2.4.1 Кованные и штампованные заготовки

Рекомендации по выбору заготовок, получаемых давлением, приведены в таблице 14, приведенной в конце методических указаний.

а) Свободная ковка.

Методом свободной ковки изготавливают заготовки массой до 200 т и более.

Поковки изготавливаются на ковочных молотах и гидравлических ковочных прессах, причем производительность прессов на 30 – 50 % выше, чем молотов.

Мелкие и средние поковки выполняют методом свободной ковки только в единичном производстве, так как заготовки имеют большие припуски (на молотах от 5 3 до 34 10 мм, а на прессах от 10 3 мм до 80 14 мм в зависимости от размеров) и низкую точность, вследствие чего большая доля трудоемкости падает на механические цехи. Поковки для крупных деталей изготавливаются независимо от типа производства в тяжелом машиностроении исключительно методом свободной ковки.

Припуски и допуски на поковки из углеродистых и легированы сталей, получаемых свободной ковкой, назначают по ГОСТу 7829 – 98 – на молотах и по ГОСТу 7062 – 98 – на прессах. Технические требования на заготовки назначают по ГОСТу 8479 – 85.

б) Штамповка в подкладных штампах.

Штамповка в подкладных штампах в мелкосерийном производстве на ковочных молотах и гидравлических ковочных прессах применяется для повышения точности заготовок.

Простые поковки можно получить непосредственно из круглого, квадратного, шестигранного проката. При этом обычно проводят свободную ковку, а затем заготовку доштамповывают в подкладных штампах. В подкладных штампах получают поковки массой до 150 кг, чаще более мелкие – до 5 кг с относительно сложной формой, без напусков, вследствие чего снижаются припуски на обработку. Припуски от 3 мм до 5 миллиметров в зависимости от размеров детали. Таким образом, заготовки получаются более точные, чем свободной ковкой, что снижает трудоемкость механической обработки, а производительность повышается в 3 – 5 раз.

Припуски, допуски и кузнечные напуски назначают по классу Т5 ГОСТу 7505 – 89 технические требования на поковки по ГОСТу 8479 – 85.

в) Штамповка в закрепленных штампах.

Штамповка в закрепленных штампах находит применение в серийном, крупносерийном и массовом производствах при получении заготовок для деталей типа дисков (шестерни, фланцы, ступицы и т.п.) и ступенчатых валов, шатунов, осей и т.п.

Горячая штамповка выполняется в закрытых и открытых штампах. В открытых штампах металл может течь в стороны за пределы гравюры, что увеличивает расход металла на облой. В закрытых штампах течение металла ограничено гравюрой штампа, что способствует уменьшению расхода материала, повышению точности заготовки, но при этом требуется точная дозировка предварительно нарезанного материала, что не всегда возможно осуществить в условиях современных действующих заводов. Такая штамповка называется безоблойной. В этом ее преимущество.

При облойной штамповке (в открытых штампах) избыток металла вытесняется в заусеничную канавку, расположенную по всему контуру поковки, образуя заусенцы – облой. Имея небольшую толщину и более низкую температуру, чем остальная часть поковки, облой препятствует дальнейшему проникновению металла между плоскостями штампов, вынуждая его заполнить все углубления фигуры штампа. Наличие заусениц в открытых штампах также способствует предотвращению брака при колебаниях размеров заготовки и предохраняет штампы от поломок, смягчая удар. Недостатком является больший расход материала по сравнению с безоблойной штамповкой в закрытых штампах.

Горячая штамповка осуществляется на штамповочных молотах, вертикальных горячештамповочных кривошипных прессах (КГШП) и на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Штамповка на КГШП по сравнению со штамповкой на молотах в 2 – 3 раза производительнее, припуски и допуски уменьшаются на 20 – 30 %, расход металла снижается на 10 – 15 %.

Перед штамповкой заготовка нагревается в газопламенных печах или в печах с индукционным нагревом (электронагревательные печи). Нагрев в индукционных печах более целесообразен, так как обезуглероженный слой уменьшается в 8 – 10 раз, что способствует уменьшению припусков. Кроме того внедрение индукционного нагрева позволяет автоматизировать подачу заготовок на штамповку, а также способствует улучшению техники безопасности при работе и охране окружающей среды.

Припуски, допуски кузнечные напуски, величина заусениц, смещение штампов, уклоны приведены в ГОСТе 7505 – 89, технические требования в ГОСТе 8479 – 85. (Приложение М).

г) Штамповку на горизонтально – ковочных машинах (ГКМ) выполняют в штампах с двумя плоскостями разъема: одна – перпендикулярна оси заготовки между матрицей и пуансоном, вторая – вдоль оси, разделяет матрицу на неподвижную и подвижную половины, обеспечивающие зажим штампуемой заготовки. На ГКМ штампуют поковки (рисунок 3) типа стержней с утолщениями, с полым утолщением и стержнем. Благодаря осевому разъему матриц уклон в участках зажатия на поковках не требуется.

Рисунок 3 – Типы поковок, получаемых на ГКМ

д) Для снятия остаточных напряжений, предохранения от образования флокенов и размельчения зерна применяют отжиг, а для выравнивания структуры по сечению применяют гомогенизационный отжиг. Полный отжиг происходит при нагреве до температуры Ас₃ + (30 – 50) С, выдержке и последующем медленном охлаждении. После ковки и горячей штамповки применяют также неполный отжиг, изотермический отжиг, нормализацию, светлый отжиг и другие виды термической обработки.

е) От окалины штампованные заготовки очищают травлением, галтовкой и дробеметной очисткой. Для заготовок из сталей применяют раствор соляной кислоты, для алюминиевых сплавов – раствор щелочи. После травления стальные штампованные заготовки промывают в растворе щелочи и в воде. Этот способ очистки самый качественный, но дорогой. Галтовку применяют для очистки мелких и средних по массе поковок простой формы (короткие валики, зубчатые колеса). Дробеметную очистку используют для мелких и средних заготовок сложной формы. Качество поверхности при этом хорошее, но возможно закрытие трещин, которые затем трудно обнаружить.

ж) Заготовки при выталкивании из штампа, обрезке заусенца, прошивке отверстий и транспортировании могут искривляться. Правку осуществляют в холодном и реже – в горячем состоянии. Горячую правку после обрезки заусенца применяют для заготовок из высоколегированной или высокоуглеродистой стали, при холодной правке которых могут возникнуть трещины. Горячую правку выполняют в окончательном ручье, а для заготовок с отверстием ее проводят в специальном штампе. Холодной правке подвергают мелкие и средние по массе

заготовки сложной формы. Из-за упругих деформаций при разгрузке нельзя получить абсолютно неискривленные штампованные заготовки.

з) Калибровку штампованных заготовок выполняют для повышения точности размеров, улучшения качества поверхности отдельных участков или всей заготовки и снижения колебания массы поковок. Применяют плоскостную и объемную калибровку, обеспечивая точность 8 – 12 квалитета и параметр шероховатости поверхности R = 2,5 – 0,32 микрометра.

Плоскостную калибровку выполняют в холодном состоянии на кривошипно – коленных прессах для получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках поковки. Объемную калибровку применяют для получения точных размеров в разных направлениях, а при выдавливании избытка металла в заусенец – для получения заготовок точной массы. Точность объемной калибровки ниже, чем плоскостной. Иногда применяют комбинированную калибровку – сначала объемную, а затем плоскостную. Объемную калибровку производят в холодном и горячем состояниях. Усилие объемной калибровки в 1,5 – 2 раза больше усилия плоскостной калибровки.

и ) Технологичность конструкции штампованных заготовок. Поверхность разъема обычно выбирают так, чтобы она совпадала с двумя наибольшими размерами заготовки. Поверхность разъема штампа должна обеспечивать свободное удаление заготовки из штампа и контроль сдвига верхней части штампа относительно нижней после обрезки (рисунок 4). Более глубокие полости при штамповке на молотах располагают в верхней части штампа.

х

х

х

х

а)

б)

в)

Рисунок 4 – Схемы для выбора плоскости разъема штампа: а – правильная; б – неправильная; в – возможная