Констр-ие заготовок объемной штамповкой.

Штамповка на ковочных вальцах на­поминает продольную прокатку в од­ной рабочей клети, на двух валках которой закрепляют секторные штам­пы, имеющие соответствующие ручьи (рис. 3.32, а).

Нагретую заготовку 1 подают до упора 2 в тот момент, когда секторные штампы 3 расходятся. При повороте валков происходят захват заготовки и обжатие ее по форме полости; од­новременно с обжатием заготовка вы­талкивается в сторону подачи.

На вальцах изготовляют поковки сравнительно несложной конфигурации, типа звеньев цепей, рычагов, гаечных ключей и т. п.

Штамповка на ротационно-ковочных машинах подобна операции протяжки и заключается в местном обжатии заготовки по ее периметру. Заготовку 7 (рис. 3.32, б) в виде прутка или трубы помещают в отверстие между бойками 5 машины, находящимися в шпинделе 4. Бойки могут свободно скользить в радиально расположенных пазах шпи­нделя. При вращении шпинделя ролики 3, помещенные в обойме 2, толкают бойки 5, которые наносят удары по заготовке. В машинах этого типа получают поковки, имеющие форму тел вращения.

Поперечно-клиновой прокаткой (рис. 3.32, в) получают заготовки валов и осейс резкими ступенчатыми переходами диаметром от 12 до 130 мм. Деформирование может осуществляться инструментом в виде двух валков, валка и сегмента или двух плоских плит. Плоскоклино­вой инструмент наиболее прост в из­готовлении и обеспечивает получение валов сложной конфигурации с высокой

точностью: допуски на диаметральные размеры 0,2—0,4 мм, на линейные 0,3—0,5 мм. Заготовка 2 из круглого прокатанного прутка после нагрева ав­томатически перемещается в рабочую зону клиньев 1 в их исходном положе­нии. Клиновой инструмент, закреплен­ный в подвижной салазке стана, совер­шает прямолинейное движение, и за­готовка прокатывается между двумя клиновыми плитами.

Раскатка кольцевых заготовок на рас­катных станах получила особенно боль­шое распространение при производстве колец подшипников. Схема процесса показана на рис. 3.32, г. Заготовка 1 представляет собой кольцо с мень­шим диаметром и большей толщиной стенки, чем у поковки. Заготовки под раскатку получают штамповкой на го­ризонтально-ковочных машинах или на молотах. При подведении к заготовке 1, надетой на валок 2, быстро враща­ющегося валка 3 заготовка и валок 2 начинают вращаться. При даль­нейшем сближении валков 2 и 3 уве­личивается наружный диаметр заготов­ки за счет уменьшения толщины и про­исходит ее контакт с направляющим
роликом 4, обеспечивающим получение правильной кольцевой формы поковки. После касания поковкой контрольного ролика 5 раскатка прекращается.

Раскаткой получают поковки колец с поперечными сечениями различной формы (зависящими от профиля вал­ков) наружным диаметром 70—700 мм и шириной 20—180 мм (см. рис. 3.16, 16).

Горячая накатка зубчатых. Сущность процесса заключа­ется в обкатке нагретой штучной или прутковой заготовки в зубчатых валках.

Принципиальная схема одного из способов горячей накатки показана на рис. 3.33. Поверхностный слой цилин­дрической заготовки 1 нагревается то­ком повышенной частоты с помощью индуктора 2. Зубчатый валок получает принудительное вращение и радиальное перемещение под действием силы со стороны гидравлического цилиндра. Благодаря радиальной силе зубчатый валок 4, постепенно вдавливаясь в за­готовку 1, формует на ней зубья. Ролик 3, свободно вращаясь на валу, обкаты­вает зубья по наружной поверхности. После прокатки прутковой заготовки ее разрезают на отдельные шестерни.

Изготовление зубчатых колес мето­дом горячего накатывания повышает износостойкость и усталостную про­чность зубьев на 20—30%.

 

Объёмная штамповка, технологический процесс кузнечно-штамповочного производства, заключающийся в изменении простейших объёмных заготовок (цилиндрической, призматической и др. формы) в более сложные изделия, форма которых соответствует полости специализированных инструментов — штампов. О. ш. как процесс перераспределения металла заготовки происходит в результате пластической деформации.

Основные операции О. ш.— осадка, высадка, протяжка, выдавливание, гибка, плющение, калибровка, образование выступов, утолщений, углублений, осуществляемые на кузнечно-прессовых машинах — молотах, прессах и машинах специального назначения. Из штампованных поковок после обработки резанием и термической обработки получают различные детали: шатуны, коленчатые валы, рычаги, зубчатые колёса, лопатки турбин, крепёжные детали, шары, ролики и кольца подшипников и др.

Различают холодную и горячую О. ш. Холодная штамповка осуществляется без нагрева. Исходный материал — калиброванные прутки, нарезаемые на мерные (штучные) заготовки, или проволока в бунтах. Масса получаемых изделий от нескольких г до неск. кг; точность по 3—2-му классам; шероховатость поверхности соответствует 7—10-му классам чистоты. Холодной О. ш. получают ответственные детали с высокими и стабильными механическими свойствами, что объясняется отсутствием рекристаллизации в металле и упрочнением. Т. к. заготовки не нагреваются, на поверхности поковок не происходит образования окалины, обезуглероживания, обесцинкования и т.п., что улучшает качество поковок в целом и сокращает припуски на дальнейшую обработку. В ряде случаев поковки не требуют дополнительной обработки, являясь готовыми деталями (коэффициент использования металла составляет 1). Однако для осуществления холодной О. ш. требуются значительные усилия — до 2500 Мн/м2 (1 Мн = 100 тс) и более, что отрицательно влияет на стойкость штампов. Существенно снизить усилия (в 10—15 раз) позволяет нагрев заготовок, т. е. горячая О. ш.

Горячая штамповка осуществляется с нагревом до температуры 200—1300 °С в зависимости от состава сплава и условий обработки. Исходный материал — прокатные прутки, разделённые на мерные заготовки, равные по объёму будущей поковке (с учётом неизбежных отходов). Масса получаемых изделий от нескольких г до 6—8 т; точность размеров поковок зависит от их массы и конфигурации и может быть повышена последующей холодной калибровкой; шероховатость поверхности соответствует 3—7-му классам чистоты. Процесс горячей О. ш. аналогичен по физической сущности свободной ковке, но осуществляется в штампах. Горячей О. ш. получают поковки, однородные по структуре, сравнительно высокой точности, сложной конфигурации, которой невозможно добиться при свободной ковке. Однако средний коэффициент использования металла при горячей О. ш. 0,5—0,6 (т. е. до 50—40% металла идёт в отход), при холодной штамповке этот коэффициент значительно выше.

 

Сжатие между плоскостями инст­румента — осадка, характеризуется сво­бодным пластическим течением метал­ла между поверхностями инструмента. Схема напряженного со­стояния — всестороннее неравномерное сжатие из-за наличия сил трения на контакте между инструментом и заго­товкой.

Ротационное обжатие вращающимися валками обусловливается силами трения между вращающимся инструментом и заготовкой, благодаря которым последняя перемещается в за­зоре между валками, одновременно де­формируясь. В проц деф уменьш толщ заготовки при одновр увелич ее длины и ширины.

Затекание металла в полость инст­румента — схема деформи­рования, являющаяся сутью объемной штамповки. Металл заготовки запол­няет полость специального инструмен­та — штампа, называемую его ручьем, приобретая его форму и размеры. Затеканию металла в полость шта­мпа препятствуют силы трения; схема напряженного состояния — всестороннее неравномерное сжатие. Чем больше отнош глубины к ширине полости, тем большее давление дБ приложено к Ме для ее заполнения.

Выдавливание Длина выдавленной части относится к пере­мещению пуансона, как площади поперечного сечения исходной заготов­ки и выдавленной части. Чем больше это отношение, тем больше значение суммарного сжимающего напряжения, развиваемого в металле при выдав­ливании.

Волочение заключается в протягивании заготовки через сужа­ющееся отверстие в инструменте, на­зываемом волокой; площадь попереч­ного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия волоки, а следовательно, длина (из условия постоянства объема при пластической деформации) увели­чивается. Вследствие того, что к заготовке при волочении приложена тянущая сила, в отверстии волоки и после выхода из нее металл испыты­вает растягивающие напряжения.