6. Ковка и горячая объёмная штамповка

Ковка или кование — обработка давлением, посредством которой тягучий металл (в нагретом состоянии) уплотняется, сращивается, или получает желаемую форму.

Ковкой изменяют форму и размеры заготовки путём последовательного воздействия универсальным инструментом на отдельные участки заготовки. Ковку, как правило, производят при нагреве металла до так называемой ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал ковки зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для стали температурный интервал 800—1200 °С., для алюминиевых сплавов — 420—480 °С. Инструменты:

-наковальня

-молот

-ручные молоты (небольшие), которыми кузнец, сам один, или с помощью молотобойцев, обрабатывает предмет.

-механические молоты. Важный элемент механического молота наковальня, или нижний боек, на который кладётся предмет.

кузнечные клещи, которыми кузнец захватывает нагретый кусок, вынимает его из горна, или печи, подносит под молот, кладёт на наковальне и поворачивает предмет во время ударов молота.

-подъёмные краны по обеим сторонам механического молота. Они служат для посадки болванки в печь, переноса под молот и поворачивания её во время ковки. Вспомогательным прибором при этих манипуляциях служит державка, состоящая из прочного, длинного стержня, имеющего на одном конце 4 лапы, которые захватывают болванку, а на другом — рукоятку, для поддерживания болванки рабочими на весу.

Горячая объёмная штамповка — это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине. Мерные заготовки отрезают от прутка различными способами: на кривошипных пресс-ножницах, механическими пилами, газовой резкой и т. д. При горячей объёмной штамповке пластическое деформирование заготовки существенно облегчается её нагревом, однако возникает риск появления трещин в материале заготовки при неравномерной по объёму полости теплопередаче к материалу штампа. Для процесса штамповки используются прессы — устройства, позволяющие деформировать материалы с помощью механического воздействия.

7. Особенности отрытой штамповки

Штамповка в открытых штампах характеризуется следующими основными признаками.

1.Объем металла, находящегося в ручье, в процессе штамповки непостоянен V¹const, при штамповке предусматривается вытеснение части металла в виде заусенца, который обеспечивает заполнение углов полости штампа, этот металл поступает в отход.

2.Направление вытеснения металла в заусеничную щель(поперечное) перпендикулярно направлению движения штампа, толщина заусенца в процессе штамповки уменьшается.

3.По месту обрезки заусенца волокна металла у поковки оказываются перерезанными.

4.Из заготовок с размерами низкой точности получают поковки с размерами более высокой точности за счет различного для каждой заготовки объема металла, вытесняемого в заусенец.

Штамповка в открытых штампах обладает рядом преимуществ, к которым относятся:

1.Возможность изготовления поковок практически любой сложности.

2.Удельные усилия отрытой штамповки меньше, чем при закрытой.

3.Требования к точности исходной заготовки обычные.

4.При открытой штамповке высокая стойкость штампов.

Вместе с тем, штамповке в открытых штампах присущ ряд недостатков: повышенный расход металла с заусенцем; необходимость использования специального оборудования и инструмента – обрезного пресса и обрезных штампов при обрезке облоя; перерезание волокон металла при обрезке облоя; коробление поковок.

Штамповка в закрытых штампах

Конструкция закрытых штампов

Сущность процесса состоит в том, что заготовка деформируется, находясь в полости одной части штампа, в которую входит, как в направляющую, другая его часть. При этом штамп не обеспечивает свободного удаления поковки из ручья. Для удаления поковки используются либо выталкиватели (на КГШП), либо часть штампа, в которой расположена полость, выполняется разъемной, состоящей из двух половин (на ГКМ). Практически некоторая часть металла затекает в зазоры между разъемными частями закрытого штампа, образуя незначительный заусенец, объем которого зависит от колебаний объема заготовок вследствие неточности изготовления

Штамповка в закрытом штампе характеризуется следующими признаками следующими признаками.

1. Колебания объема должны быть незначительными. При штамповке заусенец не предусматривается, поэтому объем металла в полости практически не изменяется.

2. Заусенец, часто образующийся вследствие затекания металла в зазор по месту разъема штампа, незначителен, толщина его не изменяется в процессе штамповки, а направление вытекания совпадает с направлением движения штампа.

3. Макроструктура поковок характеризуется тем, что волокна получают очертания контура поковки и не перерезаны.

Закрытая штамповка более рациональна, чем открытая, так как при ней возможен только непредусматриваемый и небольшой величины заусенец, качество поковок более высокое. Закрытые штампы менее требовательны к фасонированию заготовок, однако, как и в открытых штампах должно быть обеспечено центрирование заготовок.

Основной недостаток способа штамповки в закрытых штампах состоит в неуниверсальности и ограниченности рациональных форм штампуемых поковок. Заготовки должны быть точными по объему, что требует использования специального оборудования для отрезки заготовок. Меньший объем заготовок, чем требующийся, приводит к незаполнению углов штампов и браку поковок. Больший объем заготовки из-за отсутствия возможности фиксировать момент заполнения полости (конец штамповки) приводит к распору штампа, что отрицательно сказывается на его долговечности.

Во избежание перегрузки штампов и оборудования при попадании в штампы заготовок, объем которых превышает некоторый предельный, излишки металла удаляются в специальный приемник – компенсатор.Принцип устройства компенсатора состоит в том, что для каждой конфигурации поковок и соответствующего оформления штампа устанавливают место наиболее трудного заполнения металлом и в нем предусматривают отверстие или щель, в которое выдавливается лишний металл после оформления поковки.