книги из ГПНТБ / Мошнин Е.Н. Технология штамповки крупногабаритных деталей

4. Отбортовку лазовых или других отверстий в днищах, распо­ ложенных центрально, следует выполнять без повторного заведе­ ния штампуемой заготовки в штамп.

При отбортовке отверстия наружу днища в штампе устанав­ ливают отбортовочиую матрицу 1 на подставку 3, которую исполь­ зуют и для штамповки конических днищ (рис. 88).

Днище штампуют до его прижима к отбортовочной матрице. Затем пуансон поднимается вверх, в центральное отверстие днища закладывается отбортовочный пуансон 2, и повторным ходом ползуна осуществляется отбортовка отверстия.

m l

Отбортовка лаз'ового отверстия внутрь выполняется иначе. Отбортовочный пуансон закладывается в центральное отверстие калибровочной матрицы, а в вытяжном пуансоне предусматри­ вается центральное отверстие — отбортовочная матрица. Отбор­ товка осуществляется ходом плунжера нижнего цилиндра после окончания вытяжки днища.

В универсальном штампе можно отбортовать отверстие внутрь днища и на прессах без нижнего цилиндра (рис. 89). При этом в штампе устанавливают на высокой стойке отбортовочный пуан­ сон 1, центрируемый в его корпусе кольцом 2. Плоскую заготовку устанавливают на вытяжной матрице и центрируют предвари­ тельно вырезанным отверстием, по отбортовочному пуансону. При ходе ползуна вниз производится одновременно вытяжка днища и отбортовка отверстия. По окончании штамповки, поднятия вы­ тяжного пуансона и выдвижения стола пресса сначала вынимается вверх отбортовочный пуансон, а затем днище.

5. Плоские отбортовочные днища, торовые переходы, полу­ линзы компенсаторов штампуют с применением калибровки (рис. 90 и 91).

Чтобы уменьшить массу калибровочной матрицы, ее выпол­ няют кольцевого типа 1 и устанавливают на универсальной стойке 2.

180

При холодной штамповке этих деталей применяют нижний прижим.

Прп штамповке с применением калибровочной матрицы или нижнего прижима отштампованную деталь удаляют из штампа через матрицу. Чтобы обеспечить такое удаление детали, необхо­ димо, чтобы верхняя кромка детали не выходила из соприкосно­ вения с матрицей. Для снятия детали с пуансона съемником слу­ жит кольцо верхнего прижима, внутренний диаметр которого выполняется .на 3—4 мм больше диаметра пуансона.

Штампованная деталь выталкивается вверх при помощи бо­ кового выталкивателя, обычно предусматриваемого у лпстоштамповочиых прессов.

штамповку крупногабаритных днищ разной формы и некоторых других осесимметричных деталей в широком диапазоне размеров на одном штампе с использованием сменных деталей.

В соответствии с изложенными рекомендациями были разра­ ботаны конструкции универсальных штампов для крупногаба­ ритных осесимметричных деталей применительно к листоштамповочным прессам двух основных, типов (см. рис. 102 и 103).

Другие примеры групповой штамповки однотипных деталей — тройников, конических переходов и конструкции универсальных штампов описаны в гл. V I .

Противоположным примером в отношении возможности исполь­ зования при групповом методе штамповки может служить способ вытяжки тонкостенных днищ с перегибом заготовки (см. рис. 56).

Следовательно, этот способ не удовлетворяет требованиям груп­ пового метода штамповки и его применять при мелкосерийном производстве крупногабаритных деталей нецелесообразно.

181

2. ОСОБЕННОСТИ ШТАМПОВКИ ЗАГОТОВОК ИЗ Р А З Н Ы Х СТАЛЕЙ

Технология штамповки заготовок из разных сталей и спла­ вов в первую очередь отличается температурным режимом дефор­ мирования, характеризующимся температурой нагрева под штам­ повку и температурой окончания штамповки.

Преимущественное применение штамповки в горячем состоя­ нии при получении крупногабаритных толстостенных деталей вызвано тем, что с увеличением толщины листового проката пла­ стические свойства сплавов существенно снижаются. Горячая штамповка используется также с целью снижения потребного уси­ лия пресса. При изготовлении деталей из специальных сталей и сплавов деформирование в горячем состоянии часто применяют для получения деталей с заданной структурой и служебными свой­ ствами.

При освоении штамповки глубоких или сложных деталей из новых сталей и сплавов, в том числе эллиптических й сферических днищ, рассматривают показатели штампуемое™ (см. гл. I I I ) . В выбираемом температурном диапазоне штамповки относитель­ ное равномерное удлинение и относительная интенсивность упроч­ нения (отношение П/аг или а) должны быть по возможности боль­ шими. Эта рекомендация относится, в первую очередь, к некоторым специальным сталям и титановым сплавам, имеющим даже в го­ рячем состоянии небольшое относительное равномерное удлине­ ние и малую интенсивность упрочнения.

При штамповке деталей из низкопластичных сталей и сплавов необходимо также учитывать пластичность металла, которая ха­ рактеризуется величиной относительного поперечного сужения.

При выборе температурного диапазона штамповки следует иметь в виду, что при формообразовании деталей из листовых за­ готовок степень деформации небольшая, а отдельные участки остаются совсем недеформированными.

Следовательно, в процессе формообразования детали из ли­ стовой заготовки не происходит интенсивного дробления зерен металла, как это наблюдается при свободной ковке или объем­ ной штамповке. Может случиться и так, что на отдельных участках заготовки деформации будут соответствовать критической сте­

появления в отдельных зонах заготовки крупнозернистой струк­ туры.

При этом следует учитывать, что для выправления структуры металла штампованных заготовок, особенно относительно тонко-

182

стенных, использовать высокотемпературную термическую обра­ ботку (нормализацию, аустенизацию и др.) весьма нежелательно, так как она может привести к существенным короблениям заго­ товок и к необходимости применения последующей правки.

Для некоторых сталей и сплавов нагрев и выдержка при высо­ кой температуре отрицательно влияют на качество поверхностного слоя, что имеет для листовых деталей важное значение, так как их основные поверхности остаются черными.

Качество поверхностного слоя деталей снижается не только из-за наличия трудно удаляемой окалины, но и в большей мере из-за изменения химического состава поверхностного слоя. У де­ талей из низколегированных сталей, в легирующие элементы ко­ торых входит никель, медь или ванадий, при высокой температуре происходит наряду с обезуглероживанием поверхностного слоя также диффузия этих элементов из внутренних слоев в поверх­ ностный. Поверхностный слой детали становится высоколегиро- • ванным, склонным к растрескиванию и интенсивной межкристаллитной коррозии, особенно в напряженном состоянии под воздей­ ствием агрессивной среды, включая пароводяную среду.

• Для деталей ответственного назначения температуру нагрева заготовок под штамповку следует принимать равной температуре нормализации, а именно: для низкоуглеродистых сталей 930— 950° С и для низколегированных котельных сталей (легированных молибденом) 950—980° С. Заготовки из нержавеющей стали Х18Н10Т целесообразно нагревать до температуры 1050—1080° С.

В связи с этим рекомендуется проводить нагрев ускоренно,

в печь, нагретую до 700° С.

Обычно техническими условиями ограничивается температура конца штамповки. Так, для заготовок из низкоуглеродистых ста­ лей температура конца штамповки принимается 650—700° С, для заготовок из низколегированных котельных сталей 700—750° С, а для заготовок из нержавеющей стали 850—900° С.

На практике часто с целью обеспечения окончания штамповки при заданной температуре превышают температуру нагрева за­ готовки под штамповку (считая это небольшим нарушением тех- ч" пологий). Это мероприятие может дать только незначительный эффект, так как с повышением температуры нагрева заготовки в области 1000—1100° С ре§ко увеличивается интенсивность тепло­ отдачи заготовки (см. рис. 31—33).

Температуру конца штамповки следует повышать в первую

Вторым рациональным средством уменьшения интенсивности снижения температуры заготовки при транспортировке ее от печи и в процессе штамповки является применение теплоизоляционных

183

покрытий, наносимых на поверхность заготовки. Особо важное значение это имеет при штамповке относительно тонкостенных за­ готовок н заготовок из нержавеющих и жаропрочных сталей, а также из цветных сплавов, у которых при нагреве образуется лишь очень тонкий слои окислов.

На ряде заводов при горячей штамповке крупногабаритных днищ из специальных сталей успешно применяется покрытие, со­ стоящее из талькового порошка и других компонентов. Впервые это покрытие в производственных условиях при штамповке крупно­ габаритных листовых деталей было освоено на заводе «Уралхпммаш». Рекомендуется применять покрытие следующего со­ става: тальковый порошок — 82%, жидкое стекло— 10%, дре­ весная мука — 3,5%, бентонит — 4,5%. Добавляется также вода для разжижения в количестве примерно 25% массы приготовлен­ ной смеси.

Покрытие наносят на холодную заготовку перед загрузкой в печь. На нагретой заготовке покрытие хорошо удерживается и при штамповке служит смазкой. -

При штамповке деталей из специальных сталей и сплавов ши­ роко применяют лаковые покрытия 126], но они в основном слу­ жат для целей смазки.

Относительно тонкостенные крупногабаритные детали из ста­ лей некоторых марок, в частности из низкоуглеродистых сталей 10, 15, 20 и нержавеющих сталей аустенитного класса, можно получать холодной штамповкой. Даже эллиптические днища, при вытяжке которых степень деформации достигает 40%, успешно штампуются в холодном состоянии. Следует считать, что холодная штамповка применима для деталей типа днищ из заготовок тол­ щиной до 8—15 мм, а для деталей, формуемых с небольшой сте­ пенью деформации, из заготовок толщиной до 20—40 мм.

Приведенные рекомендации можно отнести с определенными коррективами и к другим высокопластичным сталям.

Следует отметить, что в некоторых случаях применение холод­ ной штамповки недопустимо из-за склонности сталей штампован­

(в"смеси графит составляет от 20 до 50% в зависимости от вязкости масла). Смазку этого состава часто применяют и при штамповке, деталей из высоколегированных сталей.

При горячей штамповке деталей из специальных сталей реко­ мендуются смеси," составленные на основе кремний-органических

184

п других соединений [26]. Очень удобны в качестве смазки термо­ стойкие лаковые покрытия заготовки.

При холодной штамповке крупногабаритных деталей также широко используют в качестве смазки графитомасляную смесь, мыльный раствор (зеленое мыло 20%) и др. Для специальных ста­ лей все шире применяют лаки из хлорвиниловых и других смол.

При штамповке деталей" типа днищ смазку наносят на рабочие

штампованная деталь легче снималась. С целью уменьшения уто­ нения стенки на центральном участке детали рабочий торец пуан­ сона не смазывают. При отбортовке смазывают только пуансон.

3. ДОПУСКИ НА ШТАМПОВАННЫЕ К Р У П Н О Г А Б А Р И Т Н Ы Е ЗАГОТОВКИ И СПОСОБЫ ИХ ПРАВКИ

Допуски на штампованные заготовки назначаются на присоеди­ нительные размеры и на отклонение формы заготовки от ее пра­ вильной геометрической формы.

Линейные размеры замеряют с помощью рулетки или линейки. У осеснмметричных заготовок ввиду наличия овальности диаметр определяют путем замера периметра наружного диаметра заго­ товки.

Овальность штампованной заготовки определяется как разность между его наибольшим и наименьшим размерами или отношением этой величины к номинальному диаметру, выраженным в про­ центах.

Отклонения штампованной заготовки от правильной формы замеряют при помощи шаблонов: у осеснмметричных и других простой формы заготдвок — плоскими шаблонами, а у заготовок сложной формы — пространственными шаблонами. Только в от­ дельных случаях применяют специальные измерительные устрой­ ства.

Нормы точности на штампованные заготовки ответственного

сварные», изданные Центральным научно-исследовательским и проектно-конструкторским котлотурбинным институтом им. И. И. Ползунова (Ленинград, 1967). Согласно этим техническим условиям отклонения размеров и формы штампованных днищ не должны превышать допуски, приведенные в табл. 12.

До настоящего времени на многих заводах с целью получения штампованных заготовок с отклонениями, не превышающими до­ пуски по техническим условиям, применяют последующую правку.

185

Т а б л и ц а 12 Допуски на размеры штампованных эллиптических

исферических днищ

До п у с к и

Правку стремятся выполнить в формовочном штампе с приме­ нением накладок или же используют для правки гидравлический пресс открытого типа, на котором более удобно манипулировать заготовкой. Во втором случае правку осуществляют по способу многопереходной штамповки.

Как правило, правку осуществляют в холодном состоянии. Только в отдельных случаях возникает необходимость в горячей правке. Целесообразно заготовку нагревать под горячую правку до температуры отпуска, если в дальнейшем заготовка у не про­ ходит термическую обработку. Местный нагрев под правку до высокой температуры заготовок ответственного назначения не­ допустим, так как при этом ухудшается качество металла и воз­ никают большие остаточные напряжения. Не следует допускать правку с помощью кувалд и ваг.

Правка с применением накладок, или многопереходная правка под прессом, весьма трудоемка, обычно трудоемкость такой правки в несколько раз или даже десятки раз превышает трудоемкость собственно штамповки.

Современная технология штамповки в подавляющем боль­ шинстве, случаев обеспечивает получение штампованных загото­ вок с точностью в пределах допусков, поэтому следует идти по пути совершенствования технологии штамповки и отказываться от последующей правки.

Иногда, например при крупносерийном производстве относи­ тельно тонкостенных днищ с целью получения их с большей точ­ ностью по диаметру, может быть целесообразным применение правки-калибровки как заключительной операции штамповки.

Втаком случае следует использовать современные способы правки,

вчастности, правку-калибровку днищ по диаметру рекомендуется осуществлять посредством раздачи секторными пуансонами. Для

186

правки может быть применен специальный калибровочный пресс [28] или универсальный правильный штамп, устанавливаемый на листоштамповочный пресс. Перемещение секторных пуансо­ нов в штампе можно выполнить при помощи нижнего цилиндра наружного ползуна пресса.

Данный способ правки-калибровки широко применяется для получения точных по диаметру деталей из листовых заготовок.

Крупногабаритные толстостенные заготовки вырезают из го­ рячекатаных толстых листов газовыми резаками и посредством устройства для прямолинейной и круговой резки.

Толстые листы должны быть предварительно термически обра­ ботаны (отпуск или нормализация), выправлены до допустимой коробоватости 4 мм на 1 м и очищены от окалины. Риски глубиной более 1—1,5 мм должны быть зашлифованы. Листы, предназна­ чаемые для изготовления деталей ответственного назначения, под­ вергают ультразвуковому контролю, чтобы установить, нет ли плен, закатов, трещин и неметаллических включений недопусти­ мых по техническим условиям размеров. Листы для деталей ме­ нее ответственного назначения контролируют визуально.

Если заготовка подвергается в дальнейшем термической обра­ ботке, то при ее вырезке предусматриваются припуски для вырезки образцов.

Газовую резку заготовок осуществляют при температуре цеха или с подогревом до 250—300° С. Необходимость подогрева уста­ навливается техническими условиями. Обычно резка толстостен­ ных заготовок при низких температурах не допускается.

При вырезке заготовки также (за одно целое с ней) вырезаются «уши», если последние требуются в дальнейшем для транспорти­ ровки заготовки.

Заготовки для особо крупногабаритных деталей сваривают из двух половин. После резки и сварки заготовки должны быть очищены от наплывов и прилипших капель металла, а сварной шов следует зачистить заподлицо с поверхностью заготовки.

Термическую обработку заготовок из углеродистой и низко­ легированной стали после резки и сварки обычно совмещают с нагревом под штамповку. Однако заготовки из некоторых низко­ легированных сталей необходимо подвергать термической обра­ ботке в течение 2—3 ч после их огневой обработки. Проходят отпуск также заготовки, предназначенные для холодной штам­ повки.

187

Заготовки с переменной толщиной стенки получают из листо­ вого проката, а в некоторых случаях из фасонных отливок посред­ ством механической обработки резанием; только при крупносе­ рийном производстве деталей, например днищ, заготовки перемен­ ного сечения изготовляют ковкой-раскаткой на ковочном прессе с применением специального поворотного устройства.

Нагрев заготовок под штамповку осуществляют на стойках, устанавливаемыхна под нагревательной печи, что обеспечивает более равномерный нагревзаготовки по всей поверхности. Раз­ решается нагревать одновременно несколько заготовок (3—4 шт.), расположенных друг над другом, но при этом нужно обязательно применять проставкн.

При нагреве в печи должна поддерживаться газовая среда, которая обеспечивала бы небольшое окалинообразование и лег­ кую отделяемость окалины от поверхности заготовок. Желательно применять так называемый малоокислительный нагрев.

Наиболее простым, широко применяемым на заводах сред­ ством для удаления окалины является использование сжатого воздуха и скребков. Нагретую заготовку устанавливают на ма­ трице штампа и пуансоном ее немного прогибают; при этом ока­ лина растрескивается и отстает от заготовки. Затем сжатым воз­ духом окалина сдувается с заготовки и с элементов штампа. На от­ дельных участках заготовки, где окалина не отстала, ее удаляют скребками.

При штамповке относительно тонкостенных заготовок и заго­ товок из специальных сталей матрицу подогревают перед штам­ повкой. При этом на матрицу кладут нагретую в печи более толстую плиту. Реже применяют подогрев штампа посредством газовых горелок.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПЛОСКОЙ ЗАГОТОВКИ

Относительно точно определить размеры плоской заготовки пока не представляется возможным, даже при учете только основ­ ных факторов (формы, размеров и материала заготовки и способа формоизменения). При горячей штамповке также большое влияние на изменение толщины стенки оказывает неравномерность темпе­ ратурного поля, возникающего в заготовке в процессе ее дефор­ мирования.

Размеры исходной заготовки обычно определяют приближенно с небольшим запасом, а затем их уточняют при штамповке первых заготовок.

На основании производственного опыта и результатов экспе­ риментов принято считать, что при технологических процессах формовки и вытяжки поверхность заготовки остается постоян­ ной, т. е. растяжение заготовки на центральном участке компен­ сируется уменьшением площади заготовки на периферийном уча­ стке.

188

Т а б л и ц а 13

Формулы для определения диаметров плоских заготовок или площади поверхности