Нагрівання металу перед обробкою тиском
Нагрівання металу перед обробкою тиском.
Нагрівання заготовок перед обробкою тиском проводиться з метою підвищення пластичності металу, в результаті чого його опір деформації значно зменшується (в 10-15 разів) порівняно зі звичайним холодним станом. Отже, для деформації нагрітих заготовок потрібно прикладати менші зусилля, ніж при деформації тих же заготовок у холодному стані, що дозволяє знизити вартість виробів, що виготовляються. Нагрів повинен забезпечити рівномірну температуру перерізу заготовки, мінімальне окислення і знеуглерожування сталі.
Температурні інтервали обробки тиском залежать головним чином хімічного складу сплавів. Кожній сталі відповідає певна температура нагріву. Початкову температуру обробки визначають за формулою
де tпл-температура плавлення сплаву.
а-коефіцієнт зниження температури (а=0,85+0,95).
Температура кінця кування або прокатки вуглецевих сталей залежно від вмісту в них вуглецю визначається за формулою
Температурний інтервал деформації вуглецевих сталей визначається за діаграмою стану сплавів залізо-вуглець.
Режим нагріву заготовок залежить: від температури нагріву заготовок і температури робочого простору печі., від сорту і товщини заготовок, що нагріваються, від форми перерізу і способу укладання заготовок на поду.
Круглі заготовки за інших рівних умов нагріваються швидше за квадратні заготовки. При щільному розташуванні заготовок на поду печі поверхня, що сприймає тепло, у заготовок квадратного перерізу менше, ніж у заготовок круглого перерізу, оскільки нагрівання відбуватиметься тільки з одного боку. Заготівля квадратного перерізу, посадженана підкладку, нагріватиметься так само швидко, як кругла заготовка, розташована на подіні. Щоб уникнути виникнення в металі термічної напруги, пов'язаної з нерівномірним прогріванням, заготовки слід нагрівати з певною швидкістю.
Нагрівальні печі діляться на полум'яні та електричні. За розподілом температури в робочому просторі полум'яні печі поділяють на камерні та методичні. Камерні печі будуються з нерухомим та висувним подом. Температура робочого простору з усього обсягу приблизно однакова. Холодний метал завантажують у попередньо нагріту до 1200-1300 С піч.
Об'ємне штампування металу виробляють у штампах, що складаються зазвичай з двох половин, які у зібраному вигляді створюють одну або кілька внутрішніх порожнин, званих струмками. При цьому перебіг металу при деформації обмежується стінками внутрішньої порожнини штампу. Вироби різної конфігурації відрізняються високою точністю розмірів, гарною якістю поверхні і невеликими припусками і допусками.
Об'ємне штампування металу поділяють на гаряче та холодне. Оскільки пластичність металу в гарячому стані більша, ніж у холодному, то для виготовлення одного і того ж виробу потрібно докласти менше зусилля. І той і інший вид об'ємного штампування застосовуються в масовому виробництві. Холодним штампуванням виготовляють невеликі поковки, а гарячої - більші масою до 450-500кг. При гарячому об'ємному штампуванні основним вихідним матеріалом є сортовий прокат зі сталі, кольорових металів та їх сплавів. Технологічний процес гарячого об'ємного штампування в загальному випадку складається з наступних операцій:
1) обробка прокату на мірні заготовки.,
2) завантаження в піч і нагрівання заготовок до певної температури.
3) укладання заготовки на нижню половину штампу і штампування.
4) видалення з штампу отриманої поковки.
5)термічна обробка поковок.
6) обрубування облоїв та оздоблення.
Зазначені операції з отримання поковок виробляються у відповідних відділеннях: заготівельному, штампувальному, термічному та оздоблювальному.
Штампом називається металева роз'ємна форма, що складається з двох частин (половин), всередині якої є порожнина, звана струмком., Штампи виготовляють зі сталей марок 5ХНВ, 5ХНМ та ін.
Штампи поділяються на відкриті та закриті (рис.16).
Відкритими штампами (рис.13,а) називають такі, у яких навколо всього зовнішнього контуру штампувального струмка є спеціальна облійна канавка, з'єднана тонкою щілиною з порожниною, що утворює поковку. У процесі штампування через щілину в канавку витісняється надлишкова частина металу, утворюючи контуром поковки облою. Цей призводить до деякого збільшення відходів металу, проте спрощує процес штампування. Обшар з поковки потім обрізається за допомогою спеціальних штампів.
Закритими штампами (рис.13 б, в) називають такі, в яких метал деформується в замкнутому просторі без утворення облої. У цьому витрата металу виготовлення поковки скорочується, а процес отримання придатної поковки ускладнюється (потрібні заготовки певної маси). Закриті штампи більш перспективні, але у зв'язку з тим, що вони складніші за відкриті, їх застосовують поки рідше відкритих.
Рис.13.Схеми штампування поковок:
а-у відкритому штампі.,б-у закритому штампі.,у-закритому штампі.,1-верхня половина штампу.,2-нижня половина.,3-облой.,4-поковка.,5-виштовхувач.,6- штамп., 7-пуансон.
У штампіможе бути один або кілька струмків.
Штампи з одним струмком застосовують для виготовлення поковок простої форми, а поковки складної конфігурації одержують у багаторучних штампах. Багаторучкові штампи (рис.14) мають заготівельні струмки, в яких проводиться підготовка заготівлі до наступної операції штампування, і струмки, що штампують, призначені для остаточного формування поковки.
Рис.14.Багаторучковий штамп для штампування поковки важеля
з прутка та технологічні переходи:
1-підкатний струмок.,2-протяжний струмок.,3-попередній струмок.,
4-згинальний струмок., 5-остаточний струмок.
Листове штампування може бути віднесена до найбільш прогресивних високопродуктивних способів виготовлення деталей складної форми з тонкими стінками. Деталі, що виготовляються штампуванням, відрізняються достатньою точністю, однотипністю, гарною взаємозамінністю. Їх зазвичай не потрібно обробляти на металорізальних верстатах. Штамповані деталі з листового металу виготовляють за одну або кілька операцій, що послідовно виконуються.
Операції листового штампування поділяють на розділові (роз'єднувальні), формозмінювальні, пресувальні, комбіновані та штампово-складальні. До розділових операцій відносяться відрізка, вирубка-вирізка, розрізка, обрізка, надрізка, пробивка, просічка та зачистка. До формозмінних операцій, пов'язаних з перетворенням плоскої заготовки в просторову деталь заданої форми без зміни товщини листового матеріалу, відносяться витяжка, формування, гнучка і закочення краю, відбортування, правка, рельєфне штампування, обтиск і роздача. До цих операцій відноситься витяжка зі зменшенням товщини матеріалу стінок. До пресувальних операцій, що змінюють товщину вихідної листової заготовки, відносятьсявидавлювання, чаканка, таврування та кернення.
Комбінована листова штампування полягає в поєднанні двох і більше технологічно різних окремих операцій штампувань в одну, наприклад вирубування і витяжка, відрізка та гнучка та інші операції.
Штампо-складальні операції застосовуються для з'єднання декількох деталей в один виріб, при цьому використовуються процеси запресування, клепки, згинання, закочення, холодного пластичного зварювання тиском.
Для штампування листових деталей отримали застосування два типи штампів:
1) спрощені-для вирубних, згинальних, витяжних та формувальних операцій.,
Спрощені штампи мають мінімальну кількість простих допоміжних деталей (направляючих, знімачів, фіксаторів), а робочі частини (матриці і пуансони) виготовляють з дешевих і доступних матеріалів. На спрощених штампах можна вирубувати деталі зі сталі завтовшки до 2,5мм, а з кольорових металів - завтовшки до 6мм. На спрощених штампах, призначених для операцій витяжки, формування та відбортування, виготовляють великогабаритні деталі складної конфігурації з матеріалів товщиною до 1,5 мм.
Значного поширення набули виготовлення різних виробів спрощені штампи з пластмас.
Універсальні штампи є універсальними блоками, в яких закріплюються змінні робочі частини: матриці і пуансони, переставні упори, напрямні лінійки і т.д.
Універсальні штампи дозволяють виготовляти деталі з точністю 7-5 класу і вище. Застосування поелементного штампування в універсальних штампах, розташованих у лінію, дозволяє застосовувати груповий метод виготовлення деталей з листових матеріалів.
Найбільшого поширення для холодного листового штампування набули кривошипні та ексцентрикові преси. Ці преси поділяються наодностоєчні, з розташуванням кривошипно-шатунного механізму по одну сторону від опор, та двостоєчні, у яких зазначений механізм знаходиться між опорами.
Рис.15.Загальний вид кривошипного преса (а) та схема
роботи преса подвійної дії (б).
Двостоїчні кривошипні преси закритого типу (рис.15,а), призначені для штампування великих листових виробів, виробляють з номінальним зусиллям до 3000 тс. Преси цього типу мають закритий привід 1, зазвичай розташований у верхній частині, а повзун 2 пересувається в масивних напрямних стійках 3. Стійки мають отвори 4, призначені для подачі листової заготовки та видалення відходів. Преси подвійного дії (рис.15,б) найчастіше застосовують під час виготовлення виробів із глибокої витяжкою.