Изготовление заготовок методами штамповки и прокатки. Исполнитель

Изготовление заготовок методами штамповки и прокатки.

План.

1. Особенность процесса штамповки.
2. Виды и область применения.
3. Общие (универсальные) заготовки.
4. Сортамент проката.

 {spoiler=Подробнее}

         Горячая штамповка выполняется на моло­тах и прессах в открытых и закрытых штам­пах, выдавливанием, гибкой, с применением различных процессов. С целью повышения точности размеров и улучшения качества по­верхности штамповок применяют полугоря­чую штамповку, при которой ограничено окалинообразование.

         Краткая характеристика основных спосо­бов горячей штамповки приведена в таблице. Горячая штамповка выполняется по двум схе­мам: в открытых и закрытых штампах. При штамповке в закрытых штампах по­лучают более точные штампованные заготов­ки, меньше расходуют металл; производительность высокая при пониженной стойкости штампов и ограниченности форм штамповок (круглые, типа шестерен, фланцев, стаканов). Штамповку в закрытых штампах иначе назы­вают безоблойной.

Способы горячей штамповки (ориентировочная характеристика)

         Штамповка в открытых штампах на молотах в зависимости от расположения заготовки в окончательном ручье бывает двух видов: в торец и плашмя.

         Штамповку на молотах выполняют из катанной заготовки за один переход для заготовок простой формы и за несколько переходов для заготовок сложной формы. В штампах различают: штамповочные (окончательный, предварительный) заготовительные и отрубные ручьи. Окончательный ручей выполняют с учетом усадки металла при охлаждении (усадка стали »1,5%) . по периметру окончательного ручья конструируют заусенечную канавку, создающую препятствие выходу металла из полости и обеспечивающую запол­нение окончательного ручья.

         Заготовительные ручьи служат для получе­ния благоприятной формы заготовки для штамповки с малым отходом металла в заусе­нец. Обрезка заусенца выполняется на обрезных и кривошипных прессах. Крупные и средние заготовки с относительно толстым заусенцем обрезают после штамповки в горя­чем состоянии. Мелкие поковки с тонким за­усенцем легко обрезают в холодном состоя­нии. Производительность холодной обрезки выше, чем горячей. Одновременно с обрезкой заусенца часто выполняют частичную зачистку по штамповочному уклону.

         Торцовый заусенец, возникающий при штамповке в закрытых штампах, а также не­ровности среза при обрезке удаляют на точильно-обдирочных станках.

Для отверстий при штамповке получают в заготовке углубления - наметки, которые затем прошивают. При штамповке на моло­тах и прессах после прошивки наметок диа­метр отверстия d ³ H, но не менее 30 мм.

Рис. 18. Основные виды штампованных заготовок:

а - штампуемых в открытых штампах: 1- 3  штамповка в торец; 4 – 8 - штамповка плашмя; б - штампуемых в закрытых штампах.

         При штамповке в закрытых штампах на молотах используют штучную заготовку, рас­считываемую по объему штампованной заго­товки с учетом отхода на угар при нагреве.

         Штамповка в открытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) обеспечивает изготовление относи­тельно точных поковок без сдвига в плоскости разъема, с малыми припусками и с повышен­ной по сравнению с молотами производитель­ностью. Типовые заготовки, полученные штамповкой на прессах, приведены на рис. 19.

Рис. 19. Типовые заготовки, полученные штамповкой на прессах.

         При штамповке шатунов, турбинных лопа­ток и других сложных деталей заготовку под­готовляют на ковочных вальцах (вместо под­катки и протяжки на молотах), высадкой на горизонтально-ковочных машинах, или приме­няют периодический прокат.

         Штамповку в открытых штампах па вин­товых фрикционных прессах применяют для изготовления мелких фасонных заготовок и заготовок типа болтов и заклепок только в одном ручье из-за недостаточного направле­ния ползуна. На прессах с точным направле­нием ползуна можно выполнять многоручье­вую штамповку.

         Штамповку в открытых штампах на ги­дравлических прессах выполняют в одном ручье, центр давления которого расположен в центре давления пресса. Этим устраняется возможность сдвига штампа. Распространена штамповка из алюминиевых и магниевых сплавов деталей больших размеров типа пане­лей, рам, узких и длинных поковок типа балок и лонжеронов (длиной до 8 м), стаканов, втулок из стали и титана штампуют поковки типа дисков. При изготовлении сложных поковок заготовку перед штамповкой подготовляют путем ковки.

         Штамповку на гидропрессах в закрытых штампах с неразъемной матрицей наиболее часто используют для изготовления точных, без штамповых уклонов заготовок из алюминиевых и магниевых сплавов. Штампы в этом случае нагревают.  Штамповку с разъемной матрицей применяют для изготовления мел­ких, средних и крупных поковок из черных и цветных металлов и сплавов. Разъем ма­триц - вертикальный, иногда - горизонтальный.

         Штамповка в закрытых штампах на криво­шипных горячештамповочных прессах (КГШП) в неразъемных матрицах достигается применением более точных заготовок, более : точной дозировкой металла, применением обычной заготовки . и компенсирующего устройства в штампах для размещения излиш­ка металла (5—10% объема заготовки). Точ­ная дозировка металла для штамповки связа­на с дополнительными затратами из-за более сложного инструмента и меньшей производи­тельности при отрезке. Штамповку в закры­тых штампах с разъемной матрицей выпол­няют обычно с компенсаторами для выхода лишнего металла; матрицы имеют горизон­тальный разъем. Такие штампы используют для  изготовления  поковок  типа  крестовин.

         Штамповку на фрикционных прессах в за­крытых штампах с разъемной матрицей при­меняют для получения мелких заготовок с несимметричными отростками из стали и цветных металлов и их сплавов. Разъем ма­трицы обычно вертикальный.

         Горячей штамповкой выдавливанием обыч­но на КГШП получают заготовки типа стерж­ня с утолщением; стержни постоянного и переменного сечения, сложной формы, с цен­тральным и эксцентричным расположением головки относительно оси; с головкой неслож­ной осесимметричной формы (тарельчатые, шарообразные, ступенчатые, фланцевые, ко­нусные); с головкой сложной формы и типа развилин; заготовки типа крестовин или с двусторонними утолщениями и др. На рис. 20. приведены схемы выдавливания. В большинстве случаев по поперечным разме­рам после выдавливания заготовки имеют припуски под шлифование.

Рис. 20. Схемы выдавливания.

         В зависимости от формы и объема исход­ной заготовки, выбранного технологического процесса при выдавливании получают заго­товки без заусенца, с торцовым заусенцем, с поперечным заусенцем и с поперечным и торцовым заусенцами, которые затем уда­ляют. Припуски и допуски определяют по таблице.

         Технологическая схема горячей штамповки состоит из следующих опера­ций: разрезка прутков, нагрев заготовки, перенос в полость штампа, штамповка, обрезка заусенца (облоя), термическая об­работка, осмотр, ремонт дефектов, приемка. Для горячей штам­повки штампы изготавливаются из инструментальных углероди­стых и легированных сталей: У8, У10, ЗХВ8, 7Х3, 5ХГС и др.

         Горячая штамповка отличается высокой производительностью и низкой себестоимостью в массовом производстве. К недостаткам относится наличие окалины, а также высокая стоимость штампов, что делает нерентабельным мелкосерийное производство.

         К преимуществам объемной штамповки по сравнению со сво­бодной ковкой относятся:

1. Значительно более высокая производительность.
2. Исключение напусков для сложных по форме штамповок.
3. Получение штамповок со значительно меньшими припу­сками.
4. Несмотря на потери в облой 10—30 % металла, при объем­ной штамповке достигается его значительная экономия против ковки.

         В машиностроении применяют товарные заготовки, сортовые и фасонные профили об­щего, отраслевого и специального назначения, трубный прокат, гнутые, горячепрессованные и периодические профили.

         Товарные заготовки - болванки обжатые (блюмс), квадратные (ГОСТ 4693-77) - слу­жат заготовками под ковку и штамповку крупных валов, рычагов, тяг и т. п.

         Простые сортовые профили общего назна­чения — круглые и квадратные (ГОСТ 2590 - 71), шестигранные (ГОСТ 2879 - 69) и полосовые (ГОСТ 103 — 76) — используют для изготовления гладких и ступенчатых ва­лов с небольшим перепадом диаметров ступе­ней, стаканов диаметром до 50 мм, втулок диаметром до 25 мм, рычагов, клиньев, флан­цев.

         Фасонные профили проката общего назначе­ния — сталь угловая равнополочная и неравно-полочная (ГОСТ 8509-72 и ГОСТ 8510-72}, балки двутавровые (ГОСТ 8239 — 72) и швел­леры (ГОСТ 8240 — 72) — применяют преиму­щественно при изготовлении металлокон­струкций (рам, плит, подставок, кронштейнов).

         Фасонные профили проката отраслевого и специального назначения предназначены для вагоностроения, автопромышленности, трак­торостроения, сельхозмашиностроения, энерге­тического машиностроения, электротехниче­ской промышленности.

         Трубный прокат — стальной бесшовный го­рячекатаный, холоднотянутый и холоднока­таный (ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8734-75) - слу­жит для изготовления цилиндров, втулок, гильз, шпинделей, стаканов, барабанов, роли­ков, пустотелых валов.

         Гнутые профили — V-образные неравнобокие, С-образные и корытообразные (ГОСТ 8278-83, ГОСТ 8281-80, ГОСТ 8283-77)-используют для изготовления опор, кронштей­нов, консолей, ребер жесткости.

Горячепрессованные профили сложной формы (пустотелые, полузамкнутые) приме­няют при изготовлении скоб, направляющих элементов, прижимов.

         Периодические профили проката соответ­ствуют изготовляемым из них деталям.

         Профили продольной прокатки (ГОСТ 8319.0-75, ГОСТ 8319.13-75 и ГОСТ 8531 - 78) служат для изготовления балок передних осей автомобиля, лопаток, осей; по­перечно-винтовой прокатки (ГОСТ 8320.0 — 83, ГОСТ 8320.13 —83) — для изготовления валов электродвигателей, шпинделей машин, осей рычагов; поперечно-клиновой прокатки - для изготовления валов коробки передач автомо­биля, валиков и других деталей типа тел вра­щения крупносерийного и массового про­изводства; поперечной прокатки (ГОСТ 7524 — 83) — для изготовления шариков под­шипников качения, профилированных труб­чатых деталей (втулки).

         Механические свойства периодического проката выше, чем свойства гладкого проката, в связи с расположением волокон в соответ­ствии с конфигурацией детали. Отклонения размеров проката от номинального обычно составляют по диаметру профиля + 0,1 % и по длине — не менее + 0,5 %.

         Точность горячекатаного проката ориенти­ровочно соответствует 12 — 14-му квалитету, холоднотянутого — 9 —12-му квалитету.

         Точность горячекатаного сортового прока­та может быть повышена применением воло­чения через фильеру (точность 11 —12-го квалитета) и в роликовой волоке (точность 9 —11-го квалитета).

Контрольные вопросы

1. Особенность процесса штамповки.
2. Виды и область применения штамповок.
3. Из каких материалов изготовляют прокатанные заготовки?
4. Сортамент проката.

{/spoilers}