Проектирование штампов для горячей штамповки

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШТАМПОВ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ

Учебное пособие

для студентов, обучающихся по специальностям 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением»,

150106 «Обработка металлов давлением»

УДК 621.7 (075) ББК 34.623 я7 Т 45

Ромашкин В.Г. , кандидат технических наук, доцент, заместитель генерального директора по науке ЗАО «Системы водоочистки», Гудков И.Н. , кандидат технических наук,

технический директор ООО «Технострой-Сервис»

Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

Проектирование штампов для горячей объемной штамповки :

учебное пособие / Ю. А. Титов, А. Ю. Титов. − Ульяновск : УлГТУ, 2012. − 116 с.

Предназначено для студентов специальностей 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением», 150106 «Обработка металлов давлением» при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также для изучения курса «Проектирование штампов для горячей объемной штамповки». Изложены вопросы классификации штампов, проектирования ручьев и других элементов штампов и штамповой остнастки, отдельно и подробно рассмотрены конструкции штампов для автоматов и спецоборудования узкого назначения.

УДК 621.7 (075) ББК 34.623 я7

Титов Ю. А., Титов А. Ю., 2012

Оформление. УлГТУ, 2012

ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ .

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ШТАМПОВ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО

ШТАМПЫ ДЛЯ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ И ПРАВКИ .

3.1. Молотовые штампы .

3.2. Штампы винтовых и гидровинтовых пресс-молотов.

3.3. Штампы кривошипных горячештамповочных прессов.

3.4. Штампы гидравлических прессов .

3.5. Штампы ковочных вальцев.

3.6. Штампы раскаточных машин и накатных станов .

4.1. Штампы горизонтально-ковочных машин .

4.2. Штампы винтовых пресс-молотов .

4.3. Штампы кривошипных горячештамповочных прессов.

ШТАМПЫ ДЛЯ ПРОЦЕССА ВЫДАВЛИВАНИЯ.

5.1. Штампы винтовых и гидровинтовых пресс-молотов.

5.2. Штампы гидравлических прессов .

ШТАМПЫ ДЛЯ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ .

6.1. Штампы обрезных прессов .

6.2. Отрубные ножи штампов паровоздушных молотов.

6.3. Разделительные ручьи штампов горизонтально-ковочных машин .

ШТАМПЫ ДЛЯ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ГОРЯЧЕЙ

7.1. Штампы высокоскоростных молотов .

7.2. Штампы радиально-ковочных машин .

7.3. Штампы горячештамповочных автоматов .

7.4. Штампы для жидкой и изотермической штамповки и

низкотемпературной термомеханической обработки (НТМО).

ВВЕДЕНИЕ

В современном машиностроении технологические процессы штамповки применяются на металлообрабатывающих предприятиях как с массовым и крупносерийным, так и с мелкосерийным и единичным характером производства. До 80% всех деталей изготовляются методами обработки давлением на кузнечно-прессовом оборудовании. Важнейшим элементом производственного процесса изготовления деталей методами обработки давлением являются штампы и штамповая оснастка для различных кузнечнопрессовых машин (КПМ). Большинство машиностроительных предприятий самостоятельно изготавливают штамповую оснастку.

Одной из главных задач при организации работ по проектированию и конструированию штампов является подготовка высококвалифицированных кадров. Современным машиностроением уже накоплен значительный опыт проектирования и обоснования выбора того или иного типа конструкции какого-либо узла штампа.

Важным вопросом при проектировании современных машин является выбор основных параметров. Основные параметры и размеры большинства штампов выбираются на основании требований технологического процесса и опыта эксплуатации наиболее прогрессивного оборудования. Очень важным при этом является характер изменения рабочих нагрузок на рабочем звене (бойке, ползуне, траверсе). Выбор схем штампов, узлов и их конструкции в основном производят, используя рациональный опыт машиностроения и проектирования аналогичной оснастки.

В данном учебном пособии представлен перечень специализированного оборудования горячей объемной штамповки, а также схем штампов для технологических операций, производимых на нем.

Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением», 150106 «Обработка металлов давлением» и используется при изучении курса «Проектирование штампов для горячей объемной штамповки», а также при выполнении курсовых и дипломных проектов.

1. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ

Важным фактором, определяющим конструктивные особенности штампов для горячего деформирования металлов и сплавов, является тип кузнечноштамповочного агрегата. В соответствии с характером изменения скорости движения рабочих органов и инструмента во время деформирования, кузнечнопрессовое оборудование можно разделить на пять основных групп машин. Внутри каждой группы кузнечно-прессовые машины классифицируются с учетом вида энергоносителя и особенностей конструкции привода.

Кузнечно-прессовое оборудование можно разделить на группы и в соответствии с технологическим назначением [1]. Такая классификация схематически представлена на рис. 1.1. В качестве основного параметра кузнечнопрессовых машин помимо назначения выбрали величину скорости деформирования. Для штамповочных молотов она составляет 2 – 9 м/с, для винтовых пресс-молотов 0,5 – 1,5, для кривошипных машин 0,15 – 0,30, для гидравлических прессов 0,01 – 0,05 м/с. Одновременно учитывали и удельный вес соответствующих машин в производстве штамповок. Поэтому новые и малораспространенные специализированные машины выделили в отдельную группу.

Рассмотрим основные особенности кузнечно-прессового оборудования. К первой группе относят штамповочные молоты. По конструктивно-

технологическим признакам их можно разделить на следующие подгруппы: 1. Фрикционные молоты. Номинальная масса падающих частей

(м. п. ч.) фрикционных молотов колеблется в пределах 500 – 1500 кг [2]. Их применяют в основном для штамповки в открытых штампах и правки мелких поковок (массой не более 2 кг). Фрикционные молоты относятся к морально устаревшему кузнечно-прессовому оборудованию; в настоящее время их практически не изготавливают.

2. Паровоздушные молоты двойного действия . Номинальная масса па-

дающих частей паровоздушных молотов колеблется в пределах 0,63 – 25 т, а энергия удара 16 – 630 кДж. Их применяют для открытой и закрытой штамповки поковок широкой номенклатуры по конфигурации, размерам и массе (от 0,1 до 100 кг и более). Паровоздушные молоты с массой падающих частей менее 5 т серийно выпускает Воронежский завод кузнечно-прессового оборудования им. Калинина, а более крупные Старо-Краматорский и Ново-Краматорский машиностроительные заводы.

3. Бесшаботные молоты с двухсторонним ударом . Их преимущест-

венно применяют для штамповки особо тяжелых поковок (массой более 80 – 100 кг) в одноручьевых штампах. Энергия удара бесшаботных молотов с ленточной связью, применяемых в России, составляет 100 – 450 кДж (соответствует энергии удара паровоздушных молотов с массой падающих частей 5 – 22,5 т), а бесшаботных молотов с гидравлической связью 200 – 1000 кДж (соответствует энергии удара паровоздушных молотов с массой падающих частей 10 – 50 т).

Особенностью конструкции штамповочных молотов является отсутствие устройств для выталкивания поковок. Штамповку на молотах производят за несколько ударов (до 6 – 12) в каждом ручье. Коэффициент использования металла при штамповке на молотах колеблется в пределах 0,45 – 0,48. При штамповке поковок, сложных по конфигурации и имеющих тонкие полотна и ребра, а также при штамповке тяжелых поковок молоты являются основным видом куз- нечно-прессового оборудования.

Кроме указанных подгрупп штамповочных молотов для изготовления поковок массой менее 5 кг в подкладных (незакрепленных) штампах применяют ковочные пневматические и паровоздушные молоты. Это экономично при мелкосерийном производстве (величина партии не более 200 поковок).

Ко второй группе кузнечно-прессового оборудования относят винтовые пресс молоты. По конструктивно-технологическим признакам их можно разделить на две подгруппы:

1. Винтовые пресс — молоты с фрикционным или дугостаторным при-

водом. Номинальное усилие винтовых пресс-молотов изменяется в пределах 400 – 16 000 кН, а кинетическая энергия движущихся частей от 0,8 до 320 кДж. Наиболее часто винтовые пресс-молоты используют для одноударного одно- и двухпереходного режима горячей высадки и штамповки, однако они могут работать и в многоударном, многопереходном режиме [3]. Наличие нижнего выталкивателя существенно расширяет их технологические возможности; так, например, при работе на винтовых пресс-молотах можно использовать разъемные матрицы. Основное назначение винтовых пресс-молотов – производство метизов и различных стержневых деталей с утолщениями. До 1970 г. промышленность выпускала винтовые пресс-молоты с фрикционным приводом. Позже был освоен серийный выпуск винтовых пресс-молотов с дугостаторным приводом.

2. Гидровинтовые пресс-молоты (ГВПМ). Гидровинтовые пресс-

молоты экономичны в эксплуатации; их применение расширяет (по сравнению

с применением фрикционных и дугостаторных пресс-молотов) технологические возможности штамповки, так как увеличиваются коэффициент полезного действия и скорость деформирования (примерно в 2 раза). По сравнению со штамповкой на паровоздушных молотах при штамповке на гидровинтовых прессмолотах уменьшаются припуски на вертикальные размеры и толщина облоя, а значит, увеличивается коэффициент использования металла (на 7 – 25%) и уменьшается трудоемкость последующей механической обработки поковок. Гидровинтовые пресс-молоты успешно конкурируют и с кривошипными горячештамповочными прессами: снижаются усилия и число переходов при штамповке одинаковых поковок, увеличиваются точность поковок и стойкость штампов. Гидровинтовые пресс-молоты являются прогрессивным оборудованием для горячей штамповки, выпускаются усилием от 1600 до 100 000 кН.

К третьей группе кузнечно-прессового оборудования для горячего деформирования относят кривошипные машины. Их можно разделить на следующие подгруппы:

1. Горизонтально-ковочные машины (ГКМ). Номинальное усилие го-

ризонтально-ковочных машин 1000 – 31500 кН, число ходов ползуна в минуту 95 – 21. Их применяют для штамповки высадкой и прошивкой поковок с конфигурацией, близкой к телам вращения. Диаметр исходной заготовки 20 – 270

мм (соответственно максимальный диаметр поковки от 40 до 315 мм). Основными технологическими преимуществами горизонтально-ковочных машин являются, возможность пластической деформации части заготовки без облоя и штамповочных уклонов и простота осуществления многопереходной штамповки. Появляется возможность использовать прутки и трубные заготовки, обеспечиваются достаточно жесткие припуски и допуски. Поэтому штамповка на го- ризонтально-ковочных машинах является одним из наиболее экономичных и распространенных технологических процессов обработки металлов давлением.

Применяют горизонтально-ковочные машины с вертикальным и горизонтальным разъемами матриц. На производстве отечественного машиностроения наиболее распространены машины с вертикальным разъемом матриц. Их серийно выпускают Рязанский завод тяжелого кузнечно-прессового оборудования и Ново-Краматорский машиностроительный завод (Украина). В США более распространены машины с горизонтальным разъемом матриц. В России выпуск таких машин освоил Рязанский завод тяжелого кузнечно-прессового оборудования.

2. Кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП). Номиналь-

ное усилие кривошипных горячештамповочных прессов 6300 – 80 000 кН, число ходов ползуна в минуту 90 – 35. Их применяют для штамповки поковок различной конфигурации массой до 80 кг в открытых и закрытых штампах. При штамповке на кривошипных горячештамповочных прессах за счет быстроходности пресса, высокой степени деформации за один ход, небольших припусков, отходов в облой и штамповочных уклонов производительность труда повышается на 20%, а коэффициент использования металла – на 10%.

Кривошипные горячештамповочные прессы усилием 6300 – 40 000 кН серийно выпускает Воронежский завод тяжелых механических прессов, а усилием 63 000 кН Ново-Краматорский машиностроительный завод (Украина).

В ряде случаев для выполнения формообразующих операций горячей штамповки используют универсальные кривошипные и чеканочные кривошип- но-коленные прессы. Однако из-за меньшей жесткости станины этих прессов и пониженной скорости движения ползуна (при одинаковом усилии скорость движения ползуна в 2 – 4 раза меньше, чем у КГШП) при их применении резко снижаются точность поковок и стойкость штампов.

3. Обрезные и универсальные кривошипные прессы . Обрезные прес-

сы имеют номинальное усилие 1000 – 25 000 кН. Применяют их для обрезки облоя (в основном в нагретом состоянии), пробивки отверстий и правки поковок. В качестве обрезных можно использовать и однокривошипные закрытые прессы простого действия усилием 1600 – 16 000 кН. Такие прессы серийно выпускает Воронежский завод тяжелых механических прессов.

4. Ковочные вальцы. Применяют две модификации ковочных вальцев: открытые (консольные) и закрытые. Обе модификации могут быть одно- и двухклетевыми. Усилие штамповки в консольных вальцах 125 – 1000 кН, сторона квадрата вальцуемой заготовки 30 – 115 мм. В закрытых вальцах эти параметры соответственно составляют 100 – 2500 кН и 8 – 125 мм. Консольные одноклетевые вальцы используют для одно- и многопереходного профилирования за готовок под последующую штамповку на молотах или прессах, консольные двухклетевые – для непрерывного профилирования заготовок; закрытые вальцы применяют для штамповки деталей типа сверл, стволов, лопаток, звеньев цепи, топоров и ножей. Консольные ковочные вальцы серийно выпускает Воронежский завод кузнечно-прессового оборудования им. М. И. Калинина.

Предварительное профилирование заготовок на вальцах позволяет использовать кривошипные горячештамповочные прессы для штамповки поковок

с вытянутой осью, в 2 – 2,5 раза увеличивает производительность молотов (за счет уменьшения их загрузки на заготовительных операциях) и способствует

Карточка

Таблица

RUSMARC

Дата создания записи: 25.10.2018

Группа: Анонимные пользователи

Аннотация

Объект исследования: деталь «Крышка», изготовленная из стали 45 (AISI 1045). Цель работы: разработка технологического процесса изготовления поковок «Крышка» методом горячей объёмной штамповки, проектирование инструментальной оснастки для технологического процесса. Программа Deform 3D была использована для моделирования формовочной осадки, прессования и окончательной штамповки для получения детали «Крышка». В результате исследования был разработан технологический процесс изготовления детали «Крышка» горячей объёмной штамповкой. Было выбрано потребное оборудование для выполнения технологических операций. Разработан проект цеха штамповки и меры по технике безопасности.

Метод горячей объемной штамповки использует одно из основных физических свойств металлов — пластичность. Это свойство металлического поликристалла изменять свои размеры при приложении к нему усилия.

Пластичность растет с повышением температуры, поэтому для изготовления сложных объемных деталей заготовки нагревают.

Таким способом изготавливают детали самой разнообразной формы — от деталей часов до колесных дисков автомобиля.

Процесс горячей объемной штамповки

Метод заключается в том, что при приложении высокого давления металл горячей болванки подвергается серии последовательных деформаций, и, не нарушая своей целостности, затекает в свободное пространство специально подготовленных штампов, повторяя их пространственную форму и приходя к заданным размерам. Выступы и впадины в соответствующих локальных областях штампа ограничивают и направляют движение металла, приближая с каждым проходом конфигурацию и габариты болванки к параметрам конечного изделия. При последнем рабочем проходе они формируют замкнутый единый ручей (полость), совпадающий с конфигурацией готового изделия.

Технологический процесс горячей объемной штамповки

Термин горячая объемная штамповка металла указывает на то, что габариты и геометрия заготовки меняются не в одном, а в двух или трех измерениях.

Горячая штамповка в качестве болванок использует круглый или прямоугольный прокат, а также горячекатаный лист. Горячая объемная штамповка проводится и прямо из прутка, если конфигурация детали не очень сложная и достаточно одного-двух проходов. Впоследствии отдельные детали отрубают от прутка.

По своей форме конечные поковки подразделяют на два основных класса:

• Дисковые: фланцы, крышки, ступицы, прочие круглые (прямоугольные) поковки с длиной, малой относительно диаметра. Здесь выбирают базовую технологическую схему осадки в торец исходной болванки.
• Удлиненные: рычаги, валы, шатуны и похожие на них по конфигурации детали. Болванка располагается на штампе плашмя, и в ходе нескольких черновых и штамповочных операций ей придают окончательную форму. До завершающего прохода исполняют формовку в ручьях и на вальцах.

По технологическим схемам активно применяются две наиболее употребительных:

• штамповка в закрытых штампах
• штамповка в открытых штампах

Горячая объемная штамповка в закрытых штампах осуществляется в штампе с небольшим зазором между его половинами. Подразумевается, что объемы заготовки и готового изделия совпадают. Эту оснастку снабжают двумя поверхностями разъединения, находящимися под некоторым углом. Схема используется в производстве сравнительно несложных по своей форме деталей и позволяет добиться наибольшей однородности внутреннего строения детали и меньшей шероховатости.

При применении схемы горячей объемной штамповки в открытых штампах нет точного соответствия объемов между заготовкой и конечным изделием, происходит активное перераспределение массы металла между частями поковки. Часть металла выдавливается за пределы штампа в специальную канавку и называется облоем. Схема позволяет штамповать детали практически любой конфигурации, поскольку позволяет проводить большое количество черновых и завершающих проходов с промежуточным кантованием болванки.

Преимущества и недостатки процесса

Горячая объемная штамповка обладает такими достоинствами, как:

• Изготовление поковок весьма сложной формы.
• Снижение потерь материалов.
• Снижение удельной трудоемкости.
• Нет необходимости в высокой квалификации штамповщика.
• Точность соблюдения габаритов и конфигурации.

К минусам метода горячей объемной штамповки относят

• Сложность операций
• Значительная энергоемкость
• Существенная стоимость и трудоемкость проектирования и изготовления оснастки. Штамп приходится делать из высококачественных материалов, и применим он только к данному изделию.
• Необходимость использовать большее усилие, чем при ковке
• Лимит веса готового изделия до 3-4 тонн.

Преимущества и недостатки

В целом горячую объемную штамповку имеет смысл применять при выпуске средних и больших серий, а также, если сложность формы и толщина детали не допускают применение обойтись холодной формовкой.

Технологический процесс горячей объемной штамповки охватывает множество подготовительных и рабочих операций, от поступления материала и до получения конечного изделия.

Схема горячей объемной штамповки

Проработка технологии включает такие этапы, как:

• Определяется схема горячей объемной штамповки — в открытых штампах или закрытая, выпускается конструкторская документация.
• Определяют переходы процесса, с учетом допусков выставляют размеры болванки.
• Исходя из потребного усилия горячей объемной штамповки выбирают оборудование (пресс, молот, и т. д.).
• Проектируются штампы.
• Задается метод нагревания и температурно — временной режим для каждой операции.
• Определяются отделочно-завершающие операции.
• Определяются технико-экономические характеристики проектируемого техпроцесса.

Горячая объемная штамповка требует от технологов, конструкторов и цехового персонала глубоких знаний по материаловедению и обширного практического опыта работы с данным процессом.

Сам процесс горячей объемной штамповки разделяется на следующие этапы:

• Нарезка проката на болванки,
• Доведение заготовок до рабочей температуры
• Штамповочные операции
• Удаление облоя
• Коррекция формы (при необходимости)
• Термообработка
• Удаление окалины
• Калибровка,
• Прием службой технического контроля.

Смазка для процесса горячей объемной штамповки

До подачи на штамп болванки требуется полностью и равномерно прогреть. На современных предприятиях этим процессом управляет автоматика, обеспечивая заданных график повышения температуры, равномерное прогревание всех заготовок по всему их объему и исключение образования оксидных пленок и зон пониженного содержания углерода. В качестве нагревателей применяют:

• электроконтактные установки. Нагрев осуществляется путем включения болванки в электрическую цепь и прохождению по ней сильного тока.
• индукционные системы. Нагрев производится вихревыми токами, возбуждаемыми в приповерхностном слое заготовки;
• газовые печи. Повышение температуры проходит в изолированной от атмосферы камере, заполненной инертным газом, исключающим образование окалины.

Удаление облоя и пробивка пленок применяется в случае открытой схемы горячей объемной штамповки. При этом используют специальные обрезные и пробивные штампы и кривошипные прессы.

Иногда в ходе выемки изделий из штампа, обрубки облоя или термообработки происходит искривление осей изделия либо нарушение поперечных сечений. Тогда применяют операцию коррекции формы, или правку. Заготовки больших размеров либо изготовленные из высококачественных сталей подвергаются правке, будучи горячими. Операция проводится в чистовом ручье после удаления облоя. Иногда операцию правки совмещают с обрезкой. Изделия небольшого размера корректируют винтовыми прессами по окончании термообработки и остывания.

Термообработка в горячей объемной штамповке

Термообработку проводят с целью доведения физических свойств изделий до заданных параметров и для облегчения финальной обработки. Операция позволяет также снять остаточные напряжения, уменьшить зернистость, повысить вязкость и пластичность.

Чтобы упростить операции контроля, обеспечить прецизионное позиционирование болванки и снизить износ инструмента на стадии механической обработки, проводят очистку изделий от окалины. Для этого применяются дробеструйные комплексы. В изолированной камере поковки воздухом под большим напором разгоняют стальную дробь и направляют ее на движущиеся, на транспортере изделия. Многочисленные соударения сбивают пленки и хлопья окислов в поверхности, придавая ей матовый внешний вид и одновременно уплотняя приповерхностный слой. Для мелких изделий применяют другую установку — галтовочный барабан. В нем большое количество деталей пересыпается вместе с добавляемыми к ним металлическими шариками или звездочками. Благодаря многочисленным соударениям деталей с них сбивается окалина.

Иногда в последовательность добавляют еще один переход — калибровку. Она проводится с целью избежать финишной обработки, оставляя только шлифовку. Посредством плоскостной калибровки достигают точности габаритов по вертикали. Объемная калибровка служит для доведения габаритов в нескольких направлениях, позволяя также и снизить шероховатость. Для калибровки используют специальные штампы с особо точными ручьями, повторяющими конфигурацию поковки.

Штамповочные ручьи и их виды

Для простых конфигураций изделий горячая объемная штамповка выполняется за один проход.

Штамповочные ручьи и их виды

Если же предстоит отштамповать замысловатое изделие с перепадами толщин и высот, выступы и изгибы — изготовление проводят за несколько проходов, в каждом из которых формовка делается отдельной впадиной на штампе — ручьем. Их подразделяются на два вида:

Заготовительные

Используются для фасонирования приведения материала болванки к пространственной конфигурации, позволяющей провести операции горячей объемной штамповки с минимальными потерями материала.

Виды заготовительных ручьев:

• Протяжной — растягивает определенные части болванки, сужая их сечение. Применяется серия несильных ударов с переворотом болванки
• Податной — утолщает сечение болванки, «перегоняя» на это место материал с соседних участков. Применяется также серия несильных ударов с переворотом болванки
• Пережимной — плющит болванку в месте применения, вызывая увеличение местной ширины. Используется 1-3 сильных удара,
• Гибочный – используется для деталей с выгнутой осью
• Осадочный — применяется для изделий, близких к круглой форме. Уменьшает высоту болванки, добиваясь нужной высоты и радиуса

Штамповочные

Используются в завершающей формовке, бывают черновыми и чистовыми.

Черновой используется для изделий сложной конфигурации и в целях снижения износа чистового. Предназначен для приближения габаритов и конфигурации болванки к окончательному изделию. Он глубже и уже, чем чистовой ручей, обладает большими радиусами и уклонами. Эти меры применяются для свободного размещения болванки в чистовом ручье.

Чистовой ручей используется для формовки конечной продукции, изготавливается с припуском на усадку при охлаждении. Устанавливается в середине штампа, поскольку давление и возникающие напряжения при чистовой штамповке максимальны. Для отвода выдавливаемого металла вокруг ручья расположена облойная канавка.

Схемы штамповки

Конкретная конфигурация горячей объемной штамповки выбирается опытным технологом, принимающим во внимание следующие параметры:

• Размеры детали.
• Материал.
• Форма.
• Доступное оборудование.
• Лимиты трудоемкости и материальных затрат.

На текущий момент применяется две основные схемы горячей объемной штамповки:

• с открытым штампом;
• с закрытым штампом.

Штамповка в закрытом штампе проводится с небольшим зазором между его половинами. Подразумевается, что объемы болванки и конечной детали точно совпадают. Иногда делают две линии примыкания, находящиеся под углом друг к другу. Схема используется для формовки сравнительно несложных по конфигурации поковок и позволяет добиться наибольшей однородности внутреннего строения детали и меньшей шероховатости.

Схема штамповки в закрытых штампах

При применении схемы горячей объемной штамповки в открытых штампах нет соответствия объемов болванки и конечного изделия, происходит активное перераспределение массы металла между ее частями. Некоторая часть металла выдавливается за пределы штампа в приспособленную для этого канавку и называется облоем. Схема позволяет штамповать детали практически любой конфигурации, поскольку позволяет проводить большое количество черновых и завершающих проходов с промежуточными поворотами болванки.

Оборудование, используемое для горячей объемной штамповки

Оборудование для горячей объемной штамповки включает в себя:

• Молоты
• Кривошипные прессы
• Горизонтально-ковочные машины

Технология применения каждого класса установок связана с их конструкцией. Молоты допускают такие схемы, как открытая штамповка и штамповка в закрытых штампах

Горячая объемная штамповка на молотах

Технология использует явление преобразования кинетической энергии падающего массивного молота в энергию ударной деформации заготовки. Молоты поднимаются в исходное состояние сжатым воздухом или паром и имеют массу от 0.5 до 25 тонн.

Горячая объемная штамповка на молотах

Изменяя высоту подъема молота, можно регулировать силу удара. Ход молота также регулируется, это дает возможность для поворота заготовки во время очередного подъема молота и более точной штамповки. Доступны все подготовительные операции, включая протяжку и подкат.

Точность изготовления деталей на молотах оставляет желать лучшего, что объясняется неминуемым сдвигом частей штампа друг относительно друга в момент удара. Допуски при использовании молотов приходится давать большими, а для обеспечения возможности выемки изделий из пресса делаются большие штамповочные уклоны.

Горячая объемная штамповка на прессах

Горячая штамповка металла проводится и на кривошипных прессах. Главная характеристика оборудования — это развиваемое им усилие, варьирующееся от 6 до 110 МН.

Горячая объемная штамповка на прессах

Конструкция кривошипного горячештамповочного пресса имеет жесткий привод и не дает возможности регулировать ход пресса и его усилие. Эти факторы исключают из перечня допустимых операций протяжку и подкат, поскольку для них нужно постепенно увеличиваемое давление.

Отсутствие ударов, постоянный ход штампа и использование направляющих исключает сдвиг, что позволяет добиться точности обработки, принципиально недостижимой на молотах.

Соответственно допустимо задание существенно меньших допусков, штамповочных радиусов и уклонов, что снижает потери материалов и повышает производительность оборудования.

Кроме того, статическая деформация глубже проникает в болванку, чем динамическая, и это делает доступными для обработки материалы с низкой пластичностью.

Отрицательными особенностями кривошипных горячештамповочных прессов являются:

• окалина запрессовывается в поверхность, для борьбы с этим применяют нагрев в инертной атмосфере или глубокую зачистку болванки;
• ввиду продолжительного соприкосновения с пуансоном болванка остывает, снижается ее пластичность и заполняемость.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

При горячей объемной штамповке этим методом, установка также приводится в действие кривошипным механизмом, главное деформирующее усилие прикладывается по горизонтали. В дополнение к этому применяется еще один ползун, размещенный под прямым углом. Матрица соответственно также составлена из двух частей, одна из которых является подвижной.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

Доступны такие переходы, как высадка, прошивка и пробивка. Для штамповки стержней, колец, труб с утолщениями и отверстиями в качестве заготовок применяют круглый или квадратный пруток.

Эти специализированные устройства позволяют добиваться существенного повышения эффективности. В качестве минусов можно отметить узкую применимость и дороговизну.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.