Сущность горячей объемной штамповки. Формообразование при горячей объемной штамповке

Объемная штамповка

Объемной штамповкой называют процесс получения поковок, при кото-ром формообразующую полость штампа, называемую ручьем, принудительно заполняют металлом исходной заготовки и перераспределяют его в соответ-ствии с заданной чертежом конфигурацией.

Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается про-изводительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки.

Объемную штамповку осуществляют при разных температурах исходной заготовки и, в соответствии с температурой, делят на холодную и горячую. Наиболее широкое распространение получила горячая объемная штамповка, которую ведут в интервале температур, обеспечивающих снятие упрочнения.

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.