26 Нагрев заготовок для объемной штамповки и свободной ковки.

После разделки металла на исходные заготовки, производится нагрев. Температура выполняется определенной:

Нижний предел - температура по фазовым превращениям;

Верхний предел – например, для стали это температура пережога. Для углеродистых сталей t =723^о , иначе при деформации получиться наклеп и t_max =1200^оС.

Нагрев заготовки осуществляется в каменных печах, в печах с выдвижным поддоном.

При штамповке – полуметодические, методические, карусельные и конвеерные, а также нагрев токами высокой частоты, в электролите солевых растворах, жидком стекле.

Нагрев в пламенных печах. Необходимо вести с определенной скоростью (до определенной t). На температуру нагрева влияет температура печи, способ укладки заготовки в печь (k_t –коэф укладки), формы и размеры заготовки, коэф теплопередачи k, коэф теплопроводности λ, удельная теплоемкость, пластичность.

Форма и размер – если l≥3d, то температура нагрева не зависит от длины.

Коэф укладки k_t - при l≥3d, k_t =1; l=2d, k_t =0,98; l=0,5d, k_t =0,92; l=d, k_t =0,7.

Укладка заготовок в печь определяют неравномерность нагрева поверхности, в зависимости от расстояния между заготовкой и формой сечения.

Коэф теплопередачи k – зависит от излучения поверхности. Блестящие заготовки нагреваются дольше. Уменьшается с увеличением температуры заготовки, увеличивается при увеличении t_n (температурный напор – разность между t печи и заготовки).

Коэф теплопроводности –теплоемкость и плотность .для стали зависит от содержания углерода и вредных примесей. Все легированные добавки уменьшают λ.

Удельная теплоемкость – чем выше содержание углерода, тем выше tнагрева.

Плотность заготовки – чем выше плотность, тем выше tнагрева.

27Охлаждение и термообработка поковок.

Высоколегированные стали необходимо охлаждать медленно. Иначе возможна их закалка, которую снимет отжиг. Малоуглеродистые стали охлаждаются быстро.

Всякие поковок обрабатывают термической обработкой. Термическая обработка – отжиг для снятия внутренних напряжений. Чаще всего применяют полный отжиг (выше темп Ас3=723), дается выдержка и охлаждение.

28 Сущность объемной штамповки и область ее применения

При объемной штамповке формообразование заготовки происходит в полости специального инструмента (штампа). Объемной штамповкой получают поковки разнообразной формы массой от нескольких граммов до 1 т и более. Отштампованная заготовка называется штампованной поковкой или просто поковкой. П[оковка представляет собой точную копию ручья штампа.

Вели исходная заготовка нагрета до ковочной температуры, то происходит объемная горячая штамповка. Если заготовка не нагрета, то имеет место объемная холодная штамповка.

Исходным материалом для объемной штамповки, как уже указывалось, служат прокатанные или прессованные прутки, обычно диаметром более 20 мм. Для объемной штамповки чаще всего используют углеродистую или низколегированную сталь.

Последовательноесть технологического процесса изготовления поковки следующая: резка исходного металла на заготовки, нагрев заготовок, штамповка, обрезка заусенца, термообработка поковок, очистка от окалины, правка и контроль поковок.

В качестве машин - орудий для объемной горячей штамповки - применяют главным образом штамповочные молоты и прессы различной конструкции.

В зависимости от типа штампа различают штамповку в открытых, закрытых штампах и в штампах для выдавливания.

Штамповка в открытых штампах характеризуется тем, что зазор между верхней и нижней частями штампа является переменным и уменьшается в процессе деформирования металла (рисунок 4.24, а-д). В зазор вытекает излишек металла, который образует заусенец (облой). Последний является нежелательным отходом, однако он необходим для обеспечения полного заполнения ручья штампа.

Штамповка в закрытых штампах отличается тем, что небольшой зазор между верхней и нижней частями штампа обеспечивает лишь их взаимную подвижность и в процессе деформирования металла остается постоянным (рисунок 4.24, е-к).

Отсутствие заусенцев в закрытых штампах сокращает расход металла, исключает необходимость в обрезке заусенца. Штамповка в закрытых штампах производится главным образом на ГКМ. В последнее время получают распространение молотовая штамповка в закрытых штампах, которую иначе называют безоблойной штамповкой. Закрытые штампы применяют также на кривошипных горячештамповочных прессах.

Однако этот тип штампов применяется для сравнительно простых деталей, в основном тел вращения, и требует использования точных заготовок из калиброванного проката или предварительно обработанных.

При штамповке в штампах для выдавливания (рисунок 4.25) расход металла на изготовление поковок снижается (до 30 %), поковки получаются точные, максимально приближающиеся по форме и размерам к готовым деталям, производительность труда при механической обработке увеличивается в

1,5.. .2,0 раза. Поковки имеют высокое качество поверхности, плотную микроструктуру. Точность размеров достигает 12-го квалитета. Однако требуются тщательная подготовка исходных заготовок под штамповку, высокая точность изготовления и наладки штампов, использование специальных смазок. Этим способом получают заготовки из углеродистых и легированных сталей, алюминиевых, медных и титановых сплавов. Широкое применение сдерживается высокими удельными усилиями деформирования, большими энергозатратами и низкой стойкостью штампов.

При штамповке выдавливанием в разъемных матрицах последняя имеет одну или несколько плоскостей разъема, по которым ее части прилегают друг к другу (рисунок 4.26). Общей особенностью штампуемых заготовок является то, что они состоят из двух частей: центральной - в виде сплошного или полого цилиндра, призмы и периферийной - в виде фланцев, отростков, выступов, ребер и пр. К преимуществам штамповки в разъемных матрицах по сравнению с открытыми штампами относятся: отсутствие заусенца; возможность получения поковок без штамповочных уклонов или с незначительными уклонами (до 1 ...3 °С); максимальное приближение формы поковки к форме готовой детали за счет формирования внутренних полостей; возможность получения поковок с более высокой точностью размеров за счет постоянства усилия деформирования.

Перспективно применение штамповки жидкого металла и штамповки выдавливанием в разъемных матрицах. Штамповка жидкого металла занимает промежуточное положение между обычной штамповкой и литьем под давлением. Этим способом получают тонкостенные заготовки, различные по сложности и по массе (до 10 кг), с высокой плотностью металла и повышенными механическими свойствами: заготовки зубчатых колес, фланцы, корпусные детали и крышки, пресс-формы для переработки пластмасс, барабаны и т.п.

При штамповке выдавливанием в разъемных матрицах последняя имеет одну или несколько плоскостей разъема, по которым ее части прилегают друг к другу (рисунок 4.26). Однако штамповка в разъемных матрицах требует более сложных и дорогостоящих оборудования и технологической оснастки, нескольких штамповочных переходов с промежуточными нагревами, повышенного усилия деформирования.