Обработка металлов давлением

Обработка металлов давлением

Виды процессов обработки давление

Прокатка – осуществляется обжатием металла между вращающимися валками прокатных станов (в ювелирном деле – вальцы). Прокаткой изготавливают рельсы,… Выдавливание. Этому виду обработки подвергают главным образом цветные металлы… Волочение – заключается в протягивании катанного им прессованного холодного прутка (или трубы) через матрицу…

Нагрев металла перед обработкой давлением.

Температурный интервал обработки давлением.

При холодной деформации (т.е. при температурах для чистых металлов обычно ниже 0.3 абсолютной температуры плавления) происходит упрочнение (наклеп)… При повышении температуры деформации в металле возникают процессы,… Возврат, признаки которого проявляются при температуре обычно свыше 0.3 абсолютной температура плавления, заключается…

Способы нагрева заготовок под ковку и штамповку.

Нагревательные устройства.

- пламенный обыкновенный (газовый или нефтяной) - пламенный скоростной (газовый) - электрический камерный

Окалинообразование и обезуглероживание при нагреве в пламенных печах.

Окалинообразование происходит по следующим реакциям:

Режим нагрева заготовок в пламенных печах.

При нагреве стальных заготовок под ковку и штамповку должны быть обеспечены: -требуемая температура; -равномерное распределение температуры по поверхности и по сечению;

Охлаждение и термообработка поковок.

Скорость охлаждения влияет на величину термических напряжений, которые в случае быстрого охлаждения могут вызвать наружные трещины. Кроме того, при… Низкоуглеродистая и низколегированная стали при малых размерах поковок не… Чем более легирована сталь и чем больше размеры поковки, тем медленнее должно быть охлаждение.

Прокатка.

Сущность процесса прокатки.

При прокатке металл обжимают между вращающимися валками. При этом толщина полосы уменьшается, а ее длина и ширина увеличиваются. Разность между…  

Продукция прокатного производства.

Форму поперечного сечения прокатанной полосы называют профилем. Совокупность форм и размеров профилей, получаемых прокаткой, называют сортаментом. Сортамент прокатываемых профилей разделяется на четыре основных группы: сортовой прокат, листовой, трубы и специальные виды проката.

Сортовой прокат делят на профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник) и фасонные (швеллер, рельс, тавр, двутавр и др.). Цветные металлы – круг, квадрат прямоугольник.

Листовой прокат разделяют на толстолистовой (4-160мм), тонколистовой (менее 4мм) и фольгу (менее 0.2мм).

Трубы – бесшовные и сварные. Бесшовные трубы прокатывают диаметром 30 – 650мм с толщиной стенки 2 – 160мм из углеродистой и легированной стали, а сварные – диаметром 5 – 2500мм с толщиной стенки 0.5 – 16мм из углеродистых и низколегированных сталей.

Специальные виды проката – колеса, кольца, шары, периодические профили.

Способы прокатки.

Выделяют три основных вида прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую (косую).

При продольной прокатке заготовка деформируется между валками, вращающимися в разные стороны, и перемещаются перпендикулярно к осям валков.

 

При поперечной прокатке валки, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке и деформируют ее.

При поперечно-винтовой (косой) прокатке валки расположены под углом и сообщают заготовке при деформировании вращательное и поступательное движение.

 

Инструмент и оборудование для прокатки.

1 – бочка, 2 – шейка, 3 – трефа, 4 – калибр. Комплект прокатных валков со станиной образуют рабочую клеть. Клети по числу валков могут быть двухвалковые (дуо),…

Общая технологическая схема прокатного производства.

Нагрев слитков

 

Прокатка слитков на

блюменге в блюмы и слябы

 

Обрезка концов, резка на части

 

Прокатка блюмов в заготовки

на заготовочных станах

 

Охлаждение, осмотр резка на части Охлаждение, осмотр,

зачистка слябов зачистка блюмов

 

Нагрев слябов Охлаждение, осмотр, Нагрев блюмов

зачистка заготовки

 

Прокатка на листовых Нагрев заготовок Прокатка на сортовых

станах станах

Прокатка на сортовых

станах

 

Охлаждение проката

 

Отделка и приемка

готового проката

 

 

Технология прокатки полупродукта, сортовой и листовой стали.

 

Самостоятельно:[3.стр.66-67]; [4,стр.253-264].

 

Прокатка бесшовных и сварных труб.

  Сварные трубы изготавливают из плоской заготовки (лист или лента). Операции: -1.формовка плоской заготовки в трубу; …

Волочение.

Волочению в холодном состоянии подвергают цветные металлы и их сплавы, низкоуглеродистые, углеродистые и легированные стали. Волочение… Волока состоит из двух деталей: собственно волоки (фильеры) и обоймы. Фильера имеет 4 зоны: смазочную 1, деформирующую…

Прессование.

Исходный материал для прессования – литые и прокатанные заготовки. Продукция прессования:1) прутки диаметром 3 – 200мм; 2) трубы диаметром ø20÷ø400мм со стенкой толщиной 1.5 – 12мм;

Ковка на молотах и прессах (свободная ковка).

Ковка – вид горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется с помощью универсального инструмента. При этом металл свободно течет в стороны, не ограниченные рабочей поверхностью инструмента.

Оборудование для свободной ковки:

1.Пневматические молоты применяются для поковок массой до 50кг. Молот – машина ударного действия. Продолжительность деформации на нем составляет тысячные доли секунды. Металл деформируется за счет энергии, накопленной падающими частями молота к моменту его соударения с заготовкой. Поэтому молоты выбирают по массе падающих частей в зависимости от массы поковки. Часть энергии падающих частей расходуется на упругие деформации инструмента и колебания шабота – детали молота, на которую устанавливают нижний боек. Чем больше масса шабота, тем больше К.П.Д. Поэтому масса шабота должна быть в 15 – 20раз больше массы падающих частей, что обеспечивает К.П.Д. удара . Молот имеет 2 цилиндра: компрессорный 9 и рабочий 8. Поршень 13 компрессорного цилиндра нагнетает воздух, приводящий в движение рабочий поршень 12. Возвратно0поступательное движение поршня компрессорного цилиндра осуществляется кривошипно-шатунным механизмом 14 от электродвигателя 11 через редуктор 10. Между компрессорным и рабочим цилиндрами имеется воздухораспределительное устройство, состоящее из кранов 6 и 7 с каналами. Через них сжатый воздух попеременно направляется в нижнюю и верхнюю части рабочего цилиндра и соответственно перемещает бабу молота вверх и вниз. Переключение кранов осуществляется педалью 1 или рукояткой.

1-педаль; 5-верхний боек; 10-редуктор;

2-шабот; 6,7-распределительные краны; 11-электродвигатель;

3-подушка; 8-рабочий цилиндр; 12,13-поршни;

4-нижний боек; 9-компрессорный цилиндр; 14-кривошипно-

шатунный механизм;

Масса падающих частей пневматических молотов от 50кг до 1т.

2.Паровоздушные молоты применяются для поковок массой от 30 до 300кг. Они приводятся в действие паром или сжатым воздухом давлением 0.7 – 0.9МПа. В зависимости от конструкции станины паровоздушные молоты бывают арочные, мостовые и одностоечные. Имеется два типа: молоты простого и двойного действия. В молотах первого типа пар или воздух осуществляет только подъем подвижных частей. Эти молоты встречаются редко. В молотах второго типа пар или воздух поднимает подвижные части и дополнительно увеличивает энергию удара молота.

Устройство молота самостоятельно [3 стр.77], [4 стр.276].

Масса падающих частей паровоздушных молотов от 1т до 8т.

3.Гидравлические прессы применяются для получения крупных поковок. Это машины статического действия. Выпускаются прессы для ковки металла усилием от 2 до 50МН.

Устройство пресса самостоятельно [4, стр.286÷278].

Инструмент для свободной ковки.

1. Бойки: плоские вырезные

Основные операции свободной ковки.

Основные операции: осадка (осадка без хвостовика, осадки с хвостовиком, осадка в подкладных кольцах), протяжка, протяжка с оправкой, разгонка, раскатка на оправке, передача, прошивка, скручивание, гибка, отрубка, разрубка.

1) Осадка – формообразующая операция, в процессе которой производится уменьшение высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения.

Разновидности осадки:

а) Осадка без хвостовика для получения поковок типа диска:

б) Осадка с хвостовиком для получения поковок с местным утолщением:

 

 

в) Осадка (высадка) в подкладных кольцах для получения поковок типа фланцев и дисков с одним или двумя выступами:

2) Протяжка – формообразующая операция, в процессе которой производится увеличение длины заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения.

 

а) Разновидности протяжки:

В плоских бойках
В вырезных бойках	В комбинированных бойках
б) Протяжка с оправкой для получения полых поковок типа цилиндра:
в) Раскатка на оправке для получения относительно коротких тонкостенных поковок типа колец

 

г) Разгонка для получения плоских поверхностей

 

3) Передача – смещение одной части заготовки относительно другой при сохранении параллельности осей или плоских частей заготовки.

Пережим обычно делают на длину заготовки.

4) Прошивка – получение полостей или отверстий в заготовке за счет вытеснения металла.

а) Двусторонняя прошивка.

б) Односторонняя прошивка на подкладном кольце.

 

в) Прошивка пустотелым прошивнем.

5) Скручивание – формообразующая операция, при которой производят поворот части заготовки вокруг продольной оси. Применяют при ковке многоколенных коленчатых валов, крупных сверл, бурильных инструментов и т.п.

6) Гибка – образование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы.

 

7) Отрубка, разрубка. Это отделение части заготовки или разделение заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента – топора. Рубка может быть односторонней, двусторонней и трехсторонней (для поковок круглого сечения).

 

Разработка технологического процесса ковки на молоте.

Последовательность разработки тех. процесса:

1) Составление чертежа поковки с назначением припусков на механическую обработку, допусков на размеры поковки и напусков;

2) Определение веса и размеров заготовки с учетом веса и размеров с учетом всех отходов и необходимого укова;

3) Выбор кузнечных операций с указанием инструмента и приспособлений;

4) Выбор кузнечного оборудования;

5) Установление режимов нагрева и охлаждения поковок, выбор нагревательного устройства.

 

Составление технологического чертежа поковки.

Чертежа поковки составляют на основании чертежа готовой детали или чертежа обработанной поковки, поставляемой заказчику. Припуски на обработку и допуски на размеры поковки назначаются по ГОСТ 7829-70.

При составлении чертежа поковки руководствуются следующими правилами:

1) Контур поковок вычерчивают толстыми линиями, контур готовой детали тонкими;

2. Размеры по длине поковки с уступами проставляют от единой базы, за которую принимают торец выступа наибольшего сечения, не являющийся торцем поковки. Один концевой уступ включают в общую длину поковок;

3) Номинальные размеры поковки с предельными отклонениями записывают под размерной линией, номинальные размеры готовой детали записывают в скобках под размерной линией.

Определение веса и размеров заготовки.

Расчет размеров заготовки начинают с определения объема. Объем заготовки из проката:

Vзаг = Vпок + Vобс + Vуг

Где: Vзаг – объем заготовки; см³;

Vпок – объем поковки; см³;

Vобс – объем обсечек; см³;

Vуг – объем угара; см³.

Объем обсечек рассчитать затруднительно, поэтому пользуются эмпирическими данными. Отход на угар берут в процентах от массы нагреваемого металла. При нагреве в пламенной печи угар составляет 2%¸2,5% от массы нагреваемого металла. При каждом подогреве угар составляет 1,5%. Для мелких и средних поковок дается суммарный процент отходов на обсечки и угар:

 

Группа поковок	Основные технологические переходы	Общий % отхода от массы поковки
Глухие фланцы, пластины, кубики, бруски	Осадка, обкатка, приглаживание	1,5¸2,5
Фланцы с отверстиями, хомуты, подвески (без выдры)	Осадка, ковка в размер, прошивка
Шестерни глухие	Осадка, обкатка, засечка, растяжка, оправка кольцом	8¸10
Гладкие валы, валики, бруски квадратные, многогранные	Вытяжка, обрубка, правка	5¸7
Валы и валики с уступами или фланцами	Вытяжка, засечка, обрубка, правка	7¸10
Валы и валики с двусторонними уступами	Вытяжка двусторонняя, засечка, обрубка, правка	10¸15
Гаечные ключи, шатуны	Вытяжка, засечка, отделка головки, правка	15¸18
Рычаги, сплошные рычаги, кривошипы	Вытяжка, обрубка, фасонная, штамповка	18¸25
Коленчатые валы, рычаги двухплечие и т.п.	Вытяжка, гибка, обрубка	25¸30

 

где a – процент отходов на обсечки и угар.

 

Вес заготовки.

G заг = 7,85 · K· Vзаг

Где: Gзаг – вес заготовки; гр;

Vзаг – объем заготовки; см³;

K – коэффициент непрокатанности проката (внутренние полости).

Диаметр или сторона проката
К	1,02	1,03	1,04	1,05	1,06	1,07	1,08

 

 

Размеры заготовки.

Исходные размеры заготовки должны обеспечивать необходимую степень уковки или осадки с целью разрушения дендридной структуры металла и размельчения выросших при нагреве зерен металла.

Степень проработки металла по структуре при протяжке оценивается уковом «у», который определяется отношением первоначальной площади поперечного сечения заготовки к конечной площади поперечного сечения поковки.

Степень проработки структуры металла по сечению поковки при осадке оценивается величиной осадки, которая равна отношению конечной площади поперечного сечения поковки к начальной площади поперечного сечения заготовки.

Уков подразделяют на виды:

уков за операцию (переход) – у₁;

уков за вынос (частный уков) – у_част = у₁ у_2… у_n;

уков за весь период ковки (общий уков) определяется для каждого сечения поковки и равен произведению частных уковов:

у_общ = у_{1част *} у_{2част *} у_{3частн…}

Аналогично определяется величина осадки:

q_част = q_{1 *} q_{2 *} q_3…

q_общ = q_{1част *} q_{2част *} q_{3частн…}

Для заготовки из проката min уков равен:

у_min = 1,25 ; q_min = 1,4

Отсюда, для поковок, изготовляемых протяжкой:

Затем принимают ближайший больший диаметр проката по сортаменту и определяют длину заготовки:

Для поковок, изготавливаемых осадкой, следует обеспечить необходимую величину осадки и предотвратить продольный изгиб заготовки:

Объем заготовки:

Тогда для круглого сечения проката:

Для квадратного сечения проката:

По найденным размерам выбирают ближайшее сечение проката по сортаменты и определяют высоту заготовки, которая не должна превышать 0,75 полного хода бабы молота.

Дефекты ковки.

При интенсивной протяжке заготовки круглого сечения на концах получаются вогнутые концы (голенища). При несоблюдении температурного режима ковки или недоброкачественном исходном… При недостаточной проковке слитка в поковке может остаться крупная кристаллическая литая структура, обусловливающая ее…

Горячая объемная штамповка.

Рабочая полость штампа называется ручьем. В зависимости от количества ручьев штампы бывают одноручьевые и многоручьевые. Обычно в многоручьевых… Поскольку характер течения металла в процессе штамповки определяется типом… В открытых штампахимеется заусенечная канавка для выхода излишков металла при штамповке. Это позволяет не предъявлять…

Штамповка на молотах.

Штамповочные молоты.

Для штамповки применяются следующие виды молотов:

– штамповочный паровоздушный молот двойного действия;

– паровоздушный штамповочный бесшаботный молот;

– кузнечный паровоздушный молот;

– фрикционный штамповочный молот с доской.

 

Устройство штамповочного паровоздушного молота двойного действия.

Молот состоит из рабочего цилиндра 28, в котором перемещается поршень 27 со штоком 22, закрепленным в бабе 17. Баба с верхней частью штампа 16… Пар через паровоздушную трубу 2, зонтиковый цилиндр 30, обтекает среднюю часть…

Паровоздушные штамповочные бесшаботные молоты

Обычные паровоздушные молоты имеют тяжелые шаботы и фундаменты под ними; удары молотов вызывают колебания грунта, вредно отражающиеся на близлежащих зданиях и оборудовании. Поэтому, когда требуются молоты с весом падающих частей более 4 т., часто применяют бесшаботные молоты, у которых вместо шабота установлена вторая баба.

При ударе обе бабы двигаются навстречу одна другой. Связь между ними осуществляется с помощью стальной ленты или гидравлически.

 

Фрикционные молоты с доской.

  1п-1з – чугунные ролики; 2 – эксцентричная цапфа;

Молотовые штампы, их классификация.

Молотовые штампы с технологической точки зрения можно классифицировать как показано в таблице.

По применяемому оборудованию штампы делят на закрепляемые в бабе и шаботе, штамповочного молота и подкладные, свободно устанавливаемые на бойке ковочного молота; по способу штамповки – на открытые (с облойными канавками) и закрытые (безоблойные). По количеству ручье штампы бывают одноручьевые и многоручьевые. В закрепленных открытых штампах размещают до 6-ти ручьев; в подкладных открытых и закрытых – один-два ручья.

Молотовые штампы имеют рабочие элементы и элементы для крепления, установки и транспортировки штампа.

 

Характеристика штампов	Характеристика способов штамповки	Схема штампа
По оборудованию	По типу	одноручьевой	многоручьевой
Закрепленные (на штамповочных молотах)	Открытые	Штамповка в закрепленных открытых штампах
Закрытые	Штамповка в закрепленных закрытых штампах
Незакрепленные или подкладочные(на ковочных молотах)	Открытые	Штамповка в незакрепленных (подкладных) открытых штампах
Закрытые	Штамповка в подкладных закрытых штампах

 

Различают две группы молотовых поковок: I группа – удлиненные и изогнутые поковки штампуемые плашмя. Деформация в основном идет по толщине и ширине, по длине – незначительна; II группа – круглые и квадратные поковки или поковки, близкие к ним по форме в плане (два взаимно перпендикулярных размера в плане приблизительно равны), штамповка осадкой в торец.

 

 

Классификация штамповых ручьев.

Ручьи молотовых штампов делятся на 3 группы: заготовительные. Штамповочные, отрубные (ножи).

Заготовительные ручьи бывают 4-х видов. Ручьи первого вида служат для перераспределения металла по сечению заготовки и имеют связующие 4 подгруппы:

1. Пережимной ручей применяют для пережима заготовки с уменьшением площади поперечного сечения на одном участке и незначительным перемещением металла в соседних участках. (За 1-2 удара без кантовки)

1 – исходная заготовка;

2 – сечение больше исходной заготовки;

3 – сечение меньше исходной заготовки;

4 – пережатая заготовка в минимальном сечении.

 

2. Прокатный открытый ручей применяют для увеличения площади поперечного сечения заготовки (набора металла) в одних участках за счет уменьшения сечения исходной заготовки в соседних участках при незначительном удлинении заготовки. (За 2-4 удара сопровождаемых каждый разкантовкой на 90°).

 

1 – исходная заготовка;

2 – место набора;

3 – подкатанная заготовка в минимальном сечении.

 

3. Прокатный закрытый ручей. Применяют для той же цели, но набор металла в нем интенсивнее.

4. Протяжной ручей применяют для увеличения длины исходной заготовки за счет уменьшения пощади ее поперечных сечений в тех местах, где это необходимо.

1 – исходная заготовка;

2 – протянутая заготовка;

3 – ручей.

По протягиваемому участку наносят ряд последовательных ударов с кантовкой на 90° и перемещением в осевом направлении.

Ручьи второго вида служат для придания заготовке формы, близкой к форме поковки в одной плоскости при одновременном незначительном перемещении осевом перемещении металла, и имеют 2 подгруппы:

1. Формовочный ручей применяют для придания заготовке формы, приближающейся к периметру поковки, путем обжатия ее на отдельных участках за один удар, после чего ее кантуют на 90° и укладывают в штамповочный ручей.

1 – исходная заготовка;

2 – профиль формовочного ручья.

 

2. Гибочный ручей применяют для изгиба заготовки в соответствии с планом поковки, весьма незначительного осевого перемещения металла и пережима заготовки в отдельных сечениях (за 1-2 удара).

После кантовки на 90° заготовку укладывают в штамповочный ручей.

1. Площадка для осадки – применяют для осадки исходной заготовки, иногда с выдавливанием или частичной прошивкой (за несколько ударов до) достижения требуемой высоты). 2. Площадка для расплющивания – применяют для расплющивания исходной заготовки, иногда с местным пережимом металла (за…

Технологические требования к конструкции горячештампованных поковок. Конструирование горячештампованных поковок.

 

Технологические требования к конструкции.

Уклоны в горячештампованной поковке назначают для того, чтобы ее можно было легко вынуть из штампа. Если по конструктивным соображениям уклоны в…     Оборудование Штамповочные уклоны, град. …  

Конструирование горячештампованных поковок.

1. При конструировании горячештампованной поковки назначаются технологические напуски, припуски на механическую обработку, допуски на размеры… Припуски на механическую обработку и допуски размеров поковки назначают в… Горячештампованные поковки по точности делятся на 5 классов: Т1, Т2, Т3, Т4, Т5. Класс точности зависит от вида…

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ).

Горизонтально ковочные машины представляют собой горизонтальные КГШП усилием 100 – 3150 т. Кроме главного ползуна они снабжены зажимным ползуном,… Штамп ГКМ состоит из 3 –х частей: неподвижной и подвижной матриц и подвижного… Основные преимущества штамповки на ГКМ:

Отделочные операции горячей объемной штамповки.

Обрезка заусенца и пробивка перемычек.

Выполняют с помощью штампов на кривошипных прессах в холодном и горячем состоянии. Для мелких поковок из низкоуглеродистой и низколегированной стали – в холодном состоянии. В остальных случаях в горячем состоянии.

 

1 – пуансон

2 – съемник

3 – поковка

4 – матрица

 

Правка поковок.

Выполняют для устранения искривления осей и искажения поперечных сечений, возникающих при затрудненном извлечении поковок из штампа, после обрезки заусенца, после термической обработки.

Поковки из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей правит в горячем состоянии. Мелкие поковки можно править в холодном состоянии после термообработки.

 

 

Калибровка поковок.

Усилие чеканного пресса для плоскостной калибровки контактной плоскости круглой в плане:

P = σ_s (1+ 1/3 μ d/h) (πd²)/4

Для контактной плоскости в виде прямоугольника:

P = σ_s (1 + (3b-a)/(6b) ·μ ·a/h)·ab

где σ_s - напряжение течения

d – диаметр контактной калибровки

h – высота поковки в зоне калибровки

b – большая сторона прямоугольника

а – меньшая сторона прямоугольника

μ – коэффициент контактного трения

Давление объемной калибровки примерно в 1,5 – 2 раза больше, чем плоскостной.

 

 

Очистка поковок от окалины.

Осуществляют в галтовочных барабанах, дробью, пескоструем, травлением в водных растворах кислот, нагретых до 40 – 60 ⁰С.

 

 

Зазоры между пуансоном и матрицей обрезного штампа.

 

 

 

 

Для типа 1	Для типа 2	Для типа 2 S = 0,2D + 1   Для типа 3 S1 = (3,3-0,03α)/tgα
h, мм	δ, мм	D, мм	δ, мм
до 5	0,3	до 20	0,3
5 – 10	0,5	20 – 30	0,5
10 – 19	0,8	30 – 48	0,8
19 – 24	1,0	48 – 59	1,0
24 – 30	1,2	59 – 70	1,2
Свыше 30	1,5	Свыше 70	1,5

 

Зазор между пуансоном и матрицей при пробивке перемычек.

 

Толщина перемычки, мм	Зазор на сторону, % от толщины перемычки
При горячей пробивке	При холодной пробивке сталей марок
10; 20	20; 25; 30
До 2,5	1,8 – 2	3,5 – 4	4 – 4,5	4,5 – 5
2,5 – 5	2 – 2,5	4 – 4,5	4,5 – 5,5	5 – 6
5 – 10	2,5 – 3	4,5 – 5,5	5,5 – 6,5	6 – 7
Свыше 10	3 – 4	5,5 – 7	6,5 – 8	7 – 9

 

 

Усилие обрезки облоя или пробивки перемычки:

P = β ĸ_об F_ср σ_ср

где: β – коэффициент, учитывающий затупление режущих кромок, β =1,7

ĸ_об – коэффициент запаса усилия пресса, ĸ_об = 1,1 – 1,3

F_ср – площадь среза, F_ср = St, S – периметр, t – толщина среза

σ_ср = 0,8 σ_в => P = (1,5 ÷1,8) St σ_в

 

Дефекты поковок, их причины и меры устранения.

при нагреве заготовок могут образоваться дефекты в виде перегрева и пережога.

К видам брака при штамповке относятся:

· Вмятины, образующиеся при заштамповке окалины;

· Забоины, появляющиеся при извлечении поковок из штампов и транспортировке;

· Недоштамповка, т.е. завышение размеров поковки по высоте;

· Не заполнение фигуры, вызываемое занижением размеров заготовки;

· Завышение допускаемого смещения (одной половины штампа относительно другой);

· Зажимы, образующиеся при заштамповке складок металла, появляющихся вследствие неправильного течения металла, несоответствие формы и размеров чернового и чистового ручьев и т.д.;

· Зарез или несрезанный остаток облоя из-за несоответствия размеров молотового и обрезного штампов;

· Кривизна, т.е. отклонение осей или плоскостей от их правильного положения, возникающее главным образом при обрезке облоя.

 

Основные виды брака при термообработке:

Недостаточная или повышенная твердость и закалочные трещины, появляющиеся вследствие неправильных режимов термообработки или несоответствия химического состава стали.

При очистке поковок от окалины может появиться брак в виде остатков окалины; перетравленности, проявляющейся в виде ноздреватости; забоин при очистке в барабанах.

Некоторые дефекты поковок могут быть исправлены:

· Заусенцы, волосовины, закаты, зажимы и незначительное смещение исправляют зачисткой на наждаке или вырубкой зубилом. При этом ширина вырубки должна быть не меньше тройной глубины дефекта;

· Незначительное незаполнение и небольшие вмятины устраняют перештамповкой в новом штампе;

· Недоштампованные поковки предварительно обдирают в механических цехах. Если же деталь не подвергается механической обработке, то недоштамповку можно исправить перештамповкой после обрезки облоя и полной очистки от окалины;

· Кривизну исправляют правкой в холодном состоянии;

· Перегрев устраняют нормализацией, которой подвергаются почти все штампованные поковки;

· Дефекты термообработки устраняются повторной термообработкой.

Пережог, расслоения, закалочные трещины, значительное незаполнение фигуры – неисправимый брак.

 

Холодная объемная штамповка.

1 схема состоит из четырех этапов: 1. разделка проката на мерные заготовки; 2. разупрочняющая термическая обработка заготовок;

Листовая штамповка.

Листовая штамповка – процесс получения из листа, ленты, полосы изделий плоской или пространственной формы без существенного изменения толщины… Все операции листовой штамповки делятся на разделительные и формообразующие. … Определение операций по ГОСТ 189 70 – 84:

Определение размеров заготовок для вытяжки деталей имеющих форму тел вращения.

Отсюда: При расчете действительного диаметра заготовки учитывают, что край вытянутого изделия имеет волнообразный профиль…

Определение формы и размеров заготовок для вытяжки деталей коробчатой формы и деталей сложной конфигурации.

[11, стр. 155-160; 12, стр. 187-190]. [10, стр.78-83].

Определение деформирующего усилия и усилия прижима при вытяжке цилиндрических деталей.

, где – коэффициент вытяжки. Усилие прижима заготовки должно удовлетворять двум условиям: оно должно быть… Приближенно усилия прижима можно определить по формуле:

Определение числа переходов и размеров полуфабрикатов при вытяжке цилиндрических деталей.

Значения коэффициентоввытяжки даны[9, стр. 137; 10, стр. 85; 12, стр. 195,… Учитывая, что при вытяжке без межоперационных отжигов

Вытяжка цилиндрических деталей с утонением стенки.

Диаметр заготовки для вытяжки утонением стенок определяют исходя из равенства объемов заготовки и детали с учетом припуска на обрезку. Припуск на…

Смазка при вытяжке.

Чтобы исключить из состава смазки графит, который трудно поддается удалению применяют следующий состав: 52 54 % веретенного масла, 20% мылонафта, 18… Для нержавеющей стали марок 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, применяют хлорвиниловый лак… Для нержавеющей стали марок 12Х13, 20Х13 применяют кашеобразную смесь из веретенного масла, графита, мыла и воды.

Отжиг, травление и обезжиривание при вытяжке.

Для тонколистовой стали (S>2мм) температура отжига, для более толстого металла - . Для нержавеющей стали 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т применяется закалка с охлаждением в… Для нержавеющей стали 12Х13, 20Х13 применяется отжигс охлаждением вместе с печью.

Правка, рельефная формовка.

При правке изделий значительной толщины лучше всего применять фрикционные прессы. Усилие правки можно определить по эмпирической формуле: , (Н)

Отбортовка.

Радиальное растягивающее напряжение имеет наибольшую величину у кромки матрицы, а по мере приближения к кромке…

Формовка, обжим, раздача.

Обжим – это операция, при которой производится уменьшение поперечного сечения открытого конца предварительно вытянутого полого изделия или трубы. … В зависимости от соотношения диаметров обжим можно осуществлять в одну или…

Специальные виды штамповки.

Штамповка взрывом.

Характеризуется высоким давлением, прилагаемым к заготовке в течение тысячной доли секунды.

1 – бассейн 2 – матрица 3 – заготовка

4 – прижим 5 – заряд взрывчатых веществ 6 – вода

Вытяжка гидравлическим пуансоном.

Эластичный пуансон в начале процесса соприкасается со всей поверхностью заготовки, и вытяжка начинается постепенно с неглубоких участков. Эластичный пуансон способен изменять свою форму в значительной степени во всех направлениях, что позволяет полностью заполнить весь объем матрицы.

1.Стол пресса. 2 матрица. 3 заготовка. 4 защитная резиновая диафрагма. 5 эластичная уплотняющая диафрагма. 6. ползун пресса. 7 уплотнение. 8 плунжер. 9 цилиндр. 10 рабочая жидкость.

Утонение металла незначительно, что уменьшает брак из-за разрывов, и можно применить более тонкий материал. Складкообразование почти не наблюдается. Можно получить детали очень сложной формы.

 

Гидромеханическая вытяжка.

На внешнюю нижнюю часть вытягиваемой детали действует вода под давлением. Давление жидкости обжимает заготовку вокруг пуансона и выпучивает ее вверх. Поэтому вытяжка происходит не через крышку матрицы, а через образованный жидкостью бурт.

1- пуансон, 2- прижим, 3- заготовка, 4- уплотнительное кольцо, 5- матрица, 6- контейнер, 7- гидравлический аккумулятор, 8- клапан, 9- клапан, 10- вода или эмульсия.

Клапан служит для заполнения контейнера 6 из аккумулятора 7 рабочей жидкостью. Клапан 9 предназначен для регулирования давления в контейнере при вытяжке.

 

Магнитно-импульсная штамповка.

Основана на использовании магнитного поля, сил электромеханического взаимодействия между вихревыми токами, наведенными в стенки обрабатываемой детали при пересечении их силовыми линиями магнитного поля и самим импульсным полем. В результате этого возникают импульсные механические силы, деформирующие заготовку.

Магнитно-импульсная штамповка осуществляется только одним инструментом пуансоном или матрицей. Функции второго инструмента выполняет магнитное поле.

1 обмотка редуктора. 2 изделие. 3 пуансон. 4 матрица.

1 высоковольтная зарядновыпрямительное устройство. 2 коммутирующее устройство. С кондесатор. 4 заготовка.

 

Электрогидроимпульсная штамповка.

1 повышающий трансформатор. 2 выпрямитель. 3 конденсатор. 4 разрядник 5 камера с водой. 6 электроды. 7 заготовка. 8 матрица.

На заготовку, установленную на матрице, воздействует ударная волна, получившая ускорение от разряда электрического тока в жидкости.

 

Штамповка резиной или полиуританом.

1 контейнер. 2 эластичная подушка. 3 прижим. 4 пуансон. 5 деталь.

Штамповка может производится эластичной матрицей по жесткому пуансону или эластичным пуансоном по жесткой матрице.

Усилие штамповки определяется по формуле:

P=kqF,

где q- удельное давление эластичной среды,

F- площадь заготовки.

Для алюминивых сплавов – q =30 – 50 МПа;

для латуни, стали – q =35 – 65 МПа;

для нержавеющей стали – q =90 – 120 МПа.

 

Штамповка неметаллических материалов.

Вырезка неметаллических материалов.

1 Материалы повышенной хрупкости: слюда, меканид, органическое стекло, гетинакс, эбонит. 2. Материалы средней хрупкости: текстолит, винипласт. 3. Легко штампуемые материалы: картон, бумага, фибра, целлулоид.

Гибка неметаллических материалов.

Большинство неметаллических материалов поддаются гибке в холодном или подогретом состоянии. Не поддаются гибке гетинакс и миканиты.

Текстолит подвергают гибке при Т = 150 - 170ºС. Время нагрева 1-2 мин. Для стеклотекстолита Т = 230ºС.

Органическое стекло подвергают гибке при Т = 105 - 150ºС и охлаждении наружных слоев на воздухе в течение 10-15 сек. Гибку производят на болванках, покрытых байкой или мягкой листовой резиной. Разогретую заготовку укладывают на болванку, прижимают слегка рукой, после чего края заготовки и болванки скрепляют струбцинами, обитыми байкой. Снимают деталь с болванки при охлаждении ее до 30 - 40ºС. Виннипласт подвергают гибке при Т = 160 - 170ºС, целлулоид при Т = 90 - 100ºС.

 

Вытяжка и формовка неметаллических материалов.

Перед вытяжкой заготовки из текстолита нагревают до 150 - 170ºС, из стеклотекстолита до 230ºС. Текстолит, стеклотекстолит, органическое стекло вытягиваются в штампах с…