Холодная и горячая штамповка

Как указано ранее, пластическую деформацию в зависимости от термомеханических режимов можно подразделить на холодную, горячую и неполную горячую. Сравнение горячей и холодной штамповок позволяет выявить их преимущества и недостатки.

В числе преимуществ горячей штамповки по сравнению с холодной можно отметить следующие:

1. Меньшая опасность разрушения. С повышением температуры прочность металлов и сплавов уменьшается, однако, благодаря протеканию процесса рекристаллизации, происходит «залечивание» микротрещин, появляющихся в результате пластического деформирования, снятие остаточных напряжений и упрочнения. Становится возможным весьма значительное пластическое формоизменение, прежде чем произойдет разрушение.

2. Для горячей штамповки необходимо оборудование меньшей мощности (с меньшим номинальным усилием).

3. Устраняется необходимость промежуточных отжигов. При холодной пластической деформации происходит накапливание повреждаемости (микротрещин), что в конечном итоге может привести к разрушению при значительном формоизменении. При горячей штамповке отжиг происходит в процессе деформации. Это снижает затраты времени и средств, а также исключает неудобства с проведением промежуточных отжигов.

4. Возможность образования мелкозернистой структуры, обладающей более высокими прочностными характеристиками.

5. Направленность свойств может быть сведена к минимуму. Текстура преимущественной ориентировки после горячей пластической деформации выражена меньше, чем после холодной.

К числу недостатков горячей штамповки можно отнести следующие:

1. Трудность поддержания постоянной высокой температуры. При деформировании небольших заготовок в условиях горячей штамповки необходимо для поддержания условий встраивать в штамповую оснастку нагревательные элементы, что возможно при больших затратах средств на ее изготовление и эксплуатацию.

2. Низкое качество поверхности. Металлы и сплавы в условиях горячей деформации окисляются. Окисная пленка (окалина), обладая достаточно высокой твердостью, заштамповывается в поверхностные слои поковки. Такая поверхность не имеет товарного вида, а при последующей механической обработке быстрее затупляет режущий инструмент.

3. Затруднен точный контроль размеров поковки. Угар металла при нагреве не позволяет точно учесть размеры заготовки для штамповки. В результате колебаний объема заготовки деформирующая сила также не является постоянной на заключительном этапе штамповки. Вследствие упругих деформаций оборудования поковки по высоте даже при жестком ходе ползуна будут различны. На колебания размеров поковки влияют также колебания температурного режима на стадии окончания штамповки.

4. Неоднородность структуры и механических характеристик. Однородность механических характеристик поковок, изготовленных горячей штамповкой, меньше, чем холодной с последующим отжигом. Причиной является возможность более строго контролировать и соблюдать температуру в условиях термической обработки после холодной штамповки. Конечный размер зерна в поковке, изготовленной в условиях горячей штамповки, никогда не бывает одинаковым по следующим причинам: в поверхностных слоях деформация всегда более интенсивна; контроль температуры проводится только на поверхности штампуемой заготовки; размер зерен возрастает от поверхности к центру.

Рассматривая преимущества и недостатки горячей штамповки, можно заключить, что в зависимости от требований, предъявляемых к поковке или исходной заготовке, в производственной практике следует применять или горячую или холодную штамповку.