенную глубину, также в нем, по сравнению с параметрами чистового изделия, увеличены уклоны и радиусы скругления);
  • чистовые, в которых деталь приобретает конечную форму, но ее размеры увеличены на величину усадки металла при его остывании (поскольку в таких ручьях на заготовку необходимо оказывать максимальные усилия, располагают их в центральной части штампа).

Технологические схемы штамповки

Из используемых на сегодняшний день схем выполнения горячей штамповки следует выделить только две.

Это технологическая операция, выполняемая в штампе, зазор между подвижной и неподвижной частями которого минимален. Горячую штамповку по данной методике можно выполнять на прессах, когда выступом оснащена верхняя часть штампа, а полостью – нижняя, или на молотах, когда полость находится в верхней части рабочего инструмента, а выступающая часть – в нижней. Применение штампов данного типа требует того, чтобы объемы поковки и готовой детали точно совпадали. Штампы закрытого типа могут иметь не одну, а две плоскости разъема, располагающиеся под прямым углом друг к другу.

Штамповка в одноручьевом закрытом штампе

Штамповка в одноручьевом закрытом штампе

Между подвижной и неподвижной частями штампа для горячей штамповки открытого типа имеется специальный зазор, в который выдавливаются излишки металла, образующиеся в процессе его деформирования. Штампы открытого типа, что является их большим преимуществом, можно применять для поковок любого вида.

Схема штамповки в открытых штампах

Схема штамповки в открытых штампах

Применение штампов закрытого типа также имеет свои преимущества, которые заключаются в следующем.

  • Готовые детали отличаются более однородной внутренней структурой и высоким качеством наружной поверхности.
  • За счет отсутствия облоя уменьшается расход металла.
  • Можно производить изделия из металлов, отличающихся невысокой пластичностью, поскольку такая обработка осуществляется под воздействием высокого напряжения и неравномерного всестороннего сжатия.

Источник

Инструмент и оборудование для горячей объемной штамповки

Инструмент. Основным рабочим инструментом для горячей объемной штамповки являются специальные штампы, предназначенные для изготовления только заданной детали. В некоторых случаях применяют штампы, конструкция которых позволяет осуществлять их переналадку (путем замены отдельных частей и блоков) для выполнения одноименных операций при изготовлении различных деталей. Конструкция штампа должна обеспечивать необходимое формоизменение заготовки, а также прочное закрепление штампа на оборудовании, сохранение точности его установки и удобство транспортирования.

Штампы для горячей объемной штамповки испытывают большие механические и термические нагрузки, поэтому для их изготовления используют высококачественную легированную сталь. В целях экономии дорогостоящей легированной инструментальной стали штампы часто изготовляют не цельными, а со вставками из менее дефицитных металлов. В процессе штамповки штампы обдувают сжатым воздухом для охлаждения и сдува окалины, а также наносят на них смазывающе-охлаждающие жидкости (СОЖ) разных составов. Смазка уменьшает износ штампов, облегчает их заполнение металлом. Изношенные ручьи можно возобновлять неоднократно путем наплавки с последующей обработкой. Стойкость штампов определяется количеством полученных в них поковок. Это количество до первого возобновления ручьев может достигать, например, при штамповке поворотных кулаков 5000 шт., шестерен — 15 000 шт.

Стойкость штампов обеспечивается правильным выбором марки штамповой стали в зависимости от штампуемых поковок, соблюдением технологии изготовления и правил эксплуатации штампов. В последнее время для повышения стойкости штампов применяют наплавку твердыми сплавами их быстроизнашивающихся частей, химико-термическую обработку и лазерное упрочнение.

Условия работы штампов, их стойкость и конструктивные особенности зависят от оборудования, на котором производится штамповка. По видам кузнечных машин штампы подразделяют на молотовые, прессовые, штампы горизонтально-ковочных машин и др.

Конструкция молотового штампа показана на рис. 11.8. Точную установку штампа на молоте осуществляют по обработанным граням 4 и 5, относительно которых изготовлена гравюра рабочей полости штампа. Крепление последнего и его фиксирование выполняют с помощью шпонки, вставляемой в паз 7, и клина, забиваемого между хвостовиком 2 штампа и соответствующей присоединительной поверхностью молота. Отверстие 3 является транспортным.

Рис. 11.8. Молотовый штамп:
1 — паз, 2 — хвостовик, 3 — транспортное отверстие, 4, 5 — обработанные грани

Прессовые штампы, использующиеся на кривошипных и гидравлических прессах, имеют более сложную конструкцию. Штамп, показанный на рис. 11.9, состоит из двух пакетов. В верхнем пакете 2 с помощью болтов 3 закрепляют ручьевые вставки: 7 — гибочный ручей, 5 — черновой ручей, 6 — чистовой ручей. Нижний пакет 9 имеет направляющие колонки 8, а верхний — втулки 4. Нижний и верхний пакеты через отверстия 1 крепятся соответственно на столе и на ползуне кривошипного пресса. Наличие направляющих колонок, во-первых, увеличивает точность совпадения верхнего и нижнего ручьев при смыкании половин штампа, во-вторых, дает возможность собирать и налаживать штампы вне оборудования, что уменьшает его простои.

Рис. 11.9. Сборный штамп кривошипного пресса:
1 — крепежные отверстия, 2, 9 — верхний и нижний пакеты, 3 — болты, 4 -втулки, 5, 6, 7 — ручьевые вставки, 8 — направляющие колонки

Штампы ГКМ (рис. 11.10) в отличие от рассмотренных ранее имеют две плоскости разъема: первую вертикальную, перпендикулярную осям пуансонов 2, и вторую вертикальную, проходящую через их оси и являющуюся плоскостью разъема между неподвижной 3 и подвижной 4 матрицами. При смыкании матриц их ручьи 5 и 6 образуют рабочие полости, в которых под действием пуансонов 2 заготовка приобретает требуемую форму. Пуансоны крепятся в блоке 1 центрального ползуна, неподвижная матрица — в станине ГКМ, а подвижная — в его боковом ползуне.

Рис. 11.10. Трехручьевой штамп ГКМ:
1 — блок центрального ползуна, 2 — пуансоны, 3, 4 — неподвижная и подвижная матрицы, 5,6 — ручьи

Оборудование. Для горячей объемной штамповки применяют штамповочные молоты, прессы, горизонтальноковочные и другие машины.

Из штамповочных молотов наиболее широко используют паровоздушные штамповочные молоты двойного действия с массой ударных частей 0,63 . 25 т (рис. 11.11). Принципы действия паровоздушных штамповочных и ковочных молотов идентичны, отдельные узлы и детали сходны между собой.

Рис. 11.11. Паровоздушный штамповочный молот двойного действия:
1 — предохранительный амортизатор, 2 — рабочий цилиндр, 3 — парораспределительное устройство, 4 — шток, 5 — саблевидный рычаг, 6 — баба, 1,9- верхний и нижний штампы, 8 — тяги системы управления, 10 — подштамповая подушка, 11 — педаль, 12 — шабот, 13 — стойки

Паровоздушные молоты просты по конструкции, удобны в эксплуатации, надежны и широко используются для многоручьевой и одноручьевой открытой штамповки (реже — для закрытой штамповки).

Особенностями конструкции штамповочного молота являются еле дующие: более жесткая конструкция станины (ее стойки 13 жестко крепятся непосредственно на шаботе 12, что обеспечивает более точное совпадение верхнего и нижнего штампов); масса шабота в 20 . 25 раз превышает массу ударных частей. Указанные особенности конструкции штамповочного молота повышают точность получаемых на нем поковок.

Из штамповочных прессов для объемной штамповки применяют кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП), а также гидравлические .

Кривошипные горячештамповочные прессы выпускают усилием до 125 МН. Кинематическая схема КГШП дана на рис. 11.12. Нижний штамп 14 крепится на клиновидной плите 15, верхний штамп 13 — к ползуну 12 пресса. Клиновидная плита 15 служит для регулирования положения нижнего штампа по вертикали. Ползун 12 пресса приводится в движение через шатун 11 от кривошипного вала 10. Последний вращается электродвигателем 4 через клиноременную передачу 3, шкив 2, промежуточный вал 6 и шестерни 7 и 8. Шестерня-маховик 8 может свободно вращаться на валу 10.

Рис. 11.12. Кинематическая схема кривошипного горячештамповочного пресса:
1 — тормоз, 2 — шкив, 3 — клиноременная передача, 4 — электродвигатель, 5 — станина, 6, 10 — промежуточный и кривошипный валы, 7,8 — шестерни, 9 — пневматическая муфта, 11 — шатун, 12 — ползун, 13, 14 — верхний и нижний штампы, 15 — плита

В момент включения пресса на рабочий ход пневматическая муфта 9 соединяет шестерню-маховик 8 с валом 10. Вал совершает один оборот, муфта выключается, а тормоз 1 останавливает вал в верхней мертвой точке. За один оборот вала ползун совершает один рабочий ход, опускаясь и поднимаясь по направляющим в станине 5. В столе и ползуне пресса имеются выталкиватели для удаления поковок из штампов. Они позволяют уменьшить штамповочные уклоны на поковках, а также широко применять штамповку выдавливанием и штамповку в закрытых штампах.

Для изготовления крупных деталей сложной формы служат штамповочные гидравлические прессы усилием до 750 МН. Принцип их действия не отличается от принципа действия ковочных гидравлических прессов, но штамповочные гидравлические прессы имеют более жесткую конструкцию, снабжены выталкивателями, механизмами для установки и смены штампов и др.

На горизонтально-ковочных машинах производят штамповку в разъемных матрицах поковок без облоя и штамповочных уклонов. При штамповке от прутка отпадает необходимость в предварительной разделке последнего на мерные заготовки, так как штампы ГКМ имеют отрезной ручей. Машина имеет жесткую конструкцию, что увеличивает точность поковок.

Привод ГКМ осуществляется от электродвигателя 8 (рис. 11.13). Через клиноременную передачу 9 разгоняется маховик с фрикционной муфтой 10. При включении муфты движение через шестерни 7 передается коленчатому валу 4, который через шатун 5 обеспечивает возврат-но-поступательное движение главного ползуна 11 с пуансоном 12.

Рис. 11.13. Кинематическая схема горизонтально-ковочной машины:
1 — рычаги, 2, 11, 17 — боковой, главный и зажимный ползуны, 3 — кулачок, 4 — коленчатый вал, 5 — шатун, 6 — тормоз, 7 — шестерни, 8 — электродвигатель, 9 — клиноременная передача, 10 — муфта, 12 — пуансон, 13 — упор, 14, 16 — неподвижная и подвижная матрицы, 15 — заготовка

В момент отключения муфты 10 включается тормоз 6, останавливающий коленчатый вал в нужном положении. Немногим раньше главного ползуна срабатывает механизм сжатия заготовки. Осуществляется это следующим образом. Боковой ползун 2 приводится в возвратно-поступательное движение кулачком 3, закрепленным на валу 4. При перемещении ползуна 2 система ломающихся рычагов 1 приводит в движение зажимный ползун 17 с подвижной матрицей 16, которая прижимает заготовку 15 к неподвижной матрице 14 на период высадки пуансоном 12. Исходная заготовка продвигается перед штамповкой до убирающегося упора 13, чем обеспечивается точное дозирование металла на одну поковку.

ГКМ выпускают усилием до 31,5 МН; на них можно штамповать поковки из круглых прутков Ø 20 .. . 270 мм.

Кроме рассмотренных универсальных кузнечно-штамповочных машин применяют специальные машины узкого технологического назначения — ковочные вальцы, горячештамповочные автоматы, электро-высадочные машины и др.

В ковочных вальцах деформирование заготовки 1 (рис. 11.14, а) осуществляется во вращающихся секторных штампах 4 и 6, закрепленных на валках 3 и 7. В момент расхождения секторных штампов заготовку 1 подают до упора 2 клещами 5. При вращении валков заготовка обжимается в соответствии с профилем штампов и выдается из вальцов в сторону вальцовщика. Вальцовка по такой схеме называется формовочной и служит для предварительного профилирования заготовок удлиненной формы — шатунов, рычагов, гаечных ключей и др. (рис. 11.14, б) перед последующей штамповкой на другом оборудовании. Достигаемое при этом перераспределение металла по длине заготовки с учетом формы и сечений поковки позволяет существенно снизить отходы металла и повысить производительность труда при штамповке. Профилирование заготовок на вальцах и их штамповку производят с одного нагрева.

Рис. 11.14. Схема вальцовки (а) и примеры получаемых заготовок (б) и поковок (в):
1 — заготовка, 2 — упор, 3, 7 — валки, 4, 6 — секторные штампы, 5 — клещи

Кроме того, вальцовку применяют для изготовления поковок простой формы (рис. 11.14, в); такую вальцовку называют штамповочной. В этом случае ручьи располагают по всей окружности валков и заготовка движется от вальцовщика. За один оборот валков можно получить цепочку из четырех-пяти поковок и более. Производительность штамповочной вальцовки достигает нескольких тысяч поковок в смену.

Горячештамповочные автоматы по принципу действия сходны с ГКМ; они отличаются высокой производительностью и точностью размеров поковок при малых отходах металла.

Особенностью электровы садочных машин является наличие высадочного механизма, совмещенного с нагревательным устройством в зоне деформации.

Контрольные вопросы

  1. Каковы преимущества и недостатки горячей объемной штамповки?
  2. Перечислите основные способы горячей объемной штамповки.
  3. Какова роль облоя при открытой объемной штамповке?
  4. В чем заключается недостаток закрытой объемной штамповки?
  5. Какова сущность многоручьевой штамповки?
  6. Перечислите отделочные операции после объемной штамповки.
  7. От чего зависит стойкость штампов и как ее можно увеличить?
  8. Назовите основное оборудование, применяемое для объемной штамповки.
  9. Каковы достоинства КГШП и ГКМ но сравнению с молотами?

Источник