Материаловедение и технология конструкционных материалов

эмульсия или минеральное масло) и подвижная поперечина опус­ кается вместе с верхним бойком вниз. При этом жидкость из воз­ вратных цилиндров 1 вытесняется плунжерами в сливной бак. При обратном ходе жидкость под давлением подается в возврат­ ные цилиндры 1 по трубопроводу 10, а из рабочего цилиндра вы­ тесняется плунжером 5 в сливной бак.

тт Штамповка

Ш тамповкой называют процесс обработки материалов дав­ лением в специальном инструменте — штампе. При штамповке заготовка приобретает заданные форму и размеры путем запол­ нения материалом рабочей полости штампа. Она обеспечивает достаточно высокую точность размеров и качество поверхности поковок, но ее целесообразно применять при крупносерийном и массовом производстве, так как только тогда оправдаются за­ траты на дорогостоящие штампы. Различают горячую и холод­ ную объемные, листовую и специальные виды штамповки.

17.5.1. Горячая объемная штамповка

Деформация металла при горячей объемной штамповке огра­ ничивается поверхностями полостей и выступов, изготовленных в отдельных частях штампа таким образом, что в конце операции они образуют единую замкнутую полость, называемую ручьем. Заготовкой при горячей объемной штамповке служит прокат различных профилей.

Горячей объемной штамповкой можно получать поковки сложной конфигурации без напусков, с небольшими припуска­ ми и допусками, что снижает объем последующей обработки ре­ занием. Производительность штамповки значительно выше, чем ковки, и составляет десятки и сотни поковок в час. Усилие дефор­ мирования при штамповке выше, чем при ковке однотипных по­ ковок. Поэтому горячей объемной штамповкой получают в основ­ ном поковки массой 20...30 кг и только в отдельных случаях массой до 3000 кг. Горячей объемной штамповкой производят заготовки для деталей различных узлов автомобилей, сельскохозяйствен­

ных машин, станков, железнодорожного транспорта, самолетов и т.д.

Технологический процесс изготовления поковок горячей объ­ емной штамповкой (рис. 17.29) в общем случае состоит из следую­ щих основных операций: резки проката на мерные заготовки 1 на пресс-ножницах, нагрева заготовок в электрических или пла­ менных печах, осадки заготовки 2, штамповки в штампе 3, об­ резки облоя (заусенца) и прошивки отверстия, термообработки и очистки поверхности от окалины в дробеметном барабане 4.

Рис. 17.29. Схема технологического процесса горячей объемной

штамповки:

а — резка заготовки на пресс-ножницах; б — нагрев заготовки; в — осадка заготовок; г — штамповка; д — обрезка облоя и прошивка отверстия; е —

очистка поковки от окалины

Разнообразие форм и размеров штампованных поковок, а так­ же сплавов, применяемых для их изготовления, привело к созда­ нию различных способов штамповки и, соответственно, различ­ ных типов штампов и штамповочного оборудования. В зависимости от типа штампов различают следующие способы горячей объ­ емной штамповки: в открытых штампах, в закрытых штампах, штамповка выдавливанием, штамповка прошивкой, штамповка в разъемных матрицах.

Штамповка в открытых штампах отличается тем* что по­ лость штампа в процессе деформирования заготовки остается от­ крытой (рис. 17.30) и штамповка сопровождается образованием

Рис. 17.30. Схема заполнения полости штампа металлом:

а — начальная стадия; б — стадия осадки; в — одновременное течение ме­ талла в полость штампа и облой; г — заполнение углов; д — доштамповка

облоя вокруг поковки. Процесс штамповки можно разделитьиа следующие стадии:

□начальная — заготовка 2 подвергается осадке между верх­ ней 1 и нижней 3 частями штампа;

□вторая — металл одновременно течет в полость штампа

ив заусенечную канавку;

□третья — облой блокирует по периметру полость штампа,

иметалл заполняет все полости штампа;

□четвертая — доштамповка, т.е. вытеснение металла из по­ лости штампа в облой.

При штамповке в открытом штампе облой выполняет двойную технологическую функцию: во-первых, на определенном этапе он блокирует течение металла из полости штампа, заставляя металл заполнять ее; во-вторых, компенсирует погрешность от­ резки заготовки, что позволяет применять дешевые, высокопро­ изводительные способы их отрезки на пресс-ножницах. Однако образование облоя приводит к потерям металла до 20...25 % от объема заготовки и необходимости дополнительной операции — обрезки облоя в специальных обрезных штампах на обрезных прессах. Несмотря на указанные недостатки, штамповка в от­ крытых штампах в настоящее время является наиболее распро­ страненной.

Сложные, изогнутые поковки несимметричной формы выпол­ няют многоручьевой штамповкой. При многоручьевой штампов­ ке штамп имеет несколько ручьев постепенно усложняющейся

экономить металл и, кроме того, не требует специального обору­ дования, штампов и рабочей силы для обрезки облоя, однако за­ готовки должны иметь небольшой допуск по массе.

Классификацию методов объемной штамповки можно осуще­ ствлять и в зависимости от типа оборудования, на котором они выполняются: на молотах, на кривошипно-штамповочных прес­ сах, на гидравлических прессах, на винтовых прессах и гори­ зонтально-ковочных машинах.

Паровоздушные штамповочные молоты двойного действия

предназначены для штамповки поковок разнообразной фор­ мы преимущественно в многоручьевых открытых штампах (рис. 17.33, а). По принципу действия они аналогичны ковоч­ ным молотам. Однако для обеспечения высокой точности поковок их конструкция выполняется более жесткой, направляющие 4 для движения бабы 7 под воздействием давления пара (сжатого воздуха) в рабочем цилиндре 6 имеют большую длину. Стойки 5 молота установлены на шаботе 1 и соединены с ним болтами 3 и пружинами 2, которые амортизируют удар, предохраняя болты от поломки. Паровоздушные штамповочные молоты изготавли­ вают с массой падающих частей 500...30 ООО кг. Эти молоты всегда устанавливаются на виброизолированном фундаменте.

Фрикционные штамповочные молоты с доской (рис. 17.33,6) изготавливают с падающими частями массой 500... 1500 кг. Для штамповки доска 11 с бабой 7 после нажатия педали 8 освобож­ дается кулачками 10 и поднимается роликами 9 на определен­ ную высоту. Затем баба вместе с верхней частью штампа и доской устремляется вниз и деформирует заготовку в нижней части штампа, которая установлена на шаботе 1.

В последние годы для штамповки стали использовать бесшаботные молоты, у которых имеются верхняя и нижняя бабы, движущиеся навстречу друг другу. Наиболее широко распростра­ нены бесшаботные молоты с ленточным механизмом (рис. 17.33, в). Они состоят из станины, которая включает четыре стойки 7. В верх­ ней части стоек установлен рабочий цилиндр 5 с поршнем 4 и што­ ком 3, к которому прикреплена верхняя баба 2. Верхняя 2 и ниж­ няя 1 бабы соединены ленточным механизмом связи, состоящим из ленты 8 (20...30 стальных полос толщиной 0,3...0,8 мм) и роли­ ков 6. При движении поршня 4 вниз вместе со штоком 3 и верх­ ней бабой 2 благодаря ленточному механизму связи нижняя баба

движется вверх. Молоты такой конструкции изготавливают с энергией удара до 500 кДж. Их используют для одноручьевой штамповки.

Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах

(КГШП) успешно заменяет и во многих случаях по технологиче­ ским возможностям превосходит штамповку на молотах. Поковки с повышенной точностью размеров можно получать на КГШП благодаря постоянству хода пресса. КГШП позволяют повысить коэффициент использования металла, так как штампы снабже­ ны верхним и нижним выталкивателем, что позволяет умень­ шить штамповочные уклоны, напуски и допуски. Кроме того, штамповка на КГШП в 1,5...2 раза производительнее штампов­ ки на молотах, так как деформация на прессе в каждом ручье происходит за один ход, а на молоте — за несколько ударов.

КГШП изготавливают с номинальным усилием 6,3... 125 МН. Они предназначены для штамповки поковок различной формы из прокатанного пруткового материала в открытых штампах. КГШП по технологическим возможностям превосходят паро­ воздушные штамповочные молоты с массой падающих частей до 10 т. Они не требуют громоздких фундаментов и способствуют значительному улучшению условий труда в цехе. Кинематиче­ ская схема КГШП дана на ^ис. 17.34. Нижний штамп 14 крепит-

Рис. 17.34. Кинематическая схема кривошипного

горячештамповочного пресса