Горячая объемная штамповка. Сущность процесса. Способы горячей штамповки. Проектирование поковки. Способы получения заготовки. Отделочные операции контроль качества.

Сущность процесса.

Горячая объемная штамповка — это вид обработки металлов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей, изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки.

В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.

По сравнению с ковкой штамповка имеет ряд преимуществ. Горячей объемной штамповкой можно получать поковки сложной конфигурации без напусков, что при ковке невозможно. Допуски на штампованную поковку в 3 — 4 раза меньше, чем на кованую. Вследствие этого значительно сокращается объем последующей обработки резанием. Штампованные поковки обрабатывают только в местах сопряжения с другими деталями, и эта обработка может сводиться только к шлифованию.

Производительность штамповки значительно выше — десятки и сотни поковок в час.

В то же время штамп — дорогостоящий инструмент и пригоден только для изготовления какой-то одной, конкретной поковки. В связи с этим штамповка экономически целесообразна лишь при изготовлении достаточно больших партий одинаковых поковок.

Горячей объемной штамповкой изготовляют заготовки для ответственных деталей автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, самолетов, железнодорожных вагонов, станков и т. д.

Способы горячей объемной штамповки.

Штамповка в открытых штампах (рис.1 а) характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает заусенец (облой), который закрывает выход из полости штампа и заставляет металл целиком заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в заусенец выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять особо высоких требований к точности заготовок по массе. Заусенец затем обрезается в специальных штампах.

Штамповка в закрытых штампах (рис. 1 б) характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа при этом постоянный и небольшой, так что образование заусенца в нем не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя — выступ (на прессах), или наоборот (на молотах). Закрытый штамп может иметь не одну, а две взаимно перпендикулярные плоскости разъема.

Рис. 1. Схемы штамповки в открытых и закрытых штампах

При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполнятся углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого.

Преимущество штамповки в закрытых штампах - уменьшение расхода металла, поскольку нет отхода в заусенец.

Проектирование поковки.

При получении поковки в открытом штампе прежде всего необходимо правильно выбрать поверхность разъема, т, е. поверхность, по которой соприкасаются между собой верхняя и нижняя половины штампа. Плоскость разъема должна быть выбрана такой, чтобы поковка свободно вынималась из штампа. В целях облегчения заполнения металлом полости штампа желательно выбрать плоскость разъема таким образом, чтобы полости штампов имели наименьшую глубину.

Припуски на механическую обработку назначают главным образом на сопрягаемые поверхности детали. Припуск зависит от габаритных размеров и массы поковки, от вида оборудования штамповки, шероховатости обрабатываемой поверхности детали: припуски выбирают по ГОСТУ. Допуски на штамповку назначают также по ГОСТУ; допуски учитывают возможные отклонения от номинальных размеров вследствие недоштамповки по высоте, сдвига штампов, их износа и т. п.

Для облегчения заполнения полости штампа и извлечения из нее поковки боковые поверхности последней должны иметь штамповочные уклоны. Штамповочные уклоны назначают сверх припуска; они повышают отход металла при механической обработке и утяжеляют поковку. Уклон зависит от глубины и сложности полости, применяемого для штамповки оборудования и колеблется для стальных поковок в пределах 3 — 10º. Для наружных поверхностей поковки (вследствие температурной упадки) штамповочные уклоны, принимают меньшими, чем для внутренних.

Все пересекающиеся поверхности поковки сопрягаются по радиусам.

'Внутренние радиусы скругления в 3 — 4 раза больше, чем наружные радиусы. Наружные радиусы скругления r составляют обычно 1 — 6 мм.

При штамповке в штампах с одной плоскостью разъема нельзя получить сквозное отверстие в поковке, поэтому наносят только наметку отверстия с перемычкой-пленкой, удаляемой впоследствии в специальных штампах. Штамповкой не всегда можно получить полностью конфигурацию поковки. Поэтому на отдельных участках могут быть сделаны напуски, упрощающие форму.

Изменив все размеры спроектированной поковки на величину усадки, получают чертеж горячей поковки, по которому изготовляют полость штампа.

При штамповке в открытых штампах вдоль внешнего контура полости выполняют специальную заусенечную канавку. Для обеспечения хорошего заполнения металлом полости штампа и повышения его стойкости особенно большое значение имеет толщина заусенцами которую, как и другие размеры заусенечной канавки, подсчитывают по формулам в зависимости от конфигурации поковки.

Чертеж поковки при штамповке в закрытых штампах с одной плоскостью разъема составляют так же, как при штамповке в открытых.