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

пана, имеет полость с размерами точно по горячей поковке. Для пре­ дупреждения образования торцового заусенца по тарелке клапана пуансон окончательного ручья пригоняется к матрице с зазором от 0,20 до 0,24 мм.

Изготовление клапанов методом выдавливания производится автоматически. Индукционный нагрев заготовок, выдавливание,

Фиг. 137. Штамп для горячего прямого выдавливания стального корпуса вращающегося центра (завод „Калибр").

закалка, отпуск, охлаждение, отрезка конца стебля, правка, мойка и сушка включены в одну общую автоматическую линию. На заво­ де «Калибр» способом прямого горячего выдавливания изготов­ ляются поковки стальных корпусов вращающихся центров для обычного и скоростного точения. Поковки представляют собой ци­ линдрические головки со стеблями разных размеров: диаметры го­ ловок от 53 до 69 мм; диаметры стебля от 22 до 35,5 мм, высоты (толщины) головки от 58 до 73 мм., длины поковок от 136 до

195 мм. Выдавливание производится из круглой заготовки диамет­ ром до 75 мм из стали 45 на кривошипном прессе усилием 315 т.

Резка штучных заготовок осуществляется в специальном втулоч­ ном штампе, обеспечивающем чистый и ровный срез, без сколов,

вырывов и трещин. Нагрев заготовок перед выдавливанием произ­ водится в обычной нагревательной печи (в окислительной атмосфе­ ре). Процесс выдавливания осуществляется за один ход пресса в штампе с углом очка матрицы 120° (см. фиг. 137). В первый момент пуансон производит осаживание заготовки до плотного заполнения металлом полости матрицы. При дальнейшем движении пуансона начинается истечение металла в сторону наименьшего сопротивле­ ния, т. е. в очко матрицы. По окончании выдавливания, когда пол­ зун пресса движется вверх, вступает в действие выталкиватель, при­ водимый в движение от траверсы пресса. Для предупреждения за­

клинивания пуансон по контуру рабочей части имеет ободок шири­ ной 8—12 мм, выступающий на 0,5 мм. Для повышения стойкости

рабочей части пуансона на его торце сделана фаска 3X60°. Штамп устроен следующим образом.

Стальная плита 1 штампа крепится к столу пресса. В плиту

входит стакан 2, с кольцевыми канавками для охлаждения водой запрессованной в нем матрицы 3. Крепление стакана с матрицей и плитой 1 осуществляется упорным кольцом 4 с болтами. В матри­ цу запрессована стальная втулка 5, полость которой предназначе­ на для образования стебля поковки. Втулка 5 опирается на втул­ ку 6, на конце которой насажена направляющая втулка 7 для вы­ талкивателя поковки. Верхняя часть штампа имеет плиту 8 и

прокладки 9, прикрепленные к ползуну пресса- К плите прикреп­

лен пуансонодержатель 10 с пуансоном 11, на конце которого при­ вернута вставка 12. Перед выдавливанием заготовка очищается от

окалины, для чего ее устанавливают на подкладку 13 штампа и оса­ живают плоским бойком 14. Окалина растрескивается и осыпается на подкладку, откуда она сдувается сжатым воздухом. Осаженную заготовку помещают в гнездо матрицы 3, а в это время на под­ кладку штампа устанавливают очередную нагретую заготовку. Та­ ким образом, штамповка первой заготовки и обивка окалины с оче­ редной заготовки осуществляются за один ход пресса. В качестве смазки применяется смесь компрессорного масла с графитом до сметанообразного состояния. Смазка нагнетается в полость матри­ цы через специальные отверстия. Смазка может производиться и

вручную кистью. Установлено, что при содержании графита в сма­ зывающей жидкости менее 8% процесс истечения затрудняется, а при отсутствии графита металл прилипает к стенкам матрицы, в

особенности в месте перехода полости матрицы в очко. Смазывание полости матрицы производится после каждой операции. Установле­ но, что неточности резки по длине и колебания объемов металла заготовки выражаются, главным образом, в разнице размеров длины стебля поковки, поэтому для поковок с удлиненным стеблем введена операция точной обрубки стебля в штампе на эксцентрико­

вом прессе.

Рассмотренный процесс прямого выдавливания корпусов вра­ щающихся центров нельзя признать совершенным, так как полу­

ченная поковка имеет недостаточную конфигурационную точность, ввиду большого напуска в головке. Более целесообразным пред-

242

ставляется изготовление корпусов комбинированным способом, при котором за первый переход получается прямым выдавливанием по­ ковка согласно рассмотренному процессу и за второй переход — обратным выдавливанием — образование пустотелой (чашеобраз­ ной) головки корпуса.

В ЦНИИТМАШе проводились исследования изготовления вы­ давливанием лопаток паровых турбин. В результате исследований были установлены технологические процессы четырех типов тур­

бинных лопаток, в том числе: лопатки с хвостовиками, вписываю­ щимися в сечение рабочего профиля, с хвостовиками сложной формы и с хвостовиками прямоугольной формы.

Исходным материалом для лопаток была сталь 50, У7, У8, 12ХН14А, 18ХН14А и ЭИ69. Выяснилось, что штамповка лопаток выдавливанием может производиться на обычных кузнечных ма­ шинах: фрикционных, гидравлических, горизонтально-ковочных и

кривошипных прессах. Величина отклонений размеров профиля выдавливаемых лопаток не превышает 0,05—0,1 мм в перпендику­ лярном направлении к оси лопаток. Достигнутая высокая точность определяется влиянием двух противоположных факторов, а имен­ но: тепловой усадки, уменьшающей сечение лопатки, и упругих де­ формаций, увеличивающих ее сечение. В отличие от обычных про­ цессов прямого выдавливания, при выдавливании лопаток длина ручья матрицы должна быть не менее длины рабочей части гото­ вой лопатки, чтобы предупредить ее искривление.

Отличительной особенностью выдавливания лопаток является

необходимость предусмотреть в штампах, в местах острых кромок

пера лопаток, карманы для предупреждения разрывов кромок от внутренних напряжений, образующихся в связи с неравномер­ ным остыванием кромок и средней части лопатки.

Нержавеющие и теплоустойчивые стали при выдавливании из

них лопаток менее склонны к появлению задиров и разрывов, по

сравнению с малоуглеродистыми сталями. Выяснилось, что при выдавливании лопаток из указанных сталей предупреждению зади­ ров способствует смазка из смеси цилиндрового масла № 6 с гра­

фитом. В случае выдавливания лопаток из латуни, смазку

Установлено, что производство лопаток способом выдавливания экономически более эффективно, по сравнению с изготовлением их непосредственно из проката способом механической обработки (см. табл. 39). Изготовление заготовок спрямляющих лопаток ком­ прессора из сплава ВД17 производится прямым выдавливанием с

последующей штамповкой и калибровкой на механическом криво­ шипном прессе. Такой способ значительно экономичней, по сравне­ нию с изготовлением по технологическому процессу, когда заготов­ ка вначале высаживалась на ковочной машине, затем в три пере­ хода штамповалась и, наконец, калибровалась на кривошипном

прессе. Новый процесс позволил значительно снизить трудоем-

Таблица 39

Экономическая эффективность производства турбинных лопаток методом выдавливания (ЦНИИТМАШ)

244

кость, сократить число переходов с 5 до 3 и уменьшить расход ме­ талла более чем в 1,5 раза.

Более сложным является изготовление стальных рабочих ло­ паток компрессора способом выдавливания за два перехода (вы­ давливание и калибрование) в штампе, показанном на фиг. 138.

В данном случае необходимо производить подогрев штампов до

270—300° с тем, чтобы обеспечить минимальную потерю тепла заготовкой во время выдавливания.

Штампы рекомендуется применять разъемной конструкции, ко­ торые проще в изготовлении, хотя и сложнее в эксплуатации.

При выдавливании необходимо использовать силикатные смаз­ ки, которые облегчают извлечение заготовок из штампов.

Фиг. 139. Переходы при изготовлении опорного винта из заготовки:

а — прямым выдавливанием; би в — с формированием головки г.

Чтобы предупредить образование торцовых заусенцев необхо­ димо зазор между пуансоном и матрицей сделать не более 0,07 мм на сторону.

В показанном на фиг. 138 двухгнездном штампе выдавливание точных лопаток производилось из стали марок Х17Н2 и ЭИ437.

Изготовление опорного винта. Технологический процесс изготов­ ления опорного винта способом прямого выдавливания за два перехода с заключительной формовкой показан на фиг. 139. Вна­ чале производится просверливание заготовки диаметром 32 мм и

оборудована защитной атмосферой. Отожженные заготовки прохо­

дят галтовку в барабане и затем — фосфатирование в фосфатиру­ ющем агрегате при температуре 90°. После этого заготовка

подается на пресс усилием 180 т, где производится прямое выдав­

конец, за третий переход методом раздачи и обратного выдавлива-

245

поковка латунной трубки, полученной в результате прямого вы­

нии ползуна пуансон 2 стоит

на месте, так как шпильки 3 упираются в верхнюю плоскость мат-

трицы 1, а хвостовик 4 с закрепленным на нем пуансоном 5 продол­ жает двигаться вниз, при этом возвратная пружина 6 сжимается.

Пуансон 5 усиливает давление на находящуюся в гнезде матрицы заготовку, и металл начинает выдавливаться в кольцевой зазор, образованный наружной поверхностью пуансона 2 и очком матри­ цы 1. Рабочий ход ползуна продолжается до момента, пока нижняя плоскость пуансона 5 не упрется в верхнюю плоскость матрицы 1.

При обратном ходе ползуна пресса верхняя половина штампа вместе с выдавленной поковкой перемещается вверхОсвобождение

выдавленной поковки от пуансона производится следующим об­ разом. Как только верхняя половина штампа отделяется от

246

дешевле, чем комплект прокатных валков; кроме того прокатный стан при изготовлении сложных профилей имеет малую произ­

водительность. По данным завода, выдавливание фасонных профилей может быть применено для изготовления сложных профилей также из нержавеющих и высоколегированных

сталей.

Обратное выдавливание. Рассмотрим примеры обратного выдав­

ливания наиболее типичных деталей.

Изготовление крышки методом горячего обратного выдавлива­ ния показано на фиг. 142. Деталь изготовляется из холодноката­ ной латуни марки Л62. Выдавливание производится на фрикцион-

са пуансон 2 давит на заготовку и деформирует ее. Под давлением пуансона металл начинает выдавливаться в кольцевой зазор,

образованный полостью матрицы и цилиндрической поверхностью

пуансона. Рабочий ход пуансона 2 ограничивается тем, что торец хвостовика (на чертеже не показан), в котором закреплен пуан­ сон, упирается в верхнюю плоскость А съемника 3. Ограничение величины хода позволяет получить необходимую толщину дна де­ тали, равную 4 мм. При обратном ходе ползуна пресса пуансон 2 вместе с отштампованной поковкой двигается вверх, последняя упирается верхним торцом в нижнюю плоскость Б съемника 3 и снимается с пуансона. Конфигурация выдавленной поковки макси­ мально приближена к конфигурации чистой детали, что дало воз­ можность уменьшить расход металла на 48% и снизить объем по­ следующей механической обработки на 25%. После выдавливания, перед механической обработкой, поковка проходит отжиг.

Холодное выдавливание пустотелых стальных поковок реко­ мендуется для изготовления деталей, у которых отношение длины к диаметру лежит в пределах от 4: 1 до 24 : 1, в зависимости от химического состава стали. Выход готовых изделий по отношению

к весу исходного материала составляет 0,9, как это видно из табл. 40.

248

Конструкции штампов для подсадки, обратного выдавливания'

и прямого выдавливания приведены на фиг. 143.

Фиг. 143. Штампы для холодного выдавливания точных поковок:

[ а — подсадочный штамп; б — штамп для обратного выдавливания; в — штамп для прямого вы­ давливания.

Удельное давление истечения для стали (сопротивление дефор­ мированию) составляет в среднем 250 кГ/мм2, поэтому решающим условием эффективного применения холодного выдавливания ста­ ли является обеспечение процесса высокопрочными штампами и оптимальными смазками. Установлено, что при выдавливании рас­ ходуется энергии вдвое больше, чем при вытяжке.

249

Выдавливание производится на механических и гидравлических

прессах. При использовании гидравлических прессов для увеличе­ ния производительности и требуемой скорости в начале участка рабочего хода должна быть обеспечена повышенная скорость пе­ ремещения траверсы, несущей пуансон. Это достигается путем уве­ личения производительности насосов и быстрого снятия нагрузки по окончании рабочего хода.

У механических прессов, используемых для холодного выдавли­ вания, участок рабочего хода не должен превышать 20—25% от

величины хода пресса. Увеличение скорости деформации, жела­ тельное для облегчения процесса выдавливания, лимитируется испытываемыми прессом и штампом динамическими нагрузками.

ский процесс изготовления втулки состоит из следующих операций: отрезки штучной заготовки на прессе усилием 20 т; отжига заго­ товки в электрической печи с защитной атмосферой при темпера­ туре 680—720°; осадки заготовки на прессе 200 т до размеров, указанных на фиг. 144,6; отжига в электропечи с защитной ат­ мосферой при температуре 680—720°; галтовки в барабане; нане­ сения смазки методом фосфатирования в фосфатирующем агрега­ те при температуре 90—100°; обратного выдавливания стаканчика

на прессе 200 т (со степенью деформации, равной 75%), согласно фиг. 144,б; отжига в защитной атмосфере при температуре 680—

720’; галтовки в барабане; фосфатирования при температуре 90—100э; вытяжки на прессе 15 т (степень деформации 64,5%),

до размеров согласно фиг. 144,г; обрезки на длину 67,5 мм на меха­ нической пиле; формовки дна и калибровки на прессе 150 т, со­ гласно размерам на фиг. 144,6.

Комбинированное выдавливание. Рассмотрим характерные при­ меры комбинированного выдавливания.

250