книги из ГПНТБ / Повышение точности поковок С. И. Ключников. 1960- 23 Мб

Таблица 26

Сравнительные веса кованых и штампованных поковок для разных машин

6)

Фиг. 59. Примеры поковок шестерен, изготовленных в штампах обычной точности (а) и в штампах, обеспечивающих более высокую конфигурационную* точность поковок (б).

а также допуски в обоих случаях одинаковы. Таким образом, при одинаковой точности поковки по отношению к ее номинальным

размерам точность поковки в отношении номинальных размеров

детали во втором случае более высокая.

130

<W4-W

Второй случай, когда точность поковки повышается за счет более точной формы и снижения припусков, при сохранении допус­ ков прежними, как это показано на фиг. 59, II.

Сохранение допусков неизменными в обоих случаях (фиг. 59, а и б) объясняется тем, что поковки в том и другом случае штампо­ вались на одной и той же штамповочной машине (молоте). Умень­ шение припуска на поковке, приведенной на фиг59,6 против поковки, приведенной на фиг. 59, а, стало возможным благодаря уменьшению гарантированного припуска по толщине фланца и вы­ соте втулки с 2,6 до 1,6 мм и уменьшению максимального при­ пуска с 3,75 до 2,75 мм. Уменьшение припусков обычно достигает­ ся улучшением качества поверхности исходной и нагретой заготов­ ки и последующим устранением возможных искажений формы при извлечении отштампованной поковки из ручья штампа в процессе

обрезки заусенца и термической обработки.

Иногда уменьшение припусков производится за счет пересчета нормативных припусков с больших на меньшие, имея в виду про­

веренную опытом, для данной поковки, возможность такого сни­ жения без ущерба для готовых деталей, получаемых при механи­ ческой обработке.

Третий случай, когда увеличение точности достигается как за счет повышения точности формы поковки, так и за счет снижения номинальных припусков и допусков на размеры.

Рассмотрим основные способы штамповки, обеспечивающие по­ вышение точности поковки.

ДВОЙНОЕ ШТАМПОВАНИЕ

При штамповке в окончательном ручье штампа образующийся заусенец охлаждается быстрее, чем металл поковки, заключенный в ручье. Сопротивление деформации металла заусенца в связи с этим оказывается настолько значительным, что препятствует те­ чению избыточного металла из зоны ручья и нарушает точность поковки за счет недоштамповки. Двойное штампование состоит в том, что поковка вначале штампуется в предварительном штампе с последующей обрезкой заусенца, затем переносится в оконча­ тельный штамп с образованием вторичного (небольшого) заусен­ ца, который также удаляется обрезкой. Таким образом, удается

уменьшить суммарное сопротивление заусенца и получить поков­ ку более точную.

Впервые двойное штампование точных поковок было в широ­ ком масштабе применено на ленинградском заводе «Красногвар­ деец» [5].

Вся программа кузнечно-штамповочного цеха завода, состоя­

щая из наименований хирургического и слесарного инструмента, в настоящее время выполняется методом точной штамповки и в основном—двойным штампованием. Поковки для типичного хи­ рургического инструмента показаны на фиг. 60. Размер деталей — длина 100—500 мм, толщина от 0,8 до 15—20 мм.

132

Двойное штампование точных поковок завод производит по следующей схеме (часть операций является необязательной): рез­ ка заготовки; очистка заготовки от ржавчины (окалины); нагрев;

ковка заготовки под штамповку; нагрев до температуры 700°; гибка; очистка кованой заготовки от окалины; нагрев; штамповка предварительная (первая); отжиг; обрезка заусенца; очистка по­ ковки от окалины; нагрев безокислительный (или малоокислитель­ ный); штамповка окончательная (вторая); нормализация; обрезка заусенца; очистка готовой поковки от окалины; правка.

Фиг. 60. Точные штампованные поковки для хирургического инструмента.

Специфичность процесса состоит в наличии операций ковки фасонных заготовок и применении для штамповки фрикционных молотов. Современная кузнечная техника располагает более со­ вершенными средствами как подготовки фасонной заготовки, так и выполнения операций штамповки. Тем не менее процесс точной штамповки завода представляет интерес, как обеспечивающий по­ лучение высокой точности поковок, а именно: допуск по толщине от мм до io,2 мм’ Допуск по ширине от ±0,1 до i^j мм> допуск по длине ±0,3 до ±1,5 мм.

Двойное штампование позволило снизить припуски поковок на участках:

правильная технология очистки поверхности заготовок и поковок,

133

Предпочтительным является индукционный и контактный на­ грев, а также нагрев в печах электросопротивления с защитной ат­

мосферой. На рабочих местах, не имеющих указанных средств на­ грева, на заводе пользуются примитивным способом очистки ока­ лины: нагретая заготовка окунается в бачок с холодной водой и затем ударяется о шабот, в результате чего образовавшаяся во время полугорячего нагрева окалина отлетает. После обычного окислительного нагрева более совершенным является очистка го­ рячей окалины водой высокого давления. Очистку заготовок ре­ комендуется производить перед первым нагревом для удаления ржавчины, грязи и окалины, унаследованной от проката. Это не­ обходимо делать для предупреждения заштамповки указанных

дефектов. Рекомендуется производить очистку и перед последующи­ ми нагревами. Если для очистки прокатных заготовок и межопе­

рационных поковок требуется «сухая» очистка: галтовка в бара­

банах, очистка пескоструем и пр., то очистка готовых поковок тре­ бует особой технологии, так как она влияет на конфигурационную и размерную точность поковок. Детали длинные и тонкие, слож­ ной формы, с малыми радиусами или с острыми насечками пред­ варительно (перед сухой галтовкой) подвергают травлению. Для очистки поковок, не обрабатываемых механическим путем, до­

пускающих наличие заваленных кромок или допускающих частич­ ную механическую обработку на коротких участках (замки,» губ­ ки), а также деталей, имеющих кольца или полностью кольцеоб­

разных, имеющих в сечении овал или полуовал, применяется «мокрая» галтовка в барабанах с помощью абразива и шлифую­ щей жидкости. Сухая галтовка производится в барабанах, где в качестве наполнителя берутся древесные опилки. Мокрая галтов­

ка также производится в барабанах с загрузкой в последние по­

ковок и абразива в строго установленном количестве. В загружен­

ный барабан вливается вода и опускается кусок мыла или соды, из расчета 1—2 г мыла, или 10 г соды на 1 л воды. Барабан плот­ но закрывается крышкой и вращается. Выгруженные поковки тщательно промываются водой и просушиваются в сухих древес­ ных опилках.

По данным одного из заводов США, путем правильного под­

бора соотношений диаметра барабана, числа оборотов и времени обработки, а также размера добавляемых металлических частей и коэффициента наполнения барабана, в зависимости от конфигу­

134

Поэтому процесс мокрой галтовки во многих случаях может быть применен как отделочная операция механической обработки (шлифование, полирование).

По опыту завода наиболее совершенным способом изготовле­ ния штампов является электроискровой способ н штамповка точ­

ных штампов. Электроискровой способ изготовления штампов со­

стоит из следующих операций: строжка верха и низа кованой за­ готовки штампа, ласточкина хвоста и контрольных сторон; шлифо­ вание верхней плоскости штампа (зеркала); разметка порезки фигуры ручья с помощью контурного шаблона; фрезерование ка­ навки для заусенца, а иногда и грубое фрезерование фигуры ручья; термическая обработка штампа (закалка и отпуск); элек­ троискровая обработка ручьев штампа и слесарная обработка на­ ружных острых кромок с помощью переносного абразивного круга.

Сущность операции электроискровой обработки ручьев штампа состоит в следующем. Штамп устанавливается в ванну электро­ искрового станка; устанавливается медный электрод-инструмент,

электроискровой обработки. После этого ванна наполняется керо­

сином или трансформаторным маслом, и станок включается по пред­ писанному режиму. Применяются два режима: грубый — для чер­ нового электрода-инструмента и доводочный ■— для чистового.

Допуски на размеры при электроискровой обработке выдержи­ ваются в пределах 3—4-го классов точности. Чистота поверхности ручьев, обработанных этим способом, получается в пределах

VV 4— VVV 7 по ГОСТу 2789-51. Изготовление точных штампов методом штамповки производится с помощью комплекта штампов,

состоящих из верхнего плоского бойка, двух нижних бойков с по­ резками негативных фигур для штамповки нижней и верхней вставки-вкладыша. При нагреве под штамповку заготовки вклады­ шей для предупреждения от окисления укладываются в печи на лист оцинкованного железа и сверху покрываются железной ко­ робкой. Для создания герметичности опирающиеся на лист оцин­

кованного железа торцы коробки обмазываются огнеупорной гли­ ной. Температура нагрева заготовок для стали 5ХНМ лежит в пределах 1020—1070° и для стали У8А — в пределах 1000—1050°. Непосредственно перед штамповкой вынутая из печи заготовка очищается проволочной щеткой от тонкой окалины. Штамповка производится на фрикционном молоте с доской двумя ударами —

для точных (чистовых) вкладышей и тремя-четырьмя ударами — для черновых вкладышей. После обрезки заусенца отштампован­ ный вкладыш помещается в ящик и засыпается песком, нагретым

до температуры 500—600°, или помещается в электропечь, нагре­

тую до температуры 600—650°, и медленно охлаждается с печью

в течение 12—15 час. Такой режим охлаждения обеспечивает ко­ робление в пределах всего лишь 0,2—0,3 мм на длине вкладыша

170—200 мм. Ввиду стабильности расположения и характера ко­ робления, целесообразно при проектировании предусматривать

135

припуск для компенсации коробления. После охлаждения поковка вкладыша подвергается пескоструйной очистке мелким песком под

вкладыша должна заканчиваться шлифованием верхней плоскости

вкладыша и полированием всей полости ручья вкладыша.

Механически обработанные вкладыши подвергаются термиче­ ской обработке упакованными в ящик с углем для предупрежде­ ния обезуглероживания рабочей поверхности вкладыша» После за­ калки в масле следует отпуск вкладышей в селитровой ванне при

то же ±0,10 мм— для менее ответственных и обрабатываемых де­ талей по А4.

Ручьи после термообработки должны быть доведены и отполи­ рованы до чистоты поверхности VW 7— VW 8.

В качестве типичного примера изготовления точной поковки двойным штампованием в табл. 28 приведен технологический про­ цесс штамповки кольцевого пинцета П-134. Поковка штампуется из стали ЭЖЗ. Для устранения операции предварительной ковки

фасонной заготовки поковки штампуются спаренными из двух де­ талей. Спаренное расположение деталей выбирается таким, чтобы площади сечения заготовки на всех участках в черновом штампе были одинаковыми. Штамповка производится на фрикционном мо­ лоте с весом падающих частей 1000 кг в черновом штампе и 600 кг

в чистовом штампе. На фиг. 61 и 62 показаны чертежи вкладышей

чернового' и чистового ручьев для штамповки кольцевого пинцета

П-134. Вопреки установившемуся мнению, что при точной штам­ повке штамп выходит из строя раньше, чем при обычной из-за бо­ лее жестких допусков на поковки, на заводе «Красногвардеец»

увеличение твердости при термообработке штампов,, полировка ручьев и отсутствие окалины не только не понизили, а, наоборот, повысили стойкость штампов. Изготовление 100 тыс. пинцетов дает экономию от перевода их с обычной на точную штамповку

117 тыс. руб.

Рассмотрим применение метода двойного штампования при изготовлении точных поковок турбинных лопаток [3].

Поковки после черновой штамповки и чистовой штамповки по­ казаны на фиг. 63 и 64. Лопатка имеет припуск 0,2 и 0,3 мм на сторону, или 0,5 мм на толщину рабочего профиля. Опасность пе­ режога кромок при нагреве и необходимость облегчения истече­ ния металла при штамповке обусловили утолщение кромок, при­ пуск на которых достигает 1 мм в тонкой части и постепенно сни­ жается до 0,3 мм—на утолщенной части. Припуск по ширине

138

Фиг. 61. Вкладыш черново­ го штампа для штамповки пинцетов П-134:

1 — вкладыш; 2 —'шаблон.