5.4. Методичні вказівки

Дана лабораторна робота виконується фронтально. Підгрупа студентів вивчає за схемами та стендом технологічні процеси лиття в оболонкові форми та кокіль, знайомиться з будовою лабораторної установки для виготовлення оболонкових форм та будовою кокілю, плавить (за допомогою учбового майстра) ливарний матеріал (силумін) та виготовляє відливки.

Відливки в кокіль треба виготовляти у такій послідовності:

1. передивитися та очистити поверхні порожнин металевої форми (кокілю);

2. зібрати металеву форму та скріпити її частинки струбцинами;

3. встановити кокіль на металеву підмодельну плиту;

4. надягти спецодяг ливарника та, додержуючись правил безпеки, набрати у розливний ківш розплавлений метал;

5. обережно заповнити розплавленим металом кокіль;

6. через 1-2 хв. розібрати металеву форму та вибити отриману відливку металевим молотком;

7. відрізати литникову систему та зачистити відливку;

8. перевірити якість відливки та порівняти її з відливкою, яка отримана литтям у піщано-глинисту форму.

Послідовність виготовлення відливки в оболонкову форму:

1. підігріти модельну плиту з моделлю в печі до температури 240-260°С;

2. закріпити її на столі лабораторної установки та сформувати на модельній плиті оболонку;

3. модельну плиту разом з оболонкою помістити у піч з температурою 300-350°С на 2-3 хв. для полімеризації зв'язки формувальної суміші;

4. аналогічно виготовити другу оболонкову напівформу;

5. одночасно друга підгрупа студентів виготовляє стрижні;

6. зібрати форму та помістити в металевий ящик; вільний простір засипати піском;

7. залити підготовлену форму металом; після кристалізації вибити відливку з форми, прочистити її поверхню;

8. оглянути відливки, отримані двома методами, переконатися у відсутності зовнішніх ливарних дефектів; порівнянням з еталонами визначити шорсткість поверхні отриманих відливок;

9. зробити висновки.

5.5. Зміст протоколу

1. Назва роботи.

2. Мета роботи.

3. Опис технології виготовлення оболонкової форми та стрижня, склад формувальних та стрижневих сумішей.

4. Ескіз ливарної форми в зборі.

5. Опис технології отримання відливки у кокіль.

6. . Ескіз ливарної форми (кокілю) у зборі.

7. Висновки про виконану роботу.

5.6 Питання для самоперевірки

1. З яких речовин утворюють напівформи для лиття в оболонкові форми?

2. Як виготовляють ливарну форму для лиття в оболонкові форми?

3. Які переваги має лиття в оболонкові форми?

4. Які недоліки лиття в оболонкові форми?

5. З яких матеріалів виготовляють ливарні металеві форми?

6. Які конструкції кокілів ви знаєте?

7. Яка стійкість кокілів при експлуатації?

8. Які переваги має лиття в кокіль?

9. Які недоліки лиття в кокіль?

5.7 Рекомендована література

1. Попович В., Попович В. Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство підручник – Львів, Світ, 2006 – 624 с.

2. Технология конструкционных материалов. Учебник под ред. Г.А. Прейса. Киев: Выща школа, 1991 -392 с.

Лабораторна робота №6

Вивчення формоутворення заготовки методом холодного листового штампування

Мета роботи - практично ознайомитись з технологією холодного листового штампування, будовою і роботою кривошипного пресу і набути деякі практичні навички роботи на ньому.

6.1 Прилади та матеріали

1. Кривошипний прес моделі К1128.

2. Типовий вирубний штамп.

3. Листова сталь (смуга) товщиною 0,7-1,0 мм.

4. Штангенциркуль і масштабна лінійка.

6.2 Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з устроєм і роботою кривошипного пресу К1128.

2. Ознайомитись з устроєм вирубного штампа і принципом його дії.

3. Ознайомитись з технологічними прийомами роботи при холодному штампуванню.

4. Виготовити 8-10 деталей (шайб).

5. Оформити результати дослідів і скласти протокол.

6.3 Загальні відомості

Листова штамповка відноситься до числа найбільш прогресивних і високопродуктивних засобів виготовлення деталей складної форми з тонкими стінками. Деталі, які виготовлені штамповкою, відрізняються достатньою точністю, однотипністю, гарною взаємозамінністю, їх зазвичай не треба оброблювати на металоріжучих верстатах. Штамповані деталі із листового металу виготовляють за одну або декілька послідовно виконуваних операцій. Операції листового штампування розподіляють на: розділювальні, формозмінюючі, пресовочні, комбіновані і штампоскладальні.

Розділювальні операції — відрізка, вирубка-вирізка, розрізка, обрізка, надрізка, пробивка, (просічка), зачистка.

Формозмінюючі операції, пов'язані з перетворенням плоскої заготовки в просторову деталь заданої форми без змінення товщини листового матеріалу — витяжка, формовка, згинання і закатка краю (відбортовка, правка, рел'єфна штамповка, обжим і раздача). До цих операцій відноситься витяжка зі зменшенням товщини матеріалу стінок.

Пресувальні операції, які змінюють товщину вихідної листової заготовки — холодне видавлювання, чеканка, маркування і розмітка. '

Комбіноване листове штампування — сполучення двох і більше технологічно різних окремих операцій штамповок в одну, наприклад, вирубка і витяжка, обрізка і згинання та інші комбінації.

Штампоскладальні операції застосовуються для з'єднання декількох деталей в один виріб (вузол). При цьому використовуються процеси запресовування, згинання, заклепки, закатки, холодного пластичного зварювання тиском та інші.

Різання листового матеріалу на мірні заготовки виробляється в заготовчих відділеннях штампувальних цехів на ножицях або на пресах за допомогою відрізних штампів. Ножиці в основному використовують трьох типів: з паралельними ножами; з похилими ножами—гільйотинні та дискові.

При різанні (вирізанні) листового матеріалу в штампах роль верхнього ножа виконує пуансон, а нижнього нерухомого — матриця. При цьому пуансон має менші розміри, ніж отвір в матриці. За допомогою штампів можна виробити слідуючі основні процеси різання: відрізку, вирубку-вирізку, пробивку, надрізку, розрізку, обрізку, зачистку. Деякі із операцій можуть бути об'єднані в одному штампі.

Для штампів з паралельними ріжучими краями (кут нахилу ф = 0°, кут різання δ=90°) зусилля вирубки:

Р = КFτ = KUSτ,

де К = 1,0-1,3 — коефіцієнт, який враховує властивість металу, товщину листа, форму і розміри вирубаного виробу і т.д. F — площина вирубки (зріз), мм²;τ— опір вирубці, який приймається рівним (0,8-0,85) σ_ь;. U — периметр (довжина контуру) деталі, яка вирубається, мм; S — товщина матеріалу, мм.

Для зменшення зусилля вирубки і забезпечення більш плавної роботи пресу використовують штампи з похилими ріжучими краями пуансону та матриці. При цьому зусилля вирубки може бути знижено на 30—50%.

При вирубці деталей скошення ріжучих країв робиться на матриці, а пуансон повинен бути плоским. Тоді одержана деталь також буде плоскою, а відходи (смуга) зігнутими.

При пробивці отвору скошення робиться на пуансоні, а матриця повинна бути плоскою. В цьому випадку деталь буде плоскою, а відходи, які видаляються з матриці, будуть згинатись. Велике значення в процесі вирубки мають проміжки між пуансоном і матрицею. Вони встановлюються в залежності від властивостей і товщини оброблюваного матеріалу. При нормальному режимі роботи пресу (п < 140 об/хв) для низько вуглецевої сталі товщиною від 0,5 до 10 мм мінімальні проміжки складають 4-10% товщини матеріалу.

Перед вирубкою складають карти розкрою листового матеріалу, ціль яких — найбільш раціонально розташувати вирубані деталі на заготовці. Це дозволяє при масових випусках деталей економити значну кількість металу (вартість матеріалу штампованих деталей біля 60-80% від загальної вартості). Показником раціонального розкрою є коефіцієнт використання матеріалу:

К = F_о / F_заг 100%,

де F_о — корисна площина деталі, мм²; F_заг — потрібна площина заготовки для виготовлення деталі, мм².

Для вирубання деталі простої форми із заготовки товщиною до 3-4 мм матрицю і пуансон виготовляють з інструментальної сталі марок У10А і У8А. При вирубанні деталей складної форми і з матеріалу товщиною більше 4 мм пуансон і матрицю роблять з легованої сталі марок Х12М, 9ХВГ, 5ХВ2С, Х12, Х12ТФ і інш. Матриці і пуансони підлягають термічній обробці (гартування та відпуск) з наступним шліфуванням і поліруванням робочих поверхонь. Твердість пуансонів і матриць повинна складати 58-62НRC.

Для змазування ріжучих кінців матриці і пуансона при штампуванні сталевих деталей використовують веретене, машинне і трансформаторне масла, при штампуванні латуні — мильну емульсію, а при штампуванні алюмінію — машинне масло №6.

Для штампування листових деталей використовують два типи

штампів: 1) спрощені - для вирубних (пробивних), згинальних, витяжних і формувальних операцій; 2) універсальні.

Спрощені штампи мають мінімальну кількість простих допоміжних деталей (направляючих, з'ємників, фіксаторів і т.п.), а робочі їх частини (матриці і пуансони) виготовляють із дешевих доступних матеріалів.

На спрощених штампах (рис. 6.1) можна вирубати деталі з сталі товщиною до 2,5 мм, а з кольорових металів — товщиною до 6 мм.

На спрощених штампах, які призначені для операцій витяжки, формовки і відбортовки, виготовляють крупно габаритні деталі складної конфігурації з матеріалів товщиною до 1,5 мм (облицювальні деталі автомобілів, автобусів і т.д.). Значне розповсюдження одержали для виготовлення різних виробів спрощені штампи із пластмас.

Рис.6.1. Типовий штамп для вирубки шайб:

1 — вирубний пуансон; 2 —хвостовик; 3 — верхня плита; 4 — тримач пуансона; 5 — планка-з'ємник; 6— планки; 7 — нижня плита; 8 — матрицетримач; 9 — упор; 10 — матриця; 11 — колонки; 12 — втулка.

Універсальні штампи являють собою універсальні блоки, в яких закріплюються змінні робочі частини: матриці і пуансони, переставні упори, направляючі лінійки і т.д. Поелементне штампування в універсальних штампах, розташованих в лінію, дозволяє використовувати груповий метод виготовлення деталей з листових матеріалів. Для холодного листового штампування найбільше розповсюдження одержали кривошипні (рис.6.2) та ексцентрикові преси, які розподіляються на одностоєчні, з розташуванням кривошипно-шатунного механізму по одну сторону від опор, та двухстоєчні, в яких вказаний механізм, знаходиться між опорами. Останні бувають відкритого та закритого типів.

За технологічною ознакою преси підрозділяються на два типи: загального і спеціального призначення. До пресів загального призначення відносяться універсальні кривошипні преси простої дії, а до пресів другого типу — витяжні преси подвійної і потрійної дії, багатопозиційні, преси-автомати, чеканні і інші.

Рис. 6.2. Прес моделі К1128:

1 — ножна педаль "Пуск" повзуна; 2 —_; дві кнопки "Пуск" повзуна; 3 — плита підштампова; 4 — кнопка "Стоп"; 5 — кнопка "Пуск" електродвигуна; 6 — повзун; 7 — шатун; 8 — вал кривошипний; 9 — муфта вмикання; 10 — маховик; 11 — стіл; 12 — кнопка вмикання електродвигуна; 13 — елктрошкаф; 14 — станина.

Преси загального призначення призначаються для виконання самих різних, але в основному простих робіт, а преси спеціального призначення — для більш складних витяжних та інших робіт. За кількостю шатунів преси підрозділяються на одно-, двух- і чотирьох- шатунні. Одностоєчні і двухстоєчні відкритого типу кривошипні преси виготовляють з номінальними зусиллями до 200 тс та більше. Двухстоєчні кривошипні преси закритого типу, призначені для штампування великих листових виробів, виробляють з номінальним зусиллям до 3000 тс. Преси цього типу мають закритий привід, розташований в верхній частині, а повзун пересувається в масивних направляючих стойках, які мають проєми, призначені для подачі листової заготовки і видалення відходів.

Преси подвійної дії (рис. 6.3.) частіше використовують при виготовленні виробів з глибокою витяжкою.

Рис. 6.3. Схема роботи пресу подвійної дії

Вони мають два повзуна: зовнішній 2, який приводить в дію прижим 3, і внутрішній 1, який пересуває пуансон 4, який входить в матрицю 5 і видавлює виріб 6.

Преси потрійної дії, як правило, застосовують для витяжки складних крупно габаритних деталей з наявністю порожнин, які утворюються внаслідок зворотньої витяжки. Ці преси мають три повзуни: два верхніх, з таким же призначенням, як і преси подвійної дії, і нижній, який пересувається всередині столу преса в напрямку, протилежному руху верхніх повзунів. В останні роки для штамповки сталі використовують гідравлічні преси простої і подвійної дії з зусиллям 100-200 тс. Деталі з товстої листової сталі штампують в гарячому стані на потужних гідравлічних пресах з тиском до 7000 тс. Останнім часом утворюються цілі лінії, які оснащені гідравлічними листоштамповочними пресами.