Разделы сайта

Читаемое

Обновления Mar-2024

Промышленность Ижоры -->  Холодная и полугорячая объемная штамповка 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

13. Круговое поперечное выдавливание, высадка выдавливанием {см. операции Мб, Н9, НЮ, НИ, гл. I, табл. 1). Течение металла относительно боковых стенок матрицы - как и при прямом выдавливании. Металл выдавливается в круговую щель постоянной высоты под углом (обычно 90°) к направлению движения пуансона. Длина заготовки, находящейся в матрице, как и при прямом выдавливании, ограничена условиями трения. При полузакрытой штамповке в отличие от обычной высадки практически исключается образование заусенца. Область применения. Обра-вование местных утолщений, фланцев относительно малой толщины и высоты, сплошных и полых штампованных заготовок. Набор металла для последующей штамповки.

14. Поперечное выдавливание канальное {см. операцию Н12, гл. 1, табл. 1). Течение металла относительно боковых стенок матрицы - как и при прямом выдавливании. Металл выдавливается из полости матрицы в калибрующее очко под некоторым углом (обычно 90°) к направлению движения пуансона. Длина заготовки, находящейся в полости матрицы, ограничена условиями трения, аналогичными условиям при прямом выдавливании. Форма поперечного сечения выдавленной части заготовки - круг и многоугольник, выдавленной части- круг, многоугольник и более сложный профиль. Если приостановить процесс на первой стадии, то можно получить выдавленную часть переменного сечения. Область применения. Производство заготовок шестерен, звездочек, крестовин и других деталей с внутренними отверстиями.

15. Радиальное выдавливание {см. операцию Н8, гл. 1, табл. 1). Движение деформирующих элементов штампа направлено по радиусам к центру окружности или касательным, перпендикулярно главной оси заготовки.

16. Редуцирование сплоигного стержня {см. операции Г4, Г7, Д1, Д2, ДЗ, Д4, гл. !, табл. 1). В отличие от выдавливания (см. п. 7) при редуцировании высота заготовки не ограничена условиями трения о боковые стенки матрицы. Наибольшая дефор-

мация ограничена условиями продольной устойчивости свободной ч.чсти заготовки, зависящими от качества торцов, продольной кривизны и состояния заготовки, а также соотношением р <(о )п-1. Направления течения металла и движения деформируемых элементов штампа противоположны. Штамповка зубчатых колес, звездочек, зенкеров, разверток, нумерационных колес кассовых аппаратов и других осесимметричных деталей. Номинальная деформация ограничена; 1) дополнительными напряжениями, под действием которых может наступить разрушение в продольном направлении, особенно при выдавливании канавок, шлицев и т. п.; 2) образованием наплыва (пластической волны) при входе в деформирующую часть матрицы. Устраняют указанные явления оптимизацией режима предварительной термической обработки и профиля матрицы. Область прижне-ния. Производство заготовок ступенчатых валов, болтов и других ступенчатых деталей, шестерен, деталей со шлицами и канавками (см. пп. 7 и 8).

17. Редуцирование полого стержня на оправке {см. операцию Гв, гл. I, табл. 1) Внешнее трение о боковые стенки матрицы практически отсутствует, но наблюдается на поверхностях контакта заготовки и оправки. Деформация ограничена условиями продольной устойчивости свободной части заготовки (см. п 16), условиями трения на поверхностях контакта металла и оправки и соотношением P<J(Os)n-i- Область применения. Производство заготовок тонкостенных гладких и ступенчатых деталей со сквозной и глухой полостью (см. п. 10).

18. Открытая прошивка. Осадка участка заготовки под прошивным пуансоном, сопровождаемая утяжкой в направлении движения пуансона, течением металла в обратном направлении и раздачей в стороны. Кривизна боковой поверхности зависит от соотношения размеров заготовки и полу, чаемой полости. Штамповка заготовок с полостью (полостями) при неотчетливом оформлении торца со стороны полости и боковой поверхности (матриц, пресс-форм и т. п.).

Б. Комбинированные операции

19. Свободная осадка -f- выдавливание {контурная осадка; свободное выдавливание) сплошного стержня. Сжатие металла между параллельными поверхностями: а) круглого кольцевого элемента; б) кольцевых элементов штампа. Свободное течение металла в радиальном направлении, заторможенное контактными силами трения, сопровождается течением в продольном направлении. С увеличением отношения поверхности трения при осадке и при свободном течении сопротивление деформированию увеличивается, пластичность уменьшается. Боковая поверхность фланца не имеет строго заданных форм и размеров. Область применения. Производство заготовок с фланцами, с осесимметрич-ными и неосесимметричными односторонними н двухсторонними выступами и бобышками.

20. Закрытая осадка выдавливание сплошного стержня {см. операцию Л/, гл. 1, табл. 1). Свободная осадка прямое выдавливание (см. п. 19) на первой стадии процесса переходит в закрытую осадку + прямое выдавливание на второй стадии и прямое выдавливание на третьей ста- дии. Область применения. Производство заготовок с фланцами заданных форм и размеров, с осесимметричными и Одно- и двухсторонними выступами и бобышками.

21. Свободная осадка -\- выдавливание {контурная осадка) полого стержня с оправкой. Свободное течение металла в радиальном направлении, заторможенное контактными силами трения; сопровождается течением металла в продольном направлении в зазор между матрицей и оправкой. Область применения. Производство полых осесимметричных деталей с фланцем нз полых заготовок и последовательная штамповка заготовок из полосы или ленты.

22. Двухстороннее выдавливание сплошного стержня. На первой стадии образуются два очага деформации высотой и йп при обратном и прямом выдавливании соответственно. Соотношение скоростей обратного и прямого выдавливания определяется соот-

ношением сечений пресс-остатка и выдавленных частей заготовки, активных и реактивных сил трения в данный момент штамповки. По мере сближения очагов деформации создаются условия для разрушения и отклонений формы пресс-остатка. Для предупреждения этих явлений процесс двухстороннего выдавливания необходимо приостановить при высоте пресс-остатка йцр > fto + п- Область применения см. пп. 7, 8, 11.

23. Прямое выдавливание сплошного стержня -)- обратное выдавливание полости. На первой стадии образуются два очага деформации. Соотношение скоростей обратного и прямого выдавливания определяется соотношением сечений пресс-остатка и выдавленных частей заготовки, активных и реактивных сил трения в данный момент штамповки. По мере сближения очагов деформации создаются условия для потери устойчивости процесса. На второй стадии деформация локализуется в трубчатой зоне, соединяющей ранее действовавшие очаги деформации. Происходит относительное смещение центральной и наружных частей деформируемого тела, завершающееся в общем случае разрушением.

Если процесс был приостановлен иа второй стадии до макроразрушения в зоне локализации деформации, то вследствие накопления микродефектов тело имеет пониженную прочность. Эффект локализации деформации уменьшается с увеличением соотношений диаметров полости и стержня и уменьшением градиента деформации путем оптимизации профиля рабочей части инструмента. Область применения. Для получения деталей, сочетающих полый и сплошной стержни, в целях сокращения технологического цикла и уменьшения нагрузок на инструмент.

Сложность и трудоемкость формоизменения определяется технологичностью конструкции детали. Основные показатели технологичности конструкции детали: 1) форма и размеры детали; 2) технологическая деформируемость исходной Заготовки. Обычно принято классифицировать детали по геометрической форме как наиболее



простому и наглядному признаку. Заданная форма заготовки или детали значительно влияет на выбор маршрута формоизменения и его трудоемкость; кинематику движения инструмента и металла, а соответственно на величину и распределение напряжений и деформаций; конструкцию и работоспособность штампа. Однако при одной и той же форме детали технологические приемы, последовательность операций и конструктивное оформление инструмента могут различаться. Это связано с тем, что, кроме влияния формы, необходимо комплексно учитывать влияние абсолютных размеров (масштабного фактора), соотношения размеров (геометрического подобия), физической природы материала детали (физического подобия).

Размеры деформируемой заготовки в некоторых случаях существенно влияют на пластичность, сопротивление деформации, качество получаемого полуфабриката при соблюдении геометрического подобия. Рассматривая влияние масштабного фактора (при соблюдении геометрического подобия) применительно к технологии выдавливания, необходимо отметить, что с увеличением диаметра сечения исходной заготовки неравномерность распределения по сечению и число различных видов повреждений структуры увеличиваются, качество поверхности и поверхностного слоя в целом (число и глубина дефектов в виде накладов, волосовин, плен и т. п.) ухудшается. Пластичность металла уменьшается, а возможность появления дефектов на готовой детали (скрытых и визуально просматриваемых) - увеличивается.

С уменьшением диаметра сечения отношение площадей поверхности заготовки и верхности контакта с инструментом к объему увеличивается. Возрастает влияние контактного трения и поверхностного упрочнения. Вследствие этого пластичность и особенно сопротивление деформированию, начиная с некоторого критического объема, поперечного размера для сплошной заготовки, толщины стенки для полой заготовки, увеличиваются.

Абсолютные размеры штампуемой детали накладывают определенные ограничения на конструирование ин-

струмента, параметры оборудования и производство в целом. При малом диаметре детали трудно обеспечить прочную и надежную в работе конструкцию пуансонов, оправок, выталкивателей, особенно при наличии полости, тем более что работают они в условиях повышенных сопротивлений деформации. При больших поперечных размерах деталей для обеспечения необходимых прочности и жесткости матриц и других узлов и деталей штампа требуется металлоемкая гро-мо.здкая конструкция, что может заметно снизить эффективность применения процесса.

С увеличением абсолютных размеров штампуемых деталей уменьшается жесткость инструмента (при той же конструкции), резко увеличиваются деформации поперечного и продольного изгиба, снижается однородность структуры и абсолютные величины характеристики механических свойств штамповых сталей и материалов При штамповке более крупных деталей необходимо корректировать существующие и создавать новые конструкции инструмента. К числу перспективных направ.тений относятся:

изготовление инструмента с заданным профилем, компенсирующим деформации изгиба на основе расчета методом конечных элементов и анализа картин муаровых полос;

применение многослойных конструкций из проволоки и ленты, пластически деформируемых бандажей, а также новейших способов производства деталей из порошков, гранул и волокон;

улучшение технологичности конструкции штампуемых заготовок и деталей, содержащих массивные головки (конические, сферические и т. п.), производство которых связано с образованием значительных распорных сил.

Проектирование технологии штамповки неотделимо от обоснования принятого варианта процесса производства исходных заготовок, для оптимального выбора которого необходима технико-экономическая оценка всех основных этапов производства заготовок, начиная от слитка и кончая разрезкой прутка или проволоки. Варианты и основные этапы производства

1. Варианты и основные этапы производства исходных заготовок для холодной и полугорячей объемной штамповки

Этапы производства заготовок

Вариант

Заготовительное литье

Зачистка местных дефек-

тов слитка обработкой ре-

занием

Обдирка слитка

Горячая прокатка

Очистка поверхности про-

ката от окалины и мелких

дефектов

Обдирка проката

Обдирочное шлифование

проката

Предварительная калиб-

ровка волочением

Обдирка калиброванного проката

Калибровка волочением

Полирование проката

Отрезка заготовок в штампе

Разделение проката на за-

-

готовки:

лазером

обработкой резанием

исходных заготовок для холодной и полугорячей объемной штамповки приведены в табл. 1.

Исходной заготовкой для производства прутков и проволоки, как правило, служат слитки, качество которых определяет качество штампуемых заготовок и деталей и эффективность производства в целом. Слитки получают непрерывным и наполнительным литьем. Слитки, полученные непрерывным литьем, имеют малую газонасыщенность, мелкозернистую равномерную структуру, высокую технологическую деформируемость. Слитки, полученные наполнительным литьем, имеют большую газонасыщенность и низкое качество в целом. Однако большую часть слитков из углеродистых и низкоуглеродистых сталей полу-

чают наполнительным литьем. В по верхностном слое слитков образуются продукты ликвации, следы нетзыго-ревшего смазочного материала, шлаковые засоры, окисные пленки, раковины, пустоты и т. п. Чтобы уменьшить вероятность появления этих дефектов на прутках и проволоке, направляемых на холодную штамповку, необходимо слитки обработать резанием. Однако этот способ применяют ограниченно, уделяя особое внимание оптимизации толщины снимаемого слоя: при недостаточной юлщнне вскрываются подкорковые дефекты, а при превышении снимаемого слоя создаются непроизводительные технологические отходы без улучшения качества проката. В большинстве случаев удаляются лишь крупные дефекты



СЛИТКОВ (шлаковые засоры и т. п.). Местные дефекты должны удаляться только обработкой резанием.

При дальнейшей обработке слитков (нагреве, горячей прокатке, промежуточной термической обработке) выявляются различные дефекты (плены, раковины, пузыри и т. п.), связанные главным образом с газонасыщенностью слитка. Образуются и дополнительные дефекты: избирательное окисление, закатка окалины, следы от налипшего на валки металла и обдирочного шлифования валков, наклады и т. п. По мере вытяжки вследствие действия геометрического фактора дефекты литья и прокатки уменьшаются в абсолютных размерах и приближаются к поверхности. Эффективность снятия дефектного поверхностного слоя обработкой резанием по качеству увеличивается, а по расходу металла и трудоемкости по мере прокатки уменьшается. На некотором этапе при дальнейшей вытяжке, особенно холодной деформации (волочении), эти дефекты выходят на поверхность и постепенно исчезают, т. е. относительная толщина дефектного слоя, достигнув максимума, !ичинает уменьшаться. Стремясь к нулю. Таким образом, при использовании холоднотянутых прутков и проволоки (диаметром 10- 12 мм и менее) и высокой культуре металлургического производства качество поверхности удовлетворяет требованиям технологии штамповки заготовок и эксплуатации деталей. Для более крупных деталей (диаметром до 25-35 мм), которым соответствует основная доля штампуемых деталей, действие геометрического фактора недостаточно, применение холодного многократного волочения па данном этапе нереализуемо. В зависимости от требований технологии и условий эксплуатации может быть применена штамповка из прутков и проволоки, прошедших Калибровку волочением (табл. 1, варианты 2-5) из проката, обработанного на заключительном этапе обдиркой (табл. 1, варианты 5 и 6) или шлифованием (табл. 1, варианты 7 и 8). При использовании наиболее распространенного варианта 3 наблюдаются повышенные отходы из-за растрескивания при осадке, высадке

и других операциях, когда главная ось дефекта направлена перпендикулярно деформации удлинения поверхностного слоя. Обработка резанием проката по всей поверхности (табл. 1, варианты 5-8) связана с повышением трудоемкости и расхода металла. Обдирка производительней шлифования, но при ней образуются поперечные риски, снижающие деформируемость заготовки. Поэтому обдирка должна проводиться либо перед калибровкой, либо после первой протяжки с целью стабилизации условий резания (табл. 1, вариант 4), Неотожженный сортовой прокат из легированных сталей имеет пониженную обрабатываемость резанием; с учетом повышенных требований к качеству продукции приобретает актуальность использование схем, предусматривающих шлифова!ше и полирование.

С увеличением диаметра или размеров поперечного сечения проката до 100-150 мм действие геометрического фактора резко уменьшается. Практическая реализация калибровки волочением значительно затрудняется, а интенсивность повышения качества проката сильно уменьшается. Соответственно прокат больших диаметров, направляемый на холодную и полугорячую штамповку, должен подвергаться обдирке или обдирочному шлифованию (заготовки из легированных сталей) на значительную глубину (до 1,2-1,5 мм и более) с последующим полированием или матированием. Матирование железными щетками позволяет удалить мелкие плены и другие аналогичные дефекты и одновременно повысить способность поверхности металла к адсорбции смазочного материала.

Наиболее эффективным методом разрезки прутков диаметром 50-150 мм является отрезка в специализированных штампах с применением, если необходимо, подогрева, переохлаждения и повышения скорости движения ножа и штампа. При склонности к винтовым вырывам и при других аналогичных особенностях разрушения сплавов представляет интерес использование лазера (табл. 1, вариант 9) и других высокоэнергетических методов.

2. Рекомендуемые (предельно допустимые) суммарные отиосительные деформации при выдавливании, %

Выдавливание

>. о.

с с >. а

Марка стали

прямое сплошного стержня

прямое полого стержня

обратное

полого стержня

канальное поперечное

05кп, 05

75 (90)

75 (85)

70 (80)

GO (70)

08кп, 08, Юкп, 10 12кп, 15кп, 15, 18

70 (80) 65 (75)

65 (75) 60 (75)

60(75) 60 (70)

55 65) 50 (60)

20кп, 20, 25, 30, 15Х, 20Х

65 (75)

60 (70)

55 (65)

45 (50)

25, 15Г, 15Х, 20Х, 35

55 (65)

70 (50)

30, 20Г, 40, 45, ЗОХ, 35Х, 15ХФ. 20ХФ, 15ХМ

60 (70)

50 (60)

50 (60)

-(40)

35, 40, 25Г, 30, X, 35Х, 38ХА, 20Г2, 35Г2

50 (65)

45 (55)

40 (50)

18ХГ, ЗОХМ, 18ХТГ, 40Х, 45Х

40 (65)

40 (50)

20ХН, 12ХНЗА, 18ХГН, 16ХСН

10 (60)

ПГ (50)

45, 50, ЗОГ, 20ХГСА

ПГ (40)

35Г, 40Г, ЗОХГСА, 35ХГСА, ЗОХМА, 45Г,

40 (55)

ПГ (40)

40ХН, 45ХН

50ХН, 20ХНЗА, ЗОХГНА, 38ХГН

35 (50)

25Х2Н4МА

08X13, 12X13, 20X13

,35 (40)

08Х18Н10, 12Х18Н9, 08Х18Н10Т, 12X1Н9Т

ПГ (40)

Примечание. ПГ - выдавливание с предварительным подогревом до условий теплой или полугорячей обработки.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

© 2003 - 2024 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка