Одержання заготовок обробкою тиском
Обробка тиском основана на використанні пластичності металів, під якою розуміють здатність металів змінювати свою форму без руйнування під впливом зовнішніх сил. Обробкою тиском можна одержувати заготовки з високими параметрами міцності. Поліпшення механічних властивостей металів при такій обробці дозволить підвищити сприйнятливість деталями, виготовленими з цих заготовок, навантаження.
Основними способами обробки металів тиском, використовуваними при виробництві заготовок на машинобудівному підприємстві, є (рис. 4.6): пресування, вільне кування, гаряче об'ємне штампування, листове штампування. Пресування здійснюють видавлюванням металу з замкненого простору, наприклад циліндра через отвір; при цьому метал буде приймати форму прутка з профілем, що відповідає перетинові отвору (рис. 4.7). Пресування може відбуватися як у холодному, так і гарячому стані заготовок з кольорових сплавів і сталей з використанням гідравлічних пресів зусиллям до 10000 т. Пресовані заготовки значно перевершують за точністю розмірів заготовки, отримані іншими методами. Крім того, пресуванням можна одержати складні профілі, які не можливо виготовити іншими способами.
Вільне кування. Вільним куванням називають процес, при якому формоутворення заготовок відбувається під дією ударів бойка молота або в результаті натискання бойка преса. Метал, що деформується, нагрітий до кувальних температур, необмежено тече в усі сторони в просторі між бойками, приймаючи форму, що наближається до спрощеного контуру деталі. Заготовки, отримані вільним куванням, можуть мати масу від кількох сотень грамів до 200 - 300 т. На рис. 4.8 представлений загальний вид кувального гідравлічного преса. Гідравлічний прес - машина статичної дії, що забезпечує швидкість деформування 0,3 м/с. Зусилля для деформування металу створюється плунжером 2 робочого циліндра 1, тиск рідини у порожнині якого складає 20 - 30 МПа. Оброблювана заготовка розміщається на нижньому бойку 6. Заготовки, отримані вільним куванням, мають великі припуски, вимагають значних витрат на подальшу механічну обробку, у зв’язку із чим розглядуваний спосіб застосовують в основному в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва.
Гаряче об'ємне штампування. Штампування дозволяє одержати більш точні за формою заготовки з меншими витратами часу і коштів на подальшу механічну обробку у порівнянні із заготовками, отриманими
| Рисунок 4.7 – Профілі заготовок, що одержують пресуванням
|
| Рисунок 4.8 – Гідравлічний кувальний прес
|
| Рисунок 4.9 – Штамп для гарячого штампування
|
| Рисунок 4.11 – Двостояковий кривошипний прес
|
вільним куванням. При штампуванні заготовки одержують у штампах - інструментах, що має порожнини, форми яких відповідають необхідній конфігурації заготовки. Штамп складається з двох частин (рис. 4.9): нерухома 1 закріплюється на столі штампувального преса або молота, рухома 2 - на повзуні.
Нагріта заготовка 3 знаходиться у нерухомій частині штампа (рис. 4.9, а) при поступовому натисканні або ударі рухомої (верхньої) частини штампа (рис. 4.9, б). Приклади заготовок, отриманих гарячим об'ємним штампуванням, представлені на рис. 4.10.
Холодне листове штампування.Листове штампування застосовують під час виробництва заготовок з листа, смуги, стрічки. Далі зі штампованих заготовок зварюванням одержують металоконструкції: стріли, ходові і поворотні рами екскаваторів, кузови легкових автомашин, корпуси морських судів і т.п.
Штампування виконують на пресах (рис. 4.11) із установленими на них штампами. Такі преси мають кривошипний вал із шатуном 1. На один кінець кривошипного вала встановлюють маховик 2, що приводиться в обертання від електродвигуна за допомогою пасової передачі. Шатун 1 передає зворотно-поступальний рух повзуну 3 преса. На столі 4 установлюють штамп. Для керування пресом слугує педаль 5. Швидку зупинку кривошипно-шатунного механізму преса здійснюють за допомогою гальма 6. Основними робочими частинами штампа є пуансон і матриця. Пуансон разом з матрицею вдавлюють у деформований матеріал і, таким чином, формують конфігурацію заготовки.
Операції листового штампування: розділові, при яких одна частина металу відокремлюється від листа або смуги; формозмінні, у результаті яких деформована частина металу змінює свої форми і розміри. Приклади операцій листового штампування приведені на рис. 4.12. Розділові операції: відрізання - відокремлення частини металу на листових (рис. 4.12, а) або дискових (рис.4.12,б) ножицях; вирублення (рис. 4.12, в) - відокремлення заготовки із замкнутим контуром і деякі інші. Формозмінні операції: вигинання (рис. 4.12, г) - вигин однієї або декількох частин заготовки; витягування - штампування з плоскої заготовки порожнього виробу (рис. 4.12, д) або з більшого меншого (рис. 4.12, е) і т.п.
Знаходять застосування нові методи листового штампування: штампування гумою (рис. 4.13, а), гідравлічне (рис. 4.13, б) і вибухом (рис. 4.14). Штампування гумою отримало застосування в серійному і дрібносерійному виробництві для виготовлення виробів з тонколистового матеріалу. У цьому випадку з металу виготовляють тільки одну частину штампа - пуансон або матрицю, друга частина заміняється масивною гумовою подушкою. В результаті натискання на метал у процесі штампування, подушка і матеріал приймають форму пуансона або матриці. При гідравлічному штампуванні в більшості випадків виготовляють тільки металеву матрицю. Заготовка приймає форму матриці під тиском рідини, що
| г) д) е)
Рисунок 4.12 – Операції листового штампування: 1 – пуансони; 2 – матриця; 3 – виріб; 4 – відхід
|
| а) б)
Рисунок 4.13 - Холодне листове штампування: а - гумою (2 - виріб (заготовка); 3 - гумова подушка; 4 - сталева обойма; 6 - металева матриця); б - гідравлічна (1 - матриця; 2 - заготовка; 3 - обойма; 4 - гумовий мішок; 5 - робоча рідина; 6 - трубка для підведення рідини)
|
| Упор
Лист, що розрізається
|
звичайно подається в гумовий мішок. Для штампування в цих випадках застосовуються гідравлічні преси.
Штампування вибухом здійснюють у посудині з водою, куди поміщають матрицю штампа, заготовку і вибухову речовину. У днищі матриці є канал для створення в ній вакууму. У момент вибуху виникає гідравлічний удар, що забезпечує задане формоутворення заготовки (рис. 4.14). Крім бризантних вибухових речовин як енергоносії можна використовувати порох, газові суміші, а також іскровий або імпульсний розряди, що створюють ударну хвилю, що натискає на заготовку і деформує її згідно із формою матриці.