Прессах и горизонтально-ковочных машинах

Штамповка на молотах. Молоты различных конструкций применяют для горячей штамповки преимущественно в открытых штампах.

Штамповка на молоте экономически целесообразна в серийном производстве.

Крупногабаритные поковки массой свыше 60 кг из-за ограниченной мощности прессов могут быть отштампованы только на тяжелых штамповочных молотах. Наиболее распространены паровоздушные молоты двойного действия с массой падающих частей 0,5-35 тонн.

При штамповке на молотах возможно регулирование энергии удара, слабые удары могут быть нанесены с повышенной частотой. Деформирование в одном ручье осуществляется за несколько ударов. Большие скорости деформации при штамповке на молотах благоприятно сказываются на заполнении сложного рельефа штампа.

Молоты имеют малый КПД (не более 30 %). Они неэкономичны в эксплуатации при изготовлении мелких и средних поковок. Высокая стоимость молотовых установок связана с использованием котельных установок (для получения пара) или компрессорных станций и громоздких фундаментов.

Штамповку на молотах отличает невысокая производительность труда, низкая точность размера поковок (допуск достигает нескольких миллиметров), большой расход металла на напуски от штамповочных уклонов вследствие ограниченного применения выталкивателей. Сами уклоны составляют 7°-10°.

На молотах изготавливают заготовки весьма сложной формы, но без поднутрений и выступов, мешающих извлечению заготовки из штампов. Точность заготовок соответствует 15–17 квалитетам точности, а шероховатость поверхности находится в пределах .

Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах. Кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП) вытеснили молоты и получили распространение в крупносерийном и массовом производстве поковок сложной формы массой до нескольких сот килограммов. КГШП отличаются более высокой стоимостью, чем молоты, но приспособлены для высокомеханизированного и автоматизированного производства поковок, допускают эксцентричное расположение ручьев в штампе, снабжены нижними и верхними выталкивателями.

Нерегулируемый конец рабочего хода КГШП не позволяет деформировать заготовку в одном ручье за несколько ходов. Скорость в момент начала деформации этих прессов не превышает 0,6-0,8 м/с, усилие составляет 6200-120000 кН.

При штамповке на КГШП получают поковки, близкие по форме к готовой детали, с более точными размерами (по 13–16 квалитетам), особенно по высоте, чем при штамповке на молотах. Более совершенная конструкция штампов обеспечивает меньший размер смещения половин штампа, уменьшение припусков на 20-30 % (до 0,5-3,0 мм на сторону), напусков, штамповочных уклонов в 2-3 раза (до 3°-7°) и допусков. Вследствие этого повышается не только точность, но и коэффициент использования металла. По этой причине себестоимость поковок снижается на 10-30 % за счет уменьшения расхода металла и эксплуатационных затрат.

Производительность штамповки повышается примерно в 1,4 раза за счет сокращения числа ударов в каждом ручье до одного. КПД прессов примерно в 2 раза выше, чем КПД молотов. Прессы совершают 35-90 ходов в минуту. Шероховатость поверхности в таком случае составляет .

К числу основных недостатков КГШП относятся их высокая стоимость (примерно в 3-4 раза выше, чем молотов), меньшая универсальность, худшее заполнение глубоких полостей вследствие малой скорости деформации, более сложная конструкция, регулировка и эксплуатация штампов.

Штамповка на винтовых прессах. Ползун винтового пресса в конце хода вниз производит удар со скоростью 1-3 м/с. В результате низкой скорости деформирования в металле создается благоприятная схема напряженного состояния. Фрикционные прессы успешно используются при обработке мало пластичных (например, магниевых) сплавов. Сравнительно небольшая скорость деформирования в начале рабочего хода пресса и возможность применять вместо цельноблочных сборные штампы и разъемные матрицы, позволяют получать поковки весьма сложной конфигурации.

Винтовые фрикционные прессы изготавливают с номинальным рабочим усилием 400-16000 кН. Фрикционные прессы малопригодны для многоручьевой штамповки, поскольку значительные эксцентричные нагрузки здесь недопустимы. По этой причине это оборудование применяют чаще всего для одноручьевой торцовой штамповки в открытых и закрытых штампах, а также гибки и правки заготовок. Наличие большого хода у этих прессов (200-710 мм) позволяет штамповать высокие поковки.

Тихоходность и, как результат этого, низкая производительность прессов резко ограничивают их применение в крупносерийном производстве, но зато фрикционные прессы весьма удобны для получения заготовок малыми партиями. При изготовлении мелких поковок они способны заменить штамповочные молоты, кривошипные прессы и даже горизонтально-ковочные машины.

Гидровинтовые прессы развивают усилие от 1000 до 100000 кН. Прессы снабжены нижним выталкивателем и приспособлены для штамповки в разъемной матрице. Они менее быстроходны, чем винтовые фрикционные прессы, компактные и более мощные (энергия удара в десятки раз больше энергии наиболее крупных винтовых прессов). На гидровинтовых прессах получают поковки из алюминиевых сплавов с высокими ребрами толщиной до 0,5 мм при штамповочном уклоне 0,5° и радиусе закругления 0,3 мм. Достигаемая при этом точность соответствует 13–16 квалитетам, а шероховатость .

Помимо цветных сплавов, на гидровинтовых прессах обрабатывают поковки из мало пластичных сталей.

Штамповка на гидравлических прессах. Гидравлический пресс имеет неударный характер работы. Рабочий ход его ползуна осуществляется при очень небольшой, но постоянной скорости, обычно до 0,15-0,2 м/с. Штамповочные гидравлические прессы изготавливают с обычным или увеличенным рабочим ходом подвижной поперечины и снабжают гидравлическими выталкивателями, а также выдвижным столом для удобства перемещения и смены штампов мостовым краном. Гидравлический штамповочный пресс значительно дороже, тихоходней и менее производителен, чем штамповочный молот с эквивалентной массой падающих частей.

На гидравлических прессах штампуют поковки из черных и цветных металлов в тех случаях, когда не может быть использован молот: при штамповке крупных поковок с площадью проекции до 2,5 м² или массой свыше 350 кг; при штамповке заготовок из мало пластичных материалов, не допускающих больших скоростей деформации (титановые сплавы, некоторые жаропрочные стали и сплавы); в тех случаях, когда необходим очень большой рабочий ход пуансона; при различных видах штамповки выдавливанием. Гидравлические прессы используют также для штамповки металлов и сплавов с небольшой температурой начала штамповки (алюминиевые и магниевые сплавы). На этих прессах применяют цельноблочные и сборные штампы с открытыми и закрытыми ручьями.

Гидравлические штамповочные прессы изготавливают с номинальным рабочим усилием свыше 50000 и до 750000 кН для штамповки крупных поковок. Небольшие прессы с рабочим усилием 4000-5000 кН и выше применяют обычно для штамповки мало пластичных сплавов. На гидравлических прессах достигают точности размеров по 13–17 квалитетам, шероховатости поверхности , штамповочных уклонов 0,5°–4°.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах. Горизонтально-ковочные машины представляют собой горизонтальные кривошипные горячештамповочные прессы, развивающие усилие 6,3-125 МН. На ГКМ штампуют заготовки в открытых и закрытых штампах, штампах для выдавливания. Типичным процессом является многоручьевая высадка в закрытых двухразъемных штампах. Основным признаком штампов ГКМ является наличие двух взаимно перпендикулярных разъемов.

Поковки, изготавливаемые на ГКМ, обычно имеют форму тел вращения с прямой осью, направленной по оси исходного прутка. По форме они могут быть отнесены к двум основным группам: поковкам типа стержня сплошного сечения с одним или несколькими утолщениями и стержня со сквозным отверстием. У поковок первого типа в стержневой части площадь поперечного сечения должна быть постоянной, а утолщения, если они располагаются на концах поковки, могут быть полыми.

Заготовки, форма которых существенно отличается от формы тела вращения, на ГКМ обычно не штампуют. Поковки, изготавливаемые на ГКМ, по припускам и допускам ближе к поковкам, изготовляемым на кривошипных горячештамповочных прессах. Производительность этих машин приблизительно одинакова. Точность размеров поковок соответствует 13–17 квалитетам, шероховатость поверхности , штамповочные уклоны в матрицах составляют 1°–7°, а в пуансоне 0,25°–2°. Штамповка на ГКМ применяется в крупносерийном и массовом производстве для стальных и цветных поковок массой от 0,5 до 100 кг.

Недостатками ГКМ являются: ограниченная номенклатура (тела вращения) и масса (до 100-150 кг) поковок; необходимость применения исходного проката повышенной точности, а иногда и калибруемого, так как машина работает враспор.