2. Область применения
Анализ номенклатуры поковок, выпускаемых кузнечными цехами машиностроительных предприятий, показывает, что значительная часть поковок может быть изготовлена с применением выдавливания. Вопрос о выборе рационального технологического варианта решается технико-экономическим расчетом.
Как правило, применение штамповки выдавливанием, взамен обычной, позволяет снизить расход металла на 15-20 % (для полых поковок 20-30 %). В то же время при выдавливании применяется более дорогая и менее стойкая штамповая оснастка. Поэтому экономия металла окупает повышенные затраты только при крупносерийном и массовом производстве. Применение штамповки выдавливанием стержневых поковок взамен высадки на ГКМ нецелесообразно ввиду недостаточной экономии металла, получаемой при этом.
Кроме экономии металла, выдавливание обеспечивает повышение точности поковок за счет уменьшения величины припусков и напусков, повышение производительности и снижение трудоемкости обработки. При выдавливании сравнительно легко осуществить механизацию и автоматизацию штамповки.
Поковки, изготовляемые выдавливанием, можно свести к следующим основным группам:
1. Сплошные стержневые поковки с утолщением на одном конце.
2. Поковки типа многоступенчатых валиков.
3. Полые поковки.
4. Поковки с местными утолщениями или отростками в поперечных или наклонных направлениях.
3. Особенности конструирования поковок
Общими требованием является максимально возможная простота формы поковки и плавность сопряжения. Для стержневых наиболее технологичным является цилиндрический стержень постоянного сечения. По мере усложнения формы стержня (конические участки, цилиндрические ступени) значительно усложняется конструкция и изготовление инструмента, повышается его стоимость. При конструировании стержневых поковок следует стремиться к тому, чтобы форма стержня максимально приближалась к цилиндрической. Для получения резких сопряжении, если они необходимы в поковке, требуется введение дополнительной технологической операции. Форма отверстий также должна быть по возможности простой, не иметь большого количества ступеней и переходов. Наиболее простой является цилиндрическое отверстие – гладкое или с небольшим конусом, с расширением в сторону утолщения.
При назначении припусков и допусков следует иметь в виду, что поковка состоит из элементов, полученных выдавливанием, и элементов, полученных открытой штамповкой, на которые распространяется ГОСТ 7505.
Поперечные размеры стержневых элементов, полученных выдавливанием, могут быть выполнены с более высокой точностью. Допуски на эти элементы при необходимости могут быть уменьшены на 40-50 %, а припуски на 25-30 % по сравнению с допусками по ГОСТ 7505. Стержневые и полые поковки, полученные выдавливанием с применением окончательного ручья закрытого типа, имеют значительные колебания длины. В зависимости от конкретных условий производства для них возможны 2 варианта назначения допусков на длину:
1. назначается
широкое поле допуска с большим
положительным отклонением (
);
2)
устанавливают после отрезки допуск
,
определяемый
точностью резки.
При штамповке утолщения с облоем течение металла в стержень ограничивается жестким толкателем, и длина стержня получается стабильной. Допуск на длину назначается в соответствии с ГОСТ 7505 с некоторым увеличением плюсового отклонения, учитывающим упругую деформацию выталкивателя. Техническими условиями на поковки, штампуемые по безоблойному варианту, допускается торцовый заусенец по периметру утолщения. Во многих случаях также допускаются продольные риски на выдавливаемом стержне, возникающие в результате износа очка матрицы.
Допуск на разностенность полых поковок штампуемых выдавливанием определяется по таблице.
Таблица №1
Разностенность полых заготовок, штампуемых выдавливанием.
Диаметр отверстия |
Разностенность на 100 мм длины при номинальной толщине стенки |
|||||
905 |
5-10 |
10-16 |
16-22 |
22-30 |
30-40 |
|
До 25 |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
0.7 |
0.8 |
0.9 |
25-35 |
0.6 |
0.7 |
0.8 |
0.9 |
1.0 |
1.1 |
35-50 |
0.8 |
0.9 |
1.0 |
1.1 |
1.2 |
1.3 |
50-75 |
1.0 |
1.1 |
1.2 |
1.3 |
1.4 |
1.5 |
Горячее выдавливание как способ штамповки не предъявляет особых специфических требований к механическим характеристикам и структуре стали. Вследствие благоприятной схемы напряженного состояния (всестороннего неравномерного сжатия), трудно штампуемые открытым способом стали, при выдавливании могут обнаружить высокую пластичность, позволяющую получить поковку без дефектов, характерных для малопластичных материалов.
В автомобильной промышленности применяют углеродистые стали 20, 35, 40, 45, хромистые стали 30Х, 35Х, 38ХА, 40Х, 45Х, 18ХНВ, 40Х14ВА, 20ХНМ, 40ХНМА, 15ХГНТА, 18ХГТ, 30ХГТ, 35ХГСА. Для выдавливания поковок клапанов автомобильных двигателей применяют, жаропрочные стали Х9С2, Х10С2М, 4Х14Н14В2М (ЭИ 69), 3Х13Н7С2 (ЭИ-72), 80Х20НС (ЭИ-992), 4Х10С2М (ЭИ-107), 4Х22Н4М (ЭИ-48), 5Х20Н4АГ9 (ЭП 303). В подшипниковой промышленности обратным выдавливанием изготавливают кольца карданных подшипников из ШХ5; калибры – вставки из стали Х и ШХ15.
Углеродистые и низколегированные конструкционные стали обладают хорошей технологической пластичностью, и выдавливание их возможно во всем диапазоне режимов, практически применяемых при штамповке. Жаропрочные стали мартенситно-карбидного класса, применяемые для изготовления клапанов, турбинных лопаток менее пластичны и поэтому более чувствительны к режимам выдавливания.