Оборудование для горячей объемной штамповки

Основным видом штамповочных молотов являются паровоздушные штамповочные молоты.

Паровоздушные штамповочные молоты строят с массой падающих частей 630 — 25 000 кг.

На молотах штампуют поковки разнообразных форм преимущественно в многоручьевых открытых штампах. Поскольку ход молота нежесткий, штамп конструируют так, чтобы при последнем ударе его половинки сомкнулись по плоскости соударения. На молоте обычно штампуют за несколько (3 — 5) ударов. После каждого удара баба молота уходит вверх, и в процессе деформирования наступает перерыв. Это приводит к тому, что часть поковки, деформируемая в верхнем штампе, охлаждается менее интенсивно, чем нижняя часть поковки. Поэтому на молотах верхняя полость штампа заполняется металлом лучше, чем нижняя. Течение металла облегчается также благодаря тому, что после каждого удара окалина отваливается от поверхности заготовки и выдувается сжатым воздухом из штампа.

У бесшаботных паровоздушных молотов шабот заменен подвижной бабой, соединенной с верхней бабой механической или гидравлической связью. При соударении верхней и нижней баб развивается значительная энергия (до 1 МДж), что позволяет штамповать на этих молотах крупные поковки преимущественно в одноручьевых штампах (ввиду подвижности обоих штампов многоручьевая штамповка на них затруднена).

Кинематическая схем а кривошипного горячештамповочного пресса приведена на рис. 1. Электродвигатель 4 передает движение клиновыми ремнями на шкив 3, сидящий на приемном (промежуточном) валу 5, на другом конце которого закреплено малое зубчатое колесо 6. Это колесо находится в зацеплении с большим зубчатым колесом 7, свободно вращающимся на кривошипном валу 9. С помощью пневматической фрикционной дисковой муфты 8 зубчатое колесо 7 может быть сцеплено с кривошипным валом 9; тогда последний придет во вращение. Посредством шатуна 10 вращение кривошипного вала преобразуется в возвратно-поступательное движение ползуна 1.

Рис. 1. Кинематическая схема кривошипного горячештамповочного пресса

Для остановки вращения кривошипного вала после выключения муфты служит тормоз 2. Стол пресса 11 установленный на наклонной поверхности, может перемещаться клином 12 и тем самым в незначительных пределах регулировать высоту штампового пространства. Для облегчения удаления поковки из штампа прессы имеют выталкивателя в столе и ползуне. Выталкивателя срабатывают при ходе ползуна вверх.

Кривошипные прессы имеют постоянный ход, равных удвоенному радиусу кривошипа. Поэтому в каждом ручье штампуют за один ход пресса, и производительность штамповки на прессах выше, чем на молотах. Наличие постоянного хода приводит к большей точности поковок по высоте, а высокая жесткость конструкции пресса, отсутствие ударов и сотрясений делают возможным применение направляющих колонок у штампов, что практически исключает сдвиг. Штамповочные уклоны у поковок также меньше, так как на прессах предусмотрены выталкивателя. При штамповке на кривошипных прессах имеются большие возможности для механизации и автоматизации процесса, чем при штамповке на молотах..

Заготовка перед штамповкой на прессе должна быть полностью очищена от окалины, так как деформация, происходит за один ход пресса; при наличии окалины она заштамповывается в поверхность поковки.

Определение усилия, требуемого для штамповки на кривошипном горячештамповочном прессе, имеет важное значение, так как при недостаточном усилии пресса может произойти его поломка. Существуют аналитические экспериментально проверенные формулы для определения усилия штамповки с достаточной степенью точности.

Благодаря наличию выталкивателей на прессах удобно штамповать в закрытых штампах выдавливанием и прошивкой. Кривошипные горячештамповочные прессы строят усилием 6,3 — 100 МН; такие прессы успешно заменяют штамповочные молоты с массой падающих частей 0,63 — 10 т.

Горизонтально-ковочные машины имеют штампы, состоящие из трех частей (рис. 2) неподвижной матрицы 3, подвижной матрицы 5 и пуансона 1, размыкающихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Пруток 4 с нагретым участком на его конце закладывают в неподвижную матрицу 3. Положение конца прутка определяется упором 2. При включении машины подвижная матрица 5 прижимает пруток к неподвижной матрице, упор 2 автоматически отходит в сторону, и только после этого пуансон 1 соприкасается с выступающей частью прутка и деформирует ее. Металл при этом заполняет формующую полость в матрицах, расположенную впереди зажимной части. Формующая полость может находиться не только в матрице, но и совместно в матрице и пуансоне, а также только в одном пуансоне.

После окончания деформирования пуансон движется в обратном направлении, выходя из полости матриц; матрицы разжимаются, и деформированную заготовку вынимают или она выпадает из них. Штамповку на горизонтально-коночной машине можно выполнять на несколько переходов в отдельных ручьях, оси которых расположены одна над другой. Каждый переход осуществляется за один рабочий ход машины.

Горизонтально-ковочные машины создают усилие на главном ползуне до 31,5 МН.

Рис.2. Схемы основных операций при штамповке на горизонтально-ковочной машине

Основные операции при штамповке на горизонтально-ковочных машинах — высадка (рис. 1 а, б), прошивка (рис. 1, в) и пробивка (рис. 1, г).

Вне зависимости от конфигурации полости пуансона или матрицы за один переход можно высадить выступающий из зажимной части матрицы конец прутка только в том случае, если длина его не превышает трех диаметров. При большей длине возможен изгиб заготовки.

На горизонтально-коночных машинах в основном штампуют поковки типа стержня с фланцем, кольца или стакана. Так как штамп состоит из трех частей, напуски на поковках и штамповочные уклоны малы или отсутствуют.

Исходным материалом для штамповки на горизонтально-ковочных машинах обычно служит прокат круглого сечения.

Точность поковок и производительность штамповки не ниже, чем в случае использования кривошипных горячештамповочных прессов. Несмотря на указанные преимущества горизонтально-ковочные машины менее универсальны (по сравнению с молотами и прессами), имеют более высокую стоимость.