Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП)

На КГШП изготавливают поковки любой конфигурации массой до 100 кг. Особенностью кинематической схемы КГШП, которая обеспечивает жесткую связь между приводом и ползуном является возможность обеспечения больших усилий штамповки в нижней позиции ползуна от незначительного крутящего момента привода. Это обстоятельство способствует процессу штамповки, в котором наибольшее сопротивление деформированию металла возникает также в нижней позиции верхней части штампа, когда достигает максимального значения объем одновременно деформируемого металла.

К особенностям конструкции прессов относятся жесткая закрытая стальная станина, жесткий кривошипно-шатунный механизм с надежным направлением ползуна механические выталкиватели в обеих частях штампа, что позволяет уменьшить штамповочные уклоны и припуски на обработку резанием. Регулирование высоты штампового пространства осуществляется с помощью кривошипного стола.

К преимуществам этого способа штамповки относятся высокая точность формы и размеров поковок, коэффициент использования материала, производительность труда, КПД основного оборудования, отсутствие ударных нагрузок, лучшие условия труда, меньшие нагрузки на производственные здания, возможность использования сборных (универсальных) штампов, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

Недостатками штамповки на КГШП являются высокая стоимость, меньшая универсальность и более сложная конструкция оборудования; низкая по сравнению с молотовой штамповкой скорость деформации металла, что ухудшает заполнение сложного рельефа полости штампа; опасность заклинивания и поломки пресса в нижней позиции ползуна в случае переохлаждения металла поковки; необходимость в регулярной очистке промежуточных заготовок от окалины (специальный нагрев либо гидроочистка); невозможность штамповки одной поковки за несколько рабочих ходов, что приводит к увеличению количества подготовительных переходов. поковка штамповка пресс кривошипный

На КГШП выполняют практически все операции штамповки, за исключением подкатывания и протяжки, реализация которых невозможна из-за постоянства величины хода пресса. Эти операции осуществляют на специальных ковочных вальцах, установленных рядом с прессом.

В зависимости от характера формообразования и перемещения металла в процессе его деформирования поковки, получаемые штамповкой на КГШП, делят на два класса: с преобладанием процесса осадки и с преобладанием процесса выдавливания. В зависимости от конфигурации и сложности формы поковки делят на четыре группы. Поковки первой и второй групп изготавливают в одном - трех ручьях, поковки третьей группы требуют для их получения фасонных исходных заготовок, поковки четвертой группы - гибочного ручья и выдавливания.

На КГШП традиционно получают поковки шатунов, рычагов, цапф, клапанов, стаканов, коленчатых валов, звездочек, зубчатых колес, шкивов и т.д.

Качество и дефекты штампованных поковок.

Бракованные поковки получают вследствие использования бракованных исходных заготовок, нарушений технологических процессов нагрева, штамповки, термической обработки, недостатков используемого оборудования, приспособлений и инструмента.

Наиболее распространенными видами брака являются риски и царапины на поверхности; волосовины и трещины, полученные раскатыванием газовых раковин отливок; свитки и складки, плёны (раскатанные застывшие брызги жидкой стали); расслоения от раковин или пористости; загрязнения; флокены (скопления мелких трещин от нерастворенного в отливках водорода); отклонения по химсоставу материала, формы и размеров поковок.

Отклонения от режима нагрева поковок приводят к недогреву (появлению трещин); перегреву (росту зерен и снижению механических свойств материала); пережогу (окислению и расплавлению краев зерен, утрате пластических свойств материала); окалинообразованию (слою окисленного металла); выгоранию углерода в поверхностном слое (снижению усталостной прочности и твердости поковок).

В процессе штамповки дефектами могут также быть вмятины, забоины, незаполнение формы, коробление и т.д.

Разработка чертежа штампованной поковки.

При конструировании поковки, штампуемой на КГШП, используют те же правила, что и при составлении чертежа молотовой поковки. Отличия имеются только в величине припусков, допусков и штамповочных уклонов, которые уменьшаются на 20-35% по сравнению с молотовой штамповкой. Готовую деталь показывают тонкой линией, давая условный контур, показывающий припуск на обработку. Такое изображение следует давать преимущественно в разрезах или сечениях один раз. Система простановки размеров поковки должна соответствовать системе простановки размеров детали. В примечаниях к чертежу должны быть приведены указания о неоговоренных допусках, штамповочных уклонах и радиусах закруглений.

Технические требования к поковкам приведены в государственных или отраслевых стандартах, в чертежах и стандартах предприятий. В технических требованиях указывают допустимые отклонения размеров, допуски формы и взаимного расположения поверхностей поковок, их шероховатость, марку материала, твердость поверхностных слоев, допустимые дефекты (название, допустимые размеры, количество, местонахождение, способы исправления), покрытия поверхностей и т.п.

Эти и другие технические требования записывают в чертежах поковок отдельным текстом или ссылками на соответствующие стандарты и нормативы предприятий.

Кроме этого, в чертежах поковок указывают ковочные (штамповочные) уклоны, радиусы закруглений, допустимые значения относительного смещения отдельных элементов поковок, параметры термической обработки, границы твердости материала, методы и места ее измерения, необходимость в герметичности стенок и способы ее проверки, места для отбора проб материала, содержание и способ маркировки, состояние поверхностей и способ их обработки или очистки.

Штамповка на гидравлических прессах.

Гидравлические прессы отличаются тихоходностью, практически неограниченной длиной рабочего хода и высокой мощностью. Скорость движения рабочей траверсы составляет 0,1 - 0,2 м/с. Особенностью гидравлических прессов является возможность обеспечить стабильное усилие штамповки на протяжении длительного промежутка времени независимо от деформирования. Прессы оснащают автоматическими выталкивателями, что значительно расширяет номенклатуру получаемых поковок и позволяет обойтись без штамповочных уклонов. Безударный характер работы, возможность окончания хода пресса в любой момент и низкая скорость движения рабочей траверсы выравнивают условия заполнения ручьев в верхнем и нижнем штампах и обеспечивают реализацию технологических процессов штамповки выдавливанием, прошивки и протяжки полых поковок, открытой и закрытой штамповки, многоручьевой штамповки сложных по форме и крупных по массе и размерам поковок, а также поковок из труднодеформируемых малопластичных материалов. При получении сложных поковок заготовку вначале подвергают ковке, а затем штампуют.

На гидравлических прессах часто используют сборные и многопуансонные штампы как с цельной, так и с разъемной матрицей. Многосекционные пуансоны дают возможность деформировать заготовку последовательно отдельными частями за несколько ходов рабочей траверсы. Основным недостатком гидравлических прессов является сравнительно низкая стойкость штампов, что обусловлено длительным контактом с горячим металлом поковки. В связи с этим при данном способе штамповки наибольшее применение получили поковки из алюминиевых и магниевых сплавов как имеющих относительно низкую температуру начала штамповки. Кроме этого, для повышения стойкости штампов прессы оснащают водяным охлаждением, смазывают рабочие поверхности пуансонов и матриц, а массивные детали штампов выполняют полыми.

Еще одной особенностью штамповки на гидравлических прессах является коробление крупногабаритных поковок. Для устранения этого явления необходимо изготавливать штампы с заранее заданной выпуклостью.

Поковки, штампуемые на гидравлических прессах, делят на четыре группы: первая - гильзы и стаканы; вторая - диски и фланцы; третья - крестовины; четвертая - панели и рамы.

Штамповка на винтовых фрикционных прессах.

По характеру работы винтовые прессы занимают промежуточное место между штамповочными молотами и КГШП. Скорость движения ползуна винтового пресса составляет от 1 до 3 м/с. Это в 4 - 6 раз меньше, нежели скорость бабы молота, но больше, чем скорость ползуна КГШП.

На винтовых прессах можно выполнять штамповку за несколько ударов, как и на молоте. Наличие нижнего выталкивателя расширяет номенклатуру получаемых поковок, а значительный рабочий ход (до 700 мм) дает возможность получать высокие поковки. На этих прессах могут быть реализованы любые техпроцессы штамповки: открытая, закрытая и выдавливанием. На рисунке 4 показан процесс штамповки выдавливанием в разъемной матрице.

Длительный контакт нижней части штампа с поковкой вызывает перегрев и снижение стойкости штампов, поэтому стальные поковки на этих прессах штампуют редко. Винтовые прессы достаточно универсальны, применение гидровинтовых и электровинтовых приводов позволило значительно расширить технологические возможности этих прессов. Но они имеют низкую производительность, что обусловлено их тихоходностью и невозможностью использования многоручьевых штампов (не допускается эксцентричное приложение нагрузки на ползун). Поэтому они преимущественно используются в мелкосерийном производстве для получения малых и средних поковок (заменяют молоты и КГШП).

К основным достоинствам фрикционных винтовых прессов относятся возможность деформирования металла в каждом ручье штампа несколькими ударами, благоприятная схема напряженного состояния, создаваемая в закрытых ручьях и низкая скорость деформирования. Это позволяет успешно штамповать поковки из малопластичных материалов. Суммарная деформация металла в этом случае может быть даже выше, нежели деформация с использованием КГШП, который обладает равным усилием с фрикционным прессом.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ).

ГКМ фактически представляет собой горизонтальный КГШП, снабженный дополнительным ползуном. Максимальные усилия штамповки на ГКМ - 5…125 МН, наибольший диаметр обрабатываемых заготовок - до 270 мм, рабочий ход основного ползуна - 200…700 мм, число рабочих ходов в минуту - 20…95. Особенностью ГКМ является использование в их конструкциях кривошипно-шатунных механизмов и наличие двух плоскостей разъема штампа: одной - в самой матрице, второй - между матрицей и пуансоном (рисунок 6). Первая плоскость разъема устанавливается в плоскости осевого сечения заготовки, вторая - в плоскости наибольшего поперечного сечения поковки. В разъемной матрице можно зажимать исходные заготовки разной формы, что позволяет отказаться от штамповочных уклонов и облоя. ГКМ часто используют для изготовления поковок, которые не требуют деформации металла по всей длине, или для выполнения конечной операции штамповки поковок, изготовленных на другом оборудовании, например, высадки фланцев на коленчатых и многоступенчатых валах. На ГКМ получают поковки за один или несколько переходов из пруткового материала круглого, квадратного и другого профиля, трубного проката и мерных заготовок. При необходимости могут быть получены утолщения с обеих сторон поковки.

Штампы для ГКМ состоят из матрицы и пуансона. Зажимные ручьи выполняют либо овальными в их поперечном сечении, либо выполняют рифление на их поверхностях, что обеспечивает надежное закрепление заготовок в процессе штамповки. По назначению пуансоны могут быть формовочными, пробивными, прошивными и обрезными, а по конструкции - цельными и сборными.

К достоинствам ГКМ относятся: высокая производительность оборудования; возможность изготовления поковок с отверстиями без перемычек и штамповочных уклонов, сравнительно сложной формы; возможность механизации и автоматизации производственных процессов.

Недостатками штамповки поковок на ГКМ являются ограниченная номенклатура поковок по форме (преимущественно - тела вращения с прямой осью) и необходимость в использовании в качестве исходных заготовок точного проката, а также повышенный расход материала за счет хвостовиков для закрепления заготовок в матрице.

На ГКМ может быть реализована открытая, закрытая и штамповка выдавливанием. Типовым технологическим процессом штамповки на ГКМ является многоручьевая высадка в закрытых штампах из прутка. На ГКМ штампуют также мерные заготовки «в торец». В процессе продольной штамповки на молотах и КГШП предварительным технологическим переходом является осадка исходных заготовок для обеспечения их устойчивости. В случае использования ГКМ вследствие надежного зажатия прутка устойчивость заготовок возрастает, что позволяет отказаться от операции осадки.

Для штамповки плоским пуансоном длина выступа исходной заготовки должна быть меньше чем 2,5 ее диаметра, а диаметр высаженной части поковки не должен превышать 1,5 диаметра исходной заготовки. Наиболее благоприятные условия высадки обеспечиваются тогда, когда утолщенная часть поковки имеет коническую форму и формируется в теле пуансона.

Для формирования утолщенной части поковки большего объема и более сложной формы штамповку осуществляют не в одном, а в нескольких ручьях, называемых наборными. Набирают материал в пуансоне или в матрице, или частично в пуансоне и частично в матрице. Рекомендованные соотношения размеров заготовок приведены в специальной литературе.

Для получения полостей в поковках с глухими или сквозными отверстиями используют прошивные ручьи. На практике при помощи прошивки на ГКМ получают отверстия, равные 0,75 диаметра прутка глубиной до четырех его диаметров.

Размещено на Allbest.ru