Характеристика процесу.

Об’ємне штампування – процес

виготовлення поковок у штампах, при якому плин металу в сторони під час

деформування обмежений поверхнями окремих частин штампа. Робоча

порожнина штампа при замиканні його складових частин наприкінці

штампування – рівчак – відповідає формі поковки.

У порівнянні з вільним куванням об’ємне штампування має такі

переваги:

1) у 50...100 разів більша продуктивність (десятки і сотні поковок у

годину); 2) велика однорідність і точність поковок (припуски і допуски на

поковку в 3...4 рази менші, ніж при куванні), завдяки чому значно

зменшується витрата металу в стружку;

3) можливість одержання поковок складної форми без напусків;

4) висока якість поверхні.

На одному штампі, залежно від складності, матеріалу, маси заготовки і

способу штампування, можна виготовити від 10 до 25 тисяч поковок.

Недоліки об’ємного штампування: складність і дорожнеча інструмента-

штампа (іноді декількох), обмеженість маси поковок (0,3...100 кг, в

окремих випадках до 3т), тому що зусилля деформування при штампуванні

набагато більші, ніж при куванні.

Найефективнішим об’ємне штампування є у великосерійному і

масовому виробництвах.

Залежно від типу штампа розрізняють штампування у відкритих,

закритих штампах і в штампах для витискування.

Штампування у відкритих штампах характеризуються тим, що зазор

між верхньою і нижньою частинами штампа є змінним і зменшується в

процесі деформування металу (рис.14, а) – д). У зазор випливає надлишок

металу, що утворює облой. Останній є небажаним відходом, однак він

необхідний для забезпечення повного заповнення рівчака штампа.

Штампування в закритих штампах відрізняються тим, що невеликий

зазор між верхньою і нижньою частинами штампа забезпечує лише їх

взаємне переміщення і в процесі деформування металу залишається

постійним (рис.14, є) – к). Відсутність облою у закритих штампах зменшує

витрату металу, виключає необхідність в обрізанні облою. Однак цей тип

штампів застосовується для порівняно простих деталей, в основному тіл

обертання, і вимагає використання точних заготовок з каліброваного

прокату чи попередньо оброблених.

При штампуванні в штампах для витискування (рис.15, а), б) витрата

металу на виготовлення поковок знижується (до 30%), поковки виходять

точні і максимально наближаються за формою і розмірами до готових

деталей, продуктивність праці при механічній обробці збільшується в

1,5...2,0 рази. Поковки мають високу якість поверхні, щільну

мікроструктуру. Точність розмірів досягає 12-го квалітету. Однак

вимагаються ретельна підготовка вихідних заготовок під штампування,

висока точність виготовлення і налагодження штампів, використання

спеціальних змащувальних сумішей. Цим способом одержують заготовки з

вуглецевих і легованих сталей, алюмінієвих, мідних і титанових сплавів.

Широке застосування стримується високими питомими зусиллями

деформування, великими енерговитратами і низькою стійкістю штампів__

Рисунок 14 – Стадії штампування у відкритому (а – д) і закритому

(е – л) штампувальних рівчаках

Рисунок 15 – Схеми штампування в штампах для прямого (а) і зворотного

(б) витискування: 1 – пуансон; 2 – матриця; 3 – поковка;

4 – виштовхувач

Перспективним є застосування штампування рідкого металу і штампування витискуванням у рознімних матрицях.

Штампування рідкого металу займає проміжне положення між звичайним штампуванням і литтям під тиском. Цим способом одержують тонкостінні заготовки, різні за складністю і за масою (до 10 кг), з високою

щільністю металу і підвищеними механічними властивостями: заготовки зубчастих коліс, фланці, корпусні деталі і кришки, прес-форми для переробки пластмас, барабани і т.п.

При штампуванні витискуванням у рознімних матрицях остання має

одну чи кілька площин роз’єднання, по яких її частини прилягають одна до

одної (рис.16). Загальною особливістю штампованих заготовок є те, що

вони складаються з двох частин: центральної у вигляді суцільного чи

пустотілого циліндра, призми і периферійної у виді фланців, відростків,

виступів, ребер і ін. До переваг штампування в рознімних матрицях у

порівнянні з відкритими штампами відносяться: відсутність облою;

можливість одержання поковок без штампувальних нахилів чи з

незначними нахилами (до 1...30); максимальне наближення форми поковок

до форми готової деталі за рахунок формування внутрішніх порожнин;

можливість одержання поковок з більш високою точністю розмірів за

рахунок сталого зусилля деформування.

Рисунок 16 – Схеми штампування витискуванням у рознімних матрицях:

поперечний (а), подовжній (б), змішаний (в) роз’єми

Однак штампування в рознімних матрицях вимагає складнішого і

дорожчого устаткування і технологічного оснащення, декількох

штампувальних переходів із проміжними нагрівами, через інтенсивніше

охолодженням заготовки в штампі, підвищеного зусилля деформування.

Поковки простої форми штампують в однорівчакових штампах – з

однією порожниною (рис.17, а – б). Складні поковки з різкими змінами

перерізу по довжині виготовляють у багаторівчакових штампах з

послідовним деформуванням заготовки в декількох рівчаках та

поступовим наближенням її до остаточної форми поковки (рис.17, е – и).

Рисунок 17 – Схеми гарячого об’ємного штампування і заготівельних

рівчаків

Рівчаки штампіву багаторівчакових штампах розділяють на

заготівельні і штампувальні.

Заготовочні рівчакипризначені для одержання фасонної заготовки, і

в них метал перерозподіляється для підготовки до остаточного

штампування. У заготовочних рівчаках виконують: осаджування (звичайно

на плоскій площадці штампа); протягування – подовження частини

заготовки 3 (рис.17, д); підкатування – місцеве збільшення перерізу

заготовки за рахунок зменшення товщини сусідніх ділянок (рис.17, е);

перетискання – розширення заготовки поперек її осі; формування – для

надання заготовці форми, що наближається до форми поковки в площині

рознімання (рис.17, ж); згинання (рис.17, и); а також відрубування

заготовок при штампуванні з прутка.

Штампувальні рівчаки бувають чорнові (попередні) і чистові

(остаточні). Чорновий рівчак не має облойної канавки. Його призначення –

охороняти чистовий рівчак від зношування. Форма чорнового рівчака така

ж, як у чистового, але радіуси заокруглень і штампувальні нахили трохи

більші. Чистовий рівчак – точне відображення деталі, але з розмірами,

більшими на величину усадки при остиганні (близько 1,5%), По периметру

чистового рівчака розташовується канавка для облою. Вона складається з

вузького містка 1 (рис.17, а) і магазина 2. Призначення містка – утруднити

вихід металу із рівчака, щоб створити в порожнині штампа високий тиск, і

полегшити обрізання облою.__

Навчальне питання 2. Особливості конструювання кованих i штампованих деталей.

Креслення поковкискладають на підставі розробленого конструктором

креслення готової деталі з урахуванням припусків, допусків і напусків.

Припуск– поверхневий шар металу поковки, що підлягає видаленню

механічною обробкою для одержання необхідних розмірів і якості

поверхні готової деталі. Розміри деталі збільшують на величину припусків

у місцях, що підлягають механічній обробці (рис.11).

Величина припуску залежить від розмірів поковки, її конфігурації, типу

обладнання, застосовуваного для виготовлення поковки, і інших факторів.

Чим більші розміри поковки, тим більший припуск.

Рисунок 11 – Схема розмірів поковки з

напуском,припуском і допуском.

Допуск поковки– припустиме відхилення від номінального розмірукування, проставленого на її кресленні, тобто різниця між найбільшим і найменшим граничними розмірами поковки (рис. 11). Допуск призначають на всі розміри поковки.

Конфігурацію поковки іноді спрощують за рахунок напусків – об’єму металу, що додається до поковки понад припуски для спрощення її форми і, отже, процесу кування. Напуски видаляють подальшою механічною обробкою. Припуски, допуски і напуски призначають у строгій відповідності з ГОСТом.

Конструювання заготовок.Форму і розміри штампованих заготовок

(рис.21) визначають згідно з кресленням деталі з урахуванням припусків

на механічну обробку, допусків на штамповку і напусків.

При конструюванні поковок, що штампують на молотах, необхідно

забезпечити вільне виймання поковок із рівчака штампа. Тому площину

рознімання відкритих штампів вибирають так, щоб глибина порожнини

була мінімальною. Вертикальні стінки поковок повинні мати

штампувальні уклони (3...7° – для зовнішніх стінок, 5...10° – для

внутрішніх). Переходи від однієї площини до іншої повинні мати

заокруглення. Радіуси заокруглення (1...6 мм) для внутрішніх поверхонь

більші, ніж для зовнішніх. Площину рознімання закритих штампів

вибирають за найбільшою торцевою поверхнею деталі. Оскільки при

штампуванні на молотах рівчак у верхньому штампі заповнюєтьсявитискуванням легше, ніж у нижньому, то важкозаповнювані частини поковки (ребра, бобишки і т. п.) потрібно формувати у верхній частині штампа.

Штампуванням у відкритих штампах не можна прошити наскрізні

отвори, а виконують тільки позначку отвору з внутрішнім облоєм-

перемичкою (рис.21, в). Остаточне прошивання (видалення перемички)

виконують у спеціальних штампах.

Рисунок 21 – Креслення деталі (а) і штампованої

заготовки для неї (б, в)