Сущность процесса горячей объемной штамповки кратко

Обновлено: 30.06.2024

Горячая объемная штамповка — метод металлообработки, который заключается в деформировании разогретого металла в нескольких плоскостях. Технология предполагает использование специальных штампов, применяется для изменения размеров и геометрической формы горячей поковки. Одно из преимуществ такого способа обработки заготовок под давлением — возможность применения в серийном и массовом производстве объемных металлоизделий.

Технологический процесс

Производство готового металлоизделия методом горячей объемной штамповки включает следующие этапы:

Проектирование штампа. На первом этапе создают чертеж поковки металла с нужным типом ручья — открытым или закрытым.
Расчет количества переходов. Переход — этап создания объемной детали: их точное число зависит от сложности изделия. В процессе обработки металла могут применяться различные виды штамповочных ручьев — заготовительные, гибочные, пережимные, подкатные, протяжные.
Формирование штампа. Выполняется с помощью кузнечно-штамповочного оборудования — ГКМ, молота, пресса и др.
Подготовка поковки. Чаще всего технология предполагает предварительную нарезку заготовок из квадратного, круглого, прямоугольного или периодического листа металла. Возможна также обработка прутка с последующим отделением поковки на специальном оборудовании.
Нагрев заготовки. Поковку разогревают до ковочной температуры (точное значение зависит от типа металла) с помощью нагревательного горна или печи.
Штамповка. Распространены 2 технологии обработки горячей поковки: в открытых и закрытых штампах. Приспособления имеют соответственно постоянный и переменный зазор между подвижной и неподвижной частями. Открытые штампы подходят для любых объемных поковок. Преимущество изделий закрытого типа — сниженный расход металла за счет отсутствия облоя.

При необходимости после горячей штамповки проводится дополнительная финишная доработка готового металлического изделия.

Особенности метода

Другая распространенная технология изготовления элементов сложной конфигурации из металла — ковка. Это довольно трудоемкий метод: результат зависит от квалификации мастера и точности финишной обработки.

Горячая объемная штамповка обладает следующими преимуществами по сравнению с ковкой:

Меньше отходов. Технология требует в 3–4 раза меньших допусков и припусков металла (могут составлять до 0,05 мм после калибровки). Готовое изделие требует минимальной доработки — как правило, требуется только доработка поверхностей сопряжения с другими элементами.
Повышенная производительность. Преимущество метода горячей штамповки — возможность производить в десятки и сотни раз больше металлоизделий. Готовый объемный штамп можно применять многоразово для выпуска нужного количества деталей.
Любая конфигурация. Горячая штамповка позволяет изготовить сложные изделия без объемных напусков, которые неизбежны при ковке.

Горячая штамповка требует сложного специализированного оборудования и инструмента. Штамп изготавливают из металла повышенной прочности — инструментальной стали. К тому же, готовый штамп может применяться только для изготовления металлоизделий определенного типоразмера.

Применение

Горячий способ штамповки объемных деталей по форме поковки бывает следующих типов:

Поковки удлиненной формы — валы, рычаги, шатуны и другие аналогичные изделия. Исходная заготовка подвергается протяжке и последующей обработке плашмя. Готовое изделие фасонируют методом свободной ковки.
Диски — крышки, ступицы, фланцы, шестерни и прочие квадратные или круглые детали. Применяется технология осадки — обработка производится в несколько штамповочных переходов.

Преимущества сотрудничества с нами — возможность индивидуального изготовления поковок, более 10 собственных автоматизированных производственных линий, профессиональные консультации и помощь в выборе.

Метод горячей объемной штамповки использует одно из основных физических свойств металлов — пластичность. Это свойство металлического поликристалла изменять свои размеры при приложении к нему усилия.

Горячая объемная штамповка

Пластичность растет с повышением температуры, поэтому для изготовления сложных объемных деталей заготовки нагревают.

Таким способом изготавливают детали самой разнообразной формы — от деталей часов до колесных дисков автомобиля.

Процесс горячей объемной штамповки

Метод заключается в том, что при приложении высокого давления металл горячей болванки подвергается серии последовательных деформаций, и, не нарушая своей целостности, затекает в свободное пространство специально подготовленных штампов, повторяя их пространственную форму и приходя к заданным размерам. Выступы и впадины в соответствующих локальных областях штампа ограничивают и направляют движение металла, приближая с каждым проходом конфигурацию и габариты болванки к параметрам конечного изделия. При последнем рабочем проходе они формируют замкнутый единый ручей (полость), совпадающий с конфигурацией готового изделия.

Технологический процесс горячей объемной штамповки

Термин горячая объемная штамповка металла указывает на то, что габариты и геометрия заготовки меняются не в одном, а в двух или трех измерениях.

Горячая штамповка в качестве болванок использует круглый или прямоугольный прокат, а также горячекатаный лист. Горячая объемная штамповка проводится и прямо из прутка, если конфигурация детали не очень сложная и достаточно одного-двух проходов. Впоследствии отдельные детали отрубают от прутка.

По своей форме конечные поковки подразделяют на два основных класса:

Дисковые: фланцы, крышки, ступицы, прочие круглые (прямоугольные) поковки с длиной, малой относительно диаметра. Здесь выбирают базовую технологическую схему осадки в торец исходной болванки.
Удлиненные: рычаги, валы, шатуны и похожие на них по конфигурации детали. Болванка располагается на штампе плашмя, и в ходе нескольких черновых и штамповочных операций ей придают окончательную форму. До завершающего прохода исполняют формовку в ручьях и на вальцах.

По технологическим схемам активно применяются две наиболее употребительных:

штамповка в закрытых штампах
штамповка в открытых штампах

Горячая объемная штамповка в закрытых штампах осуществляется в штампе с небольшим зазором между его половинами. Подразумевается, что объемы заготовки и готового изделия совпадают. Эту оснастку снабжают двумя поверхностями разъединения, находящимися под некоторым углом. Схема используется в производстве сравнительно несложных по своей форме деталей и позволяет добиться наибольшей однородности внутреннего строения детали и меньшей шероховатости.

При применении схемы горячей объемной штамповки в открытых штампах нет точного соответствия объемов между заготовкой и конечным изделием, происходит активное перераспределение массы металла между частями поковки. Часть металла выдавливается за пределы штампа в специальную канавку и называется облоем. Схема позволяет штамповать детали практически любой конфигурации, поскольку позволяет проводить большое количество черновых и завершающих проходов с промежуточным кантованием болванки.

Преимущества и недостатки процесса

Горячая объемная штамповка обладает такими достоинствами, как:

Изготовление поковок весьма сложной формы.
Снижение потерь материалов.
Снижение удельной трудоемкости.
Нет необходимости в высокой квалификации штамповщика.
Точность соблюдения габаритов и конфигурации.

К минусам метода горячей объемной штамповки относят

Сложность операций
Значительная энергоемкость
Существенная стоимость и трудоемкость проектирования и изготовления оснастки. Штамп приходится делать из высококачественных материалов, и применим он только к данному изделию.
Необходимость использовать большее усилие, чем при ковке
Лимит веса готового изделия до 3-4 тонн.

Преимущества и недостатки

В целом горячую объемную штамповку имеет смысл применять при выпуске средних и больших серий, а также, если сложность формы и толщина детали не допускают применение обойтись холодной формовкой.

Технологический процесс горячей объемной штамповки охватывает множество подготовительных и рабочих операций, от поступления материала и до получения конечного изделия.

Схема горячей объемной штамповки

Проработка технологии включает такие этапы, как:

Определяется схема горячей объемной штамповки — в открытых штампах или закрытая, выпускается конструкторская документация.
Определяют переходы процесса, с учетом допусков выставляют размеры болванки.
Исходя из потребного усилия горячей объемной штамповки выбирают оборудование (пресс, молот, и т. д.).
Проектируются штампы.
Задается метод нагревания и температурно-временной режим для каждой операции.
Определяются отделочно-завершающие операции.
Определяются технико-экономические характеристики проектируемого техпроцесса.

Горячая объемная штамповка требует от технологов, конструкторов и цехового персонала глубоких знаний по материаловедению и обширного практического опыта работы с данным процессом.

Сам процесс горячей объемной штамповки разделяется на следующие этапы:

Нарезка проката на болванки,
Доведение заготовок до рабочей температуры
Штамповочные операции
Удаление облоя
Коррекция формы (при необходимости)
Термообработка
Удаление окалины
Калибровка,
Прием службой технического контроля.

Смазка для процесса горячей объемной штамповки

До подачи на штамп болванки требуется полностью и равномерно прогреть. На современных предприятиях этим процессом управляет автоматика, обеспечивая заданных график повышения температуры, равномерное прогревание всех заготовок по всему их объему и исключение образования оксидных пленок и зон пониженного содержания углерода. В качестве нагревателей применяют:

электроконтактные установки. Нагрев осуществляется путем включения болванки в электрическую цепь и прохождению по ней сильного тока.
индукционные системы. Нагрев производится вихревыми токами, возбуждаемыми в приповерхностном слое заготовки;
газовые печи. Повышение температуры проходит в изолированной от атмосферы камере, заполненной инертным газом, исключающим образование окалины.

Удаление облоя и пробивка пленок применяется в случае открытой схемы горячей объемной штамповки. При этом используют специальные обрезные и пробивные штампы и кривошипные прессы.

Иногда в ходе выемки изделий из штампа, обрубки облоя или термообработки происходит искривление осей изделия либо нарушение поперечных сечений. Тогда применяют операцию коррекции формы, или правку. Заготовки больших размеров либо изготовленные из высококачественных сталей подвергаются правке, будучи горячими. Операция проводится в чистовом ручье после удаления облоя. Иногда операцию правки совмещают с обрезкой. Изделия небольшого размера корректируют винтовыми прессами по окончании термообработки и остывания.

Термообработка в горячей объемной штамповке

Термообработку проводят с целью доведения физических свойств изделий до заданных параметров и для облегчения финальной обработки. Операция позволяет также снять остаточные напряжения, уменьшить зернистость, повысить вязкость и пластичность.

Чтобы упростить операции контроля, обеспечить прецизионное позиционирование болванки и снизить износ инструмента на стадии механической обработки, проводят очистку изделий от окалины. Для этого применяются дробеструйные комплексы. В изолированной камере поковки воздухом под большим напором разгоняют стальную дробь и направляют ее на движущиеся, на транспортере изделия. Многочисленные соударения сбивают пленки и хлопья окислов в поверхности, придавая ей матовый внешний вид и одновременно уплотняя приповерхностный слой. Для мелких изделий применяют другую установку — галтовочный барабан. В нем большое количество деталей пересыпается вместе с добавляемыми к ним металлическими шариками или звездочками. Благодаря многочисленным соударениям деталей с них сбивается окалина.

Иногда в последовательность добавляют еще один переход — калибровку. Она проводится с целью избежать финишной обработки, оставляя только шлифовку. Посредством плоскостной калибровки достигают точности габаритов по вертикали. Объемная калибровка служит для доведения габаритов в нескольких направлениях, позволяя также и снизить шероховатость. Для калибровки используют специальные штампы с особо точными ручьями, повторяющими конфигурацию поковки.

Штамповочные ручьи и их виды

Для простых конфигураций изделий горячая объемная штамповка выполняется за один проход.

Штамповочные ручьи и их виды

Если же предстоит отштамповать замысловатое изделие с перепадами толщин и высот, выступы и изгибы — изготовление проводят за несколько проходов, в каждом из которых формовка делается отдельной впадиной на штампе — ручьем. Их подразделяются на два вида:

Заготовительные

Используются для фасонирования приведения материала болванки к пространственной конфигурации, позволяющей провести операции горячей объемной штамповки с минимальными потерями материала.

Виды заготовительных ручьев:

Штамповочные

Используются в завершающей формовке, бывают черновыми и чистовыми.

Черновой используется для изделий сложной конфигурации и в целях снижения износа чистового. Предназначен для приближения габаритов и конфигурации болванки к окончательному изделию. Он глубже и уже, чем чистовой ручей, обладает большими радиусами и уклонами. Эти меры применяются для свободного размещения болванки в чистовом ручье.

Чистовой ручей используется для формовки конечной продукции, изготавливается с припуском на усадку при охлаждении. Устанавливается в середине штампа, поскольку давление и возникающие напряжения при чистовой штамповке максимальны. Для отвода выдавливаемого металла вокруг ручья расположена облойная канавка.

Схемы штамповки

Конкретная конфигурация горячей объемной штамповки выбирается опытным технологом, принимающим во внимание следующие параметры:

Размеры детали.
Материал.
Форма.
Доступное оборудование.
Лимиты трудоемкости и материальных затрат.

На текущий момент применяется две основные схемы горячей объемной штамповки:

с открытым штампом;
с закрытым штампом.

Штамповка в закрытом штампе проводится с небольшим зазором между его половинами. Подразумевается, что объемы болванки и конечной детали точно совпадают. Иногда делают две линии примыкания, находящиеся под углом друг к другу. Схема используется для формовки сравнительно несложных по конфигурации поковок и позволяет добиться наибольшей однородности внутреннего строения детали и меньшей шероховатости.

Схема штамповки в закрытых штампах

При применении схемы горячей объемной штамповки в открытых штампах нет соответствия объемов болванки и конечного изделия, происходит активное перераспределение массы металла между ее частями. Некоторая часть металла выдавливается за пределы штампа в приспособленную для этого канавку и называется облоем. Схема позволяет штамповать детали практически любой конфигурации, поскольку позволяет проводить большое количество черновых и завершающих проходов с промежуточными поворотами болванки.

Оборудование, используемое для горячей объемной штамповки

Оборудование для горячей объемной штамповки включает в себя:

Молоты
Кривошипные прессы
Горизонтально-ковочные машины

Технология применения каждого класса установок связана с их конструкцией. Молоты допускают такие схемы, как открытая штамповка и штамповка в закрытых штампах

Горячая объемная штамповка на молотах

Технология использует явление преобразования кинетической энергии падающего массивного молота в энергию ударной деформации заготовки. Молоты поднимаются в исходное состояние сжатым воздухом или паром и имеют массу от 0.5 до 25 тонн.

Горячая объемная штамповка на молотах

Изменяя высоту подъема молота, можно регулировать силу удара. Ход молота также регулируется, это дает возможность для поворота заготовки во время очередного подъема молота и более точной штамповки. Доступны все подготовительные операции, включая протяжку и подкат.

Точность изготовления деталей на молотах оставляет желать лучшего, что объясняется неминуемым сдвигом частей штампа друг относительно друга в момент удара. Допуски при использовании молотов приходится давать большими, а для обеспечения возможности выемки изделий из пресса делаются большие штамповочные уклоны.

Горячая объемная штамповка на прессах

Горячая штамповка металла проводится и на кривошипных прессах. Главная характеристика оборудования — это развиваемое им усилие, варьирующееся от 6 до 110 МН.

Горячая объемная штамповка на прессах

Конструкция кривошипного горячештамповочного пресса имеет жесткий привод и не дает возможности регулировать ход пресса и его усилие. Эти факторы исключают из перечня допустимых операций протяжку и подкат, поскольку для них нужно постепенно увеличиваемое давление.

Отсутствие ударов, постоянный ход штампа и использование направляющих исключает сдвиг, что позволяет добиться точности обработки, принципиально недостижимой на молотах.

Соответственно допустимо задание существенно меньших допусков, штамповочных радиусов и уклонов, что снижает потери материалов и повышает производительность оборудования.

Кроме того, статическая деформация глубже проникает в болванку, чем динамическая, и это делает доступными для обработки материалы с низкой пластичностью.

Отрицательными особенностями кривошипных горячештамповочных прессов являются:

окалина запрессовывается в поверхность, для борьбы с этим применяют нагрев в инертной атмосфере или глубокую зачистку болванки;
ввиду продолжительного соприкосновения с пуансоном болванка остывает, снижается ее пластичность и заполняемость.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

При горячей объемной штамповке этим методом, установка также приводится в действие кривошипным механизмом, главное деформирующее усилие прикладывается по горизонтали. В дополнение к этому применяется еще один ползун, размещенный под прямым углом. Матрица соответственно также составлена из двух частей, одна из которых является подвижной.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

Доступны такие переходы, как высадка, прошивка и пробивка. Для штамповки стержней, колец, труб с утолщениями и отверстиями в качестве заготовок применяют круглый или квадратный пруток.

Эти специализированные устройства позволяют добиваться существенного повышения эффективности. В качестве минусов можно отметить узкую применимость и дороговизну.

Горячая штамповка обычно применяется в массовых производствах, где требуется большой объем работ

Сущность технологии

Сущность процесса горячей штамповки заключается в том, что готовое изделие из металла получают из нагретой до определенной температуры заготовки, воздействуя на нее давлением, для чего используется специальный штамп. При выполнении горячей штамповки температура заготовки изменяется от состояния просто нагретой поверхности до ковочной. Чтобы ограничить течение нагретого металла в ненужном направлении, на отдельных участках внутренней поверхности штампа выполняют специальные полости и выступы. Таким образом, внутренняя поверхность штампа формирует замкнутую полость (ручей), конфигурация которой полностью соответствует форме готового изделия.

Так выглядит нижняя часть простого одноручьевого штампа

Горячая объемная штамповка (ГОШ) выполняется на металлических брусках различного профиля – квадратного, прямоугольного, круглого или периодического. В отдельных случаях производство готовых изделий по технологии горячей штамповки может выполняться из сплошного металлического прутка. Изначально его часть формируется в поковку с требуемыми геометрическими параметрами, а затем ее отделяют при помощи резки. Однако, как правило, заготовки для горячей штамповки нарезают из металлического прутка.

Наибольшую эффективность штамповка деталей, предполагающая их предварительный нагрев, демонстрирует при серийном и массовом производстве. В частности, в использовании данной технологии для производства металлопродукции крупными и массовыми сериями есть целый ряд преимуществ.

Отходы металла, из которого производится продукция, уменьшаются.
Увеличивается производительность труда.
При помощи данной технологии можно изготавливать изделия даже очень сложной конфигурации.
Готовые изделия, полученные методом горячей штамповки металла, отличаются не только особой точностью геометрических параметров, но и высоким качеством поверхности.

Технологический процесс горячей штамповки включает в себя большой перечень операций, выполняемых начиная с момента загрузки детали из металла в зону обработки и заканчивая выгрузкой из оборудования готового изделия. Проектирование такого процесса подразумевает соблюдение следующего алгоритма:

выбрать метод, по которому будет изготовляться изделие: на штампах с открытым или закрытым ручьем;
разработать подробный чертеж готовой поковки;
установить, за сколько переходов можно сделать готовое изделие;
для каждого перехода разработать чертеж формируемой поковки;
в зависимости от требуемой мощности для каждого этапа технологического процесса выбрать соответствующее оборудование и сформировать штампы;
перед горячей штамповкой нагреть заготовку, выбрав способ нагрева и режимы его выполнения;
в зависимости от требований к качеству готового изделия определить перечень финишных операций, которым будет подвергнута поковка.

На завершающей стадии разработки технологического процесса необходимо выполнить расчет его экономических и технических показателей.

Преимущества и недостатки горячей объемной штамповки

Обработка металла, выполняемая методом горячей штамповки, может осуществляться по различным технологиям, особенности реализации которых зависят от целого ряда параметров: типа используемого оборудования, геометрических параметров и материала изготовления формируемого изделия. По технологии ГОШ можно изготавливать следующие типы деталей.

В качестве таких изделий могут выступать валы различного назначения, шатуны, рычаги и другие детали подобной конструкции. Для их производства используют штамповочный пресс. Обрабатываются они методом горячей штамповки плашмя, при этом исходная заготовка подвергается операции протяжки. Заключительным этапом производства является фасонирование методом свободной ковки, выполняемое в заготовительных вальцах ковочных вальцов.

Это шестерни, фланцы, ступицы, крышки и другие детали круглой или квадратной конфигурации, отличающиеся относительно небольшой длиной. Чтобы изготовить продукцию данного типа, используют технологию осадки, которая выполняется в торец обрабатываемой заготовки. Для реализации такой технологии требуется использовать штамповочные переходы.

Примеры изделий, изготовленных методом горячей объемной штамповки

Штамповочные ручьи

При обработке предварительно нагретых изделий из стали, как и при горячей штамповке латуни, применяют штамповочные ручьи, которые могут быть:

протяжными (с их помощью увеличивают длину отдельных участков обрабатываемых деталей: по той части заготовки, которую необходимо удлинить, наносятся частые, но несильные удары, одновременно выполняется кантование обрабатываемой детали);
заготовительными (их целью является фасонирование обрабатываемой заготовки: металл перераспределяется в ее общем объеме для того, чтобы придать готовому изделию такую форму, которая обеспечивает минимальный отход материала);
пережимными (их выполняют для уменьшения высоты отдельного участка заготовки с одновременным увеличением его ширины);
подкатными (ручьи, в которых металл заготовки равномерно распределяется по ее оси, при этом увеличивается диаметр отдельных ее участков);
гибочными (в них заготовка поступает с изогнутой осью, формируется поковка, угол изгиба которой составляет 90°).

Этапы сложной штамповки в нескольких ручьях

К штамповочным ручьям, в которых изготовляемый элемент приобретает требуемую форму, относятся:

предварительные, или черновые, в которых форма обрабатываемой заготовки максимально приближается к конфигурации поковки (особенности такого ручья, который может и не использоваться при выполнении горячей штамповки, заключаются в том, что он имеет несколько увеличенную глубину, также в нем, по сравнению с параметрами чистового изделия, увеличены уклоны и радиусы скругления);
чистовые, в которых деталь приобретает конечную форму, но ее размеры увеличены на величину усадки металла при его остывании (поскольку в таких ручьях на заготовку необходимо оказывать максимальные усилия, располагают их в центральной части штампа).

Технологические схемы штамповки

Из используемых на сегодняшний день схем выполнения горячей штамповки следует выделить только две.

Это технологическая операция, выполняемая в штампе, зазор между подвижной и неподвижной частями которого минимален. Горячую штамповку по данной методике можно выполнять на прессах, когда выступом оснащена верхняя часть штампа, а полостью – нижняя, или на молотах, когда полость находится в верхней части рабочего инструмента, а выступающая часть – в нижней. Применение штампов данного типа требует того, чтобы объемы поковки и готовой детали точно совпадали. Штампы закрытого типа могут иметь не одну, а две плоскости разъема, располагающиеся под прямым углом друг к другу.

Штамповка в одноручьевом закрытом штампе

Между подвижной и неподвижной частями штампа для горячей штамповки открытого типа имеется специальный зазор, в который выдавливаются излишки металла, образующиеся в процессе его деформирования. Штампы открытого типа, что является их большим преимуществом, можно применять для поковок любого вида.

Схема штамповки в открытых штампах

Применение штампов закрытого типа также имеет свои преимущества, которые заключаются в следующем.

Объемной штамповкой называется процесс обработки металлов при помощи давления в разных плоскостях. Первоначальные размеры и форма материала деформируются, что позволяет придать заготовке нужную конфигурацию согласно чертежу. Для изменения геометрических параметров металлической заготовки в нескольких плоскостях, требуется ее нагрев. Такая технологическая операция называется горячая объемная штамповка (ГОШ).

1 Горячая объемная штамповка – технологический процесс (сущность процесса)

ГОШ представляет собой востребованный вариант обработки металлов давлением, в ходе которой поковка из определенной заготовки образуется при помощи штампа (при изменении температуры от нагретой до ковочной). Выступы и поверхностные полости (они производятся в отдельных зонах штампа) ограничивают течение металла. На финальной стадии штамповки они создают замкнутый единый ручей (полость), соответствующий конфигурации поковки.

Заготовками для процесса выступает квадратный, периодический, круглый или прямоугольный прокат, (например, горячекатаный лист). В некоторых случаях штамповку выполняют непосредственно из прутка, а затем, на штамповочном агрегате, отделяют поковку. Но чаще заготовки требуемых размеров нарезают из прутка изначально. Область применения горячей объемной штамповки и оборудование для нее обуславливают то, что использовать данный метод обработки металлов имеет смысл при массовом и серийном производстве, так как отмечается:

уменьшение отходов материала;
увеличение производительности труда;
возможность получения изделий, которые имеют крайне сложную конфигурацию;
высокое качество поверхности готового изделия, а также точность формы.

В целом под стандартным техпроцессом горячей штамповки понимают комплекс операций, имеющих прямое отношение к изменению геометрических параметров и формы начальной заготовки.

Он охватывает все процедуры, которые начинаются в момент подачи в обработку металла и заканчиваются выпуском готовой поковки. Разрабатывают технологический процесс ГОШ в определенной последовательности:

выбирается вариант штамповки (с закрытым или открытым ручьем) и создается чертеж поковки;
устанавливаются переходы процесса, а также размеры и формы заготовки;
выбирается (по показателям требуемой мощности) кузнечно-штамповочная установка (пресс, молот, ГКМ и т. д.);
выполняется формирование штампов;
определяется способ нагрева и интервал температур, при которых будет производиться операция;
устанавливается тип отделочных и завершающих этапов штамповки.

На финальной стадии выполняется расчет экономических и технических показателей технологического процесса.

На данный момент штамповка (объемная) выполняется по технологическому процессу, отличающемуся существенным разнообразием. Конкретная его схема определяется используемым оборудованием, выбором изделия, которое необходимо получить, формой поковки. По форме поковки могут быть такими:

Удлиненными: рычаги, всевозможные валы, шатуны и так далее. Их штампуют плашмя (исходная заготовка протягивается). Обязательно нужно перед окончательной штамповкой произвести фасонирование заготовки свободной ковкой, в заготовительных ручьях, на ковочных вальцах.
Дисковыми (диски): фланцы, шестерни, крышки, ступицы и другие квадратные либо круглые поковки с относительно малой длиной. Их штампуют по технологии осадки (с использованием штамповочных переходов) в торец начальной заготовки.

Преимущества и недостатки процесса

Горячая штамповка имеет некоторые преимущества и недостатки относительно ковки.

высокая производительность превышает ковку в сотни раз;
выпуск готовых изделий сложной конфигурации;
относительная простота работы специалиста и его более быстрое обучение необходимым навыкам;
меньшее количество допусков и припусков, так как механической обработке подвергаются лишь соприкасающиеся поверхности деталей, а остальные поверхности имеют удовлетворительные геометрические параметры и шероховатость. После калибровки допуски составляют всего 0,05 мм.

масса готового изделия не превышает 3,5 тонны;
высокая стоимость специального инструмента штампа в отличие от ковочного инструмента. Штамп производят на основе высококачественной стали, используется исключительно для определенного размера поковки;
необходимость использования более мощного оборудования в связи с деформацией всей заготовки, а не ее части, что требует увеличения силы воздействия. А также стенки полости штампа испытывают давление при течении металла, что сказывается на его износостойкости.

Горизонтально-ковочные машины.

На этих машинах выполняют горячую высадку различных деталей (типа стержня с утолщением, со сквозным отверстием, с глухой полостью, сложной конфигурации и т. п.) из пруткового материала или труб в многоручьевых штампах. Конструкция штампов позволяет осуществлять также пробивку отверстий, обрезку по контуру, отрезку от прутка и т. д. Горизонтально-ковочные машины различают с разъемом матриц в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Общий вид и кинематическая схема горизонтально-ковочной машины с вертикальным разъемом матриц представлены на рис. 48, а, б. Электродвигатель 1 через клиноременную передачу 2,маховик 3 и муфту включения 4 приводит во вращение приводной вал 17. Этот вал передает вращение коленчатому валу 22 посредством малой 16 и большой 21 шестерен. Коленчатый вал охватывает шатун 20,который приводит в возвратно-поступательное движение главный ползун 19. На коленчатом валу насажен эксцентрик 23, приводящий в движение боковой ползун 5. Последний, передвигаясь вперед, двигает систему рычагов 6, 7 и 8,связанных с зажимным ползуном 9.

Таким образом, поворот коленчатого вала вызывает поступательное движение бокового 5 и зажимного 9 ползунов; почти одновременно с ними происходит рабочее движение (движение вперед) высадного или главного ползуна 19.

С высадным ползуном через систему рычагов и роликов связан передний упор 13. При исходном положении ползунов 19 и 5 (это положение изображено на рисунке) упор 13 опущен в штамповое пространство и находится между пуансоном 14 и половинами 11 и 12 матрицы. Подаваемая вперед нагретая заготовка соприкасается с упором. Как только ползуны начинают двигаться вперед (рабочий ход), упор 13 при помощи рычага 15 начинает подниматься и выходит из штампового пространства. Зажимной ползун 9, опережающий высадочный ползун 19,зажимает заготовку между половинами 11 и 12 матрицы, после чего высадочный ползун пуансоном 14 ударяет по торцу заготовки.

После высадки происходит обратное движение ползунов, поковка освобождается и штамповщик убирает ее или перекладывает в другой ручей.

Горизонтально–ковочная машина имеет холостой и рабочий ходы. Холостой ход начинается включением электродвигателя, когда вращается только шкив 3,но муфта 4 выключена; тормоз 18,находящийся на правой стороне приводного вала 17,удерживает приводной вал от вращения. При нажатии педали 10 сжатый воздух поступает в муфту и включает ее, что ослабляет затянутые ленты тормоза и приводит к вращению приводной вал. Одновременно поступающий воздух в тормоз 18 освобождает затянутые ленты тормоза, и вращение с приводного вала передается на коленчатый вал.

Производительность горизонтально-ковочных машин высокая (400-900 поковок в час).

На отечественных заводах горизонтально-ковочные машины изготовляют усилием 1-31,5 МН (100-3150 т) с числом ходов 95-21 в минуту.

Для шамповки на горизонтально-ковочных машинах применяют заготовки диаметром 20-270 мм и массой до 100 кг.

Дата добавления: 2014-02-05; 6565; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных |

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

2 Какими бывают штамповочные ручьи?

Для ГОШ применяются следующие виды ручьев:

протяжные: дают возможность увеличить протяженность отдельных зон заготовок (добиваются этого снижением площади их сечения посредством слабых частых ударов с одновременным кантованием);
заготовительные: с их помощью в штампах производится фасонирование, под которым понимают перераспределение в заготовке металла, позволяющее получить такую форму, которая бы обеспечила небольшое количество отходов материала;
пережимные: позволяют за несколько ударов снизить в местах, где требуется уширение, вертикальную величину заготовки;
подкатные: применяются для одинакового распределения металла в поковке и вдоль оси заготовки за счет увеличения (местного) диаметра последней;
гибочные: используются в тех случаях, когда поковка характеризуется осью изогнутого вида, из такого ручья поковка поступает в следующую зону обработки с 90-градусным поворотом.

Непосредственно же к штамповочным относят следующие типы ручьев:

Предварительный (у профессионалов он именуется черновым). Ручей необходим для того, чтобы поковки и заготовки сложной формы были максимально идентичны друг другу. Он описывается меньшими поперечными параметрами, немного большей глубиной, увеличенными уклонами и радиусами скругления по сравнению с чистовым ручьем. Предварительного ручья может и не быть.
Чистовой. Он дает возможность получить готовую горячую поковку, которая по своим размерам крупнее на показатель усадки холодной поковки. В чистовом ручье в процессе ГОШ отмечаются максимальные усилия, поэтому он находится в центре штампа.

Способы горячей объемной штамповки

1) Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает заусенец (облой), который закрывает выход из полости штампа и заставляет металл целиком заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в заусенец выжимаются излишки металла, находящегося в полости, что позволяет не предъявлять слишком высоких требований к точности по массе. Заусенец затем обрезается в специальных штампах. Штамповкой в открытых штампах получают заготовки всех типов.

2) Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа при этом постоянный и небольшой, так что образование заусенца в нем не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя часть штампа может иметь полость, а верхняя выступ (на прессах), или наоборот (на молотах) Закрытый штамп может иметь не одну, а две, взаимно перпендикулярные плоскости разъема, т.е. состоять из трех частей.

При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Следовательно в этом случае процесс получения заготовки усложняется, поскольку отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.

Существенное преимущество — уменьшение расхода металла, поскольку нет отхода в заусенец.

Поковки, полученные в закрытых штампах Поковки, полученные в закрытых штампах, имеют более благоприятную макроструктуру, так как волокна обтекают контур поковки, а не перерезаются в месте выхода металла в заусенец. При штамповке в закрытых штампах металл деформируется в условиях всестороннего неравномерного сжатия при больших сжимающих напряжениях, чем в открытых штампах. Это позволяет получать большие степени деформации и штамповать малопластичные сплавы.

Технологические схемы штамповки

Из используемых на сегодняшний день схем выполнения горячей штамповки следует выделить только две.

Штамповка в одноручьевом закрытом штампе

Схема штамповки в открытых штампах

Применение штампов закрытого типа также имеет свои преимущества, которые заключаются в следующем.

Готовые детали отличаются более однородной внутренней структурой и высоким качеством наружной поверхности.
За счет отсутствия облоя уменьшается расход металла.
Можно производить изделия из металлов, отличающихся невысокой пластичностью, поскольку такая обработка осуществляется под воздействием высокого напряжения и неравномерного всестороннего сжатия.

Сущность процесса горячей объемной штамповки кратко

Технологический процесс

Особенности метода

Применение

Процесс горячей объемной штамповки

Преимущества и недостатки процесса

Штамповочные ручьи и их виды

Заготовительные

Штамповочные

Схемы штамповки

Оборудование, используемое для горячей объемной штамповки

Горячая объемная штамповка на молотах

Горячая объемная штамповка на прессах

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

Сущность технологии

Штамповочные ручьи

Технологические схемы штамповки

1 Горячая объемная штамповка – технологический процесс (сущность процесса)

Преимущества и недостатки процесса

Горизонтально-ковочные машины.

2 Какими бывают штамповочные ручьи?

Способы горячей объемной штамповки

Технологические схемы штамповки

Рекомендации мастеров

Видео: Горячая штамповка металла