3.8.4. Оборудование для горячей объемной штамповки

Для горячей объемной штамповки применяют молоты, кривошипные горячештамповочные прессы, горизонтально-ковоч­ные машины, гидравлические прессы, винтовые прессы и машины для специализированных процессов штамповки. Процессы штамповки на этих машинах имеют свои особенности, обусловленные устрой­ством и принципом их действия.

Основным видом штамповочных молотов являются паровоздушные штамповочные молоты. У штамповочных молотов стойки станины устанавливают непосредственно на шаботе. Масса шабота у штамповочных молотов в 20…30 раз больше массы падающих частей. Паровоздушные штамповочные молоты строят с массой падающих частей 630…25 000 кг.

На молотах штампуют поковки разнообразных форм преимуще­ственно в многоручьевых открытых штампах.

У бесшаботных паровоздушных молотов шабот заменен подвиж­ной бабой, соединенной с верхней бабой механической или гидравли­ческой связью. При соударении верхней и нижней баб развивается значительная энергия, что позволяет штамповать на этих молотах крупные поковки преимущественно в одноручьевых штампах (ввиду подвижности обоих штампов многоручьевая штамповка на них затруднена).

Кривошипные горячештамповочные прессы имеют постоянный ход, равный удвоенному радиусу кривошипа. Поэтому в каждом ручье штампуют за один ход пресса, и производительность штамповки на прессах выше, чем на молотах. При штамповке на кривошипных прессах имеются большие возможности для механизации и автомати­зации процесса, чем при штамповке на молотах.

Заготовка перед штамповкой на прессе должна быть полностью очищена от окалины, так как деформация происходит за один ход пресса; при наличии окалины она заштамповывается в поверхность поковки. Стоимость кривошипного горячештамповочного пресса в 3…4 раза выше стоимости эквивалентного по мощности молота.

На кривошипных прессах возможна штамповка всех видов поко­вок, штампуемых на молотах. Однако при штамповке поковок с удли­ненной осью и большой разностью площадей поперечных сечений по длине требуется применение предварительно профилированных заготовок.

Ввиду худшего заполнения полостей при штамповке сложных поковок на прессах применяют большее число ручьев, чем в молото­вых штампах. Штампы на прессах не должны смыкаться на величину, равную толщине заусенца, поэтому полость для него делается от­крытой, в отличие от молотовых штампов.

Благодаря наличию выталкивателей на прессах удобно штампо­вать в закрытых штампах выдавливанием и прошивкой. Криво­шипные горячештамповочные прессы имеют усилие 6,3…100 МН; такие прессы успешно заменяют штамповочные молоты с массой падающих частей 0,63…10 т.

Широкое применение для горячей объемной штамповки, особенно для операций высадки, получили горизонтально-ко­вочные машины (ГКМ), представляющие собой механический пресс, расположенный в горизонтальной плоскости. Кроме главного деформирующего ползуна имеется ползун, движение которого перпендикулярно движению главного ползуна, осу­ществляющего смыкание и размыкание блока матриц. В отли­чие от штампов молотовых и прессовых штампы для ГКМ имеют два взаимно перпендикулярных разъема и могут быть открытыми и закрытыми. Наличие двух разъемов в штампе создает лучшие условия для выполнения высадочных работ и позволяет получать поковки, как правило, без штамповочных уклонов. Горизонтально-ковочные машины соз­дают усилие на главном ползуне до 31,5 МН.

Поковки, получаемые на горизонтально-ковочных машинах, обычно имеют форму тел вращения. Типичные представители поковок, штампуемых на ГКМ, приведены на рис. 3.19. Эти машины позволяют производить высадку конусов на длинных (до 3 м и более) прутковых и трубных заготовок; получать из­делия типа стержня или трубы с головкой значительного объе­ма, путем последовательной высадки, с последующим набором металла головки; штамповать осадкой в торец из­делия сложной формы, для изготовления которых необходимо применение разъемных матриц; получать поковки с отверстия­ми из прутковой заготовки без отходов металла на про­сечку отверстия.

Рис. 3.19. Типы поковок, штампуемых на ГКМ

Припуски и допускаемые отклонения размеров поко­вок, штампуемых на ГКМ, оп­ределяют по ГОСТ 7505—74* с учетом тех же факторов, что и при штамповке на молотах или прессах. Поскольку ГКМ обладают меньшей жесткос­тью, чем кривошипные горячештамповочные прессы, по­ковки, изготавливаемые на них, по размеру припусков и допусков ближе к молотовым, чем к прессовым. Штамповочные уклоны на участках поковки, формуемых в полости пуансона: наружные 15'…1°, внутренние 30'…2°. Для участков, формуемых в матрице, наружные укло­ны не предусматриваются, а внутренние составляют 1…5°. Наружные радиусы закруглений принимают равными размеру припуска на механическую обработку, внутренние — в 1,5…2 раза большими.

При сопоставлении штамповки на горизонтально-ковоч­ных машинах со штамповкой на молотах и прессах необходи­мо учитывать, что номенклатура поковок для этих машин рез­ко ограничена, масса их сравнительно небольшая (обычно 30…50 кг), стойкость штампов ниже, чем у молотов и прес­сов, стоимость горизонтально-ковочных машин примерно в 1,5 раза выше, чем стоимость кривошипных прессов той же мощ­ности. Однако достигаемая экономия металла, возможность получения более сложных и точных поковок, исключение пред­варительной операций резки прутков на штучные заготовки делают этот способ экономически целесообразным.

Гидравлические штамповочные прессы по своему устройству принципиально не отличаются от ковочных. Усилие современных гидравлических штамповочных прессов достигает 750 МН.

На гидравлических прессах штампуют поковки типа дисков, коленчатых валов, различного рода рычагов, кронштейнов, сфери­ческих днищ, цилиндрических стаканов. Особое значение имеет штамповка на гидравлических прессах крупногабаритных панелей и рам из легких сплавов в самолетостроении. Исходной заготовкой является прокат (в том числе листовой) и полуфабрикат ковки. Перед закладкой в штамп нагретая заготовка должна быть очищена от окалины.

Штампуют в открытых и закрытых штампах (с одной и двумя плоскостями разъема), как правило, в одном ручье.