5. Ковка и объемная штамповка

Основными операциями ковки и штамповки являются осад­ка, протяжка, прошивка, выдавливание.

Осадку между параллельными бойками широко применяют при свободной ковке. Неравномерность деформации при осадке в связи с влиянием трения рассмотрены в гл V, а определение усилий в условиях плоской деформации — в гл. VI.

При осадке тел, имеющих форму поперечного сечения, отлич­ную от рассмотренной, для определения усилий применяют также метод решения приближенных-уравнений равновесия и уравне­ния пластичности. При этом вид уравнения пластичности и учет размеров поперечного сеченкя будут другие.

Протяжку (вытяжку) применяют при свободной ковке для увеличения длины за счет уменьшения сечения. При протяжке в отличие от осадки заготовку обрабатывают участками при после­довательной подаче ее под бойки молота или пресса (рис.167).

Если сечение нужно уменьшать за счет толщины и ширины заготовки, то после каждой подачи производится осаживание вы­соты и затем после кантовки — осадка ширины.

Металл, осаживаемый участками по высоте, течет в направ­лении длины и ширины. К деформируемому за каждый обжим участку с обеих сторон примыкают участки, не подвергающиеся непосредственно действию инструмента. Эти участки сдерживают течение металла в направлении ширины и принудительно вырав­нивают деформации в длину по всей ширине. В результате этого • действие обжимаемых участков на примыкающие к ним участки вызовет в последних появление пластических зон, за которыми деформация происходит только упруго (жесткие концы).

На границе обжимаемых и необжимаемых участков появятся дополнительные напряжения растяжения; возможно появление трещин на боковой поверхности при протяжке малопластичных сплавов.

Открытую прошивку применяют при операциях свободной ковки для получения цилиндрической заготовки с цилиндриче­ской полостью или сквозным отверстием.

При открытой прошивке (рис. 169) форма сечения заготовки искажается: высота уменьшается, наружный диаметр увеличива­ется неравномерно по высоте (образуется бочкообразная фор­ма), в месте входа прошивня 2 образуется утяжка, нижние края заготовки / отстают от нижнего бойка 3. Искажение формы тем больше, чем больше отношение диаметра прошивня D_n к диамет­ру заготовки D_o. Поэтому открытую прошивку применяют при

отношении -г- , равном не более 0,5. В пределе при отношении = 1 прошивка превращается в осадку. При отношении <0,2 и достаточно большой высоте заготовки прошивка пред­ставляет собой процесс вдавливания пуансона в полупростран­ство.

Закрытую прошивку применяют при горячей (объемной) штамповке для получения полостей в заготовке. При закрытой прошивке заготовку помещают в полость матрицы и прошивают пуансоном (рис. 171). Закрытую прошивку осуществляют двумя способами. По первому способу цилиндрическую заготовку поме­щают с небольшим зазором в матрицу с цилиндрической по­лостью. При прошивке металл вытесняется пуансоном и идет на увеличение высоты заготовки (рис. 171, а). По второму способу заготовку квадратного сечения помещают в матрицу с цилиндри­ческой полостью диаметром, несколько большим диагонали заго­товки, и прошивают цилиндрическим пуансоном (рис. 171, б). Металл, вытесняемый пуансоном, в первую очередь заполняет пространство между стенками матрицы и гранями заготовки, за­тем течет в направлении высоты; высота поковки обычно не­значительно отличается от высоты заготовки.

Процесс прошивки цилиндрической заготовки по первому спо­собу аналогичен процессу прессования труб с обратным истече­нием. Для расчета усилий в этом процессе М. В. Сторожев [12] рекомендует применять метод, рассмотренный выше для прессо­вания с некоторыми изменениями.

Объемная штамповка. При объемной (горячей) штамповке нагретую заготовку помещают в полость одной части штампа и • под действием другой части штампа заготовка деформируется и

заполняет полость, принимая ее форму. Основные элементы объемной штамповки: закрытая осадка, закрытая прошивка, вы­давливание (прессование).

Различают два основных вида объемной штамповки — облой ная (штамповка с заусенцем) и безоблойная (закрытая).

При штамповке с заусенцем деформируемый металл течет не только в углубления штампа, но и в разъем между частями штампа (в направлении, перпендикулярном движению пуансо­на), образуя заусенец (рис. 172).

При безоблойной штамповке металл деформируется в замкну­той полости штампа с незначительным образованием в некото­рых случаях в конечной стадии штамповки заусенца при затека­нии м-еталла в разъем между частями штампа в направлении, параллельном верхней части штампа (рис. 173).

В процессе штамповки различают три периода. В первом пе­риоде заготовка деформируется свободно до соприкосновения с боковыми стенками полости штампа. Во втором периоде происхо­дит заполнение полости штампа при боковом подпоре со стороны стенки штампа. В третьем периоде происходит доштамповка —

вытеснение излишков металла в заусенец с доведением высоты поковки до заданных размеров. ,

При штамповке с заусенцем в начале второго периода после соприкосновения заготовки с боковыми стенками штампа начи­нается затекание металла в разъем между частями штампа с образованием заусенца. По мере опускания верхней части штам­па толщина заусенца уменьшается; он охлаждается от соприкос­новения со штампом; сопротивление истечению металла в заусе­нец из полости штампа повышается и становится больше сопро­тивления затеканию металла в углубления штампа. Это приводит к заполнению углублений полости штампа к концу второго пе­риода.

Для гарантии заполнения всех углублений полостей штампа массу заготовки принимают несколько больше массы поковки. Излишек металла в третьем периоде (период доштамповки) вы­тесняется в заусенец. Количество металла, вытесняемого в заусе­нец, при облойной штамповке составляет в среднем 15—20% мас­сы поковки, а при штамповке мелких поковок сложной формы превосходит в несколько раз массу поковки.

Канавка для заусенца имеет перемычку (мостик) и магазин, где скапливается металл, вытесняемый через перемычку из поло­сти штампа (рис. 174). Размеры магазина должны быть такими, чтобы деформации металла в нем не происходило.