Горячая объемная штамповка. Сущность процесса и способы

Горячей объемной штамповкой называется процесс горячего деформирования, при котором течение металла огра­ничено полостью ручья штампа.

Течение металла происходит в результате силового воздействия машины-орудия через штамп на заготовку. При любом способе горячей объемной штамповки инструментом является штамп. Штамп состоит всегда из двух или более частей. Поверхности, по которым части штампа соприкасаются друг с другом, называются плоскостями разъема. На плоскостях разъема располагаются полости, являющиеся как бы отпечатком будущей поковки, которые называются ручьями. Нагретая до пластического состояния заготовка закладывается в ручей, когда штамп разомкнут. При сближении частей штампа металл заготовки начинает течь, заполняет ручей и принимает форму поковки. Поковки, полученные способом горячей объемной штамповки, имеют форму готовой детали с небольшими припусками на поверхностях, подлежащих механической обработке. Горячая объемная штамповка выгодна в условиях крупносерийного и массового производства и производится в куз­нечных цехах.

Этот способ широко применяется для получения поковок самой различной формы массой от 0,5 до 350 кг, а на специализированном оборудовании можно получить поковки массой до 1 т.

Преимущества горячей объемной штамповки следующие:

1) однородность и точность поковок;

2) высокая производительность;

3) возможность получения поковок сложной конфигурации.

Глав­ным недостатком процесса является высокая стоимость штампа.

Способом горячей объемной штамповки можно получать поковки из всех металлов и сплавов, обладающих пластичностью в горячем состоянии. Исходным материалом для горячей объемной штамповки сталей служит сортовой прокат круглого и квадратного поперечных сечений. В некоторых случаях применяются трубы. Используют также прессованные прутки из цветных металлов и сплавов. Прокат поступает в кузнечные цехи в виде прутков стандартной длины—3; 5; 7 м. Так как для каждой конкретной поковки необ­ходимы заготовки определенной длины, прутки разрезают на части.

Горячая объемная штамповка подразделяется на различные виды в зависимости от типа штампа, типа оборудования, на котором она производится, от расположения заготовки в штампе и других факторов.

Основным фактором считается тип штампа, так как конструкция ручьев штампов определяет характер течения металла. В зависимости от типа штампа штамповка подразделяется на штамповку в открытых штампах (рис. 3.30), в закрытых (рис. 3.30, а) и в штампах для выдавливания (рис. 3.20, б).

Штамповка в открытых штампах (см. рис. 3.30) идет с образованием на поковке облоя 1 (рис. 3.30, в). 06лоем называется дополнительный объем металла заготовки (рис. 3.30, б), вытесняемый в заключительной фазе процесса штамповки в облойную канавку (рис. 3.30, а, г), состоящую из узкого зазора — мостика и расширения — магазина (рис. 3.30, г). Облойная канавка располагается в плоскости разъема штампа по периметру ручья. Облой составляет в среднем 10… 20 % от массы поковки и является технологическим отходом, который удаляется после штамповки. Образование облоя идет по следующей схеме.

В средней стадии процесса штамповки по закону наименьшего сопротивления металл устремляется в кольцевой зазор, образованный мостиком канавки. Так как высота зазора очень мала (2—5 мм), металл быстро охлаждается и образует замкнутое кольцо, препятствующее вытеканию металла в магазин. При даль­нейшем движении верхней части штампа вниз в ручье повышается давление металла и он заполняет все углы, а излишек металла вытесняется в облойную канавку, заполняет мостик и частично магазин. При штамповке в закрытом штампе (см. рис. 3.31, а) облойная канавка отсутствует, и штамповка называется безоблойной. В этом случае необходимо иметь точные и постоянные по размерам заготовки, иначе при недостатке металла не заполнятся углы ручья штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше нужного.

Так как получение точных заготовок в условиях массового производства сопряжено с определенными трудностями, штамповка в закрытых штампах не нашла широкого применения. Штамповка на штампе для выдавливания (см. рис. 3.31, б) применяется преимущественно для изготовления гри­бовидных поковок. По схеме процесс похож на прессование, но отличается отсутствием отхода (при прессовании имеется пресс - остаток, при выдавливании он является частью детали) и малым рабочим ходом. От штамповки в закрытом штампе этот процесс отличается тем, что в штампе имеются одно или несколько сквозных отверстий для выдавливания металла, в то время как в закрытом штампе полости для выдавливания глухие (см. рис. 3.31, а). Неточности резки заготовки компенсируются в этом процессе увеличением допуска на длину отростка в нижней ее части.

В зависимости от количества ручьев в штампе различают штамповку в одноручьевых (см. рис. 3.31) и многоручьевых штампах (см. ниже рис. 3.37).

В одноручьевых штампах штампуют поковки простой формы или заранее подготовленные заготовки на ковочных вальцах и другом оборудовании. В многоручьевых штампах штампуют поковки сложной формы, требующие перераспределения объемов металла заготовки. В зависимости от расположения заготовки в штампе различают штамповку плашмя и штамповку осадкой в торец. При штамповке плашмя ось заготовки располагают параллельно к торцу штампа. Это позволяет штамповщику перемещать заготовку из ручья в ручей придерживая ее клещами за клещевину в момент штамповки. При штамповке осадкой в торец (см. рис. 3.16 на стр. 48) ось заготовки параллельна направлению движения деформирующего инструмента.

В зависимости от типа оборудования различают го­рячую объемную штамповку на молотах; на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП); на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ); на фрикционных прессах; на гидравлических прессах и на специальных машинах (ковочных вальцах, горизонтально-гибочных машинах, ротационно-ковочных машинах, электровы садочных машинах и т. п.).