Сущность горячей объемной штамповки. Формообразование при горячей объемной штамповке

Основная операция горячей объемной штамповки может быть выполнена за один или несколько переходов. При каждом переходе формообразование осуществляется специальной рабочей полостью штампа – ручьем. Переходы и ручьи делятся на две группы: заготовительные и штамповочные. Схема техно-логического процесса получения сложной заготовки в нескольких ручьях представлена на рисунке 43.

1 – черновой ручей; 2 – подкатной ручей; 3 – протяжной ручей; 4 – чисто-вой ручей, 5 – гибочный ручей

Рисунок 43 – Стадии получения сложной поковки в нескольких ручьях

Заготовительные ручьи предназначены для фасонирования в штампах.

Фасонирование – перераспределение металла заготовки с целью придания ей формы, обеспечивающей последующую штамповку с малым отходом метал-ла.

К заготовительным ручьям относятся протяжной, подкатной, гибочный и пережимной, а также площадка для осадки.

Протяжной ручей предназначен для увеличения длины отдельных участ-ков заготовки за счет уменьшения площади их поперечного сечения, выпол-няемого воздействием частых слабых ударов с кантованием заготовки.

Подкатной ручей служит для местного увеличения сечения заготовки (на-бора металла) за счет уменьшения сечения рядом лежащих участков, то есть для распределения объема металла вдоль оси заготовки в соответствии с расп-ределением его в поковке. Переход осуществляется за несколько ударов с кан-тованием.

Пережимной ручей предназначен для уменьшения вертикального размера заготовки в местах, требующих уширения. Выполняется за 1 – 3 удара.

Гибочный ручей применяют только при штамповке поковок, имеющих изогнутую ось. Служит для придания заготовке формы поковки в плоскости разъема. Из гибочного ручья в следующий заготовку передают с поворотом на 90 ⁰.

При штамповке поковок, имеющих в плане форму окружности или близ-кую к ней, часто применяют осадку исходной заготовки до требуемых размеров по высоте и диаметру. Для этого на плоскости штампа предусматривают пло-щадку для осадки.

Штамповочные ручьи предназначены для получения готовой поковки. К штамповочным ручьям относятся черновой (предварительный) и чистовой (окончательный).

Черновой ручей предназначен для максимального приближения формы заготовки к форме поковки сложной конфигурации. Глубина ручья несколько больше, а поперечные размеры меньше, чем у чистового ручья (чтобы заго-товка свободно укладывалась в чистовой ручей). Радиусы скругления и уклоны увеличиваются. В открытых штампах черновой ручей не имеет облойной ка-навки. Применяется для снижения износа чистового ручья, но может отсут-ствовать.

Чистовой ручей служит для получения готовой поковки, имеет размеры «горячей поковки», то есть больше, чем у холодной поковки, на величину усад-ки. В открытых штампах по периметру ручья предусмотрена облойная канавка, для приема избыточного металла. Чистовой ручей расположен в центре штам-па, так как в нем возникают наибольшие усилия при штамповке.

Технологический процесс горячей объемной штамповки зависит от формы поковки. По форме в плане поковки делятся на две группы: диски и поковки удлиненной формы.

К первой группе относятся круглые или квадратные поковки, имеющие сравнительно небольшую длину: шестерни, диски, фланцы, ступицы, крышки и др. Штамповка таких поковок производится осадкой в торец исходной заго-товки с применением только штамповочных переходов.

Ко второй группе относятся поковки удлиненной формы: валы, рычаги, шатуны и др. Штамповка таких поковок производится протяжкой исходной заготовки (плашмя). Перед окончательной штамповкой таких поковок в штам-повочных ручьях требуется фасонирование исходной заготовки в заготови-тельных ручьях штампа, свободной ковкой или на ковочных вальцах.

Так как характер течения металла в процессе штамповки определяется ти-пом штампа, то этот признак можно считать основным для классификации спо-собов штамповки. В зависимости от типа штампа выделяют штамповку в от-крытых и закрытых штампах (рисунок 44).

Рисунок 44 – Схемы штамповки в открытых и закрытых штампах

Штамповка в открытых штампах (рисунок 44, а) характеризуется перемен-ным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент де-формирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.

Штамповка в закрытых штампах(рисунок 44, б) характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образо-вание в нем облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от ти-па машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя – выступ (на прессах), или верхняя – полость, а ниж-няя – выступ (на молотах). Закрытый штамп может иметь две взаимно перпен-дикулярные плоскости разъема (рисунок 44, в).

При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равен-ство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не запол-няются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.

Существенное преимущество штамповки в закрытых штампах – умень-шение расхода металла из-за отсутствия облоя. Поковки имеют более благо-приятную структуру, так как волокна обтекают контур поковки, а не перере-заются в месте выхода металла в облой. Металл деформируется в условиях все-стороннего неравномерного сжатия при больших сжимающих напряжениях, это позволяет получать большие степени деформации и штамповать малопластич-ные сплавы.