3.5.2. Оборудование узкого назначения

Ковочные вальцы — однооборотный прокатный стан, на валках которого установлены секторные штампы с вырезанными ручьями (рис. 3.40, а). В исходном положении штампы повернуты друг к другу так, что зазор между ними наибольший. Рабочий вынимает заготовку 1 из нагревательного устройства и подает ее до упора 2, после чего нажимает педаль. Штампы 3 делают один оборот и останавливаются. При вращении переменные радиусы штампов по-разному обжимают различные участки заготовки. В результате на заготовке образуются участки с разными площадями поперечного сечения.

. Закрытые вальцы имеют подшипниковые опоры на обоих концах рабочих валков 2 и могут иметь консольные концы 3; 1-станина с приводом. Заготовка проходит последовательно несколько ручьев с кантовкой на 90 перед каждым. Они применяются в серийном и массовом производстве для получения заготовки с большой разницей площадей поперечных сечений для последующей горячей штамповки. Диаметр исходной заготовки – до 125 мм.

.

Рис. 3.40. Вальцы ковочные

Сущность поперечно-клиновой прокатки на валковых станах состоит в обжатии заготовки клиновыми выступами за один оборот валков. Уменьшение диаметра обжимаемой выступами части заготовки сопровождается ростом длины заготовки или утолщением участков заготовки, примыкающих к обжимаемому. Применение поперечно-клиновой прокатки взамен резания сокращает расход металла, повышает производительность труда и долговечность деталей, обеспечивает точность размеров по 12-му квалитету. Поперечно-клиновая прокатка простым в изготовлении плоским инструментом на станах может быть эффективной при выпуске 2–10 тыс. шт. Валково-сегментные станы поперечно-клиновой прокатки отличаются высокой производительностью, позволяют легко автоматизировать загрузку и выгрузку. Известны трехвалковые станы для поперечно-винтовой периодической прокатки деталей диаметром 12–220 мм, эффективные для изготовления деталей типа полуосей автомобилей и тракторов, отличающиеся небольшими усилиями, недорогой оснасткой, высокой производительностью и качеством деталей.

Одно из направлений технического прогресса — замена штамповки на ПШМ штамповкой на КГШП. Преимущества КГШП: более высокая производительность и высокая точность поковок, значительная экономия металла, меньшая себестоимость, лучшие условия труда, возможность более широкого применения средств механизации и автоматизации. Но, как указывалось ранее, из-за отсутствия на КГШП протяжных и подкатных ручьев нельзя получать длинные поковки с большой разницей площадей поперечных сечений. Формовка заготовок с помощью ковочных вальцов повышает универсальность и технологические возможности КГШП. В крупносерийном и массовом производстве применяют механизированные и автоматические линии горячей штамповки, состоящие из индукционного нагревателя, ковочных вальцов, КГШП и обрезного пресса, соединенных между собой транспортерами для передачи заготовки и поковки от агрегата к агрегату. Эффективна вальцовка и перед последующей штамповкой на ПШМ (вместо подкатки и протяжки, которые выполняются за несколько ударов молота и снижают производительность). Применение вальцовки в 1,5–2,5 раза повышает производительность.

Электровысадочные машины (ЭМ) предназначены для получения поковок типа стержней и труб с утолщениями по концам и в середине. В частности, на ЭМ получают заготовки с большой разницей поперечных сечений для последующей штамповки на КГШП, ВП и др. Заготовительную высадку (для последующей штамповки) проводят по открытой схеме, окончательную (для получения готовых поковок) — по закрытой схеме, когда для получения высокой точности диаметр утолщения ограничивается матрицей. Себестоимость получения поковок на ЭМ ниже, чем на ГКМ.

Деформируемую в очаге деформации часть заготовки нагревают методом сопротивления за счет пропускания тока от вторичной обмотки понижающего трансформатора 2 (рис. 3.41). По мере высадки упорный электрод 1 на штоке цилиндра 6 отходит влево и в очаг деформации под действием цилиндра 4, проскальзывая между зажимами электрода 3, попадают все новые участки заготовки 5, которые нагреваются и осаживаются, увеличивая длину высаженной части. Соотношение размеров заготовки в очаге деформации l_в£3d (l_в — длина, d — диаметр) обеспечивает ее продольную устойчивость. За счет непрерывно-последовательной высадки на ЭМ можно получать большие (массивные) головки.

Рис. 3.41. Схема электровысадки

ЭМ делятся на горизонтальные и вертикальные, гидравлические и пневматические.

Машины радиального обжатия заготовок применяют для изготовления из прутков и труб в горячем и холодном состоянии ступенчатых валов с цилиндрическими и коническими ступенями, в частности, для получения заготовок переменного сечения для последующей горячей штамповки. Они бывают двух типов. В ротационно-ковочных машинах (рис. 3.42, а) бойки движутся за счет вращения шпинделя 4. Ползуны 1 с бойками 2, наскакивая на ролики 6 (находящиеся в сепараторе 7 и опирающиеся на обойму 5), перемещаются к центру шпинделя 4, радиально обжимая заготовку 3. Прокладки 8 служат для настройки на размер изделия.

Радиально-обжимные машины (РОМ) делят на роликовые, шатунные, рычажные. В РОМ (рис. 3.42, б) заготовка 2 (удерживаемая манипулятором), вращаясь и перемещаясь в осевом направлении, деформируется частыми ударами трех бойков 3, получающих возвратно-поступательное движение от эксцентриков 1. Существенные отличия радиально-обжимных машин от ротационно-обжимных — отсутствие вращения инструмента вокруг оси заготовки и наличие жесткой кинематической связи между эксцентриковым валом, шатуном и бойком. Они производят меньше шума и отличаются повышенной стойкостью бойков и приводящих их в движение элементов.

Раскатка колец относится к процессам, в которых заготовка деформируется по частям, что ведет к уменьшению потребного усилия и сил трения. Различают открытую и закрытую, радиальную и торцевую раскатку. При открытой радиальной раскатке (рис. 3.42, в) заготовку 1 устанавливают на внутренний, неприводной валок 2 машины. Наружный валок 3 вращается и осуществляет обжатие заготовки. Направляющий ролик 5 не позволяет кольцу перекашиваться при раскатке. Контрольный ролик 4 выдает сигнал на прекращение обжатия заготовки, когда ее диаметр достигает необходимой величины. Горячая раскатка позволяет получить кольца с тангенциальным (направленным концентрично отверстию) волокном, что крайне необходимо для колец подшипников качения, т. к. выход волокна торцом на дорожку качения шариков или роликов значительно сокращает работоспособность подшипников.

В тех случаях, когда необходимо получать заготовки колец с высокоточным наружным диаметром или шириной, последние ограничиваются обоймой и раскатка называется закрытой. Торцевая раскатка служит для образования буртов на кольцах, создания на торце колец фасонного рельефа и получения деталей типа тонкого диска. При торцевой раскатке (рис. 3.42, г) наружный бурт образуется путем осадки торца вращающейся в обойме 3 (раскатка здесь полузакрытая) трубной заготовки 1 вращающимся роликом 2.

Применение холодной торцевой раскатки позволяет получать детали с точностью размеров по 8–11-му квалитетам с параметром шероховатости Ra=5–0,63, сокращать расход металла на 30% и трудоемкость на 20% по сравнению с получением колец обработкой резанием.

Осадка обкатыванием (называемая иногда сферодвижной штамповкой, рис. 3.42, д) характеризуется последовательным воздействием на поверхность заготовки 1 перекатывающегося пуансона 2. Таким образом, в каждый данный момент пуансон соприкасается только с частью поверхности заготовки. Уменьшение протяженности очага деформации резко снижает силы трения и примерно в пять раз усилие штамповки при увеличении времени, затрачиваемого на штамповку; облегчается также заполнение штампа металлом. Особенно эффективна осадка обкатыванием для протяженных низких поковок. Например, замена вырубки из листа заготовок дисковых отрезных фрез наружным диаметром 120 мм и толщиной 3 мм из стали Р6М5 горячей осадкой обкатыванием со степенью деформации 90% уменьшает расход металла на 30%, создает более выгодное для зуба фрезы направление волокна, позволяет точно выдерживать толщину заготовки (3 ± 0,2) мм.

Автоматы горячештамповочные многопозиционные (МГА) для штамповки коротких изделий (гаек, шестерен, колец шарикоподшипников) представляют собой кривошипные машины, работающие следующим образом.

Пруток подается с автоматического стеллажа в индукционный нагреватель, а после нагрева — в автомат, на позицию отрезки до упора. Разъемная матрица надежно зажимает пруток, обеспечивая хорошее качество реза. Заготовка удерживается в ноже лапкой и переносится на первую позицию штамповки, где пуансоном заталкивается в матрицу для свободной осадки. Современные автоматы имеют позицию отрезки и три-четыре позиции штамповки для осадки, обратного выдавливания и пробивки. Матрицы и пуансоны штамповочных позиций снабжены выталкивателями. С позиции на позицию заготовку переносит специальный механизм с клещами. Для контроля правильности положения заготовки предусмотрены щупы. Штамповка выполняется сразу на всех позициях.

Рис. 3.42. Схемы ротационной обработки

Для штамповки изделий стержневого типа (болтов) существуют горизонтальные многопозиционные автоматы, например A3024, прессы-автоматы фирмы "Пельтцер" (с тремя-четырьмя позициями) и многопозиционные автоматы фирмы "Кайзерлинг". Автоматы для горячей штамповки применяют в серийном, крупносерийном и массовом производстве поковок с массой, обычно не превышающей 3–5 кг с высокой стабильностью размеров, с небольшими (0,5–1 мм на сторону) припусками без заусенцев и уклонов.

В массовом производстве колец, роликов, шаров и других подобных деталей заготовки эффективно изготавливать прокаткой (рис. 3.42, е). Соответственно выпускают шаропрокатные станы, станы холодной прокатки ребристых труб (ХПРТ) для теплообменников и др. Зубопрокатные станы позволяют накатывать зуб на колесах с модулем до 15 мм, диаметром до 1000 мм, производительностью 40–5 шт./ч. При накатывании (рис. 3.42, ж) заготовка 1 зажимается шпинделями 2, при вращении нагревается секторными индукторами, затем обкатывается в гладких валках 3 при их сближении для калибровки и придания венцу вогнутого профиля, обеспечивающего хорошее заполнение вершин зубьев на торцах венца. Затем шпиндели валков расходятся, заготовка перемещается в осевом направлении на уровень зубонакатных валков 4 с ребордами 5 (препятствующими вытеканию металла в осевом направлении и тем самым способствующими получению полнопрофильного зуба на торцах колеса) и снова прокатывается при сближении валков. По сравнению с резанием при накатывании зубьев экономится металл, уменьшается трудоемкость обработки зуба, возрастает прочность.