2.7. Горячая объемная штамповка

Объемная штамповка  процесс изготовления поковок в штампах, при котором течение металла в стороны во время деформирования ограничено поверхностями отдельных частей штампа. Рабочая полость штампа при замыкании его составных частей в конце штамповки  ручей  соответствует форме поковки (рис. 44).

По сравнению со свободной ковкой объемная штамповка имеет в 50…100 раз большую производительность; большая однородность и точность поковок (припуски и допуски на поковку в 3…4 раза меньше, чем при ковке); возможность получения поковок сложной формы без напусков; высокое качество поверхности поковок.

Горячей объемной штамповкой изготовляют заготовки для ответственных деталей автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, самолетов, железнодорожных вагонов, станков и т.д.

В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический.

Недостатки объемной штамповки: сложность и дороговизна инструмента-штампа, ограниченность массы поковок (0,3…100 кг, в отдельных случаях до 3 т), так как усилия деформирования при штамповке гораздо выше, чем при ковке.

Виды штампов и способы штамповки

Различают объемную штамповку в открытых и закрытых штампах.

Штамповка в открытых штампах. В открытых штампах (рис. 44, а) между подвижной 3 и неподвижной 4 частями штампа имеется зазор 8  заусенечная (или облойная) канавка, в которую вытекает избыточный объем 7 металла заготовки 2. Образующийся при этом заусенец (облой) затем обрезается в специальных штампах.

Ш тамповка в закрытых штампах (рис. 44, б) характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной 3 и неподвижной 4 частями штампа при этом постоянный и небольшой, так что образование заусенца в нем не предусмотрено. При штамповке в закрытых штампах необходимо соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполнятся углы полости штампа, а при избытке металла размер поковки по высоте будет больше требуемого. Как правило, штамповкой в закрытых штампах получают поковки, показанные на рис. 45.

Существенное преимущество штамповки в закрытых штампах  уменьшение расхода металла, более благоприятная макроструктура, так как волокна обтекают контур поковки, а не перерезаются в месте выхода металла в заусенец. Металл деформируется в условиях всестороннего неравномерного сжатия при бóльших сжимающих напряжениях, чем в открытых штампах. Это позволяет получать большие степени деформации и штамповать малопластичные сплавы.

Поковки простой формы штампуют в одноручьевых штампах  с одной полостью. Сложные поковки с резкими изменениями сечения по длине изготовляют в многоручьевых штампах с последовательным деформированием заготовки в нескольких ручьях с постепенным приближением ее к окончательной форме поковки.

Ручьи штампов в многоручьевых штампах разделяют на заготовительные и штамповочные.

З аготовительные ручьи предназначены для получения фасонной заготовки, в них металл перераспределяется для подготовки к окончательной штамповке. В заготовительных ручьях производят: осадку (обычно на плоской площадке штампа); протяжку  удлинение части заготовки 1 (рис. 46, а); подкатку  местное увеличение сечения заготовки за счет утонения соседних участков (рис. 46, б); пережим  уширение заготовки поперек ее оси; формовку  для придания заготовке формы, приближающейся к форме поковки в плоскости разъема (рис. 46, в); гибку (рис. 46, г), а также отрубку заготовок при штамповке из прутка.

Штамповочные ручьи бывают черновые (предварительные) и чистовые (окончательные). Черновой ручей не имеет облойной канавки. Его назначение  предохранить чистовой ручей от изнашивания. Форма чернового ручья такая же, как у чистового, но радиусы закруглений и штамповочные уклоны несколько больше. Чистовой ручей  точное отображение поковки, но с размерами, бóльшими на величину усадки металла при остывании (около 1,5 %). По периметру чистового ручья располагается канавка для облоя. Она состоит из узкого мостика 9 (рис. 44, а) и магазина 10. Назначение мостика  затруднить выход металла из ручья, чтобы создать в полости штампа высокое давление и облегчить обрезку облоя.

На рис. 47 показана последовательность получения поковки в многоручьевом штампе.

О перации в заготовительных ручьях. Протяжной ручей 1 увеличивает длины отдельных участков заготовки за счет уменьшения площади их поперечного сечения. Ручей выполняют в форме бойков, образующих порог протяжного ручья; деформация заготовок в нем аналогична операции протяжки на плоских бойках при ковке.

Подкатной ручей II служит для местного увеличения сечения заготовки (набора металла) за счет уменьшения сечения рядом лежащих участков. При обработке в подкатном ручье заготовку вращают вокруг оси после каждого удара.

Гибочный ручей придает заготовке форму, соответствующую форме поковки в плоскости разъема. Из гибочного ручья в следующий ручей заготовку передают с поворотом на 90.

При штамповке поковок, имеющих в плане форму окружности или близкую к ней, часто применяют осадку исходной заготовки до требуемых размеров по высоте и диаметру. Для этой цели на плоскости штампа предусматривают площадку для осадки.

Операции в штамповочных ручьях. Черновой ручей III снижает износ чистового. При наличии чернового ручья в нем происходит основное формообразование, в чистовом же ручье получают требуемые размеры поковки. Черновой ручей применяют при штамповке поковок сложной конфигурации. При штамповке в черновом ручье поперечные размеры в плоскости разъема устанавливают немного меньше размеров полости чистового ручья. При штамповке в открытых штампах черновой ручей заусенечной канавки не имеет.

В многоручьевом штампе чистовой ручей IV расположен в центре штампа, так как при штамповке наибольшее усилие возникает в нем.