Оборудование для горячей объемной штамповки: Горячая объемная штамповка и сущность процесса

alexxlab | 30.11.1981 | 0 | Разное

Содержание

Горячая объемная штамповка и сущность процесса

Метод горячей объемной штамповки использует одно из основных физических свойств металлов — пластичность. Это свойство металлического поликристалла изменять свои размеры при приложении к нему усилия.

Горячая объемная штамповка

Пластичность растет с повышением температуры, поэтому для изготовления сложных объемных деталей заготовки нагревают.

Таким способом изготавливают детали самой разнообразной формы — от деталей часов до колесных дисков автомобиля.

Процесс горячей объемной штамповки

Метод заключается в том, что при приложении высокого давления металл горячей болванки подвергается серии последовательных деформаций, и, не нарушая своей целостности, затекает в свободное пространство специально подготовленных штампов, повторяя их пространственную форму и приходя к заданным размерам. Выступы и впадины в соответствующих локальных областях штампа ограничивают и направляют движение металла, приближая с каждым проходом конфигурацию и габариты болванки к параметрам конечного изделия. При последнем рабочем проходе они формируют замкнутый единый ручей (полость), совпадающий с конфигурацией готового изделия.

Технологический процесс горячей объемной штамповки

Термин горячая объемная штамповка металла указывает на то, что габариты и геометрия заготовки меняются не в одном, а в двух или трех измерениях.

Горячая штамповка в качестве болванок использует круглый или прямоугольный прокат, а также горячекатаный лист. Горячая объемная штамповка проводится и прямо из прутка, если конфигурация детали не очень сложная и достаточно одного-двух проходов. Впоследствии отдельные детали отрубают от прутка.

По своей форме конечные поковки подразделяют на два основных класса:

  • Дисковые: фланцы, крышки, ступицы, прочие круглые (прямоугольные) поковки с длиной, малой относительно диаметра. Здесь выбирают базовую технологическую схему осадки в торец исходной болванки.
  • Удлиненные: рычаги, валы, шатуны и похожие на них по конфигурации детали. Болванка располагается на штампе плашмя, и в ходе нескольких черновых и штамповочных операций ей придают окончательную форму. До завершающего прохода исполняют формовку в ручьях и на вальцах.

По технологическим схемам активно применяются две наиболее употребительных:

  • штамповка в закрытых штампах
  • штамповка в открытых штампах

Горячая объемная штамповка в закрытых штампах осуществляется в штампе с небольшим зазором между его половинами. Подразумевается, что объемы заготовки и готового изделия совпадают. Эту оснастку снабжают двумя поверхностями разъединения, находящимися под некоторым углом. Схема используется в производстве сравнительно несложных по своей форме деталей и позволяет добиться наибольшей однородности внутреннего строения детали и меньшей шероховатости.

При применении схемы горячей объемной штамповки в открытых штампах нет точного соответствия объемов между заготовкой и конечным изделием, происходит активное перераспределение массы металла между частями поковки. Часть металла выдавливается за пределы штампа в специальную канавку и называется облоем. Схема позволяет штамповать детали практически любой конфигурации, поскольку позволяет проводить большое количество черновых и завершающих проходов с промежуточным кантованием болванки.

Преимущества и недостатки процесса

Горячая объемная штамповка обладает такими достоинствами, как:

  • Изготовление поковок весьма сложной формы.
  • Снижение потерь материалов.
  • Снижение удельной трудоемкости.
  • Нет необходимости в высокой квалификации штамповщика.
  • Точность соблюдения габаритов и конфигурации.

К минусам метода горячей объемной штамповки относят

  • Сложность операций
  • Значительная энергоемкость
  • Существенная стоимость и трудоемкость проектирования и изготовления оснастки. Штамп приходится делать из высококачественных материалов, и применим он только к данному изделию.
  • Необходимость использовать большее усилие, чем при ковке
  • Лимит веса готового изделия до 3-4 тонн.

Преимущества и недостатки

В целом горячую объемную штамповку имеет смысл применять при выпуске средних и больших серий, а также, если сложность формы и толщина детали не допускают применение обойтись холодной формовкой.

Технологический процесс горячей объемной штамповки охватывает множество подготовительных и рабочих операций, от поступления материала и до получения конечного изделия.

Схема горячей объемной штамповки

Проработка технологии включает такие этапы, как:

  • Определяется схема горячей объемной штамповки — в открытых штампах или закрытая, выпускается конструкторская документация.
  • Определяют переходы процесса, с учетом допусков выставляют размеры болванки.
  • Исходя из потребного усилия горячей объемной штамповки выбирают оборудование (пресс, молот, и т. д.).
  • Проектируются штампы.
  • Задается метод нагревания и температурно-временной режим для каждой операции.
  • Определяются отделочно-завершающие операции.
  • Определяются технико-экономические характеристики проектируемого техпроцесса.

Горячая объемная штамповка требует от технологов, конструкторов и цехового персонала глубоких знаний по материаловедению и обширного практического опыта работы с данным процессом.

Сам процесс горячей объемной штамповки разделяется на следующие этапы:

  • Нарезка проката на болванки,
  • Доведение заготовок до рабочей температуры
  • Штамповочные операции
  • Удаление облоя
  • Коррекция формы (при необходимости)
  • Термообработка
  • Удаление окалины
  • Калибровка,
  • Прием службой технического контроля.

Смазка для процесса горячей объемной штамповки

До подачи на штамп болванки требуется полностью и равномерно прогреть. На современных предприятиях этим процессом управляет автоматика, обеспечивая заданных график повышения температуры, равномерное прогревание всех заготовок по всему их объему и исключение образования оксидных пленок и зон пониженного содержания углерода. В качестве нагревателей применяют:

  • электроконтактные установки. Нагрев осуществляется путем включения болванки в электрическую цепь и прохождению по ней сильного тока.
  • индукционные системы. Нагрев производится вихревыми токами, возбуждаемыми в приповерхностном слое заготовки;
  • газовые печи. Повышение температуры проходит в изолированной от атмосферы камере, заполненной инертным газом, исключающим образование окалины.

Удаление облоя и пробивка пленок применяется в случае открытой схемы горячей объемной штамповки. При этом используют специальные обрезные и пробивные штампы и кривошипные прессы.

Иногда в ходе выемки изделий из штампа, обрубки облоя или термообработки происходит искривление осей изделия либо нарушение поперечных сечений. Тогда применяют операцию коррекции формы, или правку. Заготовки больших размеров либо изготовленные из высококачественных сталей подвергаются правке, будучи горячими. Операция проводится в чистовом ручье после удаления облоя. Иногда операцию правки совмещают с обрезкой. Изделия небольшого размера корректируют винтовыми прессами по окончании термообработки и остывания.

Термообработка в горячей объемной штамповке

Термообработку проводят с целью доведения физических свойств изделий до заданных параметров и для облегчения финальной обработки. Операция позволяет также снять остаточные напряжения, уменьшить зернистость, повысить вязкость и пластичность.

Объемная штамповка

Чтобы упростить операции контроля, обеспечить прецизионное позиционирование болванки и снизить износ инструмента на стадии механической обработки, проводят очистку изделий от окалины. Для этого применяются дробеструйные комплексы. В изолированной камере поковки воздухом под большим напором разгоняют стальную дробь и направляют ее на движущиеся, на транспортере изделия. Многочисленные соударения сбивают пленки и хлопья окислов в поверхности, придавая ей матовый внешний вид и одновременно уплотняя приповерхностный слой. Для мелких изделий применяют другую установку — галтовочный барабан. В нем большое количество деталей пересыпается вместе с добавляемыми к ним металлическими шариками или звездочками. Благодаря многочисленным соударениям деталей с них сбивается окалина.

Иногда в последовательность добавляют еще один переход — калибровку. Она проводится с целью избежать финишной обработки, оставляя только шлифовку. Посредством плоскостной калибровки достигают точности габаритов по вертикали. Объемная калибровка служит для доведения габаритов в нескольких направлениях, позволяя также и снизить шероховатость. Для калибровки используют специальные штампы с особо точными ручьями, повторяющими конфигурацию поковки.

Штамповочные ручьи и их виды

Для простых конфигураций изделий горячая объемная штамповка выполняется за один проход.

Штамповочные ручьи и их виды

Если же предстоит отштамповать замысловатое изделие с перепадами толщин и высот, выступы и изгибы — изготовление проводят за несколько проходов, в каждом из которых формовка делается отдельной впадиной на штампе — ручьем. Их подразделяются на два вида:

Заготовительные

Используются для фасонирования приведения материала болванки к пространственной конфигурации, позволяющей провести операции горячей объемной штамповки с минимальными потерями материала.

Заготовительные ручьи

Виды заготовительных ручьев:

  • Протяжной — растягивает определенные части болванки, сужая их сечение. Применяется серия несильных ударов с переворотом болванки
  • Податной — утолщает сечение болванки, «перегоняя» на это место материал с соседних участков. Применяется также серия несильных ударов с переворотом болванки
  • Пережимной — плющит болванку в месте применения, вызывая увеличение местной ширины. Используется 1-3 сильных удара,
  • Гибочный – используется для деталей с выгнутой осью
  • Осадочный — применяется для изделий, близких к круглой форме. Уменьшает высоту болванки, добиваясь нужной высоты и радиуса

Штамповочные

Используются в завершающей формовке, бывают черновыми и чистовыми.

Черновой используется для изделий сложной конфигурации и в целях снижения износа чистового. Предназначен для приближения габаритов и конфигурации болванки к окончательному изделию. Он глубже и уже, чем чистовой ручей, обладает большими радиусами и уклонами. Эти меры применяются для свободного размещения болванки в чистовом ручье.

Штамповочные ручьи

Чистовой ручей используется для формовки конечной продукции, изготавливается с припуском на усадку при охлаждении. Устанавливается в середине штампа, поскольку давление и возникающие напряжения при чистовой штамповке максимальны. Для отвода выдавливаемого металла вокруг ручья расположена облойная канавка.

Схемы штамповки

Конкретная конфигурация горячей объемной штамповки выбирается опытным технологом, принимающим во внимание следующие параметры:

  • Размеры детали.
  • Материал.
  • Форма.
  • Доступное оборудование.
  • Лимиты трудоемкости и материальных затрат.

На текущий момент применяется две основные схемы горячей объемной штамповки:

  • с открытым штампом;
  • с закрытым штампом.

Штамповка в закрытом штампе проводится с небольшим зазором между его половинами. Подразумевается, что объемы болванки и конечной детали точно совпадают. Иногда делают две линии примыкания, находящиеся под углом друг к другу. Схема используется для формовки сравнительно несложных по конфигурации поковок и позволяет добиться наибольшей однородности внутреннего строения детали и меньшей шероховатости.

Схема штамповки в закрытых штампах

При применении схемы горячей объемной штамповки в открытых штампах нет соответствия объемов болванки и конечного изделия, происходит активное перераспределение массы металла между ее частями. Некоторая часть металла выдавливается за пределы штампа в приспособленную для этого канавку и называется облоем. Схема позволяет штамповать детали практически любой конфигурации, поскольку позволяет проводить большое количество черновых и завершающих проходов с промежуточными поворотами болванки.

Оборудование, используемое для горячей объемной штамповки

Оборудование для горячей объемной штамповки включает в себя:

  • Молоты
  • Кривошипные прессы
  • Горизонтально-ковочные машины

Технология применения каждого класса установок связана с их конструкцией. Молоты допускают такие схемы, как открытая штамповка и штамповка в закрытых штампах

Горячая объемная штамповка на молотах

Технология использует явление преобразования кинетической энергии падающего массивного молота в энергию ударной деформации заготовки. Молоты поднимаются в исходное состояние сжатым воздухом или паром и имеют массу от 0.5 до 25 тонн.

Горячая объемная штамповка на молотах

Изменяя высоту подъема молота, можно регулировать силу удара. Ход молота также регулируется, это дает возможность для поворота заготовки во время очередного подъема молота и более точной штамповки. Доступны все подготовительные операции, включая протяжку и подкат.

Точность изготовления деталей на молотах оставляет желать лучшего, что объясняется неминуемым сдвигом частей штампа друг относительно друга в момент удара. Допуски при использовании молотов приходится давать большими, а для обеспечения возможности выемки изделий из пресса делаются большие штамповочные уклоны.

Горячая объемная штамповка на прессах

Горячая штамповка металла проводится и на кривошипных прессах. Главная характеристика оборудования — это развиваемое им усилие, варьирующееся от 6 до 110 МН.

Горячая объемная штамповка на прессах

Конструкция кривошипного горячештамповочного пресса имеет жесткий привод и не дает возможности регулировать ход пресса и его усилие. Эти факторы исключают из перечня допустимых операций протяжку и подкат, поскольку для них нужно постепенно увеличиваемое давление.

Отсутствие ударов, постоянный ход штампа и использование направляющих исключает сдвиг, что позволяет добиться точности обработки, принципиально недостижимой на молотах.

Соответственно допустимо задание существенно меньших допусков, штамповочных радиусов и уклонов, что снижает потери материалов и повышает производительность оборудования.

Кроме того, статическая деформация глубже проникает в болванку, чем динамическая, и это делает доступными для обработки материалы с низкой пластичностью.

Отрицательными особенностями кривошипных горячештамповочных прессов являются:

  • окалина запрессовывается в поверхность, для борьбы с этим применяют нагрев в инертной атмосфере или глубокую зачистку болванки;
  • ввиду продолжительного соприкосновения с пуансоном болванка остывает, снижается ее пластичность и заполняемость.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

При горячей объемной штамповке этим методом, установка также приводится в действие кривошипным механизмом, главное деформирующее усилие прикладывается по горизонтали. В дополнение к этому применяется еще один ползун, размещенный под прямым углом. Матрица соответственно также составлена из двух частей, одна из которых является подвижной.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

Доступны такие переходы, как высадка, прошивка и пробивка. Для штамповки стержней, колец, труб с утолщениями и отверстиями в качестве заготовок применяют круглый или квадратный пруток.

Эти специализированные устройства позволяют добиваться существенного повышения эффективности. В качестве минусов можно отметить узкую применимость и дороговизну.

Оборудование для горячей штамповки

Содержание страницы

1. Горячештамповочные молоты

Штамповку выполняют с использованием специального инструмента — штампа, который состоит из двух или более частей Полости штампа называются ручьями Заготовка, деформируясь в ручьях, заполняет полости и принимает форму поковки. Течение металла при штамповке принудительно ограничивается поверхностями инструмента, что вызывает перераспределение объема заготовки Различают горячую и холодную объемные, листовую и специальные виды штамповки.

Штамповку выполняют на молотах, прессах, горизонтальноковочных машинах, гибкой на бульдозерах, вальцовкой и такими способами, как раскатка, ротационная ковка и пр Наиболее широкое распространение получила штамповка на молотах (паровоздушных, фрикционных, бесшаботных), прессах (кривошипных, винтовых, гидравлических) и горизонтально-ковочных машинах.

Паровоздушные штамповочные молоты двойного действия предназначены для штамповки поковок разнообразной формы преимущественно в многоручьевых открытых штампах (рис. 1).

Рис. 1. Паровоздушный штамповочный молот двойного действия

По принципу действия они аналогичны ковочным молотам. В них энергоноситель также подается в цилиндр 6, однако для обеспечения высокой точности поковок их конструкция выполняется более жесткой, направляющие 4 для движения бабы 7 имеют большую длину. Стойки 5 молота установлены на шаботе 1 и соединены с ним болтами 3 и пружинами 2, которые амортизируют удар, предохраняя болты от поломки.

Паровоздушные штамповочные молоты изготавливают с массой падающих частей 0,5. . . 30 т. Эти молоты всегда устанавливаются на виброизолированном фундаменте.

Фрикционные штамповочные молоты с доской (рис. 2) изготавливают с падающими частями массой от 500 до 1500 кг. В ходе работы доска 3 с бабой 5 после нажатия педали 7 освобождается кулачками 2 и поднимается роликами 1 на определенную высоту Затем баба вместе с верхней частью штампа и доской устремляется вниз и деформирует заготовку в нижней части штампа, которая установлена на шаботе 6

Для штамповки широко используют бесшаботные молоты, у которых верхняя и нижняя бабы движутся навстречу друг другу. Более распространены бесшаботные молоты с ленточным механизмом (рис. 3) . Они состоят из станины, которая включает четыре стойки 7. В верхней части стоек установлен рабочий цилиндр 5 с поршнем 4 и штоком 3, к которому прикреплена верхняя баба 2. Верхняя 2 и нижняя 1 бабы соединены ленточным механизмом связи, состоящим из ленты 8 (20-30 стальных полос толщиной 0,3. . . 0,8 мм) и роликов 6. При движении поршня вниз вместе со штоком и верхней бабой благодаря ленточному механизму связи нижняя баба движется вверх.

Молоты такой конструкции изготавливают с энергией удара до 500 кДж. Их используют для одноручьевой штамповки.

Рис. 2. Фрикционный штамповочный молот с доской

Рис. 3. Бесшаботный молот с ленточным механизмом

2. Горячештамповочные прессы

Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) успешно заменяет, а во многих случаях по технологическим возможностям превосходит штамповку на молотах. Поковки с повышенной точностью размеров можно получать на КГШП благодаря постоянству хода пресса. КГШП позволяют повысить коэффициент использования металла, так как штампы снабжены верхним и нижним выталкивателями, что позволяет уменьшить штамповочные уклоны, напуски и допуски. Кроме того, штамповка на КГШП в 1,5-2 раза производительнее штамповки на молотах, так как деформация на прессе в каждом ручье происходит за один ход, а на молоте — за несколько ударов.

КГШП изготавливают с номинальным усилием 6,3. ..125 МН. Кинематическая схема КГШП дана на рис. 4.

Нижний штамп 10 крепится на клиновидной плите 11, верхний штамп 9 — на ползуне 8 пресса. Клиновидная плита служит для регулирования положения нижнего штампа по высоте. Ползун приводится в движение через шатун 7 от кривошипного вала 1. Последний вращается электродвигателем 3 через клиноременную передачу 2, промежуточный вал 5 и шестерни 4. Шестерня-маховик 6 может свободно вращаться на валу.

Рис. 4. Кривошипный горячештамповочный пресс: а — конструктивная схема; б — общий вид.

В момент включения пресса на рабочий ход пневматическая муфта соединяет шестерню-маховик 6 с валом 1. Вал совершает один оборот, муфта выключается, а тормоз останавливает вал в верхней мертвой точке. За один оборот вала ползун совершает один рабочий ход, опускаясь и поднимаясь по направляющим в станине В столе и ползуне пресса имеются выталкиватели для удаления поковок из штампов

3. Гидравлические прессы

На гидравлических прессах штампуют крупногабаритные поковки, которые невозможно получить на другом кузнечном оборудовании из-за его недостаточной мощности, и поковки, для штамповки которых необходим большой рабочий ход (при глубокой прошивке). Штамповочные гидравлические прессы (рис. 5) могут создавать усилие 12,5. . .750 МН. Принцип их действия не отличается от принципа действия ковочных гидропрессов, но штамповочные прессы имеют более жесткую конструкцию, снабжены выталкивателями, механизмами для установки и смены штампов и др.

Рис. 5. Крупный горячештамповочный пресс Нижнекраматорского машиностроительного завода

4. Горизонтально-ковочные машины

На горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) производят штамповку поковок без облоя и штамповочных уклонов в разъемных матрицах. При штамповке из прутка отпадает необходимость в предварительной разрезке последнего на мерные заготовки, так как штампы ГКМ имеют отрезной ручей. Машина имеет жесткую конструкцию, что увеличивает точность поковок.

Привод ГКМ (рис. 6) осуществляется от электродвигателя 9, который через клиноременную передачу 8 разгоняет маховик с фрикционной муфтой 10. Боковой ползун приводится в возвратно-поступательное движение кулачком 3, закрепленным на валу 4. При перемещении ползуна 2 система рычагов 1 приводит в движение зажимный ползун 17 с подвижной матрицей 16, которая прижимает заготовку 15 к неподвижной матрице 14 на период высадки пуансоном 12. Исходная заготовка-пруток продвигается перед штамповкой до убирающегося упора 13. Включается муфта 10, и движение через шестерни 7 передается коленчатому валу 4, который через шатун 5 обеспечивает возвратно-поступательное движение главного ползуна 11 с пуансоном 12.

В момент отключения муфты 10 включается тормоз 6, останавливающий коленчатый вал в нужном положении.

Рис. 6. Горизонтально-ковочная машина: а — кинематическая схема; б — внешний вид.

ГКМ выпускают с усилием 500. . .31 500 кН. На них можно штамповать поковки из круглых прутков диаметром от 20 до 270 мм.

Винтовые фрикционные прессы предназначены для штамповки мелко- и среднегабаритных поковок в открытых и закрытых штампах, чеканки и правки поковок. Их строят с номинальным усилием 400. . .630 кН, длиной хода ползуна 240. . .600 мм и числом ходов 39-11 в минуту Скорость деформирования при штамповке составляет 0,3. . . 0,5 м/с.

Рис. 7. Винтовой фрикционный пресс

Общий вид фрикционного винтового пресса традиционой конструкции показан на рис. 7, а. От электродвигателя 1 через ременную передачу 2 вращается вал с закрепленными на нем фрикционными дисками 3. Нажатием на рукоятку управления 10 через систему тяг и рычагов вал с вращающимися дисками 3 можно перемещать вдоль оси и, таким образом, попеременно подводить диски справа или слева к маховику 4. При этом за счет сил трения вращение с дисков передается на маховик, закрепленный на винтовом шпинделе 5. Последний, вращаясь в неподвижно закрепленной гайке 6 в ту или иную сторону, опускает или поднимает ползун 8 в направляющих 12. Шпиндель 5 вращается относительно ползуна 8 в подшипниковой опоре. Штампы закрепляют на столе 11 и ползуне 8. Перед ударом по заготовке диск автоматически отводится от маховика, так как специальный выступ 7 на ползуне воздействует на кулачок 9, закрепленный на тяге, и перемещает ее вниз. После удара к маховику 4 прижимается подъемный диск. Ползун поднимается с использованием отскока от удара.

В верхнем положении ползуна диски не касаются маховика и ползун удерживается колодочным тормозом, смонтированным в нижней части шпинделя.

Проскальзывание маховика по диску является недостатком фрикционных прессов. Поэтому есть конструкции пресса, где маховик заменен ротором электродвигателя и соответствующей тормозной системой (рис. 7, б). При включении обмоток статора 2 ротор 1 с винтом 4 вращается электромагнитными силами в подшипниках станины 3. Винт зафиксирован в осевом направлении, поэтому при его вращении неподвижная гайка 5 перемещается вверх и вниз вместе с ползуном 6, жестко связанным с гайкой и двигающимся в направляющих станины вместе с выталкивателем 7 нижнего штампа. Такой пресс называется электровинтовым. Еще есть гидровинтовые прессы, в которых вращение винта осуществляется за счет подачи жидкости под давлениием.

Прессы современной конструкции имеют:

  • устройство программирования энергии серий ударов;
  • верхний и нижний выталкиватели;
  • устройство для сдувания окалины;
  • устройство для механизированной установки и снятия штампов;
  • устройство для загрузки заготовок в рабочую зону пресса;
  • устройство для удаления отштампованных изделий;
  • устройство для ориентации нагретых заготовок и автоматической их подачи к устройству загрузки;
  • программируемый командоаппарат;
  • инерционный механизм переключения.

5. Штамповочное оборудование узкого назначения

Для штамповочных и гибочных работ и для правки и калибровки крупных деталей в кузнечных цехах применяется горизонтальная кривошипная машина, называемая бульдозером (рис. 8) .

По станине 4 посредством кривошипно-шатунного механизма 1 и 2 возвратно-поступательно перемещается ползун 3. Станина имеет упоры 5 для матрицы 6 (рис. 8, б) для гибочных работ. Привод машины осуществляется от двигателя 9 через клиноременную 8 и зубчатую 7 передачи. Бульдозеры рассчитаны на давление от 150 до 5000 кН. Машина делает до 60 ходов в минуту. Ход ползуна от 350 до 750 мм.

Рис. 8. Горизонтально-гибочная машина (бульдозер): а — общий вид; б — двухручьевой гибочный штамп; в — кинематическая схема.

Ковочные вальцы — это однооборотный прокатный стан (рис. 9, а), на валках которого установлены секторные штампы с вырезанными ручьями. В исходном положении штампы повернуты друг к другу так, что зазор между ними наибольший. Рабочий вынимает заготовку 1 (рис. 9, б) из нагревательного устройства и подает ее до упора 2, после чего нажимает пусковую педаль. Штампы 3 делают один оборот и останавливаются. При вращении переменные радиусы штампов по-разному обжимают различные участки заготовки. В результате на ней образуются участки с разными площадями поперечного сечения. Консольные вальцы (рабочие валки имеют подшипниковые опоры только на одном их конце) могут быть одно-, двух-, трех- и многоклетьевыми. Они применяются в серийном и массовом производстве для получения заготовок с большой разницей площадей поперечных сечений для последующей горячей штамповки. Выпускаются консольные одно- и двух- клетьевые вальцы усилием от 125 до 1000 кН, диаметр исходной заготовок до 125 мм.

Рис. 9. Вальцы ковочные: а — общий вид; б — протяжка в секторном штампе.

Электровысадочные машины применяют для получения поковок типа стержней и труб с утолщениями на концах и в середине, а также предназначенных для последующей штамповки. Заготовительную высадку производят по открытой схеме, окончательную — по закрытой схеме.

Нагревают деформируемую часть заготовки пропусканием тока от вторичной обмотки понижающего трансформатора 3 (рис. 10) . По мере высадки упорный электрод 2 на штоке цилиндра 1 отходит влево и в очаг деформации под действием цилиндра 6, проскальзывая между зажимами электрода 4, попадают все новые участки заготовки 5, которые нагреваются и осаживаются, увеличивая длину высаженной части.

Электровысадочные машины делятся на горизонтальные и вертикальные, гидравлические и пневматические. Имеют номинальное усилие до 630 кН, рассчитаны на обработку сплошной заготовки диаметром до 75 мм; трубной — 150 мм; длина заготовки от 300 до 5000 мм; рабочий ход высадки до 710 мм.

Рис. 10. Схема электровысадочной машины

Кроме названных, применяют:

  • машины радиального обжатия заготовок для изготовления из прутков и труб в горячем и холодном состоянии ступенчатых валов с цилиндрическими и коническими ступенями;
  • высокоскоростные молоты, развивающие скорость инструмента в момент соударения до 40 м/с, что приводит к увеличению температуры заготовки и повышению ее пластичности и позволяет получать поковки с тонкими ребрами и детали из труднодеформируемых сталей;
  • раскаточные машины, в которых заготовка в виде кольца подвергается открытой или закрытой, радиальной или торцевой раскатке в горячем или холодном состоянии для увеличения наружного диаметра, уменьшения толщины и получения нужной ширины. Горячая раскатка позволяет получить кольца с концентрично расположенными волокнами, что крайне необходимо для колец подшипников качения, так как выход волокна торцом на дорожку качения шариков или роликов значительно сокращает работоспособность подшипников

Существуют и другие машины и механизмы для горячей обработки металла давлением.

Просмотров: 3 096

Оборудование для горячей объемной штамповки.

Основным видом штамповочных молотов являются паровоздушные штамповочные молоты.

Паровоздушные штамповочные молоты строят с массой падающих частей 630-25 000 кг.

На молотах штампуют поковки разнообразных форм преимущественно в многоручьевых открытых штампах. Поскольку ход молота нежесткий, штамп конструируют так, чтобы при последнем ударе его половинки сомкнулись по плоскости соударения. На молоте обычно штампуют за несколько (3-5) ударов. После каждого удара баба молота уходит вверх, и в процессе деформирования наступает перерыв. Это приводит к тому, что часть поковки, деформируемая в верхнем штампе, охлаждается менее интенсивно, чем нижняя часть поковки. Поэтому на молотах верхняя полость штампа заполняется металлом лучше, чем нижняя. Течение металла облегчается также благодаря тому, что после каждого удара окалина отваливается от поверхности заготовки и выдувается сжатым воздухом из штампа.

У бесшаботных паровоздушных молотов шабот заменен подвижной бабой, соединенной с верхней бабой механической или гидравлической связью. При соударении верхней и нижней баб развивается значительная энергия (до 1 МДж), что позволяет штамповать на этих молотах крупные поковки преимущественно в одноручьевых штампах (ввиду подвижности обоих штампов многоручьевая штамповка на них затруднена).

Кинематическая схем а кривошипного горячештамповочного пресса приведена на рис.2. Электродвигатель 4 передает движение клиновыми ремнями на шкив 3, сидящий на приемном (промежуточном) валу 5, на другом конце которого закреплено малое зубчатое колесо 6. Это колесо находится в зацеплении с большим зубчатым колесом 7, свободно вращающимся на кривошипном валу 9. С помощью пневматической фрикционной дисковой муфты 8 зубчатое колесо 7 может быть сцеплено с кривошипным валом 9; тогда последний придет во вращение. Посредством шатуна 10 вращение кривошипного вала преобразуется в возвратно-поступательное движение ползуна 1.

Для остановки вращения кривошипного вала после выключения муфты служит тормоз 2. Стол пресса 11 установленный на наклонной поверхности, может перемещаться клином 12 и тем самым в незначительных пределах регулировать высоту штампового пространства. Для облегчения удаления поковки из штампа прессы имеют выталкивателя в столе и ползуне. Выталкивателя срабатывают при ходе ползуна вверх.

Рис. 2. Кинематическая схема кривошипного горячештамповочного пресса

 

Кривошипные прессы имеют постоянный ход, равных удвоенному радиусу кривошипа. Поэтому в каждом ручье штампуют за один ход пресса, и производительность штамповки на прессах выше, чем на молотах. Наличие постоянного хода приводит к большей точности поковок по высоте, а высокая жесткость конструкции пресса, отсутствие ударов и сотрясений делают возможным применение направляющих колонок у штампов, что практически исключает сдвиг. Штамповочные уклоны у поковок также меньше, так как на прессах предусмотрены выталкивателя. При штамповке на кривошипных прессах имеются большие возможности для механизации и автоматизации процесса, чем при штамповке на молотах.

Заготовка перед штамповкой на прессе должна быть полностью очищена от окалины, так как деформация, происходит за один ход пресса; при наличии окалины она заштамповывается в поверхность поковки.

Определение усилия, требуемого для штамповки на кривошипном горячештамповочном прессе, имеет важное значение, так как при недостаточном усилии пресса может произойти его поломка. Существуют аналитические экспериментально проверенные формулы для определения усилия штамповки с достаточной степенью точности.

Благодаря наличию выталкивателей на прессах удобно штамповать в закрытых штампах выдавливанием и прошивкой. Кривошипные горячештамповочные прессы строят усилием 6,3-100 МН; такие прессы успешно заменяют штамповочные молоты с массой падающих частей 0,63-10 т.

Горизонтально-ковочные машины имеют штампы, состоящие из трех частей (рис.3): неподвижной матрицы 3, подвижной матрицы 5 и пуансона 1, размыкающихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Пруток 4 с нагретым участком на его конце закладывают в неподвижную матрицу 3. Положение конца прутка определяется упором 2. При включении машины подвижная матрица 5 прижимает пруток к неподвижной матрице, упор 2 автоматически отходит в сторону, и только после этого пуансон 1 соприкасается с выступающей частью прутка и деформирует ее. Металл при этом заполняет формующую полость в матрицах, расположенную впереди зажимной части. Формующая полость может находиться не только в матрице, но и совместно в матрице и пуансоне, а также только в одном пуансоне.

После окончания деформирования пуансон движется в обратном направлении, выходя из полости матриц; матрицы разжимаются, и деформированную заготовку вынимают или она выпадает из них. Штамповку на горизонтально-коночной машине можно выполнять на несколько переходов в отдельных ручьях, оси которых расположены одна над другой. Каждый переход осуществляется за один рабочий ход машины.

Горизонтально-ковочные машины создают усилие на главном ползуне до 31,5 МН.

Основные операции при штамповке на горизонтально-ковочных машинах – высадка (рис.3,а,б), прошивка (рис.3,в) и пробивка (рис.3,г).

Рис.3. Схемы основных операций при штамповке

на горизонтально-ковочной машине

 

Вне зависимости от конфигурации полости пуансона или матрицы за один переход можно высадить выступающий из зажимной части матрицы конец прутка только в том случае, если длина его не превышает трех диаметров. При большей длине возможен изгиб заготовки.

На горизонтально-коночных машинах в основном штампуют поковки типа стержня с фланцем, кольца или стакана. Так как штамп состоит из трех частей, напуски на поковках и штамповочные уклоны малы или отсутствуют.

Исходным материалом для штамповки на горизонтально-ковочных машинах обычно служит прокат круглого сечения.

Точность поковок и производительность штамповки не ниже, чем в случае использования кривошипных горячештамповочных прессов. Несмотря на указанные преимущества горизонтально-ковочные машины менее универсальны (по сравнению с молотами и прессами), имеют более высокую стоимость.

 


Узнать еще:

Горячая объемная штамповка и холодная штамповка деталей из листового металла

На чтение 9 мин Просмотров 1.9к. Опубликовано

Горячая объемная штамповка представляет собой процесс намеренного деформирования нагретой заготовки из разного рода металла для изменения ее размеров и конфигурации.

Причем, геометрические характеристики изделия при этом меняются в нескольких измерениях, а не в одной плоскости. Технология нашла применение во многих отраслях промышленности и имеет весьма обширные перспективы для дальнейшего развития и совершенствования.

В каких областях промышленности технология нашла применение?

Горячая объемная штамповка ‒ вид обработки металлозаготовок с помощью давления, который подразумевает использование специального инструмента, штампа, для формообразования поковки из разогретой заготовки.

Поверхности полостей и выступов отдельных частей штампа при этом ограничивают течение металла, поэтому в итоге операции происходит образование единственной замкнутой полости по конфигурации поковки. Такую полость называют ручьем.

Для данного вида обработки необходимы специальные штамповочные заготовки. Их изготавливают с применением проката профилей разных форм путем разрезания прутков на отдельные изделия кривошипными пресс-ножницами, механическими пилами, газовой резкой и т.п.

Горячая объемная штамповка.

Достоинства такой технологии при сравнении заключается в следующем:

  • высокие показатели производительности;
  • более высокая точность изготовления деталей: допуски при штамповании поковок в 3 раза меньше, нежели при ковке.

Основными недостатками технологии являются дороговизна инструмента и его узкая направленность: конкретный штамповочный станок подходит для создания поковки одной формы и размера.

Помимо этого, для осуществления объемной горячей штамповки поковок потребуется в несколько раз больше усилий деформирования, нежели для ковки аналогичных поковок.

На заметку! Крупными называют поковки с массой в несколько сот килограммов, но они используются в редких случаях. Еще реже можно встретить изделия с массой 2-3 тонны. Наиболее распространенные формы имеют массу от 20 до 30 кг.

Технология активно применяется на производственных предприятиях металлообрабатывающей промышленности, которые имеют дело с алюминиевыми сплавами, латунью.

С помощью горячей штамповки прессом изготовляются заготовки для деталей легковых автомобилей, тракторов и других видов сельскохозяйственных машин, самолетов, железнодорожных вагонов, станков и т.п.

С учетом тенденции к росту серийности в машиностроении штамповка в будущем приобретет еще большую популярность и развитие.

https://youtu.be/0-1fp3iKrT4

Разновидности объемной штамповки

Существуют разные виды объемной штамповки: и горячая. Первая технология менее распространена, нежели горячая, так как для нее не требуется очень мощное оборудование.

Помимо этого, стоит отметить склонность большинства сталей и сплавов поддаваться обработке именно в горячем состоянии. Поэтому именно горячий вид штамповки и ковки предпочтителен для множества предприятий металлургической отрасли, которые предполагают изготовление изделий из листов металла.

Но и свои достоинства у холодной технологии создания поковок из металла присутствуют:

  • в процессе работы не происходит нагревание металла;
  • металлическая поверхность не окисляется при контакте с кислородом;
  • можно изготовить изделия с более точными параметрами;
  • низкие показатели шероховатости металлической поверхности;
  • низкий расход металла;
  • низкая трудоемкость производства изделий.

Отметим! При холодной объемной штамповке изделиям не нужна финишная обработка.

Горячий метод штамповки поковок отличается:

  • высокими показателями производительности;
  • отменной однородностью и прочностью готовых поковок;
  • возможностью получения поковки сложной формы;
  • высокой автоматизации рабочих процессов.
Процесс горячей штамповки.

Различают разные способы горячей объемной штамповки, в зависимости от типа примененных штампов:

  • открытая;
  • закрытая;
  • выдавливанием;
  • прошивкой;
  • в разъемных матрицах.

Именно  такая классификация считается основной, потому что тип использованного в работе штампа является определяющим фактором для характера течения металла при формообразовании поковки.

Благодаря использованию технологии обработки металлов данным методом можно изготовить разнообразные по геометрическим параметрам поковки:

  1. Детали удлиненной формы: рычаги, шатуны. Для их производства потребуется штамповочный пресс.
    Исходную заготовку поддают протягиванию и обрабатывают плашмя. В конце работы деталь фасонируют при помощи ковки.
  2. Дисковые детали квадратной, круглой формы и небольшой длины: ступицы, шестеренки, фланцы, крышки.
    Изготавливаются с помощью технологии осадки в торец заготовки. А их использование осуществляется с применением штамповочных переходов.

Путем штамповки крайне сложно изготовить абсолютно точные по размеру поковки, по этой причине существует такое понятие как допуски. Они учитывают недоштамповку изделия по высоте, износ ручья штампов, риск сдвига штампов в процессе использования и т.п.

Если допуски обуславливают чистоту поверхности и точность поковки, что удовлетворяет общим требованиям к конечным результатам работы, то в дальнейшем иных припусков не предполагают.

Если же предполагаемые заранее допуски или чистота поверхности металла на деле оказались неудовлетворительными, стоит рассмотреть возможность получения более точных параметров поковок путем калибровки, чеканки, улучшения качества самого процесса и нагрева.

Если же это решение не позволяет решить вопрос, то назначаются припуски для последующей обработке путем резки.

Технологические схемы штамповки

Станок горячей штамповки металла функционирует с применением специальных рабочих схем. С их помощью выполняется ковка и штамповка различных металлических изделий. Исходя из характеристик примененной рабочей схемы, можно определить будущие параметры готовой поковки.

Классифицировать такие схемы можно по типу задействованных в работе штампов:

В закрытых штампах

Штамповка заготовки.

Полость штампа в процессе деформации закрыта, поэтому зазор между подвижной и неподвижной зонами минимален. Особенности устройства штампа закрытого типа определяет вид штамповочного станка.

В большинстве случаев верхняя часть штампа характеризуются выступом, а нижняя – представляет собой полость. Также можно встретить обратную ситуацию.

Применение подобных изделий на практике должно осуществляться с тщательной подготовкой и четким контролем над идентичностью объемов поковки и заготовки.

Несоблюдение данных требований может привести к частичному заполнению углов полости металлом, если его будет недостаточно.

Также проблемы могут возникнуть с высотой поковки при работе горячим методом: если металла будет чрезмерно много, высота поковки получится больше, чем запланировано. Чтобы штамповка проходила по оптимальной схеме, важно отрезать заготовки с максимальной точностью.

В открытых штампах, имеющих переменный зазор

В него вытекает определенный объем металла, что позволяет заполнить рабочую полость поковки в полной мере. Помимо этого, облой заполнится излишками металла на конечной стадии работы, что снизит запрос к точности заготовок по весу.

Холодная и горячая штамповка с применением таких изделий осуществляется в четыре стадии: осадка заготовки, совмещение стеночек изделия с заготовкой, вытекание лишнего металла в канавку при обжатии, удаление избыточного металла из полости.

Достоинством штампов для горячей штамповки является возможность произвести любой вид поковок.

Закрытые штампы также характеризуются определенными преимуществами:

  1. Более благоприятная структура поковок.
    В данном случае не происходит перерезания волокон в облой в точке вытекания металла. Они обтекают поковочный контур, что позволяет достигнуть уникальной точности поверхности деталей без каких-либо видов шлифовки;
  2. Отсутствие облоя при такой схеме.
    Это позволяет значительным образом снизить расход металла.
  3. Наличие возможности работать с малопластичными сплавами, характеризующимися высоким уровнем деформации под высоким напряжением неравномерного всестороннего сжатия.

Инструменты и оборудование

Штамповочное производство холодным и горячим методами требует наличия ряда инструментов и приспособлений. Применяемое для штамповки оборудование условно делится на основное и вспомогательное.

К первой группе инструментов причисляют штампы, разделяющиеся, в свою очередь, на ковочные для изготовления изделий и обрезные для ликвидации заусенцев после штамповки.

Все они предназначаются для создания исключительно заданной детали, но иногда можно встретить и варианты со съемными частями и блоками, которые позволяют выполнить переналадку.

Штамповочный инвентарь для горячей технологии производится из высококачественной легированной инструментальной стали, потому что на изделия в процессе эксплуатации оказывается высокое механическое давление и термическая нагрузка.

Но это довольно дорогой материал, поэтому для экономии денежных средств штампы производят со вставками из более дешевых металлов.

Холодная штамповка металла предполагает использование оборудования, работающего при высоких удельных нагрузках и обеспечивающего высокую точность форм и размеров изделий. Оно характеризуется высокой производительностью и увеличенным рабочим ходом, так как обладает высокой жесткостью конструкции.

Процесс получения объемных штампов.

Kо второй группе инструментов и приспособлений для осуществления штамповки относят:

  • приспособления, позволяющие осуществить доставку и загрузку металла в печь, его подачу от печи к молоту и передачу заготовок от одного молота к последующему;
  • инвентарь для подачи заготовок под штамповочный пресс с их последующим перекладыванием из одного ручья штампа в другой;
  • инструменты для удаления поковки из штампов после изготовления;
  • измерительные приборы и шаблоны для осуществления периодического контроля отштампованных поковок.

На заметку! В конструкции штампа необходимо иметь такие эксплуатационные параметры, чтобы она позволяла менять форму заготовки согласно конкретным требованиям, прочно фиксировалась на оборудовании, предоставляла возможность сохранить точность ее установки и комфортабельную транспортировку.

Для обработки деталей из металла методом горячей объемной штамповки потребуется следующее оборудование:

  • молотовые штампы;
  • горячештамповочные кривошипные прессы;
  • горизонтально-ковочные агрегаты.

Самые распространенные варианты сегодня ‒ это паровоздушные молоты с двойным действием и простые приводные фрикционные молоты. Они работают за счет ударно-деформирующего воздействия на металлозаготовку.

Высококачественное перераспределение металла можно обеспечить при условии одновременного регулирования хода подвижных деталей и силы удара в сочетании с кантованием заготовки. Отметим, что молоты причисляются к категории довольно недорого штамповочного оборудования.

Также при горячем штамповании часто используются кривошипные прессы с жестким приводом, не позволяющим изменять направление ползуна.

Изготовленные с помощью прессов поковки отличаются большей точностью за счет жесткого хода. Это сводит к минимальной вероятности риск появления припусков на механическую обработку.

Недостаток такого оборудования заключается в необходимости проводить предварительную очистку заготовки от окалины, иначе она вжимается в тело поковки.

При соприкосновении разогретого металла со стеночками пресса происходит остывание заготовки из-за большого количества времени, потраченного на процесс деформации.

Подведем итог

Горячая и холодная штамповка – технологии, активно задействованные на предприятиях металлургической промышленности, в машино- и авиастроении и в иных производственных сферах при изготовлении разного типа деталей из стали и цветных металлов.

При этом горячая листовая штамповка встречается чаще, нежели холодная, так как позволяет работать практически со всеми металлами, и в том числе низкоплавкими.

Объемная штамповка

При объемной штамповке исходный металл под действием силы и энергии оборудования переходит в пластической состояние и заполняет форму полостей штампа, приобретая форму и размеры изделия, которое называется поковкой.

Различают холодную, горячую и полугорячую объемную штамповку, а также штамповку с кристаллизацией под давлением (жидкую) штамповку в зависимости от температуры исходного металла, подвергаемого пластической деформации: стали без нагрева, с нагревом до 500…700оС и с нагревом до ковочной температуры 1150…1200о С, с нагревом выше температуры линии ликвидус (расплавлением металла).

Холодной объемной штамповкой можно изготовить наиболее точные по форме и размерам поковки с чистой поверхностью. В то же время деформирование металла без нагрева требует создания высокой удельной силы для преодоления сопротивления деформации и, соответственно, более мощного оборудования. Холодной объемной штамповкой изготавливают мелкие и средние по объему поковки из стали и цветных металлов.

При нагреве исходного металла существенно снижается сопротивление деформированию, поэтому горячую и полугорячую объемную штамповку применяют для изготовления более крупных поковок.

В последнее десятилетие разработаны и успешно применяются способы деформирования металлов при определенной температуре в полутвердом состоянии с предварительно подготовленной глобулярной микроструктурой. Для этих способов, получивших название тиксоштамповка и реоштамповка, применяют традиционные гидравлические прессы с насосным приводом, а также разрабатывают специализированные гидроколенные прессы.

Рынок современного кузнечно-штамповочного оборудования для объемной штамповки представлен машинами статического (почти статического) действия – механическими и гидравлическими прессами, машинами ударного (почти ударного действия) – винтовыми прессами с фрикционным, прямым электрическим и гидравлическим приводом, а так же пневматическими и гидравлическими молотами. В данной статье будут рассмотрены различные виды механического оборудования.

Кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП) предназначены для выполнения различных операций технологии горячей объемной штамповки (ГОШ) заготовок из сортового металла в горячем (при ковочной температуре) и полугорячем состоянии.

КГШП относятся к наиболее сложным, дорогим и высоко производительным типам кузнечно-штамповочного оборудования, обладающим относительно большим расходом энергии. Наибольшие экономические преимущества применения КГШП достигаются в массовом и крупносерийном производстве при штамповке в закрытых штампах.

По типу главного исполнительного механизма КГШП классифицируют на прессы с кривошипно-ползунным механизмом (с укороченным шатуном, со сдвоенным шатуном), кривошипно-клиновым, синусным механизмом. По расположению эксцентрикового вала разделяют на прессы с параллельным и перпендикулярным фронту валом.

Основным производителем гаммы КГШП с кривошипно-ползунным механизмом с силой от 6,3 до 160 МН (и в перспективе 200 МН) в России является ОАО ТМП, г.Воронеж. Согласно принятой ТМП классификации типовые конструкции КГШП подразделяют на три группы:

  • легкие прессы номинальной силой 6,3…16МН, предназначенные для изготовления поковок массой, примерно, до 2 кг;
  • средние прессы номинальной силой 20… 50 МН, на которых могут изготавливаться поковки массой примерно до 40 кг;
  • тяжелые прессы номинальной силой 63… 160 МН для производства поковок, наибольшая масса которых превышает 50 кг.

При быстроходности 60-70 ход/мин начальная скорость деформирования в зависимости от высоты поковки, от 0,5 до 0,1 м/с, время контакта штампа с поковкой приблизительно 0,10 – 0,12 с.

Типовыми поковками для КГШП обычно являются различные объемные заготовки для автомобилестроения: шестерни, шатуны, коленчатые валы, а так же фланцы трубопроводов и другие заготовки из стали и сплавов. В автомобилестроении имеется тенденция штамповать на КГШП также различные поковки из алюминиевых сплавов. Типовым для шестерен и фланцев может быть двух и трех переходный процесс: осадка – окончательная штамповка или осадка – предварительная и окончательная штамповка в открытых или закрытых штампах. При штамповке в открытых штампах обрезку облоя проводят на отдельных кривошипных обрезных прессах и часто на том же КГШП.

Для нагрева заготовок под штамповку на КГШП обычно применяют индукционные нагреватели, обеспечивающие необходимую производительность, стабильность нагрева заготовок с минимальной окалиной. Загрузку заготовок на первую позицию штампа и перемещение по позициям осуществляют роботы – манипуляторы и различные подачи, например, грейферные с приводом от пресса или независимого механизма.

Опасность заклинивания при перегрузках кривошипно-ползунного механизма пресса вблизи крайнего нижнего положения ползуна, при угле недохода < 1,5 -30 , характерна для всех кривошипных машин, в том числе и для КГШП. Чтобы избежать заклинивания, необходима стабилизация деформирующей силы с помощью системы адаптивного ЧПУ с отслеживанием объема (массы) и температуры металла. Если прессы не оборудованы такой системой, то максимальная сила деформирования поковки должна быть несколько (на 15 – 20%) меньше номинальной силы пресса, что приводит к недоиспользованию пресса по деформирующей силе. Применение жидкой циркуляционной системы смазывания обеспечивает низкие значения коэффициента трения в опорах кривошипно-ползунного механизма (0,005 – 0,010) и способствует прохождению нижней мертвой точки за счет обычно достаточной энергии маховика. Для вывода из распора, если он произошел, в современных конструкциях ТМП предусмотрены гидрогайки стяжных шпилек станины, в конструкциях АМО ЗИЛ – клиновые механизмы.

В КГШП российских («Тяжмехпресс»-ТМП) и зарубежных производителей Hasenclever, Eumuco (Германия), Sumitomo, Komatsu (Япония), Erie, National Machinery (США), BS (Чехия) установились приблизительно одинаковые соотношения геометрических размеров и энергетических показателей, например, отношение величины наибольшего хода ползуна к номинальной силе КГШП.

Регулировка закрытой высоты при наладке прессов конструкции ТМП, Hasenclever, Eumuco проводится с помощью встроенного механизма с эксцентриковой втулкой в соединении нижней головки шатуна с ползуном, которая может поворачиваться шаговым электродвигателем, изменяя длину шатуна. В прессах АМО ЗИЛ, National предусмотрены клиновые механизмы. Разрабатываются так же механизмы с ЧПУ.

ЗАО «Тяжмехпресс» (г. Воронеж) предлагает гамму КГШП серии КБ80, КГ80 К80, К85, К04 силой 16…160 МН, оборудованных грейферной подачей и средствами механизации замены штампов.

Кроме основных российских производителей КГШП: ЗАО ТМП (г.Воронеж) и ОАО «Тяжпрессмаш» (г.Рязань) на российском рынке предлагают свою продукцию фирмы Германии: Eumuco – силой от 6,3…31,5 МН; Hasenclever – серии VEPE силой 0,315 МН, VER силой 1,0 МН; VERES силой 1,6…40,0 МН; Erfurt – серии PKXW силой 25 МН.

Кривошипно-коленные прессы по технологическому назначению относят к чеканочным, которые применяют для чеканки рельефов и холодно-штамповочным, для холодной объемной штамповки и выдавливания. Последние отличаются большей мощностью привода и запасом кинетической энергии маховика, необходимой для энергоемких операций холодной объемной штамповки и выдавливания. В России изготавливают чеканочные прессы силой 1…40 МН и холодно-штамповочные силой 1…25 МН с основными параметрами, регламентированными ГОСТ 5384-50. Рабочий ход деформирования поковки оставляет обычно 0,01 – 0,02   для чеканочных, и приблизительно 0,15 наибольшего хода ползуна для холодно-штамповочных прессов. Для многопереходной штамповки прессы оснащаются грейферной подачей.

Коленно-рычажные механизмы позволяют создавать в 3-5 раз большие по величине деформирующие силы в конце хода ползуна по сравнению c обычными кривошипными прессами при одном и том же крутящем моменте муфты привода. Это позволяет так же существенно уменьшать скорость ползуна и выдерживать ее почти постоянной в конце хода ползуна во время деформирования поковки, что является рациональным для операций чеканки и холодной объемной штамповки.

Прессы выполняют с закрытой станиной, с одно- или двухкривошипным валом, двух- или трехступенчатым приводом с односторонней или двухсторонней (в крупных прессах) зубчатой передачей на кривошипный или шестерне-эксцентриковый вал. Кривошипно-коленные прессы с рабочим кривошипным механизмом серии КБ83 и КБ00 для холодной и полугорячей объемной штамповки стальных изделий предлагает ОАО «Барнаульский завод механических прессов». ГП «Кузлитмаш» предлагает кривошипно-коленные прессы для чеканки серии КВ83 и КП83 силой 2,5…25 МН и для холодного выдавливания серии КБ00 и КП00 силой 1,6…10 МН.

Горизонтально-ковочные машины (ГКМ) предназначены для горячей объемной штамповки-высадки из прутка за несколько (1-4) переходов преимущественно стержневых поковок в многоручьевых разъемных матрицах. Конструкции ГКМ оснащены главным (высадочным) кривошипно-ползунным и дополнительным (зажимным) кулачково-рычажным исполнительными механизмами.

При одновременном начале движения зажимной механизм, несущий подвижную часть матриц, опережает главный высадочный механизм, зажимает заготовку и останавливается. Ползун главного высадочного механизма с закрепленными на нем пуансонами, продолжая движение, деформирует заготовку и совершает обратный ход, начальная часть которого происходит при закрытых матрицах. После выхода пуансонов из матриц зажимной ползун возвращается в исходное положение.

До окончания цикла многопереходной штамповки поковка сохраняет целостность с прутком (заготовкой) и отделяется от него на последнем переходе. Перемещение прутка с поковкой по ручьям матриц в вертикальной плоскости при автоматизированной штамповке осуществляет манипулятор.

Конструкции ГКМ подразделяют по типу привода на механические и гидравлические; по конструкции разъема на две основные группы: с вертикальным разъемом матриц (ВР) и горизонтальным разъемом матриц (ГР). Подавляющее большинство ГКМ в России и мире изготавливают с механическим типом привода и с вертикальным разъемом матриц. В конструкциях основного изготовителя ГКМ с ГР Eumuco (Германия) и ОАО «Тяжпрессмаш» (г. Рязань) номинальная сила зажимного ползуна в 1,3 раза больше номинальной силы высадочного ползуна. Основное преимущество ГКМ с горизонтальным разъемом состоит в упрощении способов перемещения поковок по ручьям матриц и большей приспособленности к автоматизации.

В странах с метрической системой (России, Германии, Японии и др.) главным параметром ГКМ принята номинальная сила в МН, в то время как в странах с традиционно дюймовой системой главным параметром считается максимальный диаметр прутка малоуглеродистой стали в дюймах, который может быть высажен на машине.

Горизонтально-ковочные машины с вертикальной плоскостью разъёма матриц.Параметры технической характеристики ГКМ регламентирует ГОСТ 7023 – 89, в соответствии с которым ряд номинальных сил составляет 1,6 – 31,5 МН при частоте непрерывных холостых ходов 80 – 22 в минуту и величине ходов высадочного ползуна 200 – 700 мм. Регламентируются также и другие параметры работы ГКМ: ход подвижных матриц 80 – 350 мм; ход высадочного ползуна после закрытия матриц 125 – 480 мм; обратный ход высадочного ползуна при закрытых матрицах 40 – 270 мм.

ОАО «Тяжпрессмаш» (г. Рязань) предлагает ГКМ серии В11 и ВВ11 силой 2,5 и 8 МН для высадки заготовок наибольшим диаметром 70 и 140 мм соответственно.

Система включения содержит фрикционные муфту и тормоз с электропневматическим управлением. Система обеспечивает все необходимые режимы работы машины: пуск и останов в исходном положении, аварийный останов, работу на единичных и автоматических ходах, а также наладочный режим. Муфту и тормоз устанавливают преимущественно на тихоходных валах, обеспечивая взаимную блокировку – правильную последовательность срабатывания фрикционных узлов.

Горизонтально–ковочные машины с горизонтальной плоскостью разъёма матриц.Все машины этой группы можно разделить на две подгруппы. Машины первой подгруппы характерны тем, что зажимной ползун или ползуны (у машин с двумя зажимными ползунами) перемещаются в вертикальной плоскости в направляющих станины. В машинах второй подгруппы блок подвижных матриц крепится к шарнирно закреплённой подвижной части станины (зажимному рычагу), который совершает вместе с матрицами качательное движение.

Холодноштамповочные автоматы предназначены для холодной объемной штамповки изделий (готовых деталей и заготовок) в массовом и крупносерийном производстве. В автомобильной, тракторной и многих других отраслях крупносерийного и массового машиностроения холодная объёмная штамповка (ХОШ) является одним из основных видов обработки металлов давлением. Она наиболее полно отвечает требованиям приближения форм и размеров заготовок к готовым деталям. Экономия металла при этом способе штамповки достигает в ряде случаев 70…80%.

Принцип действия холодноштамповочных автоматов заключается в синхронизованном взаимодействии вспомогательных механизмов и главного рабочего механизма в соответствие с последовательностью операций, необходимых для изготовления изделия из пруткового проката или штучных заготовок в холодном состоянии.

Основными производителями автоматов являются ОАО «Завод механических прессов» (г. Барнаул), АООТ «Азовский завод кузнечно-прессовых автоматов», фирма Hatebur (Швейцария) и др.

Для изготовления изделий объёмной штамповкой на автоматах применяют различные операции обработки давлением: выдавливание, редуцирование, осадка, высадка, калибровка и чеканка, обжим, пробивка и обрезка, отрезка и т.д. Применяют как одну из этих операций, так несколько последовательных операций для получения более сложных изделий при многопозиционной штамповке.

Автоматы изготавливают вертикальными и горизонтальными. Применение того или иного типа автомата зависит главным образом от операций, требуемых для изготовления штампуемых деталей, а также от их размеров и формы. Вертикальные автоматы широко используются для получения деталей с применением операций выдавливания. Для этого прессы для холодного выдавливания оснащаются встроенными средствами автоматизации, обеспечивающими автоматический режим работы. Штамповка на таких автоматах, как правило, осуществляется из штучных заготовок.

Вертикальные автоматы изготавливают однопозиционными и многопозиционными. Однопозиционные выполняют на базе кривошипно-коленных прессов для холодной штамповки и выдавливания. Например, вертикальные автоматы на базе прессов для холодной штамповки и выдавливания ОАО «Завод механических прессов» (г.Барнаул) силой 2500, 4000, 6300 кН оснащены загрузочно-ориентирующим устройством и промышленным роботом для автоматизации поштучной выдачи заготовок и их ориентации, а также удаления штампованных изделий в тару.

Горизонтальные автоматы работают с использованием непрерывного пруткового материала и по конструктивному исполнению являются специализированным или специальным оборудованием. По количеству матриц (позиций штамповки) вертикальные и горизонтальные автоматы подразделяются на однопозиционные и многопозиционные.

Однопозиционные одноударные автоматы предназначены для штамповки изделий с относительно небольшим рабочим ходом и достаточно простой формой изделия. Массовый характер производства такого типа деталей позволяет изготавливать специальные однопозиционные автоматы: шариковые и гвоздильные. К этой же группе относятся обрезные автоматы, которые используют для обрезки граней цилиндрической головки болта, полученной на двухударных автоматах, для повторной высадки и для редуцирования стержня болта под резьбу. Обрезные автоматы работают с штучными заготовками, поэтому снабжаются дополнительными ориентирующими и подающими устройствами. По исполнению инструмента одноударные и двухударные автоматы, выполняются с цельными и разъёмными матрицами.

Многопозиционные автоматы предназначены для штамповки стержневых изделий и для штамповки изделий типа гаек. В этих автоматах число рабочих позиций может достигать восьми, что позволяет наиболее широко использовать технологические возможности одной машины.

Отличительными особенностями этих автоматов являются:

  • возможность выбора оптимальных степеней деформации заготовки за счёт рационального проектирования технологического процесса с использованием большого числа позиций формоизменяющих операций;
  • возможность равномерного повышения механических свойств материала изделия в результате деформационного упрочнения всех элементов детали;
  • высокая точность штампуемых изделий, поскольку инструменты жёстко закреплены на станине и ползуне автомата и не перемещаются при работе как в двухударных автоматах;
  • высокая производительность многопозиционных автоматов ввиду их быстроходности и выдачи изделия за каждый ход автомата;
  • меньшая площадь, занимаемая одним многопозиционным автоматом, по сравнению с суммарной площадью, занимаемой соответствующими однопозиционными автоматами, что является следствием концентрации операций на многопозиционном автомате.

Многопозиционные вертикальные автоматы отечественного производства создаются на базе многопозиционных кривошипно-коленных прессов для холодного выдавливания.

Для автоматизации процесса переноса заготовок (полуфабрикатов) по позициям штамповки использована каретка с управляемыми захватами. Каретка перемещается возвратно-поступательно в направляющих от привода через шарнирную тягу. Раскрытие захватывающих пальцев, установленных в рычагах захватов, осуществляется от вращающихся регулируемых кулачков, воздействующих на ролики.

Для обеспечения чёткого взаимодействия главного исполнительного механизма (ползуна) пресса и средств автоматизации их привод осуществляется непосредственно от шестерне- эксцентрикового главного исполнительного механизма посредством жёстких кинематических связей – валов и зубчатых передач.

Горизонтальные однопозиционные автоматы. Предназначены для производства относительно простых по форме осесимметричных деталей в одной неподвижной матрице. Длина высаживаемой части заготовки из условия обеспечения устойчивости ограничена h0 ? 2,5d0, где d0 – диаметр исходного материала. Это заклёпки, заготовки винтов, болтов, шурупов и других стержневых деталей с утолщениями, а также коротких деталей типа шариков, роликов, пробок и т.п. Формоизменение осуществляется одним пуансоном за один рабочий ход (удар) – (одноударные автоматы), или с использованием нескольких, в основном двух пуансонов, совершающих два последовательных хода (удара) ползуна с перестановкой пуансонов на позицию штамповки – соосно матрице (двухударные автоматы).

Одноударные автоматы. Типовыми представителями изделий, штампуемых на этих автоматах, являются стержневые детали с утолщениями на конце – заклёпки, гвозди, винты, болты, заготовки шариков и роликов. Большие объёмы производства позволяют создавать автоматы с ограниченными параметрами технической характеристики, обеспечивающими оптимальные условия получения изделий конкретных форм и размеров. Это находит отражение в названиях автоматов – шариковые, гвоздильные.

Наряду с формоизменяющими операциями на однопозиционных автоматах выполняют операции обрезки ранее полученных утолщений по требуемому контуру и повторной штамповки. Такие автоматы называют обрезными.

Наибольшее распространение получили однопозиционные автоматы с использованием в качестве заготовок непрерывного материала – проволоки, прутка. В структурной схеме таких автоматов кроме главного исполнительного механизма, осуществляющего, как правило, процесс высадки, предусматриваются механизм подачи непрерывного материала до упора, механизм отрезки мерной заготовки и переноса её на позицию штамповки и механизм удаления отштампованного изделия из рабочей зоны.

Особенностью автоматов для штамповки шариков для подшипников и других изделий является малая длина отрезаемой заготовки. Отношение длины отрезаемой заготовки к её диаметру находится в пределах h/d =1,8…2,1. Это усложняет процесс удаления ножа с подпружиненной губкой, удерживающей заготовку, с позиции штамповки при начале цикла рабочего хода ползуна. При этом полусферы, выполненные на инструменте, требуют ещё большего сокращения времени отхода ножа от надвигающегося высадочного инструмента.

Двухударные однопозиционные автоматы обладают большими технологическими возможностями. Объём высаживаемого металла увеличивается за счёт увеличения длины выступающей части заготовки 2,5 ? h0 ? 4,5. Для высадки стержневых изделий с увеличенной длиной до l = (8…15)d и более применяют однопозиционные двухударные автоматы с разъёмной матрицей. Длина стержня штампуемой детали зависит от длины матрицы. В этих автоматах отсутствует механизм выталкивания, поскольку раскрытие полуматриц позволяет для этой цели использовать механизм подачи материала. Однако малое расстояние между позициями подачи, высадки и выталкивания отштампованных изделий на позиции подачи усложняет условия работы подвижного упора, который в этих автоматах имеет индивидуальный кулачково-рычажный привод.

Многопозиционные автоматы для холодной объёмной штамповки.

В многопозиционных автоматах в дополнение к механизмам однопозиционных автоматов используют механизм переноса штампуемых заготовок по позициям штамповки. Автоматы для штамповки стержневых изделий типа болтов, шаровых пальцев имеют число формообразующих позиций от двух до шести. Наибольшее распространение для штамповки стержневых изделий получили четрёхпозиционные автоматы, для штамповки гаек и втулок – пятипозиционные.

ОАО «Тяжпрессмаш» (г. Рязань) предлагает автоматы для холодной объемной штамповки серии АБ09 четырехпозиционные силой 5 МН и серии А09 пятипозиционные силой 5 и 8 МН. ОАО «Азовский завод кузнечно-прессовых автоматов» предлагает гаммы четырехпозиционных холодноштамповочных автоматов серии АВ16 силой 320…1250 кН для стержневых изделий и пятипозиционных автоматов серии АВ18 силой 500…3200 кН для штамповки гаек М6…М16. Для штамповки изделий сложной формы диаметром до 90 мм предлагается автомат серии К09 «Супер» силой 3200 кН. К этой же серии относятся и автоматы двухударные однопозиционные силой 250кН для стержневых изделий, автоматы резьбонарезные, резьбонакатные, цепевязальные, для изготовления двухконусных мебельных пружин, кроненпробок, прокладок, гвоздей.

Для изготовления цепей предлагаются цепесварочный и цепекалибровочный автоматы серии А82 и А83, а так же резьбодавильные автоматы серии А26

Автоматы для горячей объемной штамповки являются одним из прогрессивных видов кузнечно-штамповочного оборудования. Они широко применяются в серийном, крупносерийном и массовом производствах. Наиболее эффективным является использование этих автоматов в составе автоматизированных комплексов и автоматических линий, обеспечивающих выпуск от 4000 до 12 000 заготовок в час массой до 7,5 кг, например, на автоматах Hatebur (Швейцария) .

Горячая объемная штамповка позволяет обрабатывать все марки углеродистой и большинство марок легированной стали при сравнительно небольших технологических силах и малом расходе энергии. Штампованные изделия, получаемые на горячештамповочных автоматах, по точности и внешнему виду приближаются к изделиям, получаемым холодной объемной штамповкой или методами порошковой металлургии.

Как правило, заготовки штампуются в закрытых штампах без облоя, они имеют весьма малые штамповочные уклоны, низкие припуски на последующую механообработку (0,5…1,0 мм на сторону). Некоторые поверхности заготовок оставляются необработанными.

Горячая штамповка на автоматах характеризуется высокой стабильностью размеров изделий, как в партии, так и между партиями. В массовом производстве точность размеров достигает +/- 0,3 мм, экономия металладостигает 25 % и более.

На горячештамповочных автоматах возможно изготовление как стержневых, так и коротких изделий типа гаек, колец шарико-роликоподшипников, заготовок шестерен, муфт, карданных крестовин, тройников и других машиностроительных деталей.

Номинальная сила автоматов находится в пределах от 400 до 28 000 кН, максимальная масса штамповок до 3…7 кг. В качестве исходной заготовки служит, как правило, горячекатаная сталь в прутках. В последнее время начинают использовать так же бунтовой материал, обладающий меньшей стоимостью. В зависимости от температуры нагрева металла, используемого при штамповке на автоматах, различают полугорячую (t  800 °С) и горячую штамповку (t = 1100…1250 °С). При этом сопротивление деформированию сталей при полугорячей штамповке снижается в 4…5 раз, а при горячей – в 10 и более раз по сравнению с холодным деформированием.

Изготовителем горячештамповочных автоматов в России является ОАО «Тяжпрессмаш» (г. Рязань). Из зарубежных производителей наиболее широко представлена на российском рынке высококвалифицированная компания Hatebur (Швейцария).

При работе на горячештамповочных автоматах рекомендуется применять индукционный нагрев, либо нагрев в электропечах сопротивления. Эти виды нагрева наиболее пригодны для высокопроизводительного и автоматизированного оборудования, они резко снижают образование окалины, обезуглероживание поверхностного слоя, обеспечивают экономию металла, повышают стойкость формообразующего инструмента, повышают коэффициент использования оборудования по времени, улучшают условия труда.

Наибольшее распространение в промышленности получили многопозиционные горячештамповочные автоматы для коротких изделий. В зависимости от номинальной силы и технологического назначения автоматы имеют три или четыре штамповочные позиции (не считая позицию отрезки заготовки). Штамповочные позиции могут располагаться в горизонтальной, либо в вертикальной плоскости. В отдельных типах автоматов, предусматривается смещение позиций отрезки и первоначальной осадки относительно остальных штамповочных позиций, что позволяет исключить попадание окалины на основные формообразующие позиции.

Широко применяются автоматы с горизонтальным расположением позиций с номинальной силой 0,4…25 МН, диаметром заготовки от 18 до 80 мм. Расчетная производительность этих автоматов от 15…180 до 30…45 поковок в минуту соответственно.

Современные автоматы оснащаются системами ЧПУ на базе программируемых логических контроллеров, которые обеспечивают основные технологические функции, контроль перемещения и позиционирования основных механизмов с помощью дискретного углового кодирующего устройства с точностью до 1° поворота коленчатого вала.

Для полной автоматизации технологического процесса автоматы оснащаются автоматическим устройством для контроля стыка двух прутков.

С целью сокращения вспомогательного времени при переналадке на новый типоразмер изделия, в автоматах предусматриваются блочные быстросменные конструкции инструмента и механизма переноса, быстродействующие зажимные устройства, роботы и автоматизированные устройства для смены инструмента.

Однопозиционные автоматы с разъемными матрицами применяют для получения стержневых изделий с головками относительно простой формы. Многопозиционные автоматы позволяют изготавливать изделия более сложной формы. Эти автоматы, как правило, работают от штучной заготовки и входят в состав автоматических линий, имеющих оборудование для отрезки заготовок из бунта, нагрева деформируемого участка заготовки и последующей ее обработки после штамповки.

Так как в процессе горячей штамповки невозможно редуцировать стержень, и трудно осуществлять процесс обрезки облоя, то в составе автоматических линий применяют специализированные автоматы для редуцирования, обрезки облоя, а также снятия фаски на стержне и накатку резьбы после охлаждения заготовок.

Автоматы для полугорячей штамповки. Для полугорячей штамповки небольших по размерам деталей крупными сериями используют стандартные многопозиционные и однопозиционные автоматы для холодной объемной штамповки, оснащенные нагревательными устройствами и специальной системой охлаждения подающих роликов и штамповочного инструмента.

Автоматы, могут работать как от бунта, так и от штучных заготовок. Наиболее эффективным является получение штучных заготовок в холодном состоянии непосредственно на этом же автомате. Отрезанные заготовки предварительно осаживаются, затем выдаются из автомата в нагревательное устройство, где осуществляется сплошной или частичный нагрев заготовок. После этого заготовки вновь поступают в автомат, где на последующих позициях происходит окончательная штамповка заготовок.

 

Ю.А. Бочаров
Проф., д.т.н.,
МГТУ им. Н.Э.Баумана

Литература

Бочаров Ю.А., Кузнечно-штамповочное оборудование. – М.: «Академия», 2008. – 480 с.

Оборудование для горячей объемной штамповки

Оборудование для горячей объемной штамповки: молоты штамповочные, горячештамповочные кривошипные прессы. Процессы штамповки на этих машинах имеют свои особенности, обусловленные устройством и принципом их действия.

Основным типом молотов для горячей объемной штамповки являются паровоздушные штамповочные молоты. Их конструкция несколько отличается от ковочных молотов. Стойка станины устанавливается непосредственно на шаботе. Молоты имеют усиленные регулируемые направляющие для движения бабы. Масса шабота превышает массу падающих частей в 30 раз. Все это обеспечивает необходимую точность соударения штампов. Масса падающих частей составляет 6,3–25 МН.

Используются молоты бесшаботной конструкции. Шабот заменен подвижной нижней бабой, связанной с верхней бабой механической или гидравлической связью. Энергия

удара поглощается механизмами молота. При соударении верхней и нижней баб разви-

вается значительная энергия, что позволяет штамповать поковки в одноручьевых штампах.

Особенностями горячей объемной штамповки на молотах являются ударный характер деформирующего воздействия и возможность регулирования хода подвижных частей и величины удара при одновременном кантовании заготовки, что позволяет более эффективно производить перераспределение металла. На молотах возможно выполнение всех заготовительных переходов, в том числе протяжки и подката. Верхняя часть штампа заполняется лучше. Части штампа при штамповке на молоте должны смыкаться.

На молотах поковки изготавливаются с самыми низкими классами точности. Это обусловлено возможностью смещения частей штампа, отсутствием направляющих в конструкции штампа, ударным характером деформирования.

Допускаемые отклонения от номинальных размеров поковки соответствуют припускам, поэтому также являются увеличенными.

Кузнечные напуски имеют максимальные значения. Ввиду ударного характера работы молота в конструкции штампа нельзя использовать выталкиватели, поэтому для извлечения поковки из ручья штампа на вертикальных поверхностях поковок оформляются значительные штамповочные уклоны: наружные – до 7 0, внутренние – до 10 0. Радиусы закругления назначаются для облегчения течения металла, повышения стойкости штампа, обеспечения расположения волокон.

Наиболее часто для горячей объемной штамповки используются кривошипные горячештамповочные прессы. Выбор пресса осуществляется по номинальному усилию, которое составляет 6,7–100 МН.

К особенностям конструкции пресса следует отнести жесткий привод, не позволяющий изменять ход ползуна, отсутствие ударных нагрузок.

Жесткий привод не позволяет производить переходы, требующие постепенно возрастающего обжатия с кантованием. Для фасонирования заготовки могут быть использованы заготовительные ручьи: пережимной, гибочный. Поэтому при штамповке на прессах сложных заготовок, имеющих удлиненную форму в плане (шатуны, турбинные лопатки), фасонирование осуществляется ковочными вальцами, свободной ковкой, высадкой на горизонтально–ковочных машинах.

Отсутствие ударных нагрузок позволяет не применять массивные шаботы, использовать сборную конструкцию штампов (блок-штампы).

Поковки, полученные на прессах, характеризуются высокой точностью, которая достигается за счет снижения припусков на механическую обработку (в среднем на 20–30 % по сравнению с поковками, полученными на молотах) и допускаемых отклонений на номинальные размеры, снижения штамповочных уклонов в два – три раза. Наличие постоянного хода приводит к большей точности поковок по высоте, а жесткость конструкции пресса делает возможным применение направляющих колонок в штампах, что исключает сдвиг.

При штамповке на прессах деформация глубже проникает в заготовку, что позволяет штамповать малопластичные материалы, применять штампы с разъемной матрицей с боковым течением металла.

Процессу штамповки на прессах присущи недостатки:

– окалина вдавливается в тело поковки, для предотвращения этого необходимо проводить малоокислительный или безокислительный нагрев или полную очистку заготовки от окалины;

– из-за невысокой скорости деформирования время контакта металла с инструментом больше, чем на молотах, поэтому имеет место переохлаждение поверхности заготовки, что приводит к худшему заполнению полости штампа.

Смазки для горячей объемной штамповки

Смазки для горячей объемной штамповки

Металлические изделия, получаемые путем горячей штамповки, применяются во всех сферах жизнедеятельности современного человека. К деталям, изготавливаемым этим методом, предъявляются нормативные требования, которые трудно выполнить без использования специальных смазочных материалов. Смазки для горячей объемной штамповки применяются для обеспечения высокого качества поверхности заготовок и повышения стойкости оснастки и оборудования.

Особенности современных смазочных материалов

При штамповке деталей сложной формы изделия часто застревают в используемом штампе. Извлечение их из оснастки без повреждения может стать проблемой. В этом случае, качественные характеристики смазочного материала играют первостепенную роль. Применение обычной смазки для штамповки на основе мазута или масла зачастую нецелесообразно. Во-первых, это препятствует течению металла и заполнению ручьев, что приводит к преждевременному износу штампа. Во-вторых, маслосодержащие добавки в процессе изготовления изделия вызывают задымление, выделяя в атмосферу вредные вещества.

В современном производстве в качестве смазки для объемной штамповки используют стабилизированную дисперсию графита в воде. Она улучшает текучесть обрабатываемого металла, снижая износ кромки ручьев оснастки. При этом обеспечивается быстрое извлечение изделия из штампа. Другими достоинствами этого смазочного материала являются:

– Уменьшение нагрузки при горячем прессовании металла давлением, что приводит к снижению напряжения внутри оснастки и сокращению поломок.

– Уменьшение в несколько раз выброса окиси углерода в атмосферу, что существенно улучшает санитарно-гигиенические условия работы на предприятии.

– Повышение производительности труда за счет короткого времени обработки штампов.

Применение

Стабилизированный концентрат графита в воде используется для горячей штамповки труднообрабатываемых металлов. Его наносят на обезжиренную поверхность, нагретую до заданной температуры, ручным (кистью), механическим (пульверизатором) способом или путем централизованной подачи жидкости. Для образования равномерного слоя концентрат наносится регулярно мелкими дозами.

После испарения воды на поверхности остается графитовое покрытие, обеспечивающее смазывающий и разделительный эффект. При окончании формовки смазочный материал легко удаляется смыванием обычной проточной водой.

Узнать более детально свойства и способы применения смазки для горячей штамповки можно на сайте нашей компании. Чтобы получить дополнительную информацию и/или заказать выбранную продукцию нужно оставить заявку обратной связи на нашем сайте.

Горячая штамповка, горячая штамповка

С точки зрения температуры существуют различные типы штамповки: горячая штамповка, теплая штамповка и холодная штамповка (см. “Холодная ковка”, “теплая ковка” и “горячая ковка”). Горячая ковка – самый популярный процесс ковки среди этих видов ковки. Вся техника ковки, используемая в Fly Forge, – это горячая штамповка, поэтому в этой статье мы подробно расскажем о горячей штамповке.

Что такое горячая штамповка?

Горячая ковка, также называемая капельной ковкой, представляет собой процесс производства самых разнообразных металлических деталей.Процесс горячей штамповки развивается с прошлого века, но с развитием оборудования, смазочных материалов и возможностей ковки современный процесс горячей штамповки с тех пор позволяет изготавливать более сложные формы из большего количества материалов. Основная процедура горячей штамповки относительно проста. Металлический пруток или заготовка сначала нагревают до диапазона температур горячей обработки для улучшения пластичности. Затем материал сжимается или забивается в серии штампов из инструментальной стали, чтобы придать заготовке готовую форму.Заусенец, образовавшийся из-за избытка материала после ковки, устраняется, поэтому последний шаг – удалить заусенец, чтобы получить готовую кованую деталь. Горячая штамповка – это процесс, близкий к конечной, но для некоторых поковок может потребоваться некоторая последующая обработка, в частности для поверхностей, которые могут повлиять на окончательную сборку изделия.

Основные виды горячей штамповки называются штамповкой в ​​открытых и закрытых штампах.

При открытой штамповке штампы для ковки относительно просты, которые используются для постепенного формирования окончательной штамповки с большим количеством ударов.Этот процесс в значительной степени является более автоматизированной версией старых кузнечных операций, которые использовались веками. Обсуждение в этой главе не будет включать ковку в открытых штампах, поскольку этот процесс используется для формирования относительно грубых конечных форм, но обсуждение будет посвящено ковке в закрытых штампах, которая используется для изготовления широкого диапазона форм деталей. (См. сравнение ковки в открытых штампах и ковки в закрытых штампах)

При штамповке в закрытых штампах формованные штампы используются для преобразования исходной заготовки в чистовую штампованную форму.Термин “ковка с закрытой штамповкой” употребляется неправильно, поскольку полости штампа не полностью закрыты, и материал в виде заусенцев вытекает на линии разделения штампа на заключительных этапах штамповки. Эта вспышка является важной частью процесса ковки, и надлежащий контроль за ней важен для обеспечения заполнения штампа. В ковке в закрытых штампах используются еще два термина: поковки с блокировкой и прецизионные поковки.

Поковки с блокировкой по сравнению с обычными поковками имеют более толстое сечение и больший радиус.Их называют блокирующими поковками, потому что рабочая форма до чистового оттиска традиционно называется блокирующей. Поковки с блокирующим элементом легче формовать, чем аналогичные обычные поковки, требуя меньшего количества стадий формовки и меньших нагрузок. Иногда они используются, когда требуется небольшое количество деталей, чтобы снизить стоимость штампа, или в материалах, трудно поддающихся формованию, когда трудно получить тонкие срезы или есть другие проблемы. Поковки с блокировкой требуют большей последующей механической обработки для достижения окончательной формы детали, чем обычные поковки.

Прецизионные поковки – это детали, имеющие более тонкое сечение и меньшие допуски, чем эквивалентные традиционные поковки, например, более близкие к форме нетто. Такие поковки требуют тщательной обработки, а пиковые нагрузки на заключительных этапах формования в 2,5–3 раза выше, чем при эквивалентной традиционной ковке. Таким образом, требуется более крупное оборудование и более точное позиционирование от штампа к штампу. Хотя термин прецизионная ковка подразумевает более высокую точность, чем обычно достигается для любого материала, на практике прецизионные поковки чаще производятся из легких сплавов (алюминиевых сплавов, магниевых сплавов и т. Д.).), чем в других материалах

Оборудование для горячей штамповки

Горячая штамповка может производиться на разнообразном оборудовании, включая механические и гидравлические прессы, фрикционные винтовые прессы и молотки. Это кузнечно-прессовое оборудование можно разделить на два основных типа: машины с ограничением работы и машины с ограничением хода. В машинах с ограничением работы величина деформации, которая может быть достигнута во время каждого хода или удара машины, ограничена энергией или максимальной доступной силой.Если энергетическая или силовая нагрузка меньше, чем требуется для деформации детали, то требуется более одного удара или удара. К этой категории относятся молотковые, винтовые прессы и гидравлические прессы. В машинах с ограничением хода величина деформации, которая может быть сделана, фиксируется ходом машины. Если недостаточно силы или энергии для выполнения операции, машина остановится, и следует использовать машину большего размера. Механические прессы попадают в эту категорию, поскольку кривошип или эксцентрик определяют количество движения ползуна.

Молоты являются наиболее распространенным типом используемых станков, и основная технология ковки молотов была разработана в прошлом веке. Выбор кузнечного оборудования зависит от ряда факторов, включая размер и сложность детали, материал и качество деталей, которые будут производиться. Молоты часто предпочтительнее для малых и средних партий из-за более быстрой настройки инструмента и меньших накладных расходов. Они также используются для поковок удлиненного типа и поковок разветвленного типа, поскольку могут быть предусмотрены области штампа для большего количества штампов, необходимых для таких форм.Кроме того, недоступны механические прессы с очень большой грузоподъемностью, поэтому для больших поковок необходимо использовать молотки или большие гидравлические прессы.

Стоимость горячей штамповки

Затраты на материалы обычно составляют около 50% затрат на штамповку, и значительную долю этого материала составляют отходы в виде выпаривания, потери окалины и т. Д. Затраты на штамп составляют около 10% затрат на ковку, а остальная часть включает прямые затраты на рабочую силу, эксплуатацию оборудования и накладные расходы.В целях ранней оценки затрат рассматриваются три основных элемента затрат.
1. Материальные затраты, включая потери на вспышку и масштаб
2. Эксплуатационные расходы на оборудование, включая оплату труда, отопление, вспомогательное оборудование и накладные расходы
3. Затраты на штамп, включая первоначальные затраты на инструмент, а также затраты на техническое обслуживание и ремонт
Каждый из них будет рассмотрен более подробно в следующем обсуждении. Описанная ранее процедура калькуляции затрат для горячей штамповки в настоящее время ограничивается деталями, производимыми на молотах и ​​ковочных прессах с использованием обычных штампов.Предварительное формование, выполняемое на ковочных валках, не рассматривается, как и такие процессы, как прокатка колец и горячая осадка

Сравнение горячей штамповки и холодной штамповки? Что лучше?


В идеале горячая ковка лучше всего подходит для металлов, которые обладают высокой степенью деформируемости (способность деформироваться без повреждений, которая различается в зависимости от конкретного металла). Однако есть несколько вещей, которые следует учитывать при принятии решения о том, использовать ли горячую или холодную ковку в металлургических работах.

Некоторые из уникальных результатов и соображений, связанных с горячей штамповкой, включают такие вещи, как возможность более легкого изготовления дискретных деталей, точность от низкой до средней, образование окалины (мысли об окислении) на металле, низкие уровни напряжения металла и меньшая работа. температура закалки, гомогенизация зерна, более высокий уровень пластичности и устранение химических несоответствий в металле.

Но есть и недостатки. В процессе охлаждения металл может покоробиться. Некоторые металлы становятся очень хрупкими или ломаются, если они слишком долго не подвергаются отжигу.Некоторые металлы имеют менее точные допуски на процесс. Структура зерен в металлах может быть разной. Кроме того, окружающая атмосфера может вызвать негативные реакции на металл во время его ковки. Тем не менее, горячая ковка лучше подходит для таких вещей, как аэрокосмические изделия и детали самолетов, поскольку мягкость, создаваемая нагревом металла, позволяет ему легче формовать и сложнее формовать. (Некоторые драгоценные металлы, такие как медь, также подвергаются холодной ковке.)

Холодная ковка – это немного неправильное название.Он только «холодный» по сравнению с очень высокими градусами, используемыми для горячей ковки. На самом деле температуры холодной ковки равны или близки к комнатной температуре. В то время как многие ювелирные металлы, включая золото, латунь, серебро и медь, можно подвергать холодной ковке для получения красивых и художественных результатов, чаще всего холодная ковка ограничивается изделиями из стали (например, листами из углеродного сплава).

Горячая штамповка осуществляется выше точки рекристаллизации металла. Холодная ковка – наоборот. Из-за этой более низкой температуры обычно холодная ковка лучше всего выполняется на металлах, которые уже являются более мягкими и не требуют процесса размягчения горячей ковки.Поскольку процесс менее вовлечен в процесс, холодная штамповка часто бывает дешевле горячей и требует небольших отделочных работ.

Интересно, что после завершения холодной штамповки можно провести отпуск для упрочнения металла. Как и горячая ковка, холодная ковка выполняется путем помещения металла в штамп, а затем молоток вдавливает металл в него, заставляя его принимать форму штампа. Молоток может быть механизированным или управляемым вручную, и, в зависимости от желаемого конечного продукта, он может быть сбит несколько раз в очень быстрой последовательности.

Как и горячая штамповка, холодная штамповка имеет ряд явных преимуществ, недостатков и факторов, которые следует учитывать. Поскольку холодная ковка менее сложна и не требует тех же процессов «отделки», что и горячая ковка металлов (например, напыление на термические покрытия или другие вещи), от этих аспектов обычно можно полностью отказаться и, таким образом, можно сэкономить деньги.

Металлы, подвергнутые холодной ковке, менее уязвимы для загрязнений и факторов окружающей среды, и часто поверхности металлов имеют лучшую отделку, чем изделия горячей ковки.Кроме того, холоднокованые металлы легче придают свойства направленности, улучшаются взаимозаменяемость и воспроизводимость, а также улучшается контроль размеров. Они также лучше справляются с более высокими нагрузками на штамп и напряжением и могут легко изготавливать детали в форме сетки (или близкие к ним).

Однако эти же факторы могут быть недостатком при выборе холодной ковки металла. Кроме того, перед холодной ковкой необходимо удалить любую окалину на металле, а получаемые металлы гораздо менее пластичны, чем горячие кованые.Этот процесс может создать остаточную нагрузку на металл, и поскольку необходимы как более мощное, более тяжелое оборудование, так и более прочная оснастка, некоторые потребители могут обнаружить, что холодная ковка может создать больше проблем, чем решить, или, по крайней мере, лучше подходит для более специализированного и ограниченный набор как металлов, так и металлургов.

Таким образом, горячая штамповка используется более широко. Если у вас есть проект горячей штамповки, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Пресс для горячей штамповки стали

Пресс для горячей штамповки – это специальное кузнечно-прессовое оборудование для серийного и массового производства черных и цветных металлов, используемых для штамповки в закрытых штампах.Пресс

для горячей штамповки широко используется в автомобильной промышленности, сельскохозяйственном машиностроении, подшипниках, арматуре, машиностроении, метизном инструменте, нефтяной промышленности и кузнечном производстве продукции оборонной промышленности. Может выполнять штамповку в закрытых штампах, формовку металлических деталей, таких как лезвие, рожки, шестерни, пластина цепи, клапаны, гаечный ключ, бульдозер, шатун и т. Д.

В основном существует три серии прессов для горячей штамповки, а именно NSP, NMP и NKP. Конечно, есть также вспомогательное кузнечно-прессовое оборудование, такое как ковочно-валковая машина, обрезная машина, нагревательная машина и т. Д.

Характеристики пресса для горячей штамповки

Прессы для горячей штамповки имеют преимущества высокой эффективности, простоты эксплуатации, удобного обслуживания и подходят для автоматизации сборочной линии ковки.

Высокая скорость выдувания, короткое время термического контакта пресс-формы и длительный срок службы штамповок. Использование верхней и нижней конструкции позволит уменьшить угол уклона и сэкономить ковочный материал. Высокая устойчивость к наклону, позволяет создавать высокоточные направляющие и поковки из высококачественной стали.Управление ПЛК, система с несколькими рабочими цепями безопасности, может обеспечить безопасность оператора. Левая и правая стороны корпуса оборудованы рабочим окном, что упрощает доставку поковок. Специальное устройство для высвобождения штампов, быстрое высвобождение штампов, простота в эксплуатации. Надежная централизованная система смазки и добавление системы смазки вручную могут эффективно снизить потери на трение. Оснащен передовым международным измерителем тоннажа, может визуально отображать силу ковки и устанавливать сигнализацию перегрузки.

Использование : Пресс для горячей штамповки широко применяется в производстве ковки стали для автомобильной, железнодорожной, судоходной, авиационной, горнодобывающей и нефтяной техники. Это незаменимое высокоточное кузнечно-прессовое оборудование для современных производителей кованой стали.

5.2.2.4 Горячая штамповка и изотермическая штамповка

Передача тепла от заготовки к поверхностям штампа вызывает температурные градиенты в заготовке. Более холодные области на поверхностях фильеры подвергаются меньшему пластическому течению, чем в более горячих областях сердцевины, так что пластический поток не является однородным.Это называется «переохлаждением». В традиционной практике ковки штампы для стальных поковок обычно нагревают до максимального диапазона температур от 400 до 500 ° F (от 205 до 260 ° C), в зависимости от оборудования, чтобы уменьшить охлаждение. Эффекты охлаждения также можно уменьшить, используя быстродействующие ковочные машины, такие как молотки, винтовые прессы и механические прессы, чтобы сократить время контакта. Использование смазок для стекла способствует образованию теплового барьера между поверхностью заготовки и матрицы и снижает эффект охлаждения матрицы.

Охлаждение штампа можно уменьшить, нагревая штамп ближе к фактической температуре штамповки. Охлаждение штампа можно полностью исключить, нагревая штамп практически до той же температуры, что и заготовка. Первая называется горячей штамповкой; последняя изотермическая ковка.

Алюминиевые сплавы обычно выковываются на гидравлическом прессе в изотермических или почти изотермических условиях при температуре около 800 ° F (425 ° C). В этом диапазоне обычные материалы для штампов не претерпевают значительной потери прочности или твердости.

Однако стали и сплавы титана и никеля выковываются при температуре от 1700 до 2300 ° F (от 925 до 1260 ° C). Для изотермической ковки этих сплавов требуются специальные инструментальные материалы, такие как суперсплавы на основе никеля и молибденовые сплавы для штампов, а также смазочные материалы, которые могут адекватно работать при этих температурах. Особое внимание к окружающей атмосфере также важно, например, использование инертного газа или вакуума для защиты как штампов, так и заготовки от окисления.

Горячая штамповка и изотермическая ковка имеют преимущества и недостатки.Основными преимуществами являются более близкие допуски на ковку, что приводит к снижению затрат на обработку и материалы, сокращение количества операций предварительной формовки и блокировки, что приводит к снижению затрат на обработку и инструмент, а также использование малых скоростей ползуна, что приводит к более низкому давлению ковки и использованию меньшего машины.

Основными недостатками являются требования к более дорогим материалам штампа, равномерным и управляемым системам нагрева штампа, а также инертной атмосфере или вакууму вокруг штампа и детали, чтобы избежать окисления штампов.Типичная производительность очень низкая, чтобы обеспечить надлежащее заполнение штампа при низких давлениях ковки.


Вернуться к содержанию

множество ( ‘#markup’ => ‘

Передача тепла от заготовки к поверхностям матрицы вызывает температурные градиенты в заготовке. Более холодные области на поверхностях фильеры подвергаются меньшему пластическому течению, чем в более горячих областях сердцевины, так что пластический поток не является однородным. Это называется «переохлаждением». В традиционной практике ковки штампы для стальных поковок обычно нагревают до максимального диапазона температур от 400 до 500 ° F (от 205 до 260 ° C), в зависимости от оборудования, чтобы уменьшить охлаждение.Эффекты охлаждения также можно уменьшить, используя быстродействующие ковочные машины, такие как молотки, винтовые прессы и механические прессы, чтобы сократить время контакта. Использование смазок для стекла способствует образованию теплового барьера между поверхностью заготовки и матрицы и снижает эффект охлаждения матрицы.

Охлаждение штампа можно уменьшить, нагревая штамп ближе к фактической температуре штамповки. Охлаждение штампа можно полностью исключить, нагревая штамп практически до той же температуры, что и заготовка.Первая называется горячей штамповкой; последняя изотермическая ковка.

Алюминиевые сплавы обычно выковываются на гидравлическом прессе в изотермических или почти изотермических условиях при температуре около 800 ° F (425 ° C). В этом диапазоне обычные материалы для штампов не претерпевают значительной потери прочности или твердости.

Однако стали и сплавы титана и никеля выковываются при температуре от 1700 до 2300 ° F (от 925 до 1260 ° C). Для изотермической ковки этих сплавов требуются специальные инструментальные материалы, такие как суперсплавы на основе никеля и молибденовые сплавы для штампов, а также смазочные материалы, которые могут адекватно работать при этих температурах.Особое внимание к окружающей атмосфере также важно, например, использование инертного газа или вакуума для защиты как штампов, так и заготовки от окисления.

Горячая штамповка и изотермическая ковка имеют преимущества и недостатки. Основными преимуществами являются более близкие допуски на ковку, что приводит к снижению затрат на обработку и материалы, сокращение количества операций предварительной формовки и блокировки, что приводит к снижению затрат на обработку и инструмент, а также использование малых скоростей ползуна, что приводит к более низкому давлению ковки и использованию меньшего машины.

Основными недостатками являются требования к более дорогим материалам штампа, равномерным и управляемым системам нагрева штампа, а также инертной атмосфере или вакууму вокруг штампа и детали, чтобы избежать окисления штампов. Типичная производительность очень низкая, чтобы обеспечить надлежащее заполнение штампа при низких давлениях ковки.


Вернуться к содержанию

‘, ‘#printed’ => правда, ‘#type’ => ‘разметка’, ‘#pre_render’ => множество ( 0 => ‘drupal_pre_render_markup’, 1 => ‘ctools_dependent_pre_render’, ), ‘#children’ => ‘

Передача тепла от заготовки к поверхностям матрицы вызывает температурные градиенты в заготовке.Более холодные области на поверхностях фильеры подвергаются меньшему пластическому течению, чем в более горячих областях сердцевины, так что пластический поток не является однородным. Это называется «переохлаждением». В традиционной практике ковки штампы для стальных поковок обычно нагревают до максимального диапазона температур от 400 до 500 ° F (от 205 до 260 ° C), в зависимости от оборудования, чтобы уменьшить охлаждение. Эффекты охлаждения также можно уменьшить, используя быстродействующие ковочные машины, такие как молотки, винтовые прессы и механические прессы, чтобы сократить время контакта.Использование смазок для стекла способствует образованию теплового барьера между поверхностью заготовки и матрицы и снижает эффект охлаждения матрицы.

Охлаждение штампа можно уменьшить, нагревая штамп ближе к фактической температуре штамповки. Охлаждение штампа можно полностью исключить, нагревая штамп практически до той же температуры, что и заготовка. Первая называется горячей штамповкой; последняя изотермическая ковка.

Алюминиевые сплавы обычно выковываются на гидравлическом прессе в изотермических или почти изотермических условиях при температуре около 800 ° F (425 ° C).В этом диапазоне обычные материалы для штампов не претерпевают значительной потери прочности или твердости.

Однако стали и сплавы титана и никеля выковываются при температуре от 1700 до 2300 ° F (от 925 до 1260 ° C). Для изотермической ковки этих сплавов требуются специальные инструментальные материалы, такие как суперсплавы на основе никеля и молибденовые сплавы для штампов, а также смазочные материалы, которые могут адекватно работать при этих температурах. Особое внимание к окружающей атмосфере также важно, например, использование инертного газа или вакуума для защиты как штампов, так и заготовки от окисления.

Горячая штамповка и изотермическая ковка имеют преимущества и недостатки. Основными преимуществами являются более близкие допуски на ковку, что приводит к снижению затрат на обработку и материалы, сокращение количества операций предварительной формовки и блокировки, что приводит к снижению затрат на обработку и инструмент, а также использование малых скоростей ползуна, что приводит к более низкому давлению ковки и использованию меньшего машины.

Основными недостатками являются требования к более дорогим материалам штампа, равномерным и управляемым системам нагрева штампа, а также инертной атмосфере или вакууму вокруг штампа и детали, чтобы избежать окисления штампов.Типичная производительность очень низкая, чтобы обеспечить надлежащее заполнение штампа при низких давлениях ковки.


Вернуться к содержанию

‘, )

Ковочные станки (горячая штамповка) Руководство по выбору: типы, характеристики, применение

Ковочные станки используют сжимающую силу и высокую температуру детали для придания металлической формы пластической деформации. Горячая ковка – это металлургический процесс, при котором металлические детали формованы путем вдавливания горячего металла в штампы под давлением. Тип горячей штамповки, горячей штамповки, включает пластическую деформацию металла при такой температуре и скорости деформации, при которой рекристаллизация и деформация происходят одновременно.Это предотвращает деформационное упрочнение, которое может снизить пластичность и способствовать хрупкому разрушению и усталости конструкции.

Машины для горячей штамповки позволяют производить металлические детали из алюминия, меди и стали. Они рекомендуются для деформации металлов с высоким коэффициентом деформируемости, особенно с точностью от низкой до средней.

Преимущества также включают гомогенизированную зернистую структуру, повышенную пластичность, устранение химических примесей и уменьшение образования накипи. К недостаткам можно отнести возможное коробление металла во время процесса охлаждения, менее точные допуски и возможные химические реакции между металлом и окружающей его атмосферой.

Типы

Ковочно-штамповочные машины производят сложные формы, помещая нагретый металл в пуансон и штамп, который постепенно сжимает деталь. Плунжер пуансона заставляет этот ковкий металл соответствовать форме пуансона и полостей штампа. Силовые молотки или ударные молоты, известные как оборудование для ковки методом капельной ковки, могут использовать пневматическую, гидравлическую или электрическую энергию. Матрицы и пуансоны могут быть плоскими или V-образными, а сила удара может составлять от 11 000 до 425 000 фунтов (фунтов).Поскольку для формирования детали требуется только один плунжер, образуется вспышка, которую необходимо обрезать.

Кузнечно-штамповочные машины используются для обработки слитков, заготовок, прутков или преформ. Они деформируют заготовку между плоскими или фигурными штампами, не ограничивая полностью поток металла. Это приводит к удлинению заготовки при уменьшении ее поперечного сечения. Используя несколько ударов, можно добиться удлинения и опрокидывания. Металлические детали могут иметь длину от нескольких сантиметров (см) до 30 метров (м) и весить от нескольких до нескольких сотен тысяч килограммов (кг).Машины для открытой штамповки могут использоваться для изготовления довольно сложных форм, но обычно используются для производства простых твердых тел или полостей, требующих значительной механической обработки для достижения их окончательной формы.

Кузнечно-штамповочные машины не требуют образования заусенцев для обеспечения полного заполнения штампа. Металл деформируется в полости, которая не позволяет выходить излишкам материала, что предъявляет повышенные требования к правильной конструкции штампа.

Изотермические кузнечные машины нагревают материалы и штампы до той же температуры.Чтобы предотвратить окисление, его обычно проводят на суперсплавах в вакууме строго контролируемой атмосферы.

Имеется оборудование для ковки и молота, но вместо программируемого молота требуется квалифицированный оператор.

ресурсов

Металлургия для чайников

Ассоциация кузнечной промышленности

Изображение предоставлено:

Райнер Халама / CC BY SA 3.0


Горячая штамповка – обзор

5.17.5 Изготовление оснастки

При горячей штамповке заготовки подвергаются горячей штамповке и закалке под давлением в инструменте с водяным охлаждением для достижения высокой прочности.Инструмент применяется не только для формования деталей, но и для закалки деталей. Следовательно, конструкция и производство инструмента существенно влияют на конечные свойства заготовки и время обработки. В этом разделе проиллюстрированы выбор материала для инструмента, методы обработки, термическая обработка инструмента и обработка поверхности.

По сравнению с штампом для горячей штамповки штамп для горячей штамповки имеет аналогичные характеристики в инструментальных материалах, механической обработке и термообработке. Материалы штампа для холодной обработки, такие как D2, M2 или SKD11, не подходят, тогда как материалы штампа для горячей обработки, такие как h23 / 1.2344, h21 / 1.2343, 1.2714 и 1.2767 часто используются для компонентов матрицы, пуансона и держателя заготовки. Инструментальные материалы для штампа для горячей штамповки должны отвечать нескольким требованиям. Во-первых, штамповочный инструмент должен обеспечивать соответствующую жесткость конструкции, хорошую твердость поверхности и достаточную усталостную долговечность. Во-вторых, общепризнано, что скорость охлаждения влияет на конечное качество продукта горячей штамповки, поэтому инструментальный материал должен иметь хорошую теплопроводность, чтобы обеспечить быструю теплопередачу между инструментом и деталями.Кроме того, для увеличения скорости охлаждения в штампе для горячей штамповки необходимо спроектировать каналы с водяным охлаждением; следовательно, инструментальный материал должен иметь хорошую стойкость к водной коррозии. В-третьих, инструмент для горячей штамповки работает в альтернативных условиях как в горячем, так и в холодном состоянии, поэтому материал инструмента должен быть выбран таким, чтобы противостоять термическому трению и высокой возможной эрозии, вызванной падающим оксидом. По сравнению с коваными деталями, детали горячей штамповки не имеют припуска на механическую обработку; поэтому для повышения точности формования разница в тепловом расширении инструмента и листового металла должна быть относительно небольшой.

Перед обработкой инструментальные материалы должны быть отожжены. Отжиг ( 32 ) – это процесс, который создает условия за счет нагрева до более чем Ac3 (при котором феррит превращается в аустенит) + 30–50 ° C или Ac1 (при котором перлит превращается в аустенит) + 30–50 ° C или под Ac1, поддерживая при подходящей температуре, а затем постепенно охлаждая в печи. Это используется для повышения пластичности, размягчения материала и снятия внутренних напряжений при первичной обработке. Обычные методы фрезерования, например, с числовым программным управлением (ЧПУ) 2.Технологии 5-мерного или трехмерного резания могут использоваться для черновой обработки компонентов матрицы, как показано на Рисунке 10 для фрезерования поверхности матрицы ( 33 ). Высокоскоростная электроэрозионная обработка проволокой также используется для черновой обработки, поскольку ее преимущество заключается в сокращении времени резки.

Рисунок 10. Фрезерование поверхности матрицы с ЧПУ.

После черновой обработки материалы должны быть закалены ( 34 ). Поскольку вставки фильеры должны обеспечивать более высокую прочность и твердость, чем формовочные материалы, сталь нагревают до температуры ниже Ac1 выше фазы рекристаллизации, выдерживают при этой температуре в течение достаточного времени, чтобы позволить материалу превратиться в полный аустенит. а затем быстро охлаждают со скоростью, превышающей критическую скорость охлаждения.Таким образом, образуются недиффузионные преобразованные микроструктуры, такие как мартенсит, и сталь становится тверже и прочнее.

После закалки материалы матрицы стали более прочными и твердыми. Обычные технологии фрезерования не могут быть использованы для дальнейшей прецизионной обработки. Существует три метода окончательной обработки закаленных материалов с малым допуском на обработку: шлифовка, электроэрозионная обработка и высокоскоростная обработка ( 35 ).

На поверхности инструмента должны быть нанесены специальные покрытия и технологии обработки поверхности, чтобы поверхности штампа имели подходящие свойства для износостойкости.Поверхность инструмента можно обработать азотом, а для горячей штамповки можно нанести два покрытия физического осаждения из паровой фазы (CrN и TiAlN) ( 4 ).

Горячая штамповка – обзор

13.1 Введение

В легковых автомобилях, грузовиках и тракторах (для сельского хозяйства) кованые компоненты обычно используются везде, где встречаются точки, подверженные нагрузкам и ударопрочности. Легковые и грузовые автомобили могут содержать более 250 поковок, большинство из которых изготовлено из углеродистой или легированной стали.Кованые компоненты двигателя и трансмиссии включают шатуны, коленчатые валы, трансмиссионные валы и шестерни, дифференциалы, приводные валы, ступицы сцепления, а также вилки и крестовины карданных шарниров. Кованые компоненты, такие как распределительные валы, шестерни, шестерни и коромысла, могут обладать рядом свойств, основанных на различных микроструктурах, полученных в результате термообработки. Колесные шпиндели, шкворни, балки и валы осей, торсионы, шариковые шпильки, промежуточные рычаги, рычаги шатуна, рулевые рычаги и рычаги для легковых автомобилей, автобусов и грузовиков служат примерами приложений, требующих экстремальных условий прочности и прочности.

В сельскохозяйственном навесном оборудовании, помимо компонентов двигателя и трансмиссии, используются ключевые поковки, начиная от шестерен, валов, рычагов и шпинделей до концов рулевых тяг, зубьев бороны с шипами и хвостовиков культиватора. Тяжелые танки содержат более 550 отдельных поковок; В бронетранспортерах занято более 250 человек.

Стальные поковки регулярно уточняются, когда прочность, устойчивость к ударам и усталости, надежность и экономичность являются жизненно важными факторами. Кованые материалы также обладают желаемыми характеристиками при высоких или низких температурах, пластичностью, твердостью и обрабатываемостью.Достижения в технологии ковки расширили диапазон форм, размеров и свойств, доступных в кованых изделиях, чтобы удовлетворить растущее разнообразие требований к конструкции и характеристикам.

В общем, стальные поковки проходят: (а) горячую ковку, (б) горячую ковку или (в) холодную ковку. Их краткое описание выглядит следующим образом:

a.

Горячая ковка стали : Температура ковки выше температуры рекристаллизации и обычно составляет 950–1250 ° C.Обычно наблюдается хорошая формуемость (то есть заполнение полости матрицы в контексте ковки), низкие усилия формования и почти однородная прочность на растяжение обрабатываемой детали.

б.

Горячая ковка стали : Температура ковки все еще выше температуры рекристаллизации: от 750 ° C до 950 ° C. Потеря окалины на поверхности детали меньше, а допуск меньше по сравнению с горячей штамповкой. Испытывают ограниченную формуемость и более высокие усилия формования, чем при горячей штамповке, но более низкие усилия формования, чем при холодной штамповке.

г.

Холодная штамповка стали : Температура ковки близка к комнатным условиям, адиабатический самонагрев может привести к температуре до 150 ° C. Испытывают максимально узкие допустимые отклонения и отсутствие накипи на поверхности детали. Кроме того, может иметь место увеличение прочности и падение пластичности из-за деформационного упрочнения. Формируемость довольно низкая, и необходимы высокие усилия формования.

С точки зрения объема промышленных поковок, горячая штамповка является предпочтительным процессом, поскольку для этого способа подходит широкий спектр сталей и компонентов.Поэтому в этой главе основное внимание будет уделено горячей штамповке сталей. Опять же, что касается широкой области горячей штамповки, в данной главе основное внимание будет уделено штамповке в закрытых штампах (а не штамповке), которая используется для производства готовых изделий с жесткими допусками по размерам.

При рассмотрении горячей штамповки важно обратить внимание на то, что пруток повторно нагревается, обычно в индукционной печи, до температуры ~ 1200 ° C, а затем пропускается через ковочный пресс.На прессе он может пройти многоступенчатую ковку перед обрезкой. После этого сформированный компонент может охлаждаться на воздухе или подвергаться термообработке в зависимости от целевых свойств.

Большинство поковок из горячекатаной стали изготавливается из углеродистой или низколегированной стали с содержанием углерода, выбранным для получения приемлемого сочетания прочности, ударной вязкости и ковкости. Высокопрочные поковки обычно содержат примерно 0,2–0,5 мас.% Углерода, что позволяет подвергать поковки термообработке до требуемой прочности после операции ковки.Термическая обработка, в первую очередь закалка и отпуск ( Q + T ), требует значительных затрат энергии (и, следовательно, является дорогостоящей) и отрицательно сказывается на производительности. Кроме того, закалка также вызывает риск высоких остаточных напряжений при растяжении, деформации, а иногда и трещин в компонентах. Поэтому для минимизации остаточных напряжений при растяжении требуется операция правки с последующим отжигом для снятия напряжений. Очевидно, что эти операции увеличивают общую стоимость обработки.На многих предприятиях за операцией правки не следует отжиг для снятия напряжений, что может привести к снижению усталостной долговечности из-за наличия остаточных напряжений при растяжении. Следовательно, были попытки разработать марки стали (в первую очередь, микролегированные, МА), свободные от некоторых из этих заболеваний. Схема обработанных поковок типа Q + T MA и поковок MA с воздушным охлаждением показана на рис. 13.1.

Рисунок 13.1. Сравнение процессов, происходящих в обычных закаленных сталях с отпуском и в MA-сталях с прямым воздушным охлаждением [1].

В начале 1970-х годов использование среднеуглеродистых микролегированных сталей для горячей штамповки с воздушным охлаждением началось в Европе, а также в США, чтобы избежать закалки и термической обработки с отпуском, а также сопутствующих проблем. Требование прочности удовлетворялось в первую очередь за счет выделения в ферритно-перлитной матрице. Однако такая микроструктура приводит к снижению ударной вязкости, и эти стали страдают плохой свариваемостью; поэтому использование таких поковок было ограничено менее важными компонентами.Хороший отчет об этих разработках был дан Hulka et al. [2].

Было обнаружено, что микролегированные бейнитные структуры с низким содержанием углерода в условиях воздушного охлаждения обеспечивают оптимальное сочетание прочности и вязкости; новые разработки в этой области произошли за последние 15–20 лет [например, 3]. В Японии, например, дисперсионное твердение через медь в бейнитной матрице привело к новым горячим поковкам с воздушным охлаждением, высокой прочности и приемлемой ударной вязкости [4]. В США есть патенты, демонстрирующие разработку микролегированных среднеуглеродистых сталей, которые могут использоваться в поковках без термической обработки [5].

Еще одна проблема заключалась в обеспечении разумной однородности прочностных свойств на разной глубине большой поковки, которая могла бы охлаждаться с разной скоростью. Было использовано несколько подходов; одна привлекательная стратегия – использовать химический состав, который делает полученные прочностные характеристики независимыми от скорости охлаждения. В принципе это возможно только с очень низкоуглеродистыми сталями [4].

Кроме того, важным требованием является сопротивление усталости автомобильных компонентов. Как правило, предел выносливости (общепринятая мера сопротивления усталости) составляет ~ 0.4–0,5 ОТС в большинстве сталей [например, 1,6].

Как видно из данных рис. 13.2, контрольные прокатанные микролегированные (МА) стали при одинаковом уровне прочности на разрыв демонстрируют более высокую усталостную прочность.

Рисунок 13.2. Взаимосвязь между пределом выносливости ( σw ) и пределом прочности (TS) для микролегированных сталей и углеродистых сталей [1].

Также доступны более сложные подходы к разработке нового поколения усталостных сталей для автомобилей [7].

Еще одно свойство, которое ранее не считалось критическим в кузнечной промышленности, но которое все чаще принимается во внимание в современных конструкциях, – это свариваемость. В общем, простой мерой свариваемости является содержание углерода в сочетании с углеродным эквивалентом [C.E. = C + Mn / 6 + (Ni + Cu) / 15 + (Cr + Mo + V) / 5]. Вместе они показывают тенденцию к растрескиванию под бортом (холодному) после сварки, как это обычно представлено на диаграмме Гравилля [8]. Установлено, что содержание углерода ниже 0,1 мас.% Безопасно и легко сваривается.С другой стороны, комбинация C> 0,15% с C.E.> 0,6 считается трудной для сварки, уязвимой для растрескивания и требует предварительной и / или послесварочной обработки.

Известно, что прутки из обычных марок стали для ковки (например, 37 C 15; 40 Cr 3 B и т. Д.) При нагревании до ~ 1200 ° C будут иметь большой размер зерна аустенита и что продукты превращения из таких аустенит показал бы низкую пластичность. Поэтому одна из проблем при ковке состоит в том, чтобы ограничить размер зерна аустенита во время ковки.Это было сделано с помощью микролегирования, а также с помощью термомеханической обработки.

Из вышесказанного очевидно, что стали для автомобильной ковки должны обладать способностью сочетать в себе прочность, ударную вязкость, сопротивление усталости и, во многих случаях, высокую свариваемость. С улучшением дорожных условий потребность в более высокой скорости автомобилей постоянно растет, а с увеличением скорости крутящий момент для трансмиссии также увеличивается, что предъявляет повышенные требования ко многим из вышеперечисленных свойств.Кроме того, чтобы уменьшить углеродный след, необходимо уменьшить вес без ущерба для каких-либо из упомянутых свойств. В целом, выбор сталей, процесс их ковки и последующая обработка автомобильных компонентов – все это играет важную роль в решении постоянно растущих проблем. В этой главе в основном рассматриваются микролегированные стали для автомобильной ковки.

Надежная автоматическая штамповочная машина Местное послепродажное обслуживание

Откройте для себя мощную коллекцию прочных и эффективных.Ковочно-штамповочная машина на сайте Alibaba.com, предназначенная для выполнения различных задач промышленного прессования или ковки металла. Машины оснащены последними достижениями в области технологий и превосходно сконструированы, чтобы выдерживать тяжелые процессы. Эти невероятно сильные и умелые. Ковочно-штамповочный станок оснащен передовыми технологиями для точного выполнения всех видов промышленных работ по металлу. Ведущий. штамповочно-штамповочный станок поставщики и оптовые торговцы на сайте предлагают эти впечатляющие продукты по доступным ценам.

Продвинутый. Ковочно-штамповочная машина изготовлена ​​из прочных материалов, что означает выдающуюся долговечность и стабильную оптимальную производительность. Они компактны по размерам и конструкции, поэтому их легко разместить в любом месте мастерских. Благодаря полностью автоматической и интегрированной системе эти. Ковочно-штамповочный станок отличается высокой производительностью и простотой эксплуатации. Файл. Ковочно-штамповочная машина оснащена пневматическими механизмами захвата, которые обеспечивают стабильное усилие зажима во время работы.

Alibaba.com предлагает множество возможностей. Ковочно-штамповочная машина различных форм, размеров и конструкций, учитывающих требования различных пользователей. Они оснащены сенсорными элементами управления, а также основными и вспомогательными рычагами, изготовленными из износостойких сплавов. Эти. Ковочно-штамповочная машина обладает антикоррозийными свойствами и устойчивостью к высоким температурам, а также многофункциональным механизмом захвата, который помогает удобно менять захват. Файл. Ковочно-штамповочная машина также оснащена гидравлическими устройствами защиты от перегрузки, системой управления ПЛК и вертикальным коленчатым валом.

Просмотрите отдельные. Ковочно-штамповочная машина Модельный ряд на сайте Alibaba.com позволяет получить эти продукты в соответствии с вашими экономическими целями. Эти продукты соответствуют высоким стандартам качества и нормативным требованиям по сертификации. Их установка очень проста, а послепродажное обслуживание гарантирует, что они немедленно принесут вам пользу.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.