6. Специализированные процессы получениязаготовок

Штамповка на ковочных вальцах напоминает продольную прокатку в одной рабочей клети, на двух валках которой закрепляют секторные штампы, имеющие соответствующие ручьи (рис. 3.31, а).

Нагретую заготовку / подают до упора 2 в тот момент, когда секторные штампы 3 расходятся. При повороте валков происходит захват заготовки и обжатие ее по форме полости; одновременно с обжатием заготовка выталкивается в сторону подачи.

Исходное сечение заготовки принимают равным максимальному сечению поковки, так как при вальцовке происходит главным образом протяжка.

Штамповка на ротационно-ковочных машинах подобна операции протяжки и заключается в местном обжатии заготовки по ее периметру. Заготовку / (рис. 3.31, б) в виде прутка или трубы помещают в отверстие между бойками 7 машины, находящимися в шпинделе 6. Бойки могут свободно скользить в радиально расположенных пазах шпинделя. При вращении шпинделя ролики 5, помещенные в обойме 4, толкают бойки 7, которые наносят удары по заготовке. В исходное положение бойки возвращаются под действием центробежных сил. В машинах этого типа получают поковки, имеющие форму тел вращения. Существуют машины, у которых вместо шпинделя с бойками вращается обойма с роликами; в этом случае для возвратного движения ползунов служат пружины. В таких машинах получают поковки квадратного, прямоугольного и других сечений.

Поперечно-клиновой прокаткой (рис. 3.32, а) получают заготовки валов и осей (рис. 3.32, б) диаметром до 100 мм и длиной до 700 мм. Деформирование может осуществляться инструментом в виде двух валков, валка и сегмента или двух плоских плит. Плоскоклиновой инструмент наиболее прост в изготовлении и обеспечивает получение валов сложной конфигурации с высокой точностью: допуски на диаметральные размеры 0,2- 0,4 мм, на линейные 0,3-0,5 мм. Заготовка 2 из круглого прокатанного прутка, после нагрева автоматически перемещается в рабочую зону клиньев / в их исходном положении. Клиновой инструмент, закрепленный в подвижной салазке стана, совершает прямолинейное движение, и заготовка прокатывается между двумя клиновыми плитами (см. рис. 3.32, а),

Раскатка кольцевых заготовок на раскаточных машинах получила особенно большое распространение при производстве колец подшипников. Схема процесса показана на рис. 3.32, в. Заготовка 1 представляет собой кольцо с меньшим диаметром и большей толщиной стенки, чем у поковки. Заготовки под раскатку получают штамповкой на горизонтально-ковочных машинах или на молотах. При подведении к заготовке /, надетой на валок 2, быстро вращающегося валка 3 заготовка и валок 2 начинают вращаться. При дальнейшем сближении валков 2 и 3 увеличивается наружный диаметр заготовки за счет уменьшения толщины и происходит ее контакт с направляющим роликом 4, обеспечивающим получение правильной кольцевой формы поковки. После касания поковкой контрольного ролика 5 раскатка прекращается.

Раскаткой получают поковки колец с поперечными сечениями различной формы (зависящими от профиля валков), наружным диаметром 70-700 мм и шириной 20-180 мм (рис. 3.32, г).

Горячая накатка зубчатых колес. Сущность процесса заключается в обкатке нагретой штучной или прутковой заготовки в зубчатых валках.

Принципиальная схема одного из способов горячей накатки показана на рис. 3.33. Поверхностный слой цилиндрической заготовки / нагревается током повышенной частоты с помощью индукторов 2. Зубчатый валок получает принудительное вращение и радиальное перемещение под действием силы со стороны гидравлического цилиндра. Благодаря радиальному усилию зубчатый валок 4, постепенно вдавливаясь в заготовку /, формует на ней зубья. Ролик 3, свободно вращаясь на валу, обкатывает зубья по наружной поверхности. После прокатки прутковой заготовки ее разрезают на отдельные шестерни. Процесс осуществляют на полуавтоматических установках, например на полуавтомате горячего накатывания зубьев конических колес диаметром 175-350 мм и модулем до 10 мм.

Изготовление зубчатых колес методом горячего накатывания повышает износостойкость и усталостную прочность зубьев на 30-50 %. Это объясняется, в частности, благоприятной макроструктурой, при которой волокна обтекают контуры зубьев. Расход металла на 18-40 % меньше, чем при получении зубьев на зубонарезных станках, а производительность полуавтомата для накатки выше производительности зубонарезного оборудования.

. 7 ОТДЕЛОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ

Общий технологический процесс изготовления поковок горячей объемной штамповкой состоит обычно из следующих этапов: отрезки проката на мерные заготовки; нагрева; штамповки; обрезки заусенца и пробивки пленок; правки; термической обработки; очистки поковок от окалины; калибровки; контроля готовых поковок.

Операции, которые производят с поковкой после ее штамповки, называют отделочными. Все поковки, штампуемые в открытых штампах, имеют заусенец в плоскости разъема, а в поковках -с внутренними отверстиями остаются пленки между наметками (исключая поковки, штампуемые на горизонтально-ковочных машинах).

Обрезку заусенца и пробивку пленок выполняют с помощью штампов, устанавливаемых на кривошипных прессах, по принципу действия аналогичных кривошипным штамповочным прессам.

При обрезке заусенца (рис. 3.34, а) поковку 3 укладывают в матрицу 4 так, что она своим заусенцем ложится на режущие кромки матрицы. При нажатии пуансоном 1 на поковку 3 режущие кромки матрицы срезают заусенец по всему периметру поковки, которая после этого проваливается вниз.

При пробивке пленки (рис. 3.34, б) поковку 3 укладывают в матрицу 4 к с помощью пуансона / пробивают; отход проваливается через отверстие матрицы в тару.

Обрезку и пробивку поковок можно выполнять в холодном и горячем состояниях: для мелких поковок из низкоуглеродистой и низколегированной сталей - в холодном состоянии. В остальных случаях обрезают заусенец и пробивают пленку сразу же после штамповки на обрезном прессе.

Правку штампованных поковок выполняют для устранения искривления осей и искажения поперечных сечений, возникающих при затрудненном извлечении поковок из штампа, после обрезки заусенца, а также после термической обработки. Крупные поковки и поковки из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей правят в горячем состоянии, либо в чистовом ручье штампа сразу после обрезки заусенца, либо на обрезном прессе (обрезной штамп совмещается с правочным), либо на отдельной машине.

Мелкие поковки можно править в холодном состоянии после термической обработки.

Очистка поковок от окалины облегчает условия работы режущего инструмента при последующей обработке резанием, а также контроль поверхности поковок. Очистку осуществляют в барабанах, дробью, травлением.

В барабанах поковки очищают следующим образом. Поковки загружают в барабан с наклонной осью вращения, в котором находятся стальные звездочки. При вращении барабана поковки трутся и ударяются друг о друга и о звездочки, благодаря чему окалина сбивается. При очистке тяжелых поковок на их поверхности образуются забоины, поэтому таким способом их не очищают.

Дробеструйная очистка заключается в том, что металлическая дробь размером 1-3 мм с большой скоростью ударяет о поверхность поковки и сбивает с нее окалину. Скорость дроби сообщает сжатый воздух в специальных аппаратах. Этим способом очищают мелко-и среднегабаритные поковки.

Травлением в водных растворах кислот, нагретых до 40-60 °С, очищают крупногабаритные поковки сложных конфигураций.

Калибровка поковок повышает точность размеров всей поковки или ее отдельных участков. Таким образом, последующая механическая обработка устраняется полностью или ограничивается только шлифованием. Различают плоскостную и объемную калибровку.

Плоскостная калибровка служит для получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках поковки, ограниченных горизонтальными плоскостями (рис. 3.35, б).

Поскольку калибруют с небольшой степенью деформации (менее 5-10%), необходимо заранее при штамповке предусматривать припуск на калибровку. Причем с увеличением припуска точность размеров после калибровки уменьшается, а качество поверхности улучшается. Обычная точность после калибровки составляет ±(0,1 – 0,25 мм), а допуск при калибровке с повышенной точностью в 2 раза меньше.

Объемной калибровкой (рис. 3.35, в) повышают точность размеров поковки в разных направлениях и улучшают качество ее поверхности. Калибруют в штампах с ручьями, соответствующими конфигурации поковки.

Контроль качества необходим не только для готовых поковок, но и для условий их изготовления на всех этапах, начиная от получения исходных заготовок.