2 Особливості холодної висадки на ковальсько – пресових холодновисадочних автоматах

2.1 Найбільш поширені операції холодного об'ємного штампування

Найбільш поширеною операцією холодного об'ємного штампування є висадка.

Холодною висадкою виготовляють кріпильні деталі (болти, гвинти, гайки, заклепки, цвяхи і т. д.), кульки, ролики та дрібні кільця підшипників, штовхачі і тарілки клапанів, з'єднувальні пальці, колісні спиці, спеціальні гайки, ковпачкові маслянки і багато інших порівняно дрібних масових деталей. Холодну висадку проводять головним чином на горизонтальних ковальсько - пресових автоматах. При цьому розміри штампованих деталей відповідають 3 і 4 - м класами точності, а їх поверхні - 6, 7 і навіть 8-му класам шорсткості, так що ні в якій додатковій механічній обробці вони зазвичай не потребують. Інакше кажучи, холодна висадка забезпечує отримання штампованих деталей, як правило, в готовому вигляді. Практично розміри штампованих деталей виходять з точністю від 0,03-0,05 до 0,15-0,2 мм в залежності від їх номіналу, а також від виготовленого їх кількості, ступеня зносу та налагодження штампа.

Правила висадки, розрахунок і вибір набраних та інших переходів при холодній висадці по суті є такими ж, як при гарячому штампуванні. Однак обмежений запас пластичності металу в холодному стані значно знижує допустимі ступені деформації навіть у високопластичних сплавів і повністю виключає можливість холодної висадки малопластичних сплавів.

Холодній висадці піддають вуглецеву сталь, що містить до 0,45% С, леговану сталь багатьох марок, дуралюмін, латунь, червону мідь, монель і інші сплави, що проявляють в холодному стані досить великий запас пластичності. Про здатність металів піддаватися холодної висадці судять за граничною (до появи тріщин) ступеня деформації при вільній осаді зразків, яка при кімнатній температурі складає, наприклад, 50% у сталі 60Г, 55% у сталі ШХ15, 75% у сталі 10,73 -74% у сталі 35 і 40Х, 87% у сталі 08 і 10 (при 0,03% 31) і у сталі 30ХГСА, 95% у міді і т. д. Здатність сталі піддаватися холодній висадці підвищується із збільшенням вмісту в ній молібдену і ванадію і навіть вольфраму (але тільки до 0,15-0,25%) і значно знижується з підвищенням у ній вмісту вуглецю і особливо кремнію, а також сірки і фосфору. Підвищення вмісту вуглецю з 0,45% до 1,1% знижує допустиму ступінь осаду з 70 до 30%. До різкого зниження здатності деформуватися в холодному стані призводить забрудненість сплавів неметалевими включеннями (навіть при незначній їх кількості).

Рисунок 2.1 - Заготівля вихідна і після висадки в пуансоні з конічною порожниною

Деяке підвищення пластичності при холодної висадці досягається тим, що необхідна деформація здійснюється не відразу, а розподіляється на кілька переходів штампування або виконується за кілька операцій (з повторним штампуванням). При цьому сумарна деформація рівномірно розподіляється по переходам і операціям, а метал розміцнюється термічними відпалами, здійснюваними перед штампуванням і в міру потреби між окремими операціями штампування, причому для відпалу використовують печі безокисного нагріву. Крім того, застосування в технології холодного висадження процесів прямого і зворотного видавлювання (закритої прошивки), які виконуються в якості самостійних переходів штампування або в поєднанні з висадкою і іншими переходами або операціями, також істотно підвищує пластичність оброблюваного матеріалу у зв'язку зі сприятливою при цьому схемою напруженого стану металу. Створюється можливість отримання деталей більш складної форми. Останньому сприяє також можливість отримання при холодній висадці деталей без штампувальних ухилів.

Метал для холодної висадки повинен бути калібрований і мати чисту блискучу поверхню. Все більш широко застосовують фосфатування поверхні металу з подальшою мастилом його перед штампуванням. Підготовлений до штампування метал поставляється в прутках довжиною до 6-7 м або в бунтах з зовнішнім діаметром до 1 м і масою 40-80 кг і більше. Для різних пресів-автоматів у відповідності з їх призначенням використовують дріт і калібруванні прутки діаметром 0,6-38 мм з граничними відхиленнями 0,025-0,15 мм. Рідше застосовують метал прямокутного, квадратного, шестигранного та інших профілів.

Набір металу для формування потовщеною частини виробу при відносній довжині висаджується частини до її діаметру не більше 2,5 (практично при відношенні рівному 2,1-2,3) може бути виконаний за один перехід, при відношенні не більше 4, 5 - за два переходи і при відношенні не більше 8 - за три переходу штампування або, як прийнято говорити, при холодній висадці відповідно за один, два і три удари. Набір більш ніж за два переходи в практиці холодного висадження виробляють дуже рідко. При двопереходному штампуванні найбільш широко в якості першого переходу застосовують набір у конічної порожнини пуансона (рисунок 2.1), причому циліндричний кінець заготовки залишається недеформованому. При цьому:

(2.1)

Щоб уникнути утворення поперечної складки при висадці в другому переході кут у конуса в першому переході повинен бути не більше 20°. При об’єм конічної частини пуансона .

Рисунок 2.2 - Підпружинений пуансон:

а - схема дії, б - робоча порожнину і заготівля, отримана цим пуансоном; 1 - матриця, 2 - пуансон; 3 - пуансонотримач; 4 - пружина; 5 висадочний стрижень; 6 - напрямна втулка.

Застосовуючи підпружинені пуансони (рисунок 2.2, а), можна за один перехід висадити кінець заготівки при і при менш жорсткому допуску на діаметр вихідного прутка, ніж при наборі в звичайних пуансонах. При цьому велика частина довжини Висаджувати кінця в початковий момент знаходиться в циліндричній порожнині в пуансоні. Діаметр цієї порожнини роблять дещо більше діаметра оброблюваного прутка. Висаджують стрижнем, ковзаючим всередині пуансона. У міру заповнення робочої порожнини пуансон, долаючи зусилля пружини, поступово відходить. Форма і розміри головки, одержуваної в результаті набору в підпружиненому пуансоні, показани на рисунок 2.2, б.

Отримані набором потовщення піддають формуванню, прошивці і іншими операціями, причому розміри поперечного перерізу вихідної заготовки іноді зменшують редуціюванням або калібрують шляхом прямого видавлювання металу заготівки через отвір в матриці.

У зв'язку з пониженою пластичністю металу в холодному стані прошивку застосовують не відкриту (як при штампуванні на горизонтально-кувальних машинах), а тільки закриту. Таким чином, отвір в потовщеній частині штампуємих деталей з боку пуансона отримують при холодній висадці, як правило, зворотнім видавлюванням.

У кріпильних деталей різьбу 2 і 3-го класів точності отримують накаткою після попереднього редукування, відповідної частини стрижня. Діаметр стержня під накочування різьби (після редуціювання)

(2.2)

де d₀ и d₁ – зовнішній і внутрішній діаметри різьби.

При виготовленні звичайних болтів широке застосування знаходить метод так званого подвійного редукування, при якому діаметр вихідного прутка приймають на 10-15%, а іноді і на 18% більше діаметра болта і всю стержневу частину болта отримують при першому редуціюванні. Завдяки цьому відношення довжини висадженої частини під головку болта до діаметру нередуціюванної частини прутка зменшується. Це дозволяє виконати набір для звичайної головки болта за один перехід замість двох.

Найкращі результати редуціювання отримують після цинкового фосфатування вихідного прутка з наступним його омилюванням. За цих умов редуціюванням за один прохід можна зменшити діаметр заготовки не більш ніж на 13-16%. В іншому випадку спостерігається осаджування нередуціюванної частини заготівки. Зменшення діаметру на 40-50% досягається редуціюванням за три-чотири переходи, і як правило, без відпалу.

Для виконання відповідних операцій використовують різні ковальсько - пресові автомати. На висадочних ковальсько - пресових автоматах, крім висадки, виробляють відрізку штучної заготівки від прутка або дроту, формовку, прошивку і наскрізну пробивання, а також редукування, видавлювання, гибку. Обрізні ковальсько-пресові автомати призначені для обрізки висадженої раніше головки по необхідному контуру а також калібрування стержня і редукування його під накатку різьблення. На вирубних автоматах штампують гайки і подібні вироби з полоси вирубкою, пробивкою, обтисненням фасок, калібруванням граней і т. д.

Для отримання готових виробів іноді необхідно послідовне виконання операцій на різних автоматах. При виготовленні болтів, наприклад, використовують висадочний, обрізний і різьбонакатний автомати, не пов'язані між собою або об'єднані в автоматизовану або автоматичну лінію. Крім того, всі операції можуть бути виконані на одному комбінованому автоматі.