ves_kurs_lektsy_obrabotka_davleniem

Обработка металлов давлением


1.Виды процессов обработки давление
Основными видами обработки металлов давлением являются: прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка.
Прокатка – осуществляется обжатием металла между вращающимися валками прокатных станов (в ювелирном деле – вальцы). Прокаткой изготавливают рельсы, балки, сортовой прокат, трубы, листы, полосы, ленты, спец. прокат(в ювелирном деле – полосы, круглый, квадратный и ромбовидный в сечении прокат).
Выдавливание. Этому виду обработки подвергают главным образом цветные металлы и их сплавы. Металл, выдавливаемый на прессе из замкнутой полости (контейнера) сквозь специальное отверстие, применяет форму прутка сплошного или полого сечения, соответствующую форме и размерам того отверстия, через которое оно выдавливается.
Волочение – заключается в протягивании катанного им прессованного холодного прутка (или трубы) через матрицу (фильеру) с отверстием несколько меньшим, чем размер обрабатываемого металла. Путем многократного волочения изготавливают трубки и проволоку. В ювелирном производстве фильеры разных диаметров набираются в волочильную доску.
Ковка. Применяется ручная и машинная ковка, осуществляемая на ковочных молотах и прессах. Обработке подвергаются слитки, катанный или прессованный трубковый металл. Ковку выполняют на плоских или вырезных бойках с применением разнообразного кузнечного инструмента, преимущественно универсального. При этом верхний боек совершает возвратно-поступательное движение. Обрабатываемая заготовка получает заданную форму постепенно при обжатии ее по частям.
Штамповка. Этот способ обработки осуществляется на различном штамповом оборудовании (молотах, прессах) с использованием специального инструмента – штампов. По виду исходного материала и термическому режиму штамповку подразделяют на объемную (горячую и холодную) и листовую (горячую или холодную).
2.Основные операции кузнечного производства.
Делятся на 3 группы: заготовительные, собственно ковочные и штамповочные, завершающие и отделочные.
К заготовительным операциям относятся: подготовка слитков к ковке, прутковые материалы к ковке или штамповке и разделка его на мерные заготовки.
К ковочным и штамповочным операциям относятся все операции, ведущие к существенному изменению формы обрабатываемого слитка или заготовки. В их число входят все операции ковки и объемной штамповки, выполняемые на молотах и прессовом оборудовании, а также вальцовка, накатка и другие операции, осуществляемые на специализированном оборудовании, например на ковочных вальцах.
В число завершающих операций входят: обрезка заусенца, прошивка и пробивка отверстий в штамповочных поковках.
В число отделочных операций входят: правка поковок, калибровка, очистка от окалины.




Исходный металл

Разделка металла на заготовки

Ковка Штамповка Ковка заготовок

холодная обрезка горячая обрезка с прошивкой горячая обрезка

холодная прошивка горячая калибровка горячая правка

вторичная холодная обрезка

термическая обработка термическая обработка

очистка очистка

холодная правка холодная правка

Готовые поковки

Нагрев металла перед обработкой давлением.
Температурный интервал обработки давлением.
При определенных температурах пластичные материалы обладают высокой пластичностью и низким сопротивлением деформированию. Эти температуры имеют верхний и нижний пределы, между которыми лежит температурный интервал обработки давлением.
При холодной деформации (т.е. при температурах для чистых металлов обычно ниже 0.3 абсолютной температуры плавления) происходит упрочнение (наклеп) деформируемого металла. При этом наблюдается вытягивание его зерен в направлении деформации, создается определенная кристаллографическая ориентировка зерен (текстура), происходит искажение кристаллографических решеток, накопление дополнительных (вторичных) напряжений и др. Явления. Пределы прочности, текучести и твердость металла увеличиваются, а относительное удлинение, поперечное сужение и ударная вязкость уменьшаются. С увеличением деформации упрочнение возрастает, дальнейшая деформация становится затруднительной и, наконец, невозможной. Тогда наступает разрушение деформируемого металла.
При повышении температуры деформации в металле возникают процессы, препятствующие упрочнению, а именно возврат (отдых) и кристаллизация (разупрочняющие процессы).
Возврат, признаки которого проявляются при температуре обычно свыше 0.3 абсолютной температура плавления, заключается в уменьшении получаемых при деформации искажении кристаллографической решетки и снижение дополнительных напряжений. Однако при наличии возврата признаки упрочнения все же проявляются, хотя в меньшей степени, поэтому основную роль в разупрочнении играет рекристаллизация, признаки которой проявляются при температуре обычно свыше 0.4 температуры плавления.
Рекристаллизация заключается в появлении в деформированном слое металла новых центров кристаллизации и росте вокруг них новых зерен с новой ориентировкой кристаллографической решетки и новыми границами между зернами. При полностью протекшей рекристаллизации деформированный металл не имеет следов упрочнения.
Если рекристаллизация протекает не полностью, то наблюдается снижение пластичности. Это объясняется тем, что металл становится неоднородным в результате наличия рекристаллизованных и нерекристаллизованных зерен, а часто и неоднофазного состояния (если температура совпадает с температурой фазовых превращений). Поэтому необходим нагрев до температуры, обеспечивающей полную рекристаллизацию металла при ковке или штамповке. Это определяет нижнюю границу температурного интервала горячей обработки металлов давлением.
Завершение процесса рекристаллизации зависит не только от температуры, но и от скорости деформации, поскольку рекристаллизация протекает не мгновенно. Этим объясняется меньшее сопротивление деформирования металла в горячем состоянии на прессе, чем на молоте. С повышением температуры пластичность увеличивается. Однако при температурах, близких к температуре плавления происходит оплавление и окисление металла по границе зерен, связь между зернами нарушается, и металл полностью теряет пластичность и прочность. Это явление называется пережогом.
Ниже температуры пережога находится температура перегрева. При этой температуре в металле происходит процесс непрерывного роста зерен (собирательная кристаллизация). Эту температуру можно назвать критической. В то же время, при обработке давлением зерна разрушаются. Поэтому для ряда металлов, например для большинства сталей, крупнозернистость не является препятствием при ковке и штамповке. Таким образом, верхний интервал горячей обработки давлением находится либо ниже температуры перегрева, либо ниже температуры пережога, в пределах температуры перегрева (зависит от вида и свойств металла).
Значение температур начала и конца обработки давлением для сплавов, имеющих основу, резко колеблются в зависимости от содержания в них других компонентов. Например, для различных деформируемых алюминиевых сплавов верхний предел находится между 470 - 500
·С, нижний – между 350 - 400
·С; у медных сплавов верхний предел – между 700 - 900
·С, нижний – между 550 - 800
·С; у магниевых сплавов верхний – 370 - 430
·С, нижний – 300 - 350
·С; у титановых сплавов верхний – 1000 - 1200
·С, нижний – 700 - 950
·С; у стали верхний – 1100 - 1300
·С, нижний – 800 - 950
·С.
Если отметить на диаграмме состояние сплава железо – углерод температурный интервал обработки давлением углеродистых сталей, то его верхний предел будет находиться на кривой, проходящей на 150 - 200
·С ниже линии солидуса. Нижний предел температурного интервала для углеродистых сталей соответствует примерно 800
·С, т.е. приблизительно на 75
·С выше линии PSK. Таким образом, сталь, содержащая от 0.4% до 1% С от начала до конца обработки давлением находится в однофазном состоянии (аустенит).Углеродистую сталь с меньшим содержанием углерода заканчивают обрабатывать при наличии в ней двух фаз: аустенита и феррита. При этом получается некоторый наклеп, который легко снимается последующей термической обработкой.
13EMBED AutoCAD.Рисунок.151415
Углеродистую сталь, содержащую более 1%С, заканчивают обрабатывать также при наличии в ней двух фаз: аустенита и вторичного цементита. Но в данном случаи обработка давлением, дробя сетку цементита, оказывает благоприятное влияние на структуру стали. Температурный интервал ковки и штамповки цветных металлов и сплавов определяют по диаграмме пластичности, кривым течения, диаграммам сопротивления деформации, диаграммам состояния и диаграммам рекристаллизации.

Способы нагрева заготовок под ковку и штамповку.
Нагревательные устройства.
Для нагрева заготовок применяют следующие основные способы:
- пламенный обыкновенный (газовый или нефтяной)
- пламенный скоростной (газовый)
- электрический камерный
- контактный электронагрев
- индукционный электронагрев.
Пламенный обыкновенный, как самый простой, распространен шире других способов и применяется, в основном для нагрева стали. В мелкосерийном производстве применяют печи с периодической загрузкой (камерные, щелевые, с закрывающимися окнами), в крупносерийном и массовом производствах применяют печи с непрерывной загрузкой (толкательные, методические, конвейерные). Температуры нагрева могут быть получены до 1250°-1300°С.
Время нагрева ориентировочно можно определить по следующему правилу: на каждые 10мм толщины стальной заготовки 2-4 мин. для углеродистых сталей и 4-8мин. для легированных. Существует также формула Доброхотова:
13 EMBED Equation.3 1415
где:
13 EMBED Equation.3 1415- время нагрева до 1200° в часах;
D – диаметр или сторона квадрата заготовки, м;
13 EMBED Equation.3 1415- коэффициент, равный 10 для углеродистых сталей и 20 – для легированных.
13 EMBED Equation.3 1415- коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок в печи:
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 141513 EMBED Equation.3 1415=1, 13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 141513 EMBED Equation.3 1415=1,13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 141513 EMBED Equation.3 1415=1-2

13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 141513 EMBED Equation.3 1415=1,13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415 13 EMBED Equation.3 1415=1.2513 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
13 EMBED Equation.3 1415=1,25-3
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415 13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
13 EMBED Equation.3 1415=3 13 EMBED Equation.3 1415=2
Время нагрева тонких (до 50мм) заготовок из алюминиевых и магниевых сплавов составляет 1ю5мин на 1мм толщины, толстых (более 100мм) заготовок 2мин на 1мм. Для рядных сплавов – соответственно 0.75 и 1мин на 1мм толщины. Для заготовок толщиной 50 -100мм время нагрева на 1мин толщины для алюминиевых и магниевых сплавов:
13 EMBED Equation.3 1415
для рядных сплавов:
13 EMBED Equation.3 1415
Плазменный скоростной газовый нагрев применяют для уменьшения окалинообразования и обезуглероживания стали путем уменьшения времени нагрева в 4-6раз. Практически этот эффект получают путем уменьшения размеров камеры сгорания и применения специальных керамических горелок радиационного типа, в которые под давлением подается газовоздушная смесь.
Контактный электронагрев заключается в том, что нагреваемая заготовка сама является электросопротивлением. Время нагрева в 8-10раз меньше, чем при обыкновенном пламенном нагреве, поэтому окалинообразование и обезуглероживание незначительны. Недостатком является то, что концы, зажатые в контактах, несколько остывают.
Индукционный электронагрев производят в индукторах, предстовляющих собой керамические полые цилиндры с обмоткой в виде спиральной рядной трубки, через которую пропущен либо переменный ток промышленной частоты (50Гц) – для больших сечений, либо повышенной частоты (500-1000Гц) – для сечений диаметром до 120мм. Заготовка нагревается под действием магнитного гистерезистора и возбуждаемых в ней вихревых токов.
Кузнечные печи бывают с окислительной, восстановительной или нейтральной атмосферой.
Окислительные атмосферы содержат кислород13 EMBED Equation.3 1415, водяной пар13 EMBED Equation.3 1415, углекислый газ13 EMBED Equation.3 1415 и двуокись серы13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415и 13 EMBED Equation.3 1415 отсутствуют. Такую атмосферу обычно поддерживают в пламенных кузнечных печах, т.к. для повышения К.П.Д. печи подачу воздука в горелки приходится увеличивать сверх теоретически необходимой. Внешним признаком такой атмоферы является белый цвет пламени.
Восстановительная атмосфера в пламенных печах имеет следущее соотношение восстановительных и окислительных компонентов: 13 EMBED Equation.3 1415:13 EMBED Equation.3 1415
·3 и 13 EMBED Equation.3 1415:13 EMBED Equation.3 1415
·2.5. Получают ее путем уменьшения подачи воздуха. Внешним признаком такой атмосферы является желтый цвет пламени. В присутствии восстановительных газов 13 EMBED Equation.3 1415и 13 EMBED Equation.3 1415одновременно с реакциями окисления, идут реакции восстановления железа из окислов и поэтому окалина не образуется. Недостатком является низкий К.П.Д. печи.
Нейтральные атмосферы создают искусственно путем введения в камеру электропечи сопротивления нейтральных газов: гелия, аргона, азота.
Окалинообразование и обезуглероживание при нагреве в пламенных печах.

Окалинообразование происходит по следующим реакциям:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Окалина состоит из трех слоев: наружный 13 EMBED Equation.3 1415, средний13 EMBED Equation.3 1415, внутренний (рыхлый) 13 EMBED Equation.3 1415.
С увеличением температуры и времени нагрева Окалинообразование увеличивается. При t<650°C окисление не происходит, при n
·900°C слой окалины мал, при t>900 до1100°С окисление возрастает в 3 раза, при t до 1300°С в 7раз.
Обезуглероживание может протекать по следующим реакциям:
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415;
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415;
Обезуглероживание увеличивается с повышением температуры. Обезуглероженный слой не поддается закалке. При нагреве обезуглероживание связано с окислением. При t>1100°C окисление интенсивнее, чем обезуглероживание, и после удаления окалины обезуглероженного слоя не оказывается.
Для уменьшения образования окалины применяют:
1.Увеличивают скорость нагрева, скоростной нагрев, электронагрев.
2.Защитный газовый слой в печи.
3.Нагрев в защитной атмосфере.(13 EMBED Equation.3 1415>16%; 13 EMBED Equation.3 1415-карбонат лития)
4.Защитное покрытие заготовок (жидкое стекло).

Режим нагрева заготовок в пламенных печах.

При нагреве стальных заготовок под ковку и штамповку должны быть обеспечены:
-требуемая температура;
-равномерное распределение температуры по поверхности и по сечению;
-минимальное окисление и обезуглероживание поверхности;
-отсутствие микро- и макротрещин.
Различают технически возможную и допустимую скорость нагрева. Технически возможная скорость нагрева зависит в основном от разности температуры печи и конечной температуры нагрева заготовки. С такой скоростью можно нагревать катанные и кованные заготовки с диаметром или стороной квадрата до 200мм.
Нагрев заготовок с размером сечения более 200мм приходится вести не с технически возможной, а с технически допустимой скоростью, которая обусловлена термическими напряжениями и пластичностью нагреваемого металла. При быстром нагреве наружные слои нагреваются быстрее, чем внутренние. Во внутренних слоях возникают напряжения растяжения, что может привести к образованию внутренних трещин. С другой стороны, при медленном нагреве возрастает Окалинообразование. Поэтому производят поэтапный нагрев. Поскольку при низких температурах окисления не происходит, то производят медленный нагрев до температуры
·800°С. Температура печи во время посадки заготовки для низкоуглеродистых и низколегированных сталей 1250°С; для среднеуглеродистых и низколегированных сталей 1150°С; для высокоуглеродистых, высоколегированных и жаропрочных сталей 700°С. После медленного нагрева температура в печи повышается и производится быстрый нагрев, в конце которого делается выдержка для выравнивания температуры по сечению. Выдержка может производиться и после медленного нагрева, тогда температура печи при посадке
·800°С.

13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
1-температура печи
2-температура поверхности заготовки
3-температура центра заготовки

Охлаждение и термообработка поковок.

Скорость охлаждения влияет на величину термических напряжений, которые в случае быстрого охлаждения могут вызвать наружные трещины. Кроме того, при переходе через критический интервал температур возникают структурные напряжения. В легированных сталях есть опасность поверхностной закалки, трудно устранимой даже отжигом.
Низкоуглеродистая и низколегированная стали при малых размерах поковок не требуют специальных условий охлаждения.
Чем более легирована сталь и чем больше размеры поковки, тем медленнее должно быть охлаждение.
Способы охлаждения поковок: на воздухе; в теплоизолирующих материалах (доменный шлак, минеральная вата, каменноугольная зола, песок и гравий); в термосах и неотапливаемых колодцах; в подогреваемых колодцах; в специальных печах.
При ковке и горячей штамповке производится промежуточная и последующая термообработка.
Промежуточный отжиг применяют когда крупные поковки изготавливают из слитков за несколько нагревов для размельчения зерна и во избежание образования флокенов. Отжиг снимает остаточные напряжения. Режим: охлаждение до 650°С, выдержка, нагрев до 850°С, выдержка, охлаждение до 700°С, нагрев под ковку.
Гомогенизационный отжиг при t=1200°C применяют для выравнивания структуры по всему сечению. При этом легирующие элементы диффундируют по всему сечению и распространяются более равномерно.
Полный отжиг производят путем нагрева поковок до температуры 13 EMBED Equation.3 1415+30 ч 50°С(770ч800°С), затем дается выдержка и медленное охлаждение.
После ковки и штамповки производят также нормализацию, нормализацию с отпуском, улучшение (закалка с высоким отпуском), светлый отжиг и др. виды термообработки.
Поковки из алюминиевых сплавов подвергают закалке с последующим естественным (до 5суток) или искусственным старением. Поковки из магниевых сплавов подвергают отжигу, закалке или искусственному старению. Поковки из магниевых сплавов подвергают отжигу или гомогениизации.

Прокатка.
Сущность процесса прокатки.

При прокатке металл обжимают между вращающимися валками. При этом толщина полосы уменьшается, а ее длина и ширина увеличиваются. Разность между исходной 13 EMBED Equation.3 1415и конечной 13 EMBED Equation.3 1415толщинами полосы называют абсолютным обжатием:
13 EMBED Equation.3 1415



13 EMBED Equation
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Разность между конечной 13 EMBED Equation.3 1415и исходной 13 EMBED Equation.3 1415ширинами полосы называют абсолютным уширением: 13 EMBED Equation.3 1415.Степень деформации полосы при прокате характеризуют следующими показателями:
-относительное обжатие – отношение абсолютного обжатия к исходной толщине полосы:
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415
-коэффициент обжатия – отношение исходной толщины к конечной: 13 EMBED Equation.3 1415
-коэффициент вытяжки – отношение длины полосы после прокатки13 EMBED Equation.3 1415к исходной длине 13 EMBED Equation.3 1415: 13 EMBED Equation.3 1415
Поскольку объем металла после прокатки не изменяется, то 13 EMBED Equation.3 1415, тогда 13 EMBED Equation.3 1415
При обжатии полосы в валках увеличивается ее ширина. При заданном коэффициенте обжатия 13 EMBED Equation.3 1415/13 EMBED Equation.3 1415, вытяжка 13 EMBED Equation.3 1415 и коэффициент уширения13 EMBED Equation.3 1415/13 EMBED Equation.3 1415взаимосвязаны:
13 EMBED Equation.3 1415
Металл соприкасается с каждым из валков по дуге АВ, которую называют дугой захвата. Угол
· соответствующий этой дуге, называют углом захвата.








13 EMBED Equation.3 1415

· 13 EMBED Equation.3 1415


·



Объем металла, ограниченный дугами захвата АВ, боковыми гранями полосы и плоскостями входа АА и выхода ВВ, называют очагом деформации металла. Длина этого очага
13 EMBED Equation.3 1415,
угол захвата: 13 EMBED Equation.3 1415
Процесс прокатки металла обеспечивается трением, возникающим по контактным поверхностям валков с прокатываемой полосой. В момент захвата на металл действуют 2силы: радиальная сила N и тангенциальная сила Т.
13 EMBED Equation.3 1415,
где:f- коэффициент трения.
Для захвата металла валками должно осуществляться условие:
Тcos
· > Nsin
·
Fcos
·>sin
·f>tg
·.
Таким образом, для осуществления захвата металла валками необходимо, чтобы коэффициент трения между валками и заготовкой был больше тангенса угла захвата.


·


·

·
·
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415



При прокатке скорость металла при выходе из валков 13 EMBED Equation.3 1415больше окружной скорости вращения валков
·, а скорость при входе 13 EMBED Equation.3 1415меньше, т.е. 13 EMBED Equation.3 1415. В очаге деформации есть такое сечение, где окружная скорость вращения валков равна скорости движения металла. Это сечение называется нейтральным. Точку С на дуге захвата, в которой 13 EMBED Equation.3 1415, называют нейтральной, а соответствующий ее угол
· – нейтральным. Влево от нейтрального сечения скорость движения металла меньше скорости вращения валков, а справа – больше. Соответственно правую зону называют зоной отставания, вторую – зоной опережения.

Продукция прокатного производства.
Форму поперечного сечения прокатанной полосы называют профилем. Совокупность форм и размеров профилей, получаемых прокаткой, называют сортаментом. Сортамент прокатываемых профилей разделяется на четыре основных группы: сортовой прокат, листовой, трубы и специальные виды проката.
Сортовой прокат делят на профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник) и фасонные (швеллер, рельс, тавр, двутавр и др.). Цветные металлы – круг, квадрат прямоугольник.
Листовой прокат разделяют на толстолистовой (4-160мм), тонколистовой (менее 4мм) и фольгу (менее 0.2мм).
Трубы – бесшовные и сварные. Бесшовные трубы прокатывают диаметром 30 – 650мм с толщиной стенки 2 – 160мм из углеродистой и легированной стали, а сварные – диаметром 5 – 2500мм с толщиной стенки 0.5 – 16мм из углеродистых и низколегированных сталей.
Специальные виды проката – колеса, кольца, шары, периодические профили.
Способы прокатки.
Выделяют три основных вида прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую (косую).
При продольной прокатке заготовка деформируется между валками, вращающимися в разные стороны, и перемещаются перпендикулярно к осям валков. 13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 141513 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 141513 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 141513 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 141513 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415

При поперечной прокатке валки, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке и деформируют ее.
При поперечно-винтовой (косой) прокатке валки расположены под углом и сообщают заготовке при деформировании вращательное и поступательное движение.

Инструмент и оборудование для прокатки.
Инструментом для прокатки являются валки, которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими (для прокатки листов, лент), ступенчатыми (для прокатки полосовой стали) и ручьевыми (для сортового проката). Ручьем называют вырез на боковой поверхности валка, а совокупность двух ручьев образует калибр.
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
1 – бочка, 2 – шейка, 3 – трефа, 4 – калибр.
Комплект прокатных валков со станиной образуют рабочую клеть. Клети по числу валков могут быть двухвалковые (дуо), трехвалковые (трио), четырехвалковые (квадро) и многовалковые. Прокатные станы могут быть одноклетьевые и многоклетьевые.
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 141513 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 141513 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 141513 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
дуо трио квадро
По назначению прокатные станы делят на станы для производства полупродукта и станы для выпуска готового продукта. К первой группе относятся станы для прокатки слитков в полупродукт крупного сечения (блюминги, дающие заготовки для сортового проката, и слябинги, дающие заготовки для листового проката) и заготовочные, дающие полупродукт более мелкого сечения. К станам для производства готового продукта относят сортовые, листовые, трубные и специальные.


Общая технологическая схема прокатного производства.


Нагрев слитков


Прокатка слитков на
блюменге в блюмы и слябы


Обрезка концов, резка на части


Прокатка блюмов в заготовки
на заготовочных станах


Охлаждение, осмотр резка на части Охлаждение, осмотр,
зачистка слябов зачистка блюмов


Нагрев слябов Охлаждение, осмотр, Нагрев блюмов
зачистка заготовки


Прокатка на листовых Нагрев заготовок Прокатка на сортовых
станах станах

Прокатка на сортовых
станах


Охлаждение проката


Отделка и приемка
готового проката


Технология прокатки полупродукта, сортовой и листовой стали.

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

Прокатка бесшовных и сварных труб.
Прокатка бесшовных труб: - первой операцией является прошивка – образование отверстия в заготовке в горячем состоянии. При вращении разносных валков в металле возникают радиальные растягивающие напряжения. При этом в центре образуется «полость», «рыхлость» металла, которая облегчает прошивку отверстия оправкой. Последующую прошивку (раскатку) заготовки в трубу требуемого диаметра и толщины производят на раскатных станах продольной прокатки.

13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
Сварные трубы изготавливают из плоской заготовки (лист или лента). Операции: -1.формовка плоской заготовки в трубу;
2.сварка;
3.редуширование диаметра трубы.
Сварка производится следующими методами:
1.)печная сварка.
2.)электродуговая сварка.
3.)сварка под слоем флюса
4.)аргонодуговая сварка

13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
Волочение.
Волочение – процесс протягивания проволоки, прутка или трубы через отверстие фильеры (волочи), имеющей несколько меньшее сечение, чем исходная заготовка.
Волочению в холодном состоянии подвергают цветные металлы и их сплавы, низкоуглеродистые, углеродистые и легированные стали. Волочение осуществляется на волочильных станах.
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
Волока состоит из двух деталей: собственно волоки (фильеры) и обоймы. Фильера имеет 4 зоны: смазочную 1, деформирующую 2, калибрующую 3 и выходную 4. Угол рабочего конуса деформирующей зоны
·=2
·=10° ч 20° в зависимости от вида изделия и состава металла. Изготавливают фильеры из инструментальной стали, твердых сплавов и технических алмазов (для производства наитончайшей проволоки).
До начала волочения конец прутка металла заостряют с таким расчетом, чтобы он свободно входил в фильеру и выходил из нее с другой стороны. Этот конец захватывается тяговым механизмом, который протягивает пруток через волоку, подвергая его деформации – обжатию и вытяжке.
Заготовку перед волочением очищают от окалины, применяя обычно химическое травление в растворах кислот. На стальную заготовку, предназначенную для нескольких протяжек, после травления и промывки наносят подсмазочный слой путем дополнительной обработки – желтения, омеднения, фосфатирования и последующего известкования. Желтение – это легкое окисление (ржавление) заготовки. Омеднение производят в слабо подкисленном растворе медного купороса. Известкование осуществляют кратковременным погружением заготовки в кипящий известковый раствор. Далее заготовку сушат и наносят соответствующую смазку: минеральное масло, графит, мыло, эмульсии.
Процесс волочения регламентируется технологическими картами, в которых указывается:1) маршрут волочения, т.е. обжатие или коэффициент вытяжки по переходам;
2) температура и продолжительность промежуточного отжига для снятия наклепа;
3) режим травления для снятия окалины, полученной при отжиге.
Коэффициент вытяжки при волочении
· равен отношению площади поперечного сечения исходной заготовки 13 EMBED Equation.3 1415к площади сечения после протяжки13 EMBED Equation.3 1415.
13 EMBED Equation.3 1415
Обжатие
· при волочении – это отношение разности площадей поперечного сечения заготовки до протяжки и после нее к площади сечения заготовки до протяжки:
13 EMBED Equation.3 1415
Обычно при волочении
·=1.25ч1.3; обжатие
· до 30ч35%. При калибровании
·=8ч12%

Прессование.
Прессование- процесс выдавливания находящегося в контейнере металла через выходное отверстие матрицы. Прессование обычно применяют для обработки цветных металлов и сплавов, но иногда применяется и для стали.
Исходный материал для прессования – литые и прокатанные заготовки.
Продукция прессования:1) прутки диаметром 3 – 200мм;
2) трубы диаметром ш20чш400мм со стенкой толщиной 1.5 – 12мм;
3) фасонные профили.
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
Методы прессования: прямое и обратное.
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
При прямом прессовании заготовка 1, нагретая до необходимой температуры, помещается в контейнер 2 пресса. С одной стороны контейнера посредством матрицедержателя 3 закреплена матрица 4 с выходным отверстием. С другой стороны контейнера имеется пуансон 5 с пресс-шайбой 6 на конце. При работе пресса пуансон получает необходимое давление от плунжера и передает его через пресс-шайбу на заготовку, заставляя металл пластически деформироваться и вытекать через выходное отверстие матрицы. В конце прессования остается часть металла (прессоостаток), которая идет в отходы.

При обратном прессовании в контейнер 2 вместо пресс-шайбы входит полый пуансон 5 с матрицей 4. Пуансон и матрица давят на заготовку 1, в результате чего металл вытекает через отверстие матрицы в направлении, обратном перемещению пуансона. При обратном прессовании отходы металла уменьшаются на 5 – 6% и снижается усилие прессования на 25% - 30%. Однако этот метод имеет ограниченное применение из-за сложности конструкции оснастки.
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
При прессовании труб заготовка 1, помещенная в контейнер 2, сначала прошивается иглой 7. Передний конец иглы проходит через всю заготовку и выходит на некоторое расстояние из отверстия матрицы 4. Между стенками отверстия матрицы и иглой образуется кольцевой зазор, через который выдавливается металл пуансоном 5 с пресс-шайбой 6. При прессовании для уменьшения трения металла о стенки контейнера и более равномерного истечения металла из матрицы применяют смазку – смесь машинного масла с графитом, жидкое стекло и др.
Оборудование для прессования: гидравлические прессы с горизонтальным или вертикальным расположением плунжера.
Техническое прессование. Процесс прессования включает следующие этапы:
Подготовка слитка или заготовки к прессованию (удаление наружных дефектов, резка на мерные заготовки).
Нагрев заготовки до заданной температуры.
Подача нагретой заготовки в контейнер
Выдавливание металла из контейнера через отверстие матрицы.
Отделка полученного изделия (ломка заднего конца для полного удаления пресс-утяжины, резка на мерные длины, правка, разбраковка и удаление дефектов).
Коэффициент вытяжки: 13 EMBED Equation.3 1415,
Где 13 EMBED Equation.3 1415и13 EMBED Equation.3 1415- площади пеперечных сечений контейнера и отверстия в матрице. (
·=8ч50).
Степень обжатия: 13 EMBED Equation.3 1415,
· может достигать 90%.
Скорость прессования – скорость перемещения пуансона в контейнере, 13 EMBED Equation.3 1415.
Скорость истечения13 EMBED Equation.3 1415- скорость, с которой металл вытекает через отверстие матрицы: 13 EMBED Equation.3 1415.
Схема всестороннего сжатия при прессовании приводит к значительным напряжениям, действующим на инструмент. Поэтому инструмент работает в исключительно тяжелых условиях, испытывая, кроме высоких напряжений, действие высокой температуры. Износ инструмента особенно велик при прессовании сталей и других труднодеформируемых материалов. Инструмент для прессования изготавливают из высококачественных инструментальных сталей и жаропрочных сплавов.
Ковка на молотах и прессах (свободная ковка).
Ковка – вид горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется с помощью универсального инструмента. При этом металл свободно течет в стороны, не ограниченные рабочей поверхностью инструмента.
Оборудование для свободной ковки:
1.Пневматические молоты применяются для поковок массой до 50кг. Молот – машина ударного действия. Продолжительность деформации на нем составляет тысячные доли секунды. Металл деформируется за счет энергии, накопленной падающими частями молота к моменту его соударения с заготовкой. Поэтому молоты выбирают по массе падающих частей в зависимости от массы поковки. Часть энергии падающих частей расходуется на упругие деформации инструмента и колебания шабота – детали молота, на которую устанавливают нижний боек. Чем больше масса шабота, тем больше К.П.Д. Поэтому масса шабота должна быть в 15 – 20раз больше массы падающих частей, что обеспечивает К.П.Д. удара 13 EMBED Equation.3 1415. Молот имеет 2 цилиндра: компрессорный 9 и рабочий 8. Поршень 13 компрессорного цилиндра нагнетает воздух, приводящий в движение рабочий поршень 12. Возвратно0поступательное движение поршня компрессорного цилиндра осуществляется кривошипно-шатунным механизмом 14 от электродвигателя 11 через редуктор 10. Между компрессорным и рабочим цилиндрами имеется воздухораспределительное устройство, состоящее из кранов 6 и 7 с каналами. Через них сжатый воздух попеременно направляется в нижнюю и верхнюю части рабочего цилиндра и соответственно перемещает бабу молота вверх и вниз. Переключение кранов осуществляется педалью 1 или рукояткой.
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
1-педаль; 5-верхний боек; 10-редуктор;
2-шабот; 6,7-распределительные краны; 11-электродвигатель;
3-подушка; 8-рабочий цилиндр; 12,13-поршни;
4-нижний боек; 9-компрессорный цилиндр; 14-кривошипно-
шатунный механизм;
Масса падающих частей пневматических молотов от 50кг до 1т.
2.Паровоздушные молоты применяются для поковок массой от 30 до 300кг. Они приводятся в действие паром или сжатым воздухом давлением 0.7 – 0.9МПа. В зависимости от конструкции станины паровоздушные молоты бывают арочные, мостовые и одностоечные. Имеется два типа: молоты простого и двойного действия. В молотах первого типа пар или воздух осуществляет только подъем подвижных частей. Эти молоты встречаются редко. В молотах второго типа пар или воздух поднимает подвижные части и дополнительно увеличивает энергию удара молота.
Устройство молота самостоятельно [3 стр.77], [4 стр.276].
Масса падающих частей паровоздушных молотов от 1т до 8т.
3.Гидравлические прессы применяются для получения крупных поковок. Это машины статического действия. Выпускаются прессы для ковки металла усилием от 2 до 50МН.
Устройство пресса самостоятельно [4, стр.286ч278].



Инструмент для свободной ковки.
а)Основной
1. Бойки:
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
плоские вырезные
2.Плиты для осадки и прошивки:
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
нижняя верхняя

3.Оправки:
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
для вытяжки поковок для раскатки

4.Кольца оправочные:
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415


5.Прошивки:
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
сплошной пустотелый


6.Надставки:
13 EMBED AutoCAD.Рисунок.15 1415
сплошная пустотелая

7) Раскатки



Полукруглая
Клиновая

8) Пережимки



Круглая
Треугольная
Треугольная равносторонняя


9) Обжимки





10) Подкладки клиновые (откосы)




11) Топоры кузнечные



Односторонний
Двусторонний



Трапециидальный
Полукруглый


б) Поддерживающий инструмент: клещи, стойки, патроны
в) Мерительный инструмент: кронциркули, угольники, нутрометры, линейки, калибры, шаблоны.

Основные операции свободной ковки.
Основные операции: осадка (осадка без хвостовика, осадки с хвостовиком, осадка в подкладных кольцах), протяжка, протяжка с оправкой, разгонка, раскатка на оправке, передача, прошивка, скручивание, гибка, отрубка, разрубка.
Осадка – формообразующая операция, в процессе которой производится уменьшение высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения.
Разновидности осадки:
а) Осадка без хвостовика для получения поковок типа диска:

13 EMBED Word.Picture.8 1415

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

13 EMBED Word.Picture.8 1415








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

13 EMBED Word.Picture.8 1415

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

а) Разновидности протяжки:
13 EMBED Word.Picture.8 1415

В плоских бойках

13 EMBED Word.Picture.8 1415

В вырезных бойках
В комбинированных бойках


б) Протяжка с оправкой для получения полых поковок типа цилиндра:

13 EMBED Word.Picture.8 1415


в) Раскатка на оправке для получения относительно коротких тонкостенных поковок типа колец




г) Разгонка для получения плоских поверхностей




3) Передача – смещение одной части заготовки относительно другой при сохранении параллельности осей или плоских частей заготовки.
Пережим обычно делают на длину заготовки.

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


а) Двусторонняя прошивка.

13 EMBED Word.Picture.8 1415

б) Односторонняя прошивка на подкладном кольце.


в) Прошивка пустотелым прошивнем.
5) Скручивание – формообразующая операция, при которой производят поворот части заготовки вокруг продольной оси. Применяют при ковке многоколенных коленчатых валов, крупных сверл, бурильных инструментов и т.п.
6) Гибка – образование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы.


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

Разработка технологического процесса ковки на молоте.
Последовательность разработки тех. процесса:
1) Составление чертежа поковки с назначением припусков на механическую обработку, допусков на размеры поковки и напусков;
2) Определение веса и размеров заготовки с учетом веса и размеров с учетом всех отходов и необходимого укова;
3) Выбор кузнечных операций с указанием инструмента и приспособлений;
4) Выбор кузнечного оборудования;
5) Установление режимов нагрева и охлаждения поковок, выбор нагревательного устройства.

Составление технологического чертежа поковки.
Чертежа поковки составляют на основании чертежа готовой детали или чертежа обработанной поковки, поставляемой заказчику. Припуски на обработку и допуски на размеры поковки назначаются по ГОСТ 7829-70.
При составлении чертежа поковки руководствуются следующими правилами:
1) Контур поковок вычерчивают толстыми линиями, контур готовой детали тонкими;
2. Размеры по длине поковки с уступами проставляют от единой базы, за которую принимают торец выступа наибольшего сечения, не являющийся торцем поковки. Один концевой уступ включают в общую длину поковок;
3) Номинальные размеры поковки с предельными отклонениями записывают под размерной линией, номинальные размеры готовой детали записывают в скобках под размерной линией.

Определение веса и размеров заготовки.
Расчет размеров заготовки начинают с определения объема. Объем заготовки из проката:
Vзаг = Vпок + Vобс + Vуг
Где: Vзаг – объем заготовки; см3;
Vпок – объем поковки; см3;
Vобс – объем обсечек; см3;
Vуг – объем угара; см3.
Объем обсечек рассчитать затруднительно, поэтому пользуются эмпирическими данными. Отход на угар берут в процентах от массы нагреваемого металла. При нагреве в пламенной печи угар составляет 2%(2,5% от массы нагреваемого металла. При каждом подогреве угар составляет 1,5%. Для мелких и средних поковок дается суммарный процент отходов на обсечки и угар:

Группа поковок
Основные технологические переходы
Общий % отхода от массы поковки

Глухие фланцы, пластины, кубики, бруски
Осадка, обкатка, приглаживание
1,5(2,5

Фланцы с отверстиями, хомуты, подвески (без выдры)
Осадка, ковка в размер, прошивка
2

Шестерни глухие
Осадка, обкатка, засечка, растяжка, оправка кольцом
8(10

Гладкие валы, валики, бруски квадратные, многогранные
Вытяжка, обрубка, правка
5(7

Валы и валики с уступами или фланцами
Вытяжка, засечка, обрубка, правка
7(10

Валы и валики с двусторонними уступами
Вытяжка двусторонняя, засечка, обрубка, правка
10(15

Гаечные ключи, шатуны
Вытяжка, засечка, отделка головки, правка
15(18

Рычаги, сплошные рычаги, кривошипы
Вытяжка, обрубка, фасонная, штамповка
18(25

Коленчатые валы, рычаги двухплечие и т.п.
Вытяжка, гибка, обрубка
25(30


13 EMBED Equation.3 1415
где ( – процент отходов на обсечки и угар.

Вес заготовки.
G заг = 7,85 ( K( Vзаг
Где: Gзаг – вес заготовки; гр;
Vзаг – объем заготовки; см3;
K – коэффициент непрокатанности проката (внутренние полости).

Диаметр или сторона проката
50
100
150
200
250
300
350

К
1,02
1,03
1,04
1,05
1,06
1,07
1,08



Размеры заготовки.
Исходные размеры заготовки должны обеспечивать необходимую степень уковки или осадки с целью разрушения дендридной структуры металла и размельчения выросших при нагреве зерен металла.
Степень проработки металла по структуре при протяжке оценивается уковом «у», который определяется отношением первоначальной площади поперечного сечения заготовки к конечной площади поперечного сечения поковки.
Степень проработки структуры металла по сечению поковки при осадке оценивается величиной осадки, которая равна отношению конечной площади поперечного сечения поковки к начальной площади поперечного сечения заготовки.
Уков подразделяют на виды:
уков за операцию (переход) – у1;
уков за вынос (частный уков) – участ = у1 у2 уn;
уков за весь период ковки (общий уков) определяется для каждого сечения поковки и равен произведению частных уковов:
уобщ = у1част * у2част * у3частн
Аналогично определяется величина осадки:
qчаст = q1 * q2 * q3
qобщ = q1част * q2част * q3частн
Для заготовки из проката min уков равен:
уmin = 1,25 ; qmin = 1,4
Отсюда, для поковок, изготовляемых протяжкой:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Затем принимают ближайший больший диаметр проката по сортаменту и определяют длину заготовки:
13 EMBED Equation.3 1415
Для поковок, изготавливаемых осадкой, следует обеспечить необходимую величину осадки и предотвратить продольный изгиб заготовки:
13 EMBED Equation.3 1415
Объем заготовки:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Тогда для круглого сечения проката:
13 EMBED Equation.3 1415
Для квадратного сечения проката:
13 EMBED Equation.3 1415
По найденным размерам выбирают ближайшее сечение проката по сортаменты и определяют высоту заготовки, которая не должна превышать 0,75 полного хода бабы молота.

Дефекты ковки.
Причинами брака могут быть дефекты исходного материала, дефекты заготовок при нагреве, а также дефекты, вызванные отклонениями от установленного технологического процесса. Причиной брака могут быть наружные и внутренние дефекты. Трещины и другие поверхностные дефекты при ковке не устраняются. Окалина при ковке вдавливается в металл и образует вмятины. На последних операциях ковки при охлаждении заготовок из-за недостаточной пластичности металла могут образоваться трещины. При неправильном нагреве в результате выгорания углерода на поковке из высокоуглеродистой стали может образоваться обезуглероденная поверхность, глубина которой будет превышать припуск на обработку, вследствие чего снижается твердость поверхности после термообработки.
При интенсивной протяжке заготовки круглого сечения на концах получаются вогнутые концы (голенища).
При несоблюдении температурного режима ковки или недоброкачественном исходном материале образуются наружные трещины. Внутренние разрывы чаще всего возникают вследствие неправильного ведения ковки.
При недостаточной проковке слитка в поковке может остаться крупная кристаллическая литая структура, обусловливающая ее пониженные механические свойства.

Горячая объемная штамповка.
Горячая объемная штамповка – это вид обработки металлов давлением, при котором деформация нагретого металла со всех сторон ограничена рабочей поверхностью инструмента (штампа).
Рабочая полость штампа называется ручьем. В зависимости от количества ручьев штампы бывают одноручьевые и многоручьевые. Обычно в многоручьевых штампах количество ручьев не более 6. В них производятся последовательное приближение контура исходной заготовки к контуру готовой поковки. Ручьи делятся на заготовительные, для предварительной штамповки и для окончательной штамповки.
Поскольку характер течения металла в процессе штамповки определяется типом штампа, то этот признак можно считать основным для классификации способов штамповки: штамповка в открытых и закрытых штампах.
В открытых штампах имеется заусенечная канавка для выхода излишков металла при штамповке. Это позволяет не предъявлять высоких требований к точности заготовки по массе. Заусенец затем обрезают в специальных штампах.

В закрытых штампах заусенечная канавка отсутствует. Поэтому необходим точный расчет размеров и точная отрезка исходной заготовки, что затруднительно.


В то же время штамповка в закрытых штампах имеет ряд преимуществ:
нет отходов металла на заусенец;
поковки имеют более благоприятную микроструктуру, т.к. волокна обтекают контур поковки, а не перерезаются в месте выхода металла в заусенец.
В настоящее время более распространена штамповка в открытых штампах.
В качестве заготовок для горячей объемной штамповки в подавляющем большинстве случаев служит прокат круглого, квадратного, прямоугольного сечений, периодический.
По сравнению с ковкой штамповка имеет ряд преимуществ:
можно получать поковки сложной формы без напусков;
получаются более точные поковки с меньшими припусками, вследствие чего сокращается объем последующей обработки резанием;
более высокая производительность.
В то же время штамп – дорогостоящий инструмент и пригоден для изготовления одной конкретной поковки. Поэтому штамповка экономически выгодна только при изготовлении достаточно больших партий одинаковых поковок.
Для объемной штамповки требуется гораздо больше высокое усилие деформирования, чем для ковки. Поэтому изготавливают в основном мелкие и средние поковки массой до 20(30 кг.
В качестве оборудования для горячей объемной штамповки применяются штамповочные паровоздушные молоты, кривошипные горячештамповочные прессы, горизонтально-ковочные машины, горячештамповочные автоматы, гидравлические прессы, винтовые фрикционные прессы.
Технологический процесс горячей объемной штамповки состоит из:
1) Разделка проката на мерные заготовки (резка на сортовых ножницах и в штампах; ломка на хладноломах; резка механическими ножовками; резка дисковыми зубчатыми, гладкими и абразивными пилами; газовая резка);
2) Нагрев заготовок под штамповку;
3) Штамповка заготовок;
4) Термическая обработка поковок;
5) Отделка поковок (обрезка заусенца и прошивка перемычки, правка, очистка от окалины, калибровка).
В соответствии с этими операциями в цехах горячей штамповки имеются заготовительные, штамповочные, термические и отделочные отделения.
Штамповка на молотах.
Штамповочные молоты.
Для штамповки применяются следующие виды молотов:
штамповочный паровоздушный молот двойного действия;
паровоздушный штамповочный бесшаботный молот;
кузнечный паровоздушный молот;
фрикционный штамповочный молот с доской.

Устройство штамповочного паровоздушного молота двойного действия.
Паровоздушные молоты работают либо паром под давлением 7(9 атм, либо сжатым воздухом под давлением 6(7 атм.
Молот состоит из рабочего цилиндра 28, в котором перемещается поршень 27 со штоком 22, закрепленным в бабе 17. Баба с верхней частью штампа 16 перемещается в направляющих 18. Нижняя часть штампа 15 крепится к подушке 14 клином. На шаботе 13. Управление молотом осуществляется посредством системы рычагов. При нажатии педали 12 золотник 4 занимает верхнее положение.
Пар через паровоздушную трубу 2, зонтиковый цилиндр 30, обтекает среднюю часть золотника 4, попадает в верхнюю часть рабочего цилиндра 28 (рабочий ход). Пар из нижней части полости цилиндра выходит через внутреннюю полость золотника и трубу 5.

При нижнем положении золотника (педаль в свободном положении) пар поступает в нижнюю полость цилиндра (подъем поршня и бабы). Обработанный пар из верхней полости цилиндра выходит через трубу 5. Баба молота может совершать автоматическое качание посредством рычага 9. Коротким своим плечом 8 рычаг передает движение золотнику. Когда баба идет вниз, золотник опускается, пар поступает в нижнюю полость цилиндра, заставляя бабу изменить направление движения. Затем цикл повторяется. Для нанесения удара нужно нажать на педаль 12 в тот момент, когда баба идет вниз. Тогда точка 8 переместится вверх, и тяга 7 резко поднимет золотник, а тяга 6 откроет на полное сечение дроссель 3, и произойдет удар. Если затем отпустить педаль, то сабля 9, оставаясь все время прижатой к скосу на бабе, вызывает моментальный подъем бабы и ее автоматические качания. Таким образом, выбирая момент и силу нажатия на педаль, штамповщик регулирует удар.
Паровоздушные штамповочные молоты по принципу действия не отличаются от ковочных, но имеют следующие конструктивные особенности:
1). Станины штамповочных молотов крепятся непосредственно на шаботе и не имеют самостоятельных фундаментов. Вес шабота делается равным 20-кратному весу падающих частей молота;
2). Закрепленные на стойках направляющие находятся в соприкосновении с бабой до смыкания штампов, что обеспечивает точность центрирования ручьев.

Паровоздушные штамповочные бесшаботные молоты
Обычные паровоздушные молоты имеют тяжелые шаботы и фундаменты под ними; удары молотов вызывают колебания грунта, вредно отражающиеся на близлежащих зданиях и оборудовании. Поэтому, когда требуются молоты с весом падающих частей более 4 т., часто применяют бесшаботные молоты, у которых вместо шабота установлена вторая баба.
При ударе обе бабы двигаются навстречу одна другой. Связь между ними осуществляется с помощью стальной ленты или гидравлически.

Фрикционные молоты с доской.
Эти молоты относятся к механическим молотам простого действия, т.е. у них сила трения между роликами и доской используется только для подъема падающих частей. Преимущество такого молота заключается в том, что для их работы не нужны пар или воздух, они могут работать автономно.

1п-1з – чугунные ролики;
2 – эксцентричная цапфа;
3,20 – прижимные колодки;
4 – поворотный рычаг;
5 – передняя тяга;
6 – рейка регулировки хода бабы;
7 – винтовой регулировочный зажим;
8 – рукоятка управлений;
9 – тяга;
10 – педаль управления;
11 – шабот;
12 – рычаг;
13 – пружина;
14 – палец;
15 – выключающий рычаг;
16 – деревянный штырь;
17 – баба;
18 – регулировочная гайка;
19 – доска;
21 – тяга;
22 – клин;
23 – задняя тяга.


Молотовые штампы, их классификация.
Молотовые штампы с технологической точки зрения можно классифицировать как показано в таблице.
По применяемому оборудованию штампы делят на закрепляемые в бабе и шаботе, штамповочного молота и подкладные, свободно устанавливаемые на бойке ковочного молота; по способу штамповки – на открытые (с облойными канавками) и закрытые (безоблойные). По количеству ручье штампы бывают одноручьевые и многоручьевые. В закрепленных открытых штампах размещают до 6-ти ручьев; в подкладных открытых и закрытых – один-два ручья.
Молотовые штампы имеют рабочие элементы и элементы для крепления, установки и транспортировки штампа.

Характеристика штампов
Характеристика способов штамповки
Схема штампа

По оборудованию
По типу

одноручьевой
многоручьевой

Закрепленные (на штамповочных молотах)
Открытые
Штамповка в закрепленных открытых штампах




Закрытые
Штамповка в закрепленных закрытых штампах



Незакрепленные или подкладочные(на ковочных молотах)
Открытые
Штамповка в незакрепленных (подкладных) открытых штампах




Закрытые
Штамповка в подкладных закрытых штампах




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






Классификация штамповых ручьев.
Ручьи молотовых штампов делятся на 3 группы: заготовительные. Штамповочные, отрубные (ножи).
Заготовительные ручьи бывают 4-х видов. Ручьи первого вида служат для перераспределения металла по сечению заготовки и имеют связующие 4 подгруппы:
1. Пережимной ручей применяют для пережима заготовки с уменьшением площади поперечного сечения на одном участке и незначительным перемещением металла в соседних участках. (За 1-2 удара без кантовки)

1 – исходная заготовка;
2 – сечение больше исходной заготовки;
3 – сечение меньше исходной заготовки;
4 – пережатая заготовка в минимальном сечении.

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


1 – исходная заготовка;
2 – место набора;
3 – подкатанная заготовка в минимальном сечении.

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

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

1 – исходная заготовка;
2 – протянутая заготовка;
3 – ручей.
По протягиваемому участку наносят ряд последовательных ударов с кантовкой на 90( и перемещением в осевом направлении.
Ручьи второго вида служат для придания заготовке формы, близкой к форме поковки в одной плоскости при одновременном незначительном перемещении осевом перемещении металла, и имеют 2 подгруппы:
1. Формовочный ручей применяют для придания заготовке формы, приближающейся к периметру поковки, путем обжатия ее на отдельных участках за один удар, после чего ее кантуют на 90( и укладывают в штамповочный ручей.

1 – исходная заготовка;
2 – профиль формовочного ручья.

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

После кантовки на 90( заготовку укладывают в штамповочный ручей.
Ручьи 3-го вида служат для увеличения размеров заготовки за счет уменьшения ее высоты (осадкой) или толщины (расплющиванием) и имеют две группы:
1. Площадка для осадки – применяют для осадки исходной заготовки, иногда с выдавливанием или частичной прошивкой (за несколько ударов до)
достижения требуемой высоты).
2. Площадка для расплющивания – применяют для расплющивания исходной заготовки, иногда с местным пережимом металла (за несколько ударов).

Ручьи 4-го вида служат для совмещения в одном ручье двух разнотипных заготовительных операций и имеют 5 подгрупп.
1. Формовочно-подкатный ручей применяют для набора металла при необходимости его одностороннего смещения. По заготовке наносят2-4 удара, сопровождая кантовкой на 90(. После последнего наиболее сильного удара заготовку еще раз кантуют на 90( и в таком положении укладывают в штамповочный ручей.

2. Формовочный протяжной ручей применяют для протяжки заготовки на определенном участке с последующей формовкой в том же ручье. После протяжки на протяжном пороге заготовку подвигают до конца ручья и деформируют одним сильным ударом.

3. Протяжно-прокатный ручей применяют для протяжки заготовки с последующей подкаткой в том же ручье. При этом требуется обычно предварительная оттяжка клещевины.


1 – протяжной порог;
2 – подкатный ручей;
3 – заготовка.

4. Прокатно-протяжной ручей применяют для одновременной подкатки и протяжки различных элементов заготовки путем устройства протяжного порога и свободного выхода в тыльной части.

5. Заготовительно-посадочный ручей применяют для осаживания или расплющивания исходной заготовки в соединении с выдавливанием металла.

Получаемая в этом случае заготовка по форме и размерам приближается к готовой поковке.


Штамповочные ручьи бывают 3-х видов:
1. Заготовительно-предварительный ручей служит для получения формы, близкой к чистовой, и одновременно на некоторых участках выполняет роль заготовительного ручья. (За 2-5 ударов, иногда с кантовкой перед штамповкой на 180(.)

1 – заготовительно-предварительный ручей;
2 – чистовой ручей.

2. Черновой ручей – имеет форму, весьма близкую к чистовому ручью. Применяют для повышения стойкости чистового ручья.
3. Чистовой ручей –применяют для получения отчетливо оформленной конфигурации поковки в соответствии с требованием чертежа и ТУ.

Отрубной нож применяют для отделения отштампованных поковок от прутка.


Технологические требования к конструкции горячештампованных поковок. Конструирование горячештампованных поковок.

Технологические требования к конструкции.
1. Уклоны.
Уклоны в горячештампованной поковке назначают для того, чтобы ее можно было легко вынуть из штампа. Если по конструктивным соображениям уклоны в детали желательны, то их следует принимать максимально возможными. Если же они нежелательны, то их величину назначают не более указанной в таблице (ГОСТ 75005-89).


Оборудование
Штамповочные уклоны, град.


Наружная поверхность
Внутренняя поверхность

Штамповочные молоты, прессы без выталкивателей
7
10

Прессы с выталкивателями, горизонтально-ковочные машины
5
7

Горячештамповочные автоматы
1
2


2. Радиусы закруглений.
Радиусы скруглений бывают двух видов: наружные R1 и внутренние R2. При постепенном заполнении углублений штампа, в углах образуются естественные радиусы R1. Для штампованных поковок они являются наилучшими. Но когда вместо естественного радиуса R1 (равного, например, 8(10 мм) конструктор требует R1 = 1,5(1,0 мм, то для того, чтобы вдавить металл в углы таких радиусов, приходится увеличивать мощность механизма в 4(5 раз.

Внутренний радиус R2 нельзя занижать по той причине, что это приведет к складкам в переходах. Кроме того, малые радиусные кромки пуансонов быстро изнашиваются.

Поэтому радиусы скруглений в углах горячештампованных поковок следует назначать по возможности бо(льшими. Если же по конструкции детали они не желательны, то радиусы следует назначать не менее, чем указано в таблице (ГОСТ 7505-89):

Масса поковки, кг
Минимальная величина радиусов закруглений, мм. При глубине полости ручья штампа, мм


( 10
10(25
25(50
>50

( 10
1
1,6
2,0
3,0

1(6,3
1,6
2,0
2,5
3,6

6,3(16
2,0
2,5
3,0
4,0

16(40
2,5
3,0
4,0
5,0

40(100
3,0
4,0
5,0
7,0

100(250
4,0
5,0
6,0
8,0


3. Тонкие полотна и перемычки.
Самым сложным и важным в горячей штамповке считают вопрос о тонких полотнах. Под тонким полотном понимают не только деталь, имеющую прямоугольное сечение небольшой толщины, но и тонкую часть сечения детали. Чем меньше величина тонкого полотна, тем больше требуется усилие штампового оборудования.
Если полотно выполнить с небольшим уклоном в любом направлении, то его ширину можно увеличить примерно вдвое. Подобные уклоны облегчают течение металла.
Нежелательно
Допустимо
Рекомендуется








4. Радиусы переходов в наружных очертаниях.
Когда заготовки уложена в штамп и начинается процесс штамповки, металл в изгибах течет по направлениям, расположенным под прямым углом одно к другому.

Эти два потока сталкиваются за пределами детали (в объемных канавках) и местах соприкосновения образуют складку, которая часто проникает в тело поковки. При этом, уем меньше радиус перехода, тем глубже и неизбежнее складка, которая всегда выводит поковку в брак.

5. Симметричность уклонов.
Разные углы боковых уклонов для одного и того же ребра вызывают эксцентричность ударов и сдвиги штампов.

6. Скошенные ребра.
Никогда нельзя делать переменным угол бокового наклона ребра. Он должен быть постоянным и равняться: 3,5,7 или 10(. Размер гребня у таких ребер лучше проектировать постоянным.
Нежелательно
Допустимо
Рекомендуется




7. Линия разъема.
Поверхность разъема штампа, пересекаясь с боковыми поверхностями ручья штампа, образует линию разъема.
Линия разъема должна гарантировать удаление поковки из верхней и нижней частей штампа;
Линия разъема должна обеспечивать наименьшую глубину и наибольшую ширину ручья, т.е. она должна совпадать с плоскостью двух наибольших габаритных размеров поковки;
Концы детали желательно располагать на одной высоте, иначе при штамповке будут получаться сдвиги;
Линия разъема по горизонтали должна быть по возможности прямой, а не ломаной;
Если поковка не симметричная, то наибольшую ее часть размещают в нижней половине штампа, где легче расположить выталкиватели. Иногда бывает возможно все тело поковки разместить в нижней части штампа, а верхнюю запроектировать гладкой.


Конструирование горячештампованных поковок.
Назначение допусков и припусков.
1. При конструировании горячештампованной поковки назначаются технологические напуски, припуски на механическую обработку, допуски на размеры поковки, радиусы закруглений, технологические уклоны, определяются размеры исходной заготовки.
Припуски на механическую обработку и допуски размеров поковки назначают в зависимости от массы поковки, размеров детали, вида оборудования, класса точности поковки, степени сложности поковки, материала и шероховатости поверхности согласно ГОСТ 7505-89.
Горячештампованные поковки по точности делятся на 5 классов: Т1, Т2, Т3, Т4, Т5. Класс точности зависит от вида оборудования и тех процесса штамповки.

Оборудование, технологические процессы
Класс точности


Т1
Т2
Т3
Т4
Т5

Кривошипные горячештампованные прессы:
открытая штамповка




+

+

закрытая штамповка

+
+



Выдавливание


+
+


Горизонтально-ковочные машины



+
+

Прессы винтовые, гидравлические



+
+

Горячештампованные автоматы

+
+



Штампованные молоты



+
+

Калибровка объемная
+
+




Прецензионная штамповка
+





По группе стали поковки делятся на 3 группы М1, М2, М3:
М1 – сталь с содержанием углерода до 0,35% и легирующих элементов до 2%.
М2 – сталь с содержанием углерода свыше 0,35 % до 0,65 % или легирующих элементов свыше 2 % до 5 %.
М3 – сталь с содержанием углерода свыше 0,65 % или легирующих элементов свыше 5 %.
По сложности формы поковки делятся на 4 степени сложности: С1, С2, С3, С4, где С – отношение массы (объема) поковки к массе (объему) простой геометрической фигуры, в которую вписывается поковка: 0,63 < С1; 0,32 < С2
· 0,63; 0,16 < С3
· 0,32; С4
·0,16.
Ориентировочную величину расчетной массы поковки допускается вычислять по формуле:
Мп = Мд*Кр,
где Кр – коэффициент, учитывающий припуски и напуски (ГОСТ 7505-89).

2. Правила оформления чертежа горячештампованной поковки:
1) Чертеж поковки рекомендуется составлять в масштабе 1:1.
2) Контуры готовой детали на чертеже поковки следует вычерчивать штрихпунктирной или тонкой линией.
3) Размеры готовой детали можно проставить в скобках под размерами поковки.
4) Размерные линии для нанесения размеров поверхностей с уклонами проводят от вершин уклонов.
5) Необходимо указать установочные базы для обработки резанием и от них проставить размеры с допусками.

3. Конструирование наметки под прошивку.
При штамповке в штампах с одной поверхностью разъема нельзя получить сквозные отверстия в поковке, поэтому делают только наметку отверстия с перемычкой, удаляемой в последствии на обрезном штампе.
Толщина плоской перемычки может быть определена по формуле:
S = 0,45
·(dоп – 0,25h2 – 5) + 0,6
·(h/2) ,
где: dоп – диаметр отверстия поковки;
h – высота (толщина) поковки


















Если глубина прошивки h/2 меньше диаметра прошиваемого отверстия в 2,5 раза и более, то проштамповать плоскую наметку трудно. В таких случаях для облегчения раздачи детали в стороны рекомендуются вместо плоских перемычек с раскосом, у которых Smin = 0,65S, а Smax = 1,35S; d1 = 0,12 dоп + 3 мм; r1 = r + 0,1 h/2 + 2 мм, где r – внутренний радиус закруглений длинной поковки.
Для получения тонких перемычек в их центре проектируется магазин. При этом радиус закругления r2 должен быть вдвое меньше радиуса в предварительном ручье r1, а размеры b и h3 определяются как для нормального заусенца для данной поковки.


4. Расчет заусенечной канавки штампа.
Наиболее часто применяются канавки следующего типа:








Для кривошипных прессов

Заусенечная канавка имеет пережимной мостик, предназначенный для облегчения обрезки облоя.
Толщина пережимного мостика определяется по формуле:
h3 = 0,015 dнп ,
где: dнп - наружный диаметр поковки.
Размеры канавки перемычки нормализованы и выбираются по таблице:


h3
h1
b
b1
Площадь сечения заусенечной канавки, см2

1
0,6
3
6
18
0,52

2
0,8
3
6

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Определение размеров исходной заготовки.
Объем заготовки определяется по формуле:
Vзаг = (Vп + Vз + Vпер)*(100+
·)/100 ,
где Vп – объем поковки, см3;
Vз – объем заусенца, см3;
Vпер – объем перемычки, см3;

· – угар, %.

· = 0,3 % 1,0 % при нагреве в электропечах;

· = 2 % 3 % при нагреве в пламенных печах.
Объем заусенца:
Vз = КSз Рп ,
где: Sз – площадь сечения канавки для заусенца;
Рп – периметр поковки по разъему штампа;
К – коэффициент заполнения канавки (К = 0,5).
Объем перемычки для круглого отверстия:
Vпер = (
· d2оп )/4 * S.
Зная объем заготовки, определяют ее размеры, пользуясь тремя уравнениями для случаев, встречающихся на практике:
1. Если известен диаметр заготовки ( в результате разработки переходов тех. процесса), например, когда заготовка перед штамповкой протягивается и диаметр исходной заготовки Дзаг берут по площади максимального сечения поковки плюс площадь облоя (ближайший больший по сортаменту), то
Lзаг = 1,273 Vзаг/ Д2заг (1)
2. Если известна длина, как, например, у поковок удлиненной формы, не имеющих резких переходов и штампуемых , то:
Дзаг = 1,13
·(Vзаг/ Lзаг ) (2)
3. Если поковки штампуются на торец, то:
Дзаг = 1,08 3
· (Vзаг/m), (3)
где m = Lзаг / Дзаг = 1,5 ч 2,5
6. Особенности расчета заготовки для безоблойной штамповки.
Порядок расчета:
1) Предварительно на размеры поковки назначают такие допуски, чтобы отклонение объема поковки, вызванные отклонением горизонтальных и вертикальных размеров, были одинаковыми;
2) Определяют расчетный объем поковки по максимально изношенному штампу (т.е. с max размерами);
3) По максимальному размеру поковки с учетом угара определяют наименьший размер заготовки;
4) По наименьшим размерам заготовки устанавливают линейные положительные допуски на резку и положительные отклонения объема (веса) заготовки;
5) для учета отклонений объема заготовки устанавливают дополнительные допуски на вертикальные размеры поковки, которые прибавляют к вертикальным допускам на поковку, установленным ранее в зависимости от износа штампа.
Если в безоблойной штамповке предусмотрены полости для поглощения излишков металла, вызванных неточностью размеров заготовки, то п.5 отпадает;
6) По наименьшему объему заготовки по формулам 1, 2 или 3 определяют наименьшие размеры заготовки, учитывая, что заготовка должна свободно укладываться в ручей штампа в нагретом состоянии и при этом должно быть обеспечено ее надежное центрирование.


Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах.
Особенности штамповки на кривошипных прессах.
Основные особенности штамповки на КГШП по сравнению со штамповкой на молотах – это жесткость станины пресса при постоянной длине хода, безударный характер нагрузки и наличие выталкивающих устройств.
Поэтому штамповка на КГШП имеет следующие преимущества:
1) Наличие выталкивателей позволяет уменьшить штамповочные уклоны до 10 ч 30, а в некоторых случаях вовсе отказаться от них.
2)Жесткая конструкция пресса, надежное направление ползуна, постоянство хода пресса, направляющие колонки и втулки штампа позволяют повысить точность поковок. Припуски и допуски при штамповке на КГШП уменьшаются на 20 ч 35 % по сравнению со штамповкой на молоте.
3) Высокая производительность КГШП по сравнению с молотом объясняется уменьшением числа ходов, требующихся для штамповки, которое всегда равно количеству ручьев штампа.
4) КГШП дают возможность осуществлять штамповку выдавливанием, которая позволяет изготовлять поковки с высокими механическими свойствами и очень близкими размерами к чистовой детали.
5) Постоянство хода КГШП обеспечивает одинаковую степень обжатия, а постоянство скоростей хода ползуна для соответствующих углов поворота коленчатого вала – одинаковую скорость деформации при тех же углах поворота. Это обеспечивает стабильность размеров и механических свойств.
6) Высокая стойкость штампов кривошипных прессов объясняется малым временем пребывания горячего металла в ручье штампа; безударным характером деформации; применением выталкивателей, исключающих застревание поковок в штампах; составной конструкцией прессовых штампов, позволяющих каждому ручью работать до полного износа.
7) При штамповке на молоте штамповщик должен регулировать количество и силу ударов, что требует высокой квалификации. При штамповке на КГШП точность обеспечивается настройкой штампа и пресса, поэтому требуется менее квалифицированный штамповщик.
8) Экономический (приведенный к энергии топлива) коэффициент полезного действия штамповочного молота около 3 %, а КГШП – в два раза выше (6ч8 %).
Недостатки штамповки на КГШП:
Стоимость КГШП в 3-4 раза выше стоимости молота;
Возможность заклинивания и поломки прессов при крайнем нижнем положении ползуна;
Меньшая универсальность пресса – из-за жесткого хода ползуна не применяют протяжку и подкатку заготовок;
Необходимость очистки заготовок перед штамповкой от окалины;
Необходимость применения большего числа ручьев из-за худшего заполнения глубоких полостей;
Более сложная конструкция штампов.

Особенности течения металла при штамповке на КГШП.
Законы течения металла при штамповке на молоте и КГШП неодинаковы. При штамповке на молоте заполнение полости ручья штампа происходит за несколько ударов с большими скоростями, при штамповке на КГШП за одно нажатие.
При штамповке на молоте вследствие больших скоростей более интенсивному деформированию подвергаются верхние слои металла, поэтому заполнение верхнего ручья штампа происходит быстрее, чем нижнего.
При штамповке на прессе деформация охватывает сразу весь объем металла. Объемы металла, прилегающие к поверхности штампа, быстро охлаждаются, в результате чего происходит интенсивное течение металла от центра к периферии. Поэтому ручей может оказаться незаполненным из-за чрезмерного вытекания металла в облой. Наиболее рациональным средством предотвращения вытекания металла в облой и более интенсивного заполнения ручья прессового штампа является увеличение количества ручьев с целью постепенного приближения формы заготовки к форме поковки. Другим способом является уменьшение канавки и увеличение его ширины.

Конструкция прессовых штампов.
Безударный характер нагрузки на КГШП позволяет применять штампы со следующими конструктивными особенностями по сравнению с молотовыми штампами:
1) Штампы изготовляются сборными. Ручьи выполняются во вставках из инструментальных сталей. В каждой вставке, как правило, по одному ручью. Вставки устанавливаются в пакеты, изготовленные из конструкционной стали. Это позволяет:
а) экономить дорогостоящую инструментальную сталь;
б) производить замену изношенных вставок поотдельности;
в) снизить себестоимость изготовления штампа.
2) Пакеты выполняются с направляющими колонками, что позволяет надежно центрировать верхние и нижнее части ручьев.
3) Пакеты можно крепить не за счет “ласточкиного хвоста”, а при помощи болтов. Это упрощает конструкцию крепления и облегчает настройку штампа.
4) Прессовые штампы имеют выталкиватели для удаления поковки. Это позволяет уменьшить величину уклонов и дает возможность автоматизации производственного процесса.
В штампах КГШП предусматривают заготовительные и штамповочные ручьи. К Заготовительным штампов КГШП относят пережимной, формовочный, гибочный ручьи и площадку для осадки. К штамповочным ручьям относят предварительный, окончательный и заготовительно-предварительный ручей. Ручьи конструируют с учетом основных особенностей горячей штамповки на прессах:
- поверхности разъема вставок не должны соприкасаться при штамповке. Между верхней и нижней вставками необходим зазор не меньше толщины заусенца;
- на вставке, как правило, располагают только один ручей;
- размеры ручьев надо взаимно увязывать так, чтобы в окончательном ручье деформация шла, по возможности, осадкой, а не выдавливанием.

Штамповка на КГШП выдавливанием.
Кривошипные прессы дают возможность осуществлять прогрессивный технологический процесс штамповки выдавливанием, который позволяет изготовлять поковки с высокими механическими свойствами и близкими по форме и размерам к готовой детали. Существует прямой, обратный и комбинированный способы выдавливания.
При прямо выдавливании
металл пуансоном перемещается
из полости матрицы сквозь имею-
щиеся в ней отверстие. При этом
весь объем заготовки перемещается
к рабочему отверстию и трение ме-
тала о стенки полости приводит к значи-
тельной неоднородности деформации.
При обратном выдавливании металл
вытесняется через отверстие в пуансоне. При этом
в каждый данный момент процесса деформи-
руется лишь часть заготовки, находящаяся
в непосредственной близости к рабочему
отверстию.
При обратном выдавливании происходит одновременное течение металла в обоих направлениях.
Разновидностью выдавливания является закрытая прошивка. При закрытой прошивке обрабатываемый металл
вытекает в концевой зазор между пуансоном и
матрицей.
Параметры выдавливания:
- коэффициент вытяжки

· = F/f
- коэффициент обжатия
q = f/F = 1/
·
- степень деформации или относительное обжатие
· = (F-f)/F = 1 – f/F = 1 – 1/
·
- скорость истечения металла из очка матрицы
· = FV/f
где: F – площадь поперечного сечения контейнера,
f – площадь поперечного сечения очка матрицы (или хвостовика, получаемого выдавливанием),
V – скорость движения пуансона, м/сек.
При выдавливании литых заготовок из цветных металлов степень деформации
· должна ровняться 80 ч 85 %, для остальных поковок 15 ч 95 %.
Штамповку за один переход без образования торцевого облоя можно осуществлять при
·
· 7,5 ч 8,5. При большем
· штамповку следует производить за 2 перехода.

Устройство и принцип работы КГШП.
КГШП выпускаются с усилием от 630 до 10000 т. для штамповки поковок, требующих усилий более 10000 т, применяют гидравлические штамповочные прессы.
КГШП имеют следующие основные узлы: станина, главный и приводной валы, ползун и шатун, стол пресса, муфту выключения, тормоз, верхний и нижний выталкиватели, электродвигатель, систему смазки, систему управления.
Рабочие части пресса приводятся в движение от электродвигателя (1), установленного на станине пресса. При помощи клиноременной передачи от шкива (2) движение передается маховику (3), укрепленному на валу (5). Маховик оборудован фрикционным предохранительным устройством, не допускающим перегрузки вала. Для остановки маховика предусмотрен
вспомогательный
тормоз (4), автоматически включающийся после выключения электродвигателя. Вал (5) вращает шестерню (6), которая сцеплена с шестерней (7), приводящей в движение коленчатый вал (9), перемещающий при помощи шатуна (11) ползун (12). Включение кривошипно-шатунного механизма осуществляется пневматической муфтой (8), которая управляется ножной педалью. После выключения муфты кривошипно-шатунный механизм останавливается ленточным тормозом (10).
Кинематическая схема КГШП
Верхняя половина штампа крепится к ползуну, нижняя – к столу (13), снабженному двухклиновым устройством для регулирования высоты штампового пространства.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ).
Особенности штамповки на ГКМ.
Горизонтально ковочные машины представляют собой горизонтальные КГШП усилием 100 – 3150 т. Кроме главного ползуна они снабжены зажимным ползуном, движущимся перпендикулярно главному и развивающим усилие, равное 0,4 ч 0,6 усилия главного ползуна. На ГКМ обычно штампуют поковки типа стержня с фланцем (болты, клапана), кольца, стаканы.
Штамп ГКМ состоит из 3 –х частей: неподвижной и подвижной матриц и подвижного пуансона.
Основные преимущества штамповки на ГКМ:
1. Высокая производительность;
2. Высокое качество поковок;
3. Экономичное расходование металла (безоблойная штамповка);
4. Возможность получения сложных по конфигурации поковок (наличие двух взаимно перпендикулярных плоскостей разъема);
5. Возможность штамповки непосредственно из прутка или трубы.
На ГКМ обычно используются многоручьевые штампы. Основными операциями являются: высадка (высадка с набором), прошивка, пробивка, отрезка.

Высадка в матрице





Высадка в пуансоне

1 – неподвижная матрица
2 – подвижная матрица
3 – поковка
4 – пуансон
5 - упор











Прошивка Пробивка (просечка)
Штамповка в ручье ГКМ представляет следующие этапы:


1. Конец нагретого прутка укладывают в неподвижную матрицу (1) до упора (4).







2. Подвижная часть матрицы зажимает пруток, образуя рабочую полость. А упор отходит в нейтральное положение.







3. Пуансон деформирует конец прутка с образованием поковки.









4. Подвижная матрица и пуансон отходят в исходное положение, а пруток с поковкой переносят в следующий ручей.





Устройство и принцип действия ГКМ.














1 – электродвигатель
2 – клиноременная передача
3 – маховик
4 – ленточный пневматический тормоз
5 – приводной вал
6, 7 – шестерни
8 – коленчатый вал
9 – шатун
10, 12 – ролики
13 – боковой ползун
14 – передний подвижный упор
15 – высадочный ползун
16 – неподвижная матрица
17 – подвижная матрица
18 – пуансон
19, 20, 21 – рычаги
11 – эксцентрик
От электродвигателя движение передается клиноременной передачей маховику, установленному на приводном валу. В маховик встроена пневматическая фрикционная муфта, при включении которой приходит в движение приводной вал и через шестерни – коленчатый вал. Далее движение передается через шатун (9) высадочному ползуну. Параллельно кривошипной передаче идет кинематическая цепь зажимного механизма, состоящего из эксцентрика, бокового ползуна с роликами, рычагов и зажимного ползуна.
При штамповке в первом ручье заготовку устанавливают до упора (14).

Отделочные операции горячей объемной штамповки.
Обрезка заусенца и пробивка перемычек.
Выполняют с помощью штампов на кривошипных прессах в холодном и горячем состоянии. Для мелких поковок из низкоуглеродистой и низколегированной стали – в холодном состоянии. В остальных случаях в горячем состоянии.









1 – пуансон
2 – съемник
3 – поковка
4 – матрица

Правка поковок.
Выполняют для устранения искривления осей и искажения поперечных сечений, возникающих при затрудненном извлечении поковок из штампа, после обрезки заусенца, после термической обработки.
Поковки из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей правит в горячем состоянии. Мелкие поковки можно править в холодном состоянии после термообработки.


Калибровка поковок.
Усилие чеканного пресса для плоскостной калибровки контактной плоскости круглой в плане:
P =
·s (1+ 1/3
· d/h) (
·d2)/4
Для контактной плоскости в виде прямоугольника:
P =
·s (1 + (3b-a)/(6b) ·
· ·a/h)·ab
где
·s - напряжение течения
d – диаметр контактной калибровки
h – высота поковки в зоне калибровки
b – большая сторона прямоугольника
а – меньшая сторона прямоугольника

· – коэффициент контактного трения
Давление объемной калибровки примерно в 1,5 – 2 раза больше, чем плоскостной.


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


Зазоры между пуансоном и матрицей обрезного штампа.













Для типа 1
Для типа 2


Для типа 2
S = 0,2D + 1

Для типа 3
S1 = (3,3-0,03
·)/tg
·

h, мм

·, мм
D, мм

·, мм


до 5
0,3
до 20
0,3


5 – 10
0,5
20 – 30
0,5


10 – 19
0,8
30 – 48
0,8


19 – 24
1,0
48 – 59
1,0


24 – 30
1,2
59 – 70
1,2


Свыше 30
1,5
Свыше 70
1,5





Зазор между пуансоном и матрицей при пробивке перемычек.

Толщина перемычки, мм
Зазор на сторону, % от толщины перемычки


При горячей пробивке
При холодной пробивке сталей марок



10; 20
20; 25; 30
45

До 2,5
1,8 – 2
3,5 – 4
4 – 4,5
4,5 – 5

2,5 – 5
2 – 2,5
4 – 4,5
4,5 – 5,5
5 – 6

5 – 10
2,5 – 3
4,5 – 5,5
5,5 – 6,5
6 – 7

Свыше 10
3 – 4
5,5 – 7
6,5 – 8
7 – 9



Усилие обрезки облоя или пробивки перемычки:
P =
·
·об Fср
·ср
где:
· – коэффициент, учитывающий затупление режущих кромок,
· =1,7

·об – коэффициент запаса усилия пресса,
·об = 1,1 – 1,3
Fср – площадь среза, Fср = St, S – периметр, t – толщина среза

·ср = 0,8
·в => P = (1,5 ч1,8) St
·в

Дефекты поковок, их причины и меры устранения.
при нагреве заготовок могут образоваться дефекты в виде перегрева и пережога.
К видам брака при штамповке относятся:
Вмятины, образующиеся при заштамповке окалины;
Забоины, появляющиеся при извлечении поковок из штампов и транспортировке;
Недоштамповка, т.е. завышение размеров поковки по высоте;
Не заполнение фигуры, вызываемое занижением размеров заготовки;
Завышение допускаемого смещения (одной половины штампа относительно другой);
Зажимы, образующиеся при заштамповке складок металла, появляющихся вследствие неправильного течения металла, несоответствие формы и размеров чернового и чистового ручьев и т.д.;
Зарез или несрезанный остаток облоя из-за несоответствия размеров молотового и обрезного штампов;
Кривизна, т.е. отклонение осей или плоскостей от их правильного положения, возникающее главным образом при обрезке облоя.

Основные виды брака при термообработке:
Недостаточная или повышенная твердость и закалочные трещины, появляющиеся вследствие неправильных режимов термообработки или несоответствия химического состава стали.
При очистке поковок от окалины может появиться брак в виде остатков окалины; перетравленности, проявляющейся в виде ноздреватости; забоин при очистке в барабанах.
Некоторые дефекты поковок могут быть исправлены:
Заусенцы, волосовины, закаты, зажимы и незначительное смещение исправляют зачисткой на наждаке или вырубкой зубилом. При этом ширина вырубки должна быть не меньше тройной глубины дефекта;
Незначительное незаполнение и небольшие вмятины устраняют перештамповкой в новом штампе;
Недоштампованные поковки предварительно обдирают в механических цехах. Если же деталь не подвергается механической обработке, то недоштамповку можно исправить перештамповкой после обрезки облоя и полной очистки от окалины;
Кривизну исправляют правкой в холодном состоянии;
Перегрев устраняют нормализацией, которой подвергаются почти все штампованные поковки;
Дефекты термообработки устраняются повторной термообработкой.
Пережог, расслоения, закалочные трещины, значительное незаполнение фигуры – неисправимый брак.

Холодная объемная штамповка.
В промышленности применяют две основные технологические схемы холодной объемной штамповки:
1 схема состоит из четырех этапов:
разделка проката на мерные заготовки;
разупрочняющая термическая обработка заготовок;
подготовка поверхности заготовок;
штамповка.
Первая схема осуществляется, как правило, на механических и гидравлических прессах в одно или многопозиционных штампах.
2 схема состоит из трех основных этапов:
разупрочняющая термическая обработка проката;
подготовка поверхности проката;
штамповка.
Штамповка по второй схеме проводится на холодноштамповочных автоматах.

Разделка проката на мерные заготовки.
Разделка прокато производится в штампах на сортовых ножницах, кривошипных прессах и пресс-автоматах. Прокат можно резать так же на токарных станках и механических пилах. Но этот способ менее экономичен (меньше производительность и больше отходов).
При холодной объемной штамповке применяются 3 типовые отрезки заготовки от прутка в штампе:

1 схема. Неполная закрытая отрезка с поперечным пассивным зажимом. Производится в штампах с цельными втулочными ножами. Имеется поперечный зазор между прутком и отверстием ножа, в пределах которого возможен изгиб прутка и заготовки.

2 схема. Неполная закрытая отрезка с поперечным активным зажимом. Неполная закрытая отрезка – основной способ безотходного получения заготовок длиной более 0,8 – 1,0 диаметра.

3 схема. Закрытая отрезка с осевым сжатием. Отрезаемая часть прутка замкнута в полости подвижного ножа. В очаге деформации создается напряженное состояние всестороннего неравномерного сжатия. Образованные пластическим деформированием торцы имеют плоскую, гладкую и перпендикулярную к оси заготовки поверхность. Из-за сложности реализации этот способ имеет ограниченное применение (для отрезки точных заготовок из алюминиевых и медных сплавов). Способ пригоден для отрезки точных заготовок длиной более 0,1 диаметра.
Заготовки из плоского проката для чеканки получают вырубкой в штампах на прессах.


Предварительная и промежуточная термообработка.
Термическая обработка заготовок производится для уменьшения штамповки и повышения пластичности. Термическая обработка делится на предварительную, промежуточную и окончательную. Предварительная термообработка производится до основных формообразующих операций при штамповке, промежуточная – между формообразующими операциями для снятия упрочнения, окончательная – по окончании формоизменения для получения заданных физико-механических свойств и структуры.
Как правило прокатанный металл имеет заметные следы упрочнения. Предварительная термообработка может производится до калибровки, на одном из этапов калибровки, после калибровки. В большинстве случаев лучшие результаты достигаются при отжиге после калибровки. Промежуточный отжиг применяется при сложной форме штампуемых заготовок, больших деформациях для восстановления пластичности и снижения сопротивления деформированию. Для углеродистых и низколегированных сталей применяют обычно два вида отжига: простой (низкотемпературный при to 530 – 600 Со) и рекристализационный (to 650 – 720 Со). низкотемпературный отжиг применяют при критических и близких к критическим деформациях (Е до 0,1 – 0,16) и многократном их повторении
Влияние режима термической обработки на механические свойства Стали 10 (числитель) и Стали 20 (знаменатель):
Режим термической обработки
НВ

·т

·в

·

·



МПа
%

Горячекатаное состояние (без термообработки
133
152
270
350
410
540
35
17
75
60

Нагрев до 680 – 700 оС, выдержка 3 часа, охлаждение с печью
107
138
190
320
370
430
39
32
77
72

Нагрев до 740 – 760 оС, выдержка 3 часа, охлаждение с пеью
85
133
190
300
330
430
42
34
79
68

Нагрев до 1050 оС, выдержка 1 час, охлаждение с печью
95
95
-
210
-
400
-
36
-
66

Нагрев до 760 – 780 оС, выдержка 1 час, охлаждение с печью до 650 – 670 оС, выдержка 1 час (4 цикла), охлаждение с печью

85
114

190
-

360
-

43
-

77
-


Сталь 35 (числитель) и Сталь 45 (знаменатель)
Режим термической обработки
НВ

·т

·в

·

·



МПа
%

Горячекатаное состояние (без термообработки)
185
241
490
630
640
840
25
11
57
37

Нагрев до 680 – 700 оС, выдержка 3 часа, охлаждение с печью
150
185
270
330
550
690
31
28
66
54

Нагрев до 760 – 780 оС для стали 35 и до 780 – 800 оС для стали 45, охлаждение с печью
138
185
210
366
560
640
31
25
58
48

Нагрев до 1050 оС, выдержка 1 час, охлаждение с печью
138
185
-
300
-
680
-
20
-
32

Маятниковый отжиг (четыре цикла)
144
159
230
250
250
530
28
30
65
68


Рекомендуемые режимы разупрочняющей термообработки для сплавов цветных металлов:

Сплавы
Температура нагрева, оС
Способ охлаждения
Твердость после термообработки, НВ не более

Алюминиевые сплавы:
АД 00
АД 1
АМц
АМч 3
АМч 5


370 – 400
350 – 400
350 – 400
350 – 400
350 – 400



На воздухе


17
25
30
55
65

Д 1
Д 16
В 95
390 – 430
390 – 430
390 – 430

С печью
45
42
50

Медные сплавы:
М 2, М 3
Л 90
Л 68
Л 63
ЛН 65-5

500 – 550
650 – 680
580 – 620
600 – 640
550 – 600


На воздухе

40
53
55
56
64

ЛС 59-1
600 – 650
С печью
44

Бр А 5
Бр АМц 9-2
620 – 670
650 – 700
На
воздухе
600
150

Бр Б 2
Бр К Мц 3-1
800 – 810
600 – 650
Закалка в воде
С печью
100
90

Бр К Н 1-3
850 – 860
Закалка в воде
75

Никелевые сплавы:
НП 1, НП 2, НП 3
НМц 5


800 – 840
800 – 850

На
воздухе


90
150

НМЖМц28-2,5-1,5
МН 19
МНЦ 15-20
800 – 840

680 – 720
600 - 650
С печью
на
воздухе
-
130

70
70


Подготовка поверхности заготовок к холодной объемной штамповке.
Большинство процессов холодной объемной штамповки (особенно выдавливание) характеризуется следующими условиями трения: высокими удельными усилиями (до 2 – 2,5 ГПа и более), нагревом металла до 250 – 300 оС и более вследствие теплового эффекта при пластической деформации, значительным относительным перемещением металла и обновлением поверхности.
Для стабильного отсутствия непосредственного контакта между поверхностями заготовки и инструмента на поверхность заготовки наносят промежуточный слой, который должен соответствовать следующим требованиям:
надежное сцепление с поверхностью заготовки и сохранение сплошности при деформации. Толщина слоя во время деформации должна быть больше расстояния между впадинами и выступами на поверхности заготовки и инструмента (не менее 0,1 мкм);
способность уменьшить силы молекулярного притяжения между обрабатываемым металлом и инструментом, чтобы снизить коэффициент внешнего трения (до
·
·0,1, а если возможно
·<<0,1);
высокая пластичность. Скольжение должно проходить внутри промежуточного слоя, а не на поверхности заготовки и инструмента;
высокая термостойкость и теплоемкость.
Наиболее просто промежуточный слой создать смазыванием заготовки. Однако пленки из минеральных масел с наполнителями и добавками поверхностно активных веществ, а также другие известные смазочные материалы теряют сплошность при штамповке. Для обеспечения сплошности и заданной толщины промежуточного слоя заготовку перед смазыванием покрывают слоем носителя смазочного материала.
Технология подготовки поверхности состоит из двух этапов:
удаление дефектов (сплошная обдирка, дробеструйная обработка, матирование, галтовка, гидрополирование, подводное полирование) и очистка поверхности от окалины, жировых и других загрязнений;
нанесение промежуточного слоя.
Для получения слоя носителя смазочного материала заготовки из углеродистых сталей подвергают фосфатированию, т.е. на поверхность заготовки наносится слой кристаллических фосфатов. Лучшими антифрикционными свойствами обладают покрытия фосфатами марганца и цинка, пропитанные мылом. Фосфатирование с последующим омыливанием применяют также для низколегированных сталей.
Заготовки из углеродистых сталей при незначительном относительном перемещении металла и пониженных требованиях к качеству поверхности выдерживают во влажном состоянии на воздухе 20 – 30 минут («желтят»), а затем известкуют погружением в 20 % раствор гашеной извести.
Для легированных сталей, содержащих никель, более 6% хрома и никелевых сплавов применяют оксалатирование (покрытие солями щавелевой кислоты) с последующим омыливанием.
Заготовки из алюминиевых сплавов подвергают анодированию, т.е. образование на поверхности пленки окислов того же металла при электролизе в растворе серной кислоты (190 -200 г/л).
Заготовки из медных сплавов подвергают пассивированию в растворе хромового ангидрита и сульфата аммония. Смазочным материалом после анодирования или пассивирования служит костный животный или кашалотовый жир.

Формоизменяющие операции холодной объемной штамповки.
Основными формоизменяющими операциями холодной объемной штамповки являются: высадка, выдавливание, калибровка, чеканка, ротационная вытяжка, регулирование, накатка резьб, торцевая раскатка, навивка пружин, гибка проволоки.
Холодная высадка.
Производится на кузнечно-прессовых холодновысадочных автоматах. В основном производятся метизные изделия: болты, винты, гайки, заклепки, гвозди, шарики, ролики, мелкие кольца подшипников, тарелки клапанов, колесные спицы и т.д. При этом размеры штампованных деталей соответствуют 8 – 9 квалитетам точности, шероховатость поверхности Ra 2,5 – 0,63, так что ни в какой дополнительной механической обработке они обычно не нуждаются.
Холодной высадке подвергают углеродистую сталь (до 0,45 % С), легированную сталь многих марок, дюралюмин, латунь, красную медь и др. сплавы.
Набор металла для формовки утолщенной части изделия при отношении длины стержня (высаживаемой части) к диаметру не более 2,5 может быть выполнен за один переход, при отношении не более 4,5 – за 2 перехода, при отношении не более 8 – за 3 перехода. Набор более чем за два перехода в практике холодной высадки производится очень редко. При двухпереходной штамповке наиболее широко в качестве первого перехода применяют набор в конической полости пуансона, причем
цилиндрический конец заготовки остается недеформированным. При этом L/d
· 4,5; b/d
· 2,6; е = L – (a+c) = d-c;
C = (D-d)/(2tg
·/2)

Во избежании образования поперечной складки при высадке во втором переходе угол
· в первом переходе должен быть не более 20 о.
При b/d
· 2,6 объем конической части пуансона
Vc = (
·d2/4)b
· 2,4d3
В отличие от горизонтально-ковачных машин у холодновысадочных автоматов ось подачи заготовки не совпадает с осью штамповки.

Схема одноударной высадки.
Проволока или пруток (1) подается прерывисто вращающимися роликами (2) через отверстие отрезной матрицы (7) до упора (8). Заготовка отрезается от прутка ножом (10) и специальным захватом

переносится на ось штамповки (6). При движении пуансона (5) к матрице (3) заготовка (4) заталкивается в нее до упора в выталкиватель, после чего высаживаетель выбрасывает изделие из матрицы.
Схема двухударной высадки.
После отхода пуансона (5) на его место на линию штамповки (6) выдвигается пуансон (12) второго перехода, а выталкиватель вступает в работу только после окончания второго перехода штамповки.
На схемах (9) – линия подачи прутка. Аналогично выглядит схема 3-х ударной штамповки.











Холодное выдавливание.
Выдавливанием получают изделия типа цилиндра, стакана, гильзы, баллона и т.п. Применяются шарнирно-рычажные чеканочные прессы, кривошипные и гидравлические прессы.
Различают прямое, обратное, боковое и комбинированное выдавливания.
При прямом выдавливании металл вытекает через отверстие в донной части матрицы (2) в направлении совпадающем с направлением движения пуансона (1). Так можно получать детали в виде стержня с утолщением. Если на торце пуансона имеется стержень перекрывающий отверстие матрицы до
начала выдавливания, то металл выдавливается в кольцевую щель между матрицей и стержнем. Так можно получать полые детали.









При обратном выдавливании направление течения металла противоположно направлению движения пуансона. Металл может вытекать либо в кольцевой зазор между матрицей и пуансоном, либо в отверстие в пуансоне.







При боковом выдавливании металл вытекает в отверстие в боковой части матрицы в направлении, не совпадающем с направлением движения пуансона. Можно получать детали типа тройников, крестовин и т.п. Для удаления заготовки после штамповки матрицу делают разъемной.







Комбинированное выдавливание характеризуется одновременным течением металла по нескольким направлениям и может быть осуществлено различной комбинацией рассмотренных схем

Основной положительной особенностью выдавливания является возможность получения больших степеней деформации, поскольку металл находится в условиях всестороннего неравномерного сжатия. Однако требуются большие усилия деформирования. Поэтому после каждого перехода штамповки заготовку отжигают, а при штамповке применяют обильную смазку.

Калибровка и чеканка.
Выполняют, как правило, на шарнирно-рычажных чеканочных прессах.
Калибровку применяют для получения заготовок заданной точности перед выдавливанием и как заключительную формоизменяющую операцию. Калибровка осуществляется открытой или полузакрытой осадкой, редуцированием, а так же в открытых штампах.
Чеканка может быть открытой и закрытой. Изделия, полученные чеканкой, можно разделить на 3 основные группы:
с односторонним рельефным изображением и гладкой обратной стороной (значки);
с двухсторонним рельефным изображением (монеты, медали);
с односторонним рельефным изображением, на обратной стороне которых допустимо отражение рельефного изображения лицевой стороны.
Кроме пуансона лицевой стороны и матрицы (при закрытой чеканке) штамп имеет контрпуансоны: гладкий в первом случае; с задним рельефным изображением – во втором; с рельефным изображением, обеспечивающим оптимальные условия течения металла, - в третьем.
Выпуклое рельефное изображение при чеканке достигается прямым выдавливанием металла в вогнутый рельеф пуансоном.
Сложное влияние оказывает трение. В целях избежания дефектов при рельефной чеканке в общем случае смазка нежелательна. Попадание смазочного материала в углубление рельефа инструмента вызывает увеличение шероховатости поверхности изделия, а главное – вызывает «размазывание» рельефа в результате интенсивного скольжения металла относительно инструмента. Однако тонкий регламентированный слой смазки повышает интенсивность заполнения на 20 – 25 %, не ухудшая качества.
Усилие чеканки, Н, определяется по формуле:
P = Fq,
где F – площадь проекции рабочего торца пуансона, мм
q – удельное усилие, МПа.
Чеканка
Материал и его толщина S, мм
q, МПа

Вогнуто-выпуклого рисунка с деформацией менее 2 %
Латунь отожженная
S
· 0,5

100 – 150

Открытая, плоских деталей с деформацией менее 2 %
Латунь
S
· 0,7

200 – 500

Выпукло-вогнутого рисунка
Латунь S
· 1,8
800 – 900

Глубокого рельефа на плоских деталях
Алюминий
600 – 1200

Открытая, рельефа на плоских деталях
Латунь, нейзильбер
800 – 1400

В полосе глубокого рельефа
Сталь 08, 10
1000 – 1500

Монет, орденов
Золото
1200 – 1500

Монет, медалей
Серебро, никель
1500 – 1800

Букв, рисунков
Сталь 15
Сталь 20, 25,35 S
· 0,7
1600 – 1800
2000 – 2800

Двустороннего рисунка
Коррозионностойкая сталь
2000 – 3000

Одностороннего рисунка
Латунь S = 0,4 ч 3
2500 – 3000


Редуцирование.
Применяют, например, для калибровки болтов перед резьбонакаткой. Различают редуцирование одно– и многопереходное, одностороннее и двустороннее, с напряжением заготовки по образующей и без такового.

1 – матрица
2 – направляющая
3 – деталь
4 – пуансон
максимальна длина исходной заготовки при редуцировании без направления по образующей определяется условием продольной устойчивости:
lmax = (
·D/4c)
·E/
·у
где: D – диаметр исходной заготовки
c – коэффициент закрепления концов заготовки (с = 2 при одностороннем редуцировании)
Е,
·у - модуль нормальной упругости и предел упругости материала заготовки (
·у
·
·т).
Минимальное число переходов рассчитывается исходя из максимально допустимой деформации на переходах. Предельная относительная деформация Е = 1 – ((dn-1)/dn)2 стальных заготовок на 1 и 2 перехода составляет 0,25 – 0,3, на 3 и последующих 0,3 – 0,33.

Ротационная вытяжка.
Это процесс последовательного изменения формы и размеров плоских или полых вращающихся заготовок приложением локализованного деформирующего усилия. Локализованное деформирующее усилие передается на заготовку с помощью рабочего инструмента (давильника), перемещающегося по заданной траектории.
Ротационная вытяжка может производиться без утонения стенок и с утонением. Вытяжка без утонения стенок делится на однопереходную и многопереходную. При однопереходной вытяжке инструмент движется по простой траектории, аналогичной образующей готовой оболочки. При многопереходной вытяжке инструмент движется по сложной траектории, поэтапно приближающейся к форме образующей готовой оболочки.
Однопереходная ротационная вытяжка:









1 – ая операция 2 – ая операция
1 – исходная заготовка
2 – оправка
3 – прижим
4 – давильный ролик
Однопереходная вытяжка без утонения стенок производится если зазор
· между роликом и оправкой несколько больше толщины заготовки:

·
· k (t ±
·1)
где: k – коэффициент, учитывающий увеличение толщины стенки вследствие тангенциальных сжимающих напряжений k = 1,1 ч 1,2;

·1 – допуск на толщину стенки исходной заготовки.
Для обеспечения оптимального режима вытяжки, необходимо:
задавать необходимый зазор между роликом и оправкой;
шлифовать рабочие поверхности роликов Rа = 0,16 мкм, а при тяжелых работах полировать Rа = 0,1 ч 0,04 мкм;
задавать необходимые радиусы переходов оправки и профилей рабочих частей роликов;
строгое соответствие траектории перемещения ролика геометрическим особенностям процесса;
применять смазочный материал, обеспечивающий стабильно низкий коэффициент трения и хорошо удерживающийся на поверхности. Эффективно покрывать заготовки носителем смазочного материала (фосфатировать, анодировать, пассивировать и т.д.).



Схема траектории движения инструмента при многопереходной ротационной вытяжке:
1 – 2 – линия подхода инструмента к заготовке. Ролик движется по заданным траекториям, поэтапно приближающимся форме образующей готовой детали.
Ротационной вытяжкой с заданным утонением получают оболочки с постоянной и переменной толщиной стенок.
Наиболее простой случай – ротационная протяжка. Применяют два метода: прямой и обратный с наличием осевого прижима и без осевого прижима. При обратном методе длина оправки может быть меньше длины детали, можно применять более компактное оборудование, но качество ниже.









Прямая протяжка Обратная протяжка Обратная протяжка
с осевым прижимом без прижима



Торцевая ротационная раскатка.
Применяется для получения кольцевых деталей с фланцами и другими утолщениями взамен обработки резанием или горячей штамповки.
При этом не требуется мощного штамповочного оборудования, уменьшается суммарная трудоемкость на 30%, снижается расход металла до 20 – 30%, расход инструмента в 1,5 – 2 раза вследствие резкого сокращения удельных усилий и упрощения конструкции.
Заготовки для торцевой раскатки чаще всего являются заготовки из труб. В качестве основного деформирующего инструмента применяются валки цилиндрической или конической формы.
Цилиндрический валок формирует внутренний или наружный бурты по схеме высадки.
Значительно большие возможности обеспечивает деформирующий инструмент в виде конического валка, расположенного под углом 5 – 15 0 к оси детали. Этот валок позволяет формировать деталь по схемам высадки, прямого и обратного выдавливания, раздачи, осадки и др.








Раскатка цилиндрическим Раскатка коническим
валком валком
1 – матричный блок
2 – матрица
3 – заготовка
4 – оправка
5 – раскатный валок
6 – деталь



Машины для холодной объемной штамповки.

Все оборудование для холодной объемной штамповки можно разделить на прессы и автоматы. Прессы, в свою очередь, делятся на механические и гидравлические.

Механические вертикальные прессы для холодной объемной штамповки бывают с номинальным усилием от 0,63 до 40 МН. В качестве главного исполнительного механизма используются кривошипно-шатунный и кривошипно-коленный механизмы. К основным преимуществам механических прессов следует отнести непрерывное движение пуансона со скоростью, изменяющейся по заданному закону.

Кинематическая схема коленно-рычажного механизма чеканочного пресса:

1 – кривошип
2 – шатун
3 – рычаги
4 – ползун
5 – стол

В нижнем положении ползуна шарниры (6,7,8) устанавливаются на одной прямой линии.
При этом достигается наибольшее усилие на ползуне.

Гидравлические прессы для холодного выдавливания применяются в основном для деталей удлиненной формы в мелкосерийном производстве. Эти прессы имеют относительно большой рабочий ход, большее усилие (до 40 МН) и незначительные скорости выдавливания. Основное преимущество – использования полного номинального усилия равномерно в продолжении всего рабочего хода.
Можно регулировать усилие, скорость и ход ползуна. Можно уменьшить удар при соприкосновении инструмента с заготовкой путем снижения скорости в момент касания.

Автоматы для холодной объемной штамповки выпускаются горизонтального исполнения. Они делятся на автоматы для выдавливания, накатывания резьб, высадки. Автоматы для высадки бывают однопозиционные и многопозиционные, одноударные и двухударные, с цельной и разъемной матрицей.


Листовая штамповка.
Классификация операций листовой штамповки.
Листовая штамповка – процесс получения из листа, ленты, полосы изделий плоской или пространственной формы без существенного изменения толщины материала.
Все операции листовой штамповки делятся на разделительные и формообразующие.
Определение операций по ГОСТ 189 70 – 84:
Разделительные операции:
Отрезка – полное отделение части заготовки по незамкнутому контуру.
Разрезка – разделение заготовки на части по незамкнутому контуру.
Вырубка – полное отделение заготовки или изделия от исходной заготовки по замкнутому контуру.
Пробивка – образование в заготовке отверстия или аза путем сдвига с удалением части материала в отход.
Обрезка – удаление излишков металла путем сдвига.
Чистова вырубка – вырубка в условия всестороннего неравномерного сжатия в зоне разделения материала.
Чистовая пробивка – пробивка в условия всестороннего неравномерного сжатия в зоне разделения материала.
Проколка – образование в заготовке отверстия без удаления материала в отход.
Надрезка – неполное отделение части заготовки путем сдвига.
Зачистка – удаление технологических припусков с помощью штампа с образованием стружки для повышения точности размеров и уменьшения шероховатости поверхности штампованной заготовки.
Высечка – полное отделение заготовки или изделия от исходной заготовки по замкнутому контуру путем внедрения инструмента.
Просечка – образование отверстия в заготовке путем внедрения инструмента с удалением части материала в отход.


Формообразующие операции:
Гибка – образование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы.
Вытяжка – образование полой заготовки или изделия из плоской или полой исходной листовой заготовки.
Вытяжка с утонением – вытяжка полой заготовки с обусловленным уменьшением толщины стенок исходной полой заготовки без изменения ее внутреннего диаметра.
Комбинированная вытяжка – вытяжка полой или плоской заготовки с обусловленным изменением толщины стенок и с изменением диаметра полой заготовки.
Обтяжка – образование заготовки заданной формы путем приложения растягивающих усилий к ее краям.
Формовка – образование рельефа в листовой заготовке за счет местных растяжений без обусловленного изменения толщины материала.
Отбортовка – образование борта по внутреннему и (или) наружному контуру заготовки.
Обжим – уменьшение размеров поперечного сечения части полой заготовки путем одновременного воздействия инструмента по всему периметру.
Раздача – увеличение размеров поперечного сечения части полой заготовки путем одновременного воздействия инструмента по всему периметру.
Скручивание – поворот части заготовки вокруг продольной оси.
Правка – устранение искажения формы заготовки (детали) пластическим деформированием.
Калибровка – повышение точности размеров штампованной заготовки и уменьшение шероховатости ее поверхности.
Закатка – образование закругленных бортов на краях полой заготовки.
Материалы для листовой штамповки.
Прокат для листовой штамповки должен удовлетворять требованиям комплекса механических, технологических и эксплуатационных свойств.
В зависимости от назначения и условий работы изделия, а так же технологии штамповки металл подбирают с теми или иными механическими и технологическими характеристиками.
При разделительных операциях металлы с высоким пределом текучести дают чистый срез. Для формоизменяющих операций, наоборот, желателен низкий предел текучести, что способствует уменьшению упругих деформаций после штамповки. Глубокая вытяжка протекает тем лучше, чем больше больше относительное удлинение и чем больше разница между временным сопротивлением разрыву и пределом текучести данного металла. Достаточно хорошим отношением можно считать
·т/
·в
· 0,65 при относительном удлинении
· > 28 %.
Доля листовой штамповки применяют прокат черных метало, прокат цветных металлов, неметаллические материалы.
Марки листовой стали применяемые в основном для листовой штамповки:
Углеродистая обыкновенного качества Ст 0 – Ст 6
S = 0,5 – 4 мм
Листовая углеродистая качественного и
Обыкновенного качества общего назначения 05 кп -50
S = 0,2 – 3,9 Ст 0 – Ст5
Прокат тонколистовой холоднокатаной
из малоуглеродистой качественной стали 08 Ю, 08 пс,
для холодной штамповки 08 кп
S = 0,5 – 3 мм
Прокат тонколистовой из конструкционной 14 Г2, 09Г2,12ГС
низколегированной стали 16ГС, 15ГФ, 14ХГС
S = 0,5 – 3,9 мм
Листовая легированная конструкционная 60Г, 20Х, 10Г2
сталь общего назначения 25ХГСА, 30ХГСНА
S = 0,5 – 3,9
Тонколистовая коррозионно-стойкая, 08Х13, 12Х13
жаростойкая и жаропрочная 12Х17, 12Х18Н9Т
S = 0,7 – 3,9
Широко применяется двухслойный и трехслойный листовой прокат (биметалл) с основным слоем из углеродистой или низколегированной стали и плакирующего слоя из меди, латуни, алюминия, цинка, олова, свинца или коррозионностойких сталей, никеля, составляющего 10 – 25% от общей толщины листа. Применяются также металлопласты – стальные листы покрытые пластмассой.

Прокат сплавов цветных металлов.
Медные листы марок М1, М2, М3 используются для штамповки электротехнических изделий.
Латунные листы марок Л96, Л90 (томпак), Л80 (полутомпак), Л70, Л68, Л63, ЛС 59-1.
Листовой цинк Ц1, Ц2, Ц3, Ц4 применяют для изготовления игрушек.
Листовой свинец С1, С2, С3 и С4 используют для прокладок и в серно кислотных установках.
Бронзы для листовой штамповки применяются с содержанием олова до 7%. Бронзы марок БрОЦ4-3 и БрОФ6,5 – 0,25 применяются для штамповки плоских пружин электротехнических приборов и телефонных аппаратов. Безоловянистые алюминиевые бронзы БрА5, БрА7 применяются для изготовления специальных пружин.
Никель марок Н1, Н2, Н3 изпользуют для изготовления лабораторных приборов, химической посуды. Никелевые сплавы: мельхиор марки МН19, нейзильбер марки МНЦ15 – 20 применяют для изготовления электротехнических приборов, деталей часов, ювелирных изделий, столовых приборов.
Алюминий марок А1, А2, А3, АД и АД1 используют для деталей автомобилей и самолетов, деталей аппаратов, полых тонкостенных цилиндров, изделий домашнего обихода. Дюралюмины марок Д1, Д6, Д16 и сплав В95 широко используют в самолетостроении, для изготовления деталей моторных лодок, приборов и посуды. Сплав АМц применяют для изготовления чайных и столовых ложек. Сплав АМч используется для деталей, получаемых рельефной и неглубокой вытяжкой.
Магниево-марганцевые сплавы МА1, МА5, МА8 для штамповки вытяжкой нагревают до 360 – 380 0С. В штамповочном производстве используются титановые сплавы марок ВТ1, ВТ3, ВТ5, ВТ6 – С, ВТ8, ВТ9, ВТ10, ВТ14, ОТ4 – 1. Они малопластичны в холодном состоянии. Поэтому некоторые операции штамповки проводят с подогревом.

Неметаллические материалы.
Неметаллические листовые материалы, обрабатываемые штамповкой, можно разделить на 4 основные группы:
Пластмассы, слоистые и волокнистые пластики и термопластики гомогенной (однородной) структуры. Слоислые и волокнистые пластмассы изготовляют прессованием волокнистых материалов, пропитанных связующими материалами – смолами. К ним относятся гетинакс, текстолит, стелотекстолиты, асботекстолиты и др. К листовым материалам гомогенной структуры (термопластики) относят: органическое стекло, полистирол, винипласт, винипроз, целлулоид и др.
Материалы на основе бумаги и резины. Это резина, картон, эбонит, фибра. Сюда же можно отнести кожу, войлок, фетр, лакоткани и др.
Материалы минерального происхождения (асбест, слюда).
Комбинированные материалы сложной композиции (фольгированные слоистые пластики, асбостальные листы, стеклотекстолит, армированный металлической сеткой, листовые металлы, покрытые слоем полихлорвинила и др.).

Разделительные операции листовой штамповки.
Резка.
Резка листового материала выполняется на ножницах с возвратно-поступательным движением ножей (плоские ножи) и с вращательным движением ножей (дисковые ножи). Отделение части заготовки происходит путем деформации сдвига.
Ножи устанавливаются с некоторым зазором Z. При отрезке возникает изгибающий момент М. Изгибающий момент вызывает поворот отрезаемой заготовки, что в свою очередь вызывает возникновение расширяющих реакций N.
Для устранения возможности поворота листа предусмотрено прижимное устройство, создающее силу прижима Q.
Значение боковых распирающих реакций N составляют: при отрезке без прижима N=0,18ч0,35P; при отрезке с прижимом N=0,1ч0,2P. Под действием реакции N зазор увеличивается, что ухудшает качество среза.
Процесс отделения одной части металла от другой можно расчленить на отдельный стадии.




В начале первой стадии отрезки пластическая деформация сосредоточена у рабочих кромок ножей. По мере смыкания ножей очаги пластической деформации увеличиваются и смыкаются. Вторая стадия начинается при необратимом смещении одной части листа относительно другой. Когда ресурс пластичности будет исчерпан начинается 3-ая стадия – опережающий скол.
Каждой стадии соответствует определенный вид боковой поверхности. Зона 1 представляет собой скрученную часть листа. Зона 2 – блестящая поверхность, сглаженная силами трения, h=0,2ч0,8S. Чем мягче металл тем больше h.
Зона 3 – неровная поверхность скола.
· = 4 – 6 0 – угол скола.
В зависимости от зазора и величины h трещины скалывания от верхнего и нижнего ножей могут пройти параллельно или навстречу друг другу. В последнем случае зазор будет оптимальным.

Zопт = (S-h) tg
·
Для мягких металлов зазор меньше, для хрупких больше. Чем толще лист, тем зазор больше.
Двусторонний зазор для разделительных штампов в % от S приведены в таблице.
S, мм
Металлы при
·в, МПа
Неметаллические материалы



· 200
200-400
400-600
>600 и закаленные до HRC 45-50
Фибра, текстолит
Картон, бумага, асбест

0,1-0,5
3 – 5
5 – 7
7 – 9
10 – 12
1 – 2
0,5 – 1

0,6-0,8
4 –
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Резка на листовых гильотинных ножницах.
Используются ножницы с параллельным и наклонным расположением ножей, с механическим и гидравлическим приводом. Гидравлический привод применяется для отрезки толстого проката толщиной до 40 мм.
Преимущество ножниц с параллельным расположением ножей – металл не искривляется, недостаток – большое усилие резки. Преимущество ножниц с наклонным расположением ножей – меньшее усилие резки, недостаток – искривление металла.
Усилие отрезки на ножницах с параллельными ножами:
P =
·срLSK
где:
·ср – предел прочности материала при срезе, МПа,
·ср
· 0,7 – 0,8
·в;
К = 1,1 – 1,3 – коэффициент, учитывающий притупление кромок ножа.
Усилие отреза на ножницах с наклонными ножами:
P = KS2
·ср/ 2 tg
·,
формула получена из условия, что в каждый момент времени срезается площадь листа F = S2/ 2 tg
·/
Угол
· выбирается в пределах
· = 2 – 60
Для улучшения процесса резанья у ножей затачиваются передний
· и задний
· углы.
· = 1,5 – 3 0. Для твердых и средней твердости материалов
· = 5 – 15 0, для мягких материалов
· = 20 – 25 0.

Резка на роликовых ножницах.
Отрезка осуществляется двумя дисковыми ножами равного диаметра, вращающимися с одинаковой окружной скоростью. Ножи устанавливаются с перекрытием рабочих кромок на величину d = (0,2 – 0,4)S.


Рассмотрим условия захвата листа дисковыми ножницами:
Ножи захватывают лист в том случае, если:
2Tcos
· > 2Ncos
·,
т.е 2
·Ncos
· > 2Nsin
·
где:
· – коэффициент трения;
· = 900 –
·.
Отсюда
·
· tg
·.
Т.о. для захвата листа ножами необходимо, чтобы тангенс угла наклона касательной к контуру ножа в точке контакта с листом был равен или меньше коэффициента трения
· (при
· = 0,2;
· = 120).
Условие захвата на установившейся стадии отрезки

·
· tg
·ср, где
·ср = (
· +
·1)/2 , тогда
·
· tg [(
· +
·1)/2]
В связи с малыми значениями
· и
·1 , можно принять
tg [(
· +
·1)/2]
· tg(
·/2) + tg(
·1/2)
· sin(
·/2) + sin (
·1/2)
Используя геометрические зависимости, получим:
R(1 – cos
·) = d/2 + S/2; R(1 - cos
·1) = d/2
Сделав тригонометрические преобразования, можно записать:
2Rsin2(
·/2) = (d + S)/2; 2R sin2(
·1/2) = d/2
Откуда:
sin(
·/2) =
·(S +d)/(2
·R); sin(
·1/2) =
·d/(2
·R)
Подставив значения sin(
·/2) и sin(
·1/2) получим условие захвата для установившейся стадии отрезки в функции параметров S, d, R:

·
· [1/(2
·R)](
·(d + S) +
·d)
Отсюда можно определить минимальный диаметр ножа:
2R = Дmih
· [d +
·(d + S)d + 0,5S]/
·2
Если d = (0,2 – 0,4)S, то Д
· (1,0 – 1,2)(S/
·2)
Разрезка может производиться ножами с профильными осями, с наклонным нижним ножом, с наклонными ножами.
Ножи с параллельными осями применяются для резки листов на полосы,
для резки круглых заготовок с выходом на край листа.

· < 140, b = (0,2 – 0,3)S
Размер ножей :
при S > 10 мм Д = (25 – 30)S, h = 50 – 90 мм
при S < 3 мм Д = (35 – 50)S, h = 20 – 25 мм

Разрезка с наклонным нижним ножом применяется для резки полос, круглых
и кольцевых заготовок.

· = 30 - 400
Размер ножей:
при S > 10 мм Д = 20S, h = 50 – 80 мм
при S < 3 мм Д = 28S, h = 15 – 20 мм


Наклонные ножи применяются для резки круглых, кольцевых и криволинейных заготовок c малым радиусом.
a
· 0,2S; b
· 0,3S;
Размеры ножей:
при S
· 10мм Д = 12S, h = 40 – 60мм
при S < 5 мм Д = 20S, h = 10 -15мм
Усилие резки, действующее параллельно линии, соединяющей центры ножей, равны произведению площади очага деформации на сопротивление срезу:
P = F
·ср, или P = K(S2
·ср)/(4tg
·ср)
Отсюда:
P = KS2
·ср
·R/[2(
·(S + d) +
·d)]
Крутящий момент:
Мкр = (PД/2)sin
· или М кр = 0,125 KS2
·срДcos
·
Cos
· = (Д – d – S)/Д,
тогда М кр = 0,125 KS2
·ср(Д – d – S)/d
Мощность электродвигателя:
N = (М кр
·)/
· = (М кр
·n)/30
·, МВт
Где:
· – угловая скорость вращения ножа, с-1;
n – частота вращения ножей, об/мин;
М кр – крутящий момент, МН*м;

· = 0,7 – 0,8 – коэффициент полезного действия.

Вырубка и пробивка
Вырубкой и пробивкой получают плоские детали из листа путем деформации сдвига. Выполняется в штампах, рабочие органы которых: пуансон и матрица. Вырубка, в отличии от резки, - операция индивидуальная, т.к. инструмент соответствует форме и размером определенной детали.
Напряженное и деформированное состояние при вырубке и пробивке – объемное.
Зазор между матрицей и пуансоном можно определить так же, как и при резке.
При штамповке особенно тонкого металла S < 0,3 мм применяют беззазорные штампы.
1 – матрица
2 – пуансон, 3 – съемник
При вырубке напровал без использования прижима усилие вырубки и пробивки приближенно определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где: К– коэффициент, учитывающий притупл5ение кромок пуансона и матрицы, К=1,1-1,3;
L – длина отделяемого контура;
S –толщина металла;
(ср – сопротивление срезу (для малоуглеродистых сталей (ср=0,7 (в).
При вырубке с прижимом усилие определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где: Fм– сила трения вырубленного металла о матрицу;
Fп – сила трения металла о пуансон;
Fм + Fп= Рпр – усилие проталкивания;
Fп= Рсн – усилие съема;
13 EMBED Equation.3 1415
где: h – высота блестящего пояска (h=0.3 S);
((п – контактные напряжения на боковой поверхности пуансона (((п((ср)
(=0,2 – коэффициент трения.
Тогда: Рсн=0,06·L·S·(ср = 0.06·Рвп
Приближенно можно принять Рпр =2· Рсн
Для уменьшения усилия вырубки и пробивки применяют матрицы и пуансоны со скошенной кромкой.





Вырубка матрицей со скошенной кромкой.
Пробивка пуансоном со скошенной кромкой.

При вырубке круглой заготовки формула для определения усилия Рвп имеет вид:
При Н=S
13 EMBED Equation.3 1415
При Н=0.5 (1.0 S
13 EMBED Equation.3 1415
При вырубке прямоугольной заготовки с размерами b·c формула имеет вид: b
C
При Н=S
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
При Н (S
13 EMBED Equation.3 1415
Определение исполнительных размеров пуансонов и матриц вырубных и пробивных штампов.
Учитывая , что износ матрицы приводит к увеличению ее размеров, а износ пуансона –к уменьшению, номинальные размеры их задаются: минимальный –для матрицы и максимальный для пуансона.
Схема расположения полей допусков на исполнительные размеры пуансона и матрицы при вырубке круглого контура.
Схема расположения полей допусков на исполнительные размеры пуансона и матрицы при пробивке круглого контура.

13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
Z –минимальный зазор.
При штамповке металла толщиной более 2 мм. необходимо учитывать конусность боковой поверхности в результате опережающего скола. Для устранения возможности выхода размеров детали за предельное поле допуска на диаметр детали искусственно уменьшают.
Для вырубки:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Для пробивки:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Методика определения исполнительных размеров матрицы пуансона при вырубке и пробивке сложных контуров [12, стр.76-78].
Допуски на размеры матрицы и пуансона принимают приблизительно равными 25% от допуска на размер детали. При толщине листа до 3 мм – по 8-му квалитету, при толщине больше 3 мм – по 10-му квалитету. Суммарный допуск не должен превышать допуска на зазор:
Тп+Тм((Zmax-Zmin), причем Тп(0,5·Тм
Чистовая вырубка и пробивка. Зачистка.
Применяется для повышения точности до 8 – 11 квалитетов и чистой боковой поверхности. Производится путем пластической деформации сдвига без скола.
Первый способ. Заготовка перед вырубкой –пробивкой сжимается кольцевым клиновидным ребром.
Матрица;
Контрпуансон;
Прижимное кольцо;
Пуансон.
Зазор должен быть малым:
Z=0.01·S+Tz
где: Z –двухсторонний зазор;
Тz – допуск на зазор (при S=2 мм, Тz= 0.005мм. При S=12 мм, Тz=0.03 мм).
При вырубке притупляется рабочая кромка матрицы, а при пробивке –пуансона радиусом r.
r =0.1(0.6 мм при S=2(12 мм соответственно.
Второй способ. Чистовая вырубка пуансоном больше окна матрицы. Пуансон не должен доходить до зеркала матрицы на 0.1 (0.15 мм.


b =0.1S на прямолинейных участках контура.
b=0.2S на угловых участках контура.


Зачистка производится путем снятия стружки по контуру вырубленной или пробитой детали матрицей или пуансоном.






Dmax равен диаметру отверстия вырубной матрицы. Dmax=DM,
Dmin равен диаметру вырубного пуансона. Dmin=Dп, а их разность равна двустороннему оптимальному зазору между матрицей и пуансоном:
Dmax-Dmin=Zопт
Полный двусторонний припуск на зачистку:
П=Z+y
Величина дополнительного припуска «у» для материалов толщиной 0.5(10 мм:
для латуни и мягкой стали у=0.1(0.4 мм при зазоре вырубного штампа Z=(0.05(0.07)·S;
для стали средней твердости у=0.15(0.5 мм при Z=(0.09(0.11)·S;
для твердой стали у=0.15(0.6 мм при Z=(0.12(0.15)·S;
для гетнакса и текстолита у=(0.2(0.5)·S.
При многократной зачистке:
П=у·(0.7N+0.3)+Z
где: N – число операций зачистки.
При этом припуск распределяется так: 60% на первую зачистку, 25(30% на вторую зачистку, 15(10% на третью зачистку. Зазор между матрицей и пуансоном зачистного штампа 0.008(0.01 мм независимо от толщины и рода материала.
Усилие зачистки приближенно можно определить по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где: L –периметр зачищаемого контура;
n –число деталей находящихся одновременно в зачистной матрице.
Раскрой листового проката.
Раскрой бывает безотходным (отрезка) и с отходами материала (вырубка в штампах). При вырубке контура вырубаемых заготовок должны быть удалены друг от друга на величину технологической перемычки. Основное назначение перемычки – компенсировать погрешности подачи материала и фиксации его в штампе. Перемычка между контурами деталей называется межконтурной «а1». Перемычка между контуром детали и краем полосы называется боковой «а».





Расчет норм расхода материала при вырубке круглых деталей.
Вырубку можно производить из листа, полосы, ленты, рулона в один, два и более рядов, при параллельном или шахматном расположении.




При раскрое листа на полосы в однорядной вырубке из полосы.




Шаг подачи: t=D+a1
Расчетная ширина полосы: bр=D+2а
1. Поперечный раскрой листа.
Число полос из листа: 13 EMBED Equation.3 1415
bH –номинальная ширина полосы.
Число деталей из полосы: 13 EMBED Equation.3 1415
Число деталей из листа: 13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент использования листа: 13 EMBED Equation.3 1415
Площадь детали: 13 EMBED Equation.3 1415
2. Продольный раскрой листа.
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415
коэффициент использования материала: 13 EMBED Equation.3 1415 в килограммах на 1000 деталей.
где: ( -плотность материала
S –толщина листа.

При параллельном расположении деталей на полосе
t=D+a1, bр=n·D+2·a+(n-1)·a1
где: n –число рядов.
13 EMBED Equation.3 1415 или 13 EMBED Equation.3 1415
При шахматном расположении деталей на полосе

t=D+a1, bр=(D+2·a)+(n-1)·(D+a1)·cos(
где: n –число рядов.
13 EMBED Equation.3 1415 или 13 EMBED Equation.3 1415
Для четных рядов полученный результат уменьшают на единицу, если остаток по длине полосы 13 EMBED Equation.3 1415
Расчет других параметров проводят как при однорядном раскрое.
При вырубке деталей непосредственно из листа:
Число рядов 13 EMBED Equation.3 1415
где: 13 EMBED Equation.3 1415
число деталей в нечетных рядах 13 EMBED Equation.3 1415
в четных рядах nд уменьшают на единицу, если 13 EMBED Equation.3 1415
Остальные показатели также как и при однорядной вырубке.





Расчет норм расхода металла при вырубке деталей произвольной конфигурации.
При однорядном раскрое:
Шаг подачи t равен расстоянию между центрами деталей
Вр=lн+le+2a
Для поперечного раскроя: 13 EMBED Equation.3 1415
Для продольного раскроя: 13 EMBED Equation.3 1415


При многорядном раскрое:

При (1=(2==(n
Вр=lн+lв+(n-1)·t’+2a
Число деталей в нечетных рядах:

Поперечный раскрой: 13 EMBED Equation.3 1415
Продольный раскрой: 13 EMBED Equation.3 1415
Число деталей в четных рядах:

Поперечный раскрой: 13 EMBED Equation.3 1415
Продольный раскрой: 13 EMBED Equation.3 1415
При (2,4,6=(1,3,5+180(
Вр=2·lн+(n-1)·t’+2a
Число деталей в нечетных рядах:
Поперечный раскрой: 13 EMBED Equation.3 1415
Продольный раскрой: 13 EMBED Equation.3 1415
Число деталей в четных рядах:
Поперечный раскрой: 13 EMBED Equation.3 1415
Продольный раскрой: 13 EMBED Equation.3 1415
Остальные показатели рассчитываются как для круглых деталей.
Формоизменяющие операции листовой штамповки. Гибка.
Гибка выполняется на кривошипных и гидравлических прессах, валковых листогибочных машинах, специальных профилегибочных машинах для гибки с растяжением.
Наиболее распространена гибка в штампах на кривошипных прессах. Гибку в штампах осуществляют одновременным действием на заготовку матрицы и пуансона. При этом силы Р и Q создают изгибающий момент, необходимый для формоизменения.
Напряженное состояние зоны деформации при гибке характеризуется нормальными напряжениями (( в окружном направлении, нормальными напряжениями (( в радиальном направлении, нормальными напряжениями (а в аксиальном (осевом) направлении.
При гибке широкой заготовки присутствуют все три составляющие напряжений. Поэтому напряженное состояние - объемное. В зоне растяжения аксиальные напряжения растягивающие, в зоне сжатия – сжимающие.

При гибке узкой полосы на ребро аксиальные напряжения малы по сравнению с напряжениями текучести, по этому ими можно пренебречь ((а(0). Поэтому можно считать, что напряженное состояние плоское. Первоначально прямоугольное сечение полосы превращается в трапецеидальное.
Значение и характер распределения напряжений при гибке зависят от радиуса кривизны изгибаемой заготовки. В начальной стадии (радиус кривизны велик) деформация упругая. По мере уменьшения радиуса изгиба периферийные слои начинают деформироваться пластически, поскольку значение окружных напряжений достигают напряжений текучести. Эту стадию деформации называют упруго-пластической.

При дальнейшем уменьшении радиуса изгиба пластическая зона растет и при Rв/S(5 почти все сечение заготовки находится в стадии пластического состояния. Начинается чисто пластическая стадия изгиба. На этой стадии происходит заметное смещение нейтральной поверхности в сторону сжатых волокон заготовки. Поскольку пластический изгиб сопровождается упругими деформациями, после снятия нагрузки происходит «пружинение», т.е. изменение радиуса кривизны и угла между прямолинейными участками заготовки. Это следует учитывать при проектировании штампа.
Определение размеров заготовки для гибки.
Длину заготовки, необходимую для получения изогнутой детали требуемых размеров, определяют из условия равенства ее длины длине нейтральной поверхности деформации Lнпд. Контур детали разбивают на прямолинейные и криволинейные участки с постоянными радиусами кривизны. Тогда :
13 EMBED Equation.3 1415
где: li –длина i-го прямолинейного участка;
(qj –радиус нейтральной поверхности деформаций j –го криволинейного участка;
(j –угол изгиба j –го криволинейного участка.
При относительно большом радиусе изгиба нейтральная поверхность деформации проходит через центр тяжести поперечного сечения заготовки. Если поперечное сечение прямоугольное, то:
13 EMBED Equation.3 1415
При объемном чисто пластическом изгибе нейтральная поверхность смещается в сторону сжатых волокон. Это смещение тем больше, чем меньше радиус изгиба.
Радиус кривизны нейтральной поверхности напряжений:
13 EMBED Equation.3 1415
Радиус кривизны нейтральной поверхности деформаций:
13 EMBED Equation.3 1415
где: Х –коэффициент смещения нейтральной поверхности, который зависит от относительного радиуса гибки 13 EMBED Equation.3 1415.
При 13 EMBED Equation.3 1415, Х=0.3; при 13 EMBED Equation.3 1415, Х=0.5.
Изменение формы размеров поперечного сечения заготовки в зоне изгиба.
При гибке узкой полосы на ребро:
При (=Rн 13 EMBED Equation.3 1415
При (=Rb 13 EMBED Equation.3 1415
Утонение листовой заготовки в зоне пластической деформации при гибке приближенно можно определить:
13 EMBED Equation.3 1415
Определение изгибающего момента и усилия гибки.
Изгибающий момент, определяется как сумма моментов, создаваемых в зонах растяжения и сжатия окружными напряжениями (( относительно центра кривизны заготовки:
13 EMBED Equation.3 1415
Зависимость коэффициента Х от Rb/s [10, стр.64]
Rb/s
0.1
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45

X
0.23
0.29
0.31
0.32
0.34
0.35
0.36

Rb/s
0.5
0.6
0.7
0.8
1.0
1.2
1.3

X
0.37
0.38
0.39
0.4
0.41
0.42
0.43

Rb/s
1.5
2.0
3.0
4.0
5.0
6.5
7.0

X
0.44
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.5

Если сделать допущение, что на стадии плоского чисто пластического изгиба широкой заготовки напряжения (( в зонах растяжения и сжатия равны и постоянны по ее толщине
13 EMBED Equation.3 1415,
а нейтральная поверхность совпадает со срединой
13 EMBED Equation.3 1415,
то:
13 EMBED Equation.3 1415,
где: W-момент сопротивления поперечного сечения заготовки;
(=1(1.15 – переменный коэффициент, учитывающий влияние среднего главного напряжения на условие перехода металла в пластическое состояние. На стадии объемного чисто пластического изгиба нормальные напряжения (( переменны на толщине заготовки нейтральная поверхность смещена в сторону сжатых волокон, однако изгибающий момент остается неизменным и определяется по той же формуле. На стадии упругопластического изгиба изгибающий момент определяется как сумма моментов, действующих в упругой и пластической зонах:
13 EMBED Equation.3 1415
где: у –высота упругой зоны деформации.
Формулы даны без учета упрочнения.
Деформирующее усилие при одноугловой гибке.
Определение усилия гибки представляет определенные трудности, поэтому этот вопрос может быть решен лишь приближенно. Это объясняется тем, что усилие гибки зависит от большого числа факторов: форма и размеры поперечного сечения заготовки, характеристика механических свойств материала, расстояние L между опорами матрицы, радиусы скругления пуансона и матрицы, условия контактного трения и другие.
Определим усилие на начальном и заключительном этапах гибки.

Поскольку на первой стадии расстояние между опорами велико (L>5·S), влияние касательных напряжений не учитывают. Если обозначить реакцию опор Q и считать, что сила трения заготовки относительно опор Т=(·Q, то усилие гибки определяется:
13 EMBED Equation.3 1415
Реакции опор определяют из условия равенства моментов, создаваемых реакцией Q и плечом l, и предельного момента пластического изгиба без условия упрочнения:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415,
где: L – расстояние между центрами скруглений рабочих кромок матрицы.
Если обозначить r1=rп+S/2 и r2=rм+S/2, то:
13 EMBED Equation.3 1415
В результате совместного решения уравнения 1, 2 и 3 имеем формулу для определения усилия на первой стадии гибки (свободная гибка).
13 EMBED Equation.3 1415
Если пренебречь влиянием силы трения ((=0) и принять rп=rм=1, то максимальное усилие свободной гибки будет при:
13 EMBED Equation.3 1415
На заключительной стадии гибки происходит правка, для которой требуется значительно большее усилие. При rп/S<1 усилие правки в 50(60 раз больше усилия гибки. При rп/S=5(10 усилие правки в 30(40 раз больше усилия гибки.
При малом расстоянии между опорами в процессе первой стадии гибки на заготовке могут появиться отпечатки на контактной поверхности с матрицей. В связи с этим паз матрицы L должен быть не менее расчетного, приближенно определяемого по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где: Е –модуль упругости.
Деформирующее усилие при двухугловой гибке.
Особенности двухуголовой гибки заключаются в том, что между пуансоном и матрицей имеется зазор Z=(1.1(1.3)·S, который не изменяется в процессе гибки, а также в том, что участок заготовки под пуансоном выпучивается.
Когда центры скругления рабочих кромок пуансона и матрицы находятся на одном уровне (треугольник abc), плечо гибки равно
13 EMBED Equation.3 1415
После совместного решения уравнений 1,2,4 получим формулу для определения усилия двухсторонней гибки полосы прямоугольного сечения:
13 EMBED Equation.3 1415
При (/2=(/2 , т.е. в начале процесса гибки:
13 EMBED Equation.3 1415
По мере уменьшения угла (/2 усилие возрастает и при (/2=3( и (=0.2 равно:
13 EMBED Equation.3 1415
Если двухугловая гибка ведется в штампе с прижимом средней части заготовки, то прессу необходимо преодолеть сопротивление буфера прижимного устройства, принимаемого равным 25(60% от Рг. Тогда общее усилие гибки будет:
Р=(1.25(1.6)·Рг
Минимально допустимый радиус изгиба.
Установление минимального допустимого внутреннего радиуса изгиба имеет важное значение. При слишком малом радиусе может произойти разрыв наружных волокон материала. Поэтому минимальные радиусы гибки должны быть установлены по предельно допустимым деформациям крайних волокон.
Минимальный радиус гибки поперек волокон проката:
Для малых деформаций по приближенной формуле:


где: ( -относительное сужение поперечного сечения образца, полученная при испытаниях материала на растяжение.
Для больших деформаций –по более точной формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где: 13 EMBED Equation.3 1415 -коэффициент утонения (Sут – толщина материала после гибки) [12, стр. 137].
При гибке в продольном направлении проката rmin следует увеличивать.
Величина rmin зависит также от угла гибки, от наличия и положения заусенцев и т.д.
При установке заготовки заусенцем к матрице могут образоваться трещины, поэтому необходимо увеличить rmin. Следует устанавливать заготовку заусенцем к пуансону а блестящим пояском к матрице.
Минимальные радиусы гибки rmin (в долях от толщины S) для угла гибки 90( [12, стр. 138]
Начало таблицы 1

Материал
Состояние металла


Отожженный
Наклепанный


Расположение линии гибки


поперек волокон
вдоль волокон
поперек волокон
вдоль волокон

Стали марок:
05, 08 КП
08, 10, Ст.1, Ст.2
15, 20, Ст.3
25, 30, Ст.4
35, 40, Ст5
45, 50
55, 60
Сталь нержавеющая
Медь М1, М2, М3
Латунь Л63, Л68
Латунь ЛС59-1
Мельхиор, Нейзильбер
Алюминий АД, АД1
Дюралюмин мягкий Д1, Д16М
Дюралюмин закаленный Д16Т

-
-
0.1
0.2
0.3
0.5
0.7
-
0
0
0.2
0.3-0.6
0
1.0
2.0

0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
1.0
1.3
-
0.2
0.3-0.4
0.5
0.5-1.0
0,3-0,4
1.5
3.0

0.2
0.4
0.5
0.6
0.8
1.0
1.3
2.5
1.0
0.5
0.8
-
0.5
1.5
3.0

0.5
0.8
1.0
1.2
1.5
1.7
2.0
6.5
2.0
0.8
1.4
-
0.8
2.5
4.0


Магниевые сплавы
МА1, МА8
нагрев до 300(С
в холодном состоянии


2.0
3.0
7.0-5.0
9.0-8.0

Титановые сплавы
ВТ1
ВТ5
нагрев до 300-400(С
в холодном состоянии


1.5
3.0
2.0
4.0
3.0
5.0
4.0
6.0

Окончание таблицы 1





Конструктивные элементы гибочных штампов. Радиусы закругления рабочих кромок матрицы и пуансона при гибке.
Чем меньше радиус закругления матрицы, тем больше усилие гибки и сопротивление скольжению. Теоретически нормальный радиус закругления можно определить, исходя из деформации наружного волокна по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где: (r=(1/3(1/2)·( -относительная деформация (( -относительное удлинение при разрыве).
Нормальные радиусы rм, установленные опытным путем даны [10, стр.57; 12, стр.145].
Радиусы закругления пуансона rп обычно принимают по внутреннему радиусу изделия.
Зазоры между матрицей и пуансоном.

Величина зазора так же, как и радиус закругления, оказывает влияние на усилие гибки и на качество изделия. Чем меньше зазор, тем больше усилие гибки.
13 EMBED Equation.3 1415
где: Z –зазор между матрицей и пуансона на сторону;
(матер –верхнее отклонение допуска на толщину материала;
с –коэффициент учитывающий уменьшение трения изгибаемой детали о матрицу.
Ориентировочно для цветных металлов Z=(1.0(1.1)·S; для стали Z=(1.05(1.15)·S.
Исполнительные (рабочие) размеры пуансонов и матриц.
Рабочие размеры пуансона и матрицы двухугловых штампов для получения детали типа скобы устанавливают в зависимости от того, какой размер изделия требуется выдержать точно- наружный «А» или внутренний «В».

Рабочие размеры пуансона и матрицы штампа определяются по следующим формулам:
а) для получения изделия с точными наружными размерами с учетом припуска на износ матрицы ('=0.8·(
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415.
б) для получения изделия с точными внутренними размерами с учетом припуска на износ пуансона ('=0.2·(
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415.
Ам, Вп –размеры матрицы и пуансона;
Ан, Вн – номинальные наружные и внутренние размеры изделия.
При (<0.1 мм (' можно не учитывать и принять схему, как на рисунке.

· –поле допуска на изготовление изделия.
(м, (п –допуск на изготовление матрицы и пуансона (по 7(8 квалитетам точности).


Вытяжка.
Вытяжкой называется процесс изготовления полой детали из плоской заготовки путем протягивания заготовки через отверстие матрицы. Протягивание полой заготовки через отверстие матрицы для получения изделия меньшего поперечного сечения и большей высоты называется повторной вытяжкой. Вытяжкой получают детали с формой тела вращения (цилиндрические, конические, ступенчатые) и коробчатой формы.
Применяют два основных способа вытяжки:
1. Без искусственного уменьшения толщины стенки;
2. С преднамеренным уменьшением толщины стенки (вытяжка с утонением).
В процессе вытяжки без утонения в краевой части заготовки, еще не втянутой в матрицу, одновременно возникают растягивающие
·
· и сжимающие
·
· напряжения. Сжимающие напряжения могут вызвать образования складок. Для устранения складкообразования в штампах для вытяжки предусматривают прижимное кольцо. В связи с этим различают два способа вытяжки без утонения: с прижимом и без прижима заготовки.
Вытяжкой за одну операцию можно получить относительно неглубокие детали, высота которых не превышает 0.7ч0.8 диаметра. При вытяжке более высоких деталей может наступить отрыв дна. В связи с этим процесс вытяжки необходимо разделить на несколько переходов. Между переходами для снятия упрочнения проводят рекристаллизационный обжиг.
Вытяжку осуществляют на кривошипных и гидравлических прессах.
Вытяжка без прижима заготовки.
Возможность вытяжки без прижима регламентируется двумя факторами: при относительно малой толщине заготовки – складкообразованием, при относительно большой толщине – отрывом дна.
Возможность вытяжки без прижима заготовки приближенно можно установить, используя условие:
13 EMBED Equation.3 1415
Как правило, вытяжку без прижима ведут в матрице с конической заходной части, при этом вероятность складкообразования меньше. Угол конуса выполняют:
При вытяжке тонкостенных стаканов (d/S>30)
·=30ч45°;
При вытяжке толстостенных стаканов (d/S<30)
·=15ч20°;
Диаметр заходной части конической матрицы Dв должен быть немногим менее диаметром заготовки:
13 EMBED Equation.3 1415
При соблюдении этого условия и угле
·=15° матрица получается высокой. Высоту можно уменьшить, выполняя двойную конусность.
·1= 30ч45°;
·= 12ч15°;
Вытяжка в цилиндрической полости матрицы должна начаться в тот момент, когда наружный диаметр заготовки будет равен Dв. Используя условия равенства площадей
13 EMBED Equation.3 1415
где: 13 EMBED Equation.3 1415 - длина образующей, можно определить диаметр Dk:
13 EMBED Equation.3 1415,
где: Кв=D0/d – коэффициент вытяжки.
Вытяжка с прижимом заготовки
При вытяжке с прижимом различают 2 стадии: начальную, когда только начинается втягивание заготовки в матрицу и угол охвата заготовкой скругленных рабочих поверхностей пуансона и матрицы мал
·<
·/2, и последующий, когда
·(
·/2.











На начальной стадии вытяжки происходит уменьшение толщины заготовки в очаге деформации cd. При этом радиус заготовки R0 не уменьшается. По мере увеличения усилия вытяжки очаг пластической деформации растет, постепенно распространяясь на фланец. Когда весь фланец будет охвачен пластической деформацией, начинается вторая стадия вытяжки, характеризуемая уменьшением радиуса фланца (R· приближается к
·/2 (полный охват), центры радиусов rп и rм находятся приблизительно на одном уровне. На второй стадии 3 участка заготовки находятся в различных условиях напряженного состояния.
Кольцевой фланец 1 испытывает плоское напряженное состояние, т.к. напряжение сжатия
·n, вызванное давлением кольца прижима, мало по сравнению с напряжением текучести
·s. На элементарный объем в радиальном направлении действуют растягивающие напряжения
·
·, в окружном (тангенциальном) – сжимающие напряжения
·
·. Диаметр фланца уменьшается. Именно в нем сосредоточен очаг пластической деформации. При этом должно соблюдаться условие:
13 EMBED Equation.3 1415
Цилиндрический участок 2 находится в условиях, близких к линейному растяжению. Возникают растягивающие напряжения
·
·, которые должны быть меньше напряжения текучести (
·
· <
·s). Если это условие не выполняется, произойдет локальное утонение стенки, завершающееся отрывом дна. Рассматриваемый участок деформируется упруго в отличие от фланца, который деформируется пластически, несмотря на то, что в нем
·
·<
·s.
Данный участок испытывает двухосевое растяжение и деформируется упруго. При этом
·
·<
·s,
·
·<
·s.
Последующие переходы вытяжки выполняются в матрицах с конической заходной частью. В качестве заготовки служит стакан, полученный на первом переходе.
Процесс ведется без прижима заготовки, если относительная толщина
13 EMBED Equation.3 1415, и с прижимом если 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415 13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 141513 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
При этом заготовка пластически деформируется только на участке Cd. В период установившегося процесса вытяжки протяженность очага деформации остается неизменной, в то время как на первом переходе уменьшается по мере втягивания заготовки в матрицу.
Приближенно значение оптимального угла конической заходной части матрицы можно определить по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 - коэффициент трения.

Определение размеров заготовок для вытяжки деталей имеющих форму тел вращения.
Диаметр заготовки определяют из условия равенства площадей:
13 EMBED Equation.3 1415
Отсюда: 13 EMBED Equation.3 1415
При расчете действительного диаметра заготовки учитывают, что край вытянутого изделия имеет волнообразный профиль (фестоны), который надо удалить.
Обрезка фестонов производится в отрезных штампах. Для ликвидации этих погрешностей диаметр заготовки увеличивают на 13 EMBED Equation.3 1415%. Припуск на обрезку [10, стр. 74].
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 141513 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
Обрезка фланца Откус неровного края

Диаметр заготовки можно определить аналитическим, графическим и графоаналитическим методами. При расчете по аналитическому методу поверхность детали определяют как сумму поверхностей составляющих ее простых геометрических фигур. Расчет ведется по срединной поверхности детали.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Для детали без фланца:
13 EMBED Equation.3 1415
При этом: 13 EMBED Equation.3 1415.

Определение формы и размеров заготовок для вытяжки деталей коробчатой формы и деталей сложной конфигурации.
[11, стр. 155-160; 12, стр. 187-190]. [10, стр.78-83].

Определение деформирующего усилия и усилия прижима при вытяжке цилиндрических деталей.
Для вытяжки без разрушения детали необходимо усилие, которое можно определить по приближенной формуле:
13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415– коэффициент вытяжки.
Усилие прижима заготовки должно удовлетворять двум условиям: оно должно быть не настолько велико, чтобы вызвать отрыв дна, и не настолько мало, чтобы образовались складки в зоне пластической деформации.
Приближенно усилия прижима можно определить по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 , где q – среднее удельное усилие прижима,
13 EMBED Equation.3 1415– площадь фланца под прижимным кольцом в начальный
момент вытяжки.

Материал
Удельные усилия
q, МПа [10, стр. 89]


Сталь для глубокой вытяжки,
S<0.5
S>0.5

2.5 – 3.0
2.0 – 0.25


Сталь 30ХГСА

2.5 – 0.33


Жесть белая

2.5 – 0.30


Медь

10 – 15


Алюминий

0.8 – 12


Дуралюмин

1.2 – 1.8


Сталь Х18Н9

3.0 – 4.5


Латунь

1.5 – 0.2


При вытяжке цилиндрических деталей из плоской заготовки:
13 EMBED Equation.3 1415
На последующих переходах вытяжки:
13 EMBED Equation.3 1415, где n – порядковый номер перехода вытяжки.

Определение числа переходов и размеров полуфабрикатов при вытяжке цилиндрических деталей.
Если известны допустимые коэффициенты вытяжки для первого и последующих переходов, диаметры полуфабрикатов по переходам легко определяются по формулам:
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 141513 EMBED Equation.3 1415
Значения коэффициентоввытяжки даны[9, стр. 137; 10, стр. 85; 12, стр. 195, 198, 201].
Учитывая, что при вытяжке без межоперационных отжигов
13 EMBED Equation.3 1415 где n – число переходов
Прологарифмировав это уравнение, получим:
13 EMBED Equation.3 1415
Определив диаметры полуфабрикатов после каждого перехода и задавшись радиусом скругления r , определяют высоту полуфабрикатов (13 EMBED Equation.3 1415) из условия равенства площади поверхности заготовки и детали:
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 - площади поверхности полуфабриката после каждого перехода.
Высота цилиндрического полуфабриката без фланца:
13 EMBED Equation.3 1415
(См. определение диаметра заготовки).
Если принять 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, то приближенно:
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415– диаметр полуфабриката после n-го перехода.
Исполнительные размеры (диаметры матицы и пуансона) определяются так же как при гибке.
Радиусы скругления рабочей кромки матрицы принимают 6 13 EMBED Equation.3 141510 от толщины заготовки, меньше значения для металла толщиной свыше 4 мм, больше – для более тонкого металла.
Радиус закругления пуансона на последующих переходах:
13 EMBED Equation.3 1415
На последней операции вытяжки r принимают равным заданному радиусу детали, но не менее (313 EMBED Equation.3 14152)S при S <6 мм и не менее (213 EMBED Equation.3 14151.5)S при S>6 мм.




Вытяжка цилиндрических деталей с утонением стенки.
Стенки изделия, полученного вытяжкой, имеют переменную по высоте толщину. У открытого края она составляет примерно (1.3 13 EMBED Equation.3 1415 1.4)13 EMBED Equation.3 1415, в зоне перехода ко дну – около (0.7 13 EMBED Equation.3 1415 0.8)13 EMBED Equation.3 1415. Если необходимо получить равномерную по высоте толщину стенок, то после обычной вытяжки применяют вытяжку с утонением стенок. Вытяжку с утонением осуществляют проталкиванием колпачка через матрицу. Зазор между матрицей и пуансоном при этом меньше толщины стенки заготовки. Происходит увеличение высоты детали, а диаметр изменяется незначительно.
Диаметр заготовки для вытяжки утонением стенок определяют исходя из равенства объемов заготовки 13 EMBED Equation.3 1415и детали 13 EMBED Equation.3 1415с учетом припуска на обрезку. Припуск на обрезку составляет (0.1 13 EMBED Equation.3 1415 0.15)13 EMBED Equation.3 1415:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415

Многопереходная вытяжка с утонением успешно выполняется путем проталкивания заготовки пуансоном через несколько матриц. Степень деформации при вытяжке с утонением определяется как относительное сокращение площади поперечного сечения заготовки:
13 EMBED Equation.3 1415
Приближенно можно считать:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415- коэффициент утонения стенки
13 EMBED Equation.3 1415

Коэффициент вытяжки с утонением стенки:

m1
m2, m3, mn

Латунь
0.7
0.55

Алюминий
0.75
0.6

Сталь для глубокой вытяжки
0.75
0.65

Сталь средней твердости
0.85
0.75

13 EMBED Equation.3 1415
Диаметр исходной плоской заготовки 13 EMBED Equation.3 1415 определяют по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
Диаметр первого перехода вытяжки (без утонения) определяют исходя из числа переходов вытяжки с утонением и суммарного уменьшения внутреннего диаметра при этом. Уменьшение внутреннего диаметра 13 EMBED Equation.3 1415 изделия на каждом переходе, начиная со второго, составляет:
13 EMBED Equation.3 1415
Высота заготовок по переходам определяется из условия постоянства объема 13 EMBED Equation.3 1415, стенок вытянутой без утонения заготовок и заготовок13 EMBED Equation.3 1415:
13 EMBED Equation.3 1415
Из равенства объемов 13 EMBED Equation.3 1415и 13 EMBED Equation.3 1415следует:
13 EMBED Equation.3 1415
По аналогии:
13 EMBED Equation.3 1415
Усилие вытяжки с утонением можно упрощенно определить по эмпирической формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где: 13 EMBED Equation.3 1415 - сопротивление деформации при утонении
Для латуни 13 EMBED Equation.3 1415; для стали 13 EMBED Equation.3 1415
Для уменьшения усилия съема рабочая часть пуансона выполняется с конусностью 13 EMBED Equation.3 1415. Во избежание образования вакуума между пуансоном и изделием при съеме, в пуансоне сверлят вдоль оси отверстия, сообщающиеся с атмосферой.

Смазка при вытяжке.
Для малоуглеродистой стали: 43% веретенного масла, 8% рыбьего жира, 15% графита, 8% олеиновой кислоты, 5% серы, 6% мыла, 15% воды.
Чтобы исключить из состава смазки графит, который трудно поддается удалению применяют следующий состав: 52 13 EMBED Equation.3 1415 54 % веретенного масла, 20% мылонафта, 18 13 EMBED Equation.3 141520% талька, 2.5% гипса, 5.5% древесной муки.
Для нержавеющей стали марок 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, применяют хлорвиниловый лак ХВЛ21 или такой состав: 57% эмульсола, 21.5% серного порошка остальное вода.
Для нержавеющей стали марок 12Х13, 20Х13 применяют кашеобразную смесь из веретенного масла, графита, мыла и воды.
Для алюминия и его сплавов: растительное (соевое) масло, машинное масло, технический вазелин.
Для меди и латуни: 8% мыла, 12% растительного масла, 12% олеиновой кислоты, 1% соды, остальное вода; или суренное масло, мыльная эмульсия, содержащая 713 EMBED Equation.3 141510% мыла.
Для никеля и его сплавов: смесь крепкого мыльного раствора с минеральным маслом.

Отжиг, травление и обезжиривание при вытяжке.
При вытяжке происходит упрочнение (наклеп) материала, которое удаляется промежуточным отжигом.
Для тонколистовой стали (S>2мм) температура отжига13 EMBED Equation.3 1415, для более толстого металла - 13 EMBED Equation.3 1415.
Для нержавеющей стали 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т применяется закалка 13 EMBED Equation.3 1415с охлаждением в воде.
Для нержавеющей стали 12Х13, 20Х13 применяется отжиг13 EMBED Equation.3 1415 с охлаждением вместе с печью.
Для алюминия применяется отжиг 13 EMBED Equation.3 1415 продолжительностью 13 EMBED Equation.3 1415мин.
Для меди – отжиг13 EMBED Equation.3 1415.
Для латуни – отжиг13 EMBED Equation.3 1415.
Дуралюмин нагревают до 13 EMBED Equation.3 1415, охлаждают с печью до 13 EMBED Equation.3 1415 со скоростью 13 EMBED Equation.3 1415 в час с последующим охлаждением на воздухе.
Для удаления окалины после отжига применяют травление.
Для малоуглеродистой стали: 13 EMBED Equation.3 1415% раствор серной или соляной кислоты с добавлением ржаной муки, отрубей, клея, желатина.
Высокоуглеродистую сталь подвергают двойному травлению: предварительное – в 13 EMBED Equation.3 1415 растворе серной кислоты, окончательное – в растворе, содержащем 13 EMBED Equation.3 1415 г. едкого натра или едкого калия на литр воды.
Нержавеющую сталь травят в растворе, состоящем из 10% азотной кислоты, 13 EMBED Equation.3 1415 соляной кислоты, 0.1% сульфидированного клея, остальное вода.
Для меди –10% раствор серно кислоты.
Для латуни – 5% раствор серной кислоты.
Для никеля – 20% раствор серной кислоты.
Для нейзильбера - смесь разбавленной азотной и серной кислот.
Для алюминия, дуралюмина и цинка: 13 EMBED Equation.3 1415 г/л едкого натра или едкого калия, 13 г/л поваренной соли, 13 EMBED Equation.3 1415 г/л соляной кислоты.
Электролитическое травление производится в ванне с 5% серной кислотой при плотности тока 13 EMBED Equation.3 1415 и напряжения 6В. Детали подвешиваются к аноду.
После травления детали промывают в холодной и горячей воде, затем нейтрализуют в слабом щелочном растворе при 13 EMBED Equation.3 1415.
Обезжиривание осуществляют в два приема: сначала детали промывают в растворителях (бензине, керосине, бензоле), затем обрабатывают в густом водном растворе извести или мела.

Правка, рельефная формовка.

Правкой называется штамповочная операция, при которой происходит выправка неровной поверхности изделия между гладкими или насеченными поверхностями штампа. В большинстве случаев она следует за вырубкой.
При правке изделий значительной толщины лучше всего применять фрикционные прессы.
Усилие правки можно определить по эмпирической формуле:
13 EMBED Equation.3 1415, (Н)
где 13 EMBED Equation.3 1415– площадь проекции детали; 13 EMBED Equation.3 1415;
13 EMBED Equation.3 1415 - давление при правке, зависящее от рода, и толщины материала, и
типа штампа (гладкий, точечный, вафельный),МПа.
При плоской правке деталей из тонких и мягких материалов с S<2 мм и 13 EMBED Equation.3 1415<300 МПа гладкими штампами 13 EMBED Equation.3 1415 МПа; при правке деталей допускающих отпечатки на поверхности при S>2 мм и 13 EMBED Equation.3 1415>300 МПа точечными штампами 13 EMBED Equation.3 1415 МПа; при правке деталей, не допускающих глубоких отпечатков, вафельными штампами 13 EMBED Equation.3 1415 МПа; при правке деталей открытого профиля из тонких и мягких материалов 13 EMBED Equation.3 1415 МПа.
Рельефной формовкой называется штамповочная операция, при которой изменяется форма изделия без изменения толщины материала, что осуществляется между верхней и нижней частями штампа, на которых имеются соответствующие выступы и углубления.
Осуществляется на фрикционных, гидравлических, кривошипных прессах. Рельефная формовка из тонкого материала осуществляется резиной или полиуретаном.
Усилие, необходимое для рельефной формовки (Н), можно ориентировочно определить по эмпирической формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где: 13 EMBED Equation.3 1415- площадь штампуемого рельефа, мм ;
13 EMBED Equation.3 1415 - давление, зависящее от рода и толщины материала (для алюминия 13 EMBED Equation.3 1415, для латуни и стали 13 EMBED Equation.3 1415. Нижние значения даны для тонких материалов S<1.5 мм; верхние – для более толстых S=1.513 EMBED Equation.3 14153 мм).

Отбортовка.
При отбортовке отверстий деформируемая часть заготовки находится в плосконапряженном состоянии и объемно-деформируемом.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 141513 EMBED AutoCAD.Drawing.15 141513 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
Радиальное растягивающее напряжение имеет наибольшую величину у кромки матрицы, а по мере приближения к кромке отверстия оно уменьшается, приближается к нулю. Таким образом, поверхностный торцевой слой у отверстия находится в условиях линейного напряженного состояния. Это приводит к тому, что при отбортовке отверстий происходит растяжение в тангенциальном направлении и сужение в поперечном направлении (уменьшение толщины материала). Степень деформации при отбортовке определяется коэффициентом отбортовки:
13 EMBED Equation.3 1415
где: d -диаметр отверстия в заготовке;
D - диаметр борта по средней линии.
Диаметр отверстия под отбортовку:
13 EMBED Equation.3 1415
Отсюда высота борта:
13 EMBED Equation.3 1415

Для более точных подсчетов d можно определить из условия равенства объемов материала до и после обработки:
13 EMBED Equation.3 1415
Наименьшая толщина материала у края бортов составляет:
13 EMBED Equation.3 1415
Расчетные и предельные коэффициенты отбортовки 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 для пластичных материалов (сталь 08, 10, латунь, алюминий)[12, стр. 245]:
При отбортовке некруглых отверстий коэффициент отбортовки принимается на 13 EMBED Equation.3 1415 меньше обычного.
Величину деформации при отбортовке по наружному контуру характеризует коэффициент:
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 - радиус контура плоской заготовки;
13 EMBED Equation.3 1415 - радиус отбортованного контура детали.
Усилие отбортовки цилиндрическим пуансоном можно определить приближенно по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где: D – диаметр отбортованного изделия, мм;
d – диаметр отверстия под отбортовку, мм;
13 EMBED Equation.3 1415 - предел текучести и временное сопротивление разрыву, МПа4
С – коэффициент, учитывающий упрочнение металла и наличие трения при
отбортовке
13 EMBED Equation.3 1415

Формовка, обжим, раздача.
Формовка – штамповочная операция, при которой происходит изменение формы предварительно вытянутого изделия с целью получения окончательного профиля или более точных размеров изделие. Применяется, когда на полых изделиях требуется получить различного рода выпуклости, впадины, орнаменты и т.д. Штампы для формовки изнутри имеют разъемную матрицу и разжимное (механическое, жидкостное, резиновое, полиуретановое) эластичное устройство в качестве пуансона. Формовка может производится на кривошипных и гидравлических прессах.
Обжим – это операция, при которой производится уменьшение поперечного сечения открытого конца предварительно вытянутого полого изделия или трубы.
В зависимости от соотношения диаметров обжим можно осуществлять в одну или несколько операций, критерием для этого служит коэффициент обжима:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
Коэффициент обжима состовляет для стали 13 EMBED Equation.3 1415; для латуни и алюминия 13 EMBED Equation.3 1415.
Оптимальный угол конусности матрицы при хорошей смазке и чистой поверхности заготовки 13 EMBED Equation.3 1415, при менее благоприятных условиях - 13 EMBED Equation.3 1415. Число обжимов “n” можно определить по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
При этом предпочитается обязательный отжиг между операциями обжима. При расчете штампа следует учитывать, что размеры детали после обжима увеличиваются в следствие пружининия на 13 EMBED Equation.3 1415.
Раздача – операция, применяемая для увеличения краевой части полой цилиндрической заготовки или трубы. Производится коническим пуансоном. Раздачей производится в частности закатка краев. Степень деформации при раздаче определяется коэффициентом раздачи:
13 EMBED Equation.3 1415
где d – диаметр полой заготовки;
D – диаметр растянутой краевой части детали.
13 EMBED Equation.3 1415 для алюминиевых сплавов;
13 EMBED Equation.3 1415 для стали 20;
13 EMBED Equation.3 1415 для нержавеющей стали 12Х18Н9Т.
Раздача производится на механических и гидравлических прессах.
Усилие раздачи можно определить по упрощенной формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где С – коэффициент, зависящий от коэффициента раздачи, при
13 EMBED Equation.3 1415
С=0.4-1.0.




Специальные виды штамповки.
Штамповка взрывом.
Характеризуется высоким давлением, прилагаемым к заготовке в течение тысячной доли секунды.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
1 – бассейн 2 – матрица 3 – заготовка
4 – прижим 5 – заряд взрывчатых веществ 6 – вода
Вытяжка гидравлическим пуансоном.
Эластичный пуансон в начале процесса соприкасается со всей поверхностью заготовки, и вытяжка начинается постепенно с неглубоких участков. Эластичный пуансон способен изменять свою форму в значительной степени во всех направлениях, что позволяет полностью заполнить весь объем матрицы.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
1.Стол пресса. 2 матрица. 3 заготовка. 4 защитная резиновая диафрагма. 5 эластичная уплотняющая диафрагма. 6. ползун пресса. 7 уплотнение. 8 плунжер. 9 цилиндр. 10 рабочая жидкость.
Утонение металла незначительно, что уменьшает брак из-за разрывов, и можно применить более тонкий материал. Складкообразование почти не наблюдается. Можно получить детали очень сложной формы.

Гидромеханическая вытяжка.
На внешнюю нижнюю часть вытягиваемой детали действует вода под давлением. Давление жидкости обжимает заготовку вокруг пуансона и выпучивает ее вверх. Поэтому вытяжка происходит не через крышку матрицы, а через образованный жидкостью бурт.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
1- пуансон, 2- прижим, 3- заготовка, 4- уплотнительное кольцо, 5- матрица, 6- контейнер, 7- гидравлический аккумулятор, 8- клапан, 9- клапан, 10- вода или эмульсия.
Клапан служит для заполнения контейнера 6 из аккумулятора 7 рабочей жидкостью. Клапан 9 предназначен для регулирования давления в контейнере при вытяжке.



Магнитно-импульсная штамповка.
Основана на использовании магнитного поля, сил электромеханического взаимодействия между вихревыми токами, наведенными в стенки обрабатываемой детали при пересечении их силовыми линиями магнитного поля и самим импульсным полем. В результате этого возникают импульсные механические силы, деформирующие заготовку.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 141513 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
Магнитно-импульсная штамповка осуществляется только одним инструментом пуансоном или матрицей. Функции второго инструмента выполняет магнитное поле.
1 обмотка редуктора. 2 изделие. 3 пуансон. 4 матрица.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
1 высоковольтная зарядновыпрямительное устройство. 2 коммутирующее устройство. С кондесатор. 4 заготовка.



Электрогидроимпульсная штамповка.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
1 повышающий трансформатор. 2 выпрямитель. 3 конденсатор. 4 разрядник 5 камера с водой. 6 электроды. 7 заготовка. 8 матрица.
На заготовку, установленную на матрице, воздействует ударная волна, получившая ускорение от разряда электрического тока в жидкости.

Штамповка резиной или полиуританом.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.15 1415
1 контейнер. 2 эластичная подушка. 3 прижим. 4 пуансон. 5 деталь.
Штамповка может производится эластичной матрицей по жесткому пуансону или эластичным пуансоном по жесткой матрице.
Усилие штамповки определяется по формуле:
P=kqF,
где q- удельное давление эластичной среды,
F- площадь заготовки.
Для алюминивых сплавов – q =30 – 50 МПа;
для латуни, стали – q =35 – 65 МПа;
для нержавеющей стали – q =90 – 120 МПа.

Штамповка неметаллических материалов.
Вырезка неметаллических материалов.
Исходя из технологических условий штамповки неметаллические материалы можно разделить на следующие группы:
1 Материалы повышенной хрупкости: слюда, меканид, органическое стекло, гетинакс, эбонит.
2. Материалы средней хрупкости: текстолит, винипласт.
3. Легко штампуемые материалы: картон, бумага, фибра, целлулоид.
3. Волокнистые и эластичные материалы, вырезаемые только с помощью просечек: фетр, кожа, резина.
Материалы первых двух групп на штампах обычного типа вырезать почти невозможно, т.к. при резке возникают трещины. Для улучшения поверхности среза эти материалы следует вырезать на штампах с сильным прижимом и с заостренными режущими кромками на матрице. Угол заточки 40 - 45є. Усилие прижима:
13 EMBED Equation.3 1415 ; (H),
где: U – периметр среза, мм;
S – толщина материала, мм;
13 EMBED Equation.3 1415- давление прижима, МПа [12, стр.296];
S,мм 13 EMBED Equation.3 1415, МПа
до 1,0 10
>2,0 15
>3,0 20
Штамповку указанных материалов следует производить в нагретом состоянии при толщине свыше 1 мм. Для штамповки текстолита S=1 – 2мм температура нагрева должна быть Т = 130є + 10єС, время нагрева t = 3мин. При S = 2 – 4мм Т = 180є + 10єС, t = 5мин; при S = 4 – 6мм t = 5мин, Т = 200є + 5єС.
Для гетинакса при S = 0.5 – 3мм Т = (80 – 100)є + 10єС, t = 5 – 8мин на 1 мм толщины детали.
Нагрев органического стекла 100 - 120єС, причем перед вырезкой рекомендуется несколько секунд держать материал на воздухе, чтобы поверхностный слой немного охладился.
Эбонит штампуют при Т = 60 - 80єС. Другие материалы не требуют подогрева при вырубке. Фетр хорошо штампуется в увлажненном состоянии.
Сопротивление срезу 13 EMBED Equation.3 1415 [12, стр.297]:
Материал 13 EMBED Equation.3 1415, МПа
Текстолит 80 – 150
Гетинакс 70 – 110
Слюда 50 – 80
Целлулоид 60
Фибра 140 – 200
Эбонит 30
Резина 6 – 10
Бумага 20 – 40
Картон 30 – 60
Клингерит 40 – 50
Прессшпан 70 – 80
Кожа дубленая и хромовая 45 – 55
Зазор между матрицей и пуансоном при вырезке изделий из гетинакса, текстолита, фибры, прессшпана (0.04 – 0.05)S, из картона, кожи, фетра (0.02 – 0.03)S.

Гибка неметаллических материалов.
Большинство неметаллических материалов поддаются гибке в холодном или подогретом состоянии. Не поддаются гибке гетинакс и миканиты.
Текстолит подвергают гибке при Т = 150 - 170єС. Время нагрева 1-2 мин. Для стеклотекстолита Т = 230єС.
Органическое стекло подвергают гибке при Т = 105 - 150єС и охлаждении наружных слоев на воздухе в течение 10-15 сек. Гибку производят на болванках, покрытых байкой или мягкой листовой резиной. Разогретую заготовку укладывают на болванку, прижимают слегка рукой, после чего края заготовки и болванки скрепляют струбцинами, обитыми байкой. Снимают деталь с болванки при охлаждении ее до 30 - 40єС. Виннипласт подвергают гибке при Т = 160 - 170єС, целлулоид при Т = 90 - 100єС.

Вытяжка и формовка неметаллических материалов.
Большинство неметаллических материалов подвергается вытяжке и формовке в нагретом состоянии, фибра вытягивается в увлажненном состоянии.
Перед вытяжкой заготовки из текстолита нагревают до 150 - 170єС, из стеклотекстолита до 230єС.
Текстолит, стеклотекстолит, органическое стекло вытягиваются в штампах с прижимом. Матрицу, прижим и заготовку нагревают до 115 - 120єС (для органического стекла), а пуансон до 40єС.













Литернатура:
Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М., Высшая шкрла, 1963. – 388с.
Брюханов А.Н. Ковка и объемная штамповка. М., Машиностроение, 1975. – 408с.
Дальский и др. Технология конструкционных материалов. М., Машиностроение, 1985 – 448с.
Технология металлов и сварка. Учебник для вузов. Под. ред. П.И. Полухина. М., Высшая школа, 1977 – 464с.
Головнева М.А., Атрошенко А.П. Оборудование и технология горячей объемной штамповки. М. – Л.. Машгиз, 1962 – 368с.
Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т./Ред. Совет; Е.И. Семенов (пред) и др. – М.: Машиностроение, 1985 – Т.1, 1985. – 568с.
Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т./Ред. Совет; Е.И. Семенов (пред) и др. – М.: Машиностроение, 1986 – Т.2, – 592с.
Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т./Ред. Совет; Е.И. Семенов (пред) и др. – М.: Машиностроение, 1987 – Т.3, – 384с.
Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т./Ред. Совет; Е.И. Семенов (пред) и др. – М.: Машиностроение, 1987 – Т.4, – 544с.
Головин В.А. идр. Технология и оборудование холодной штамповки. М., Машиностроение, 1987 – 352с.
Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки: Учебник для вузов. – М. Машиностроение, 1989 – 304с.
Зубцов М.Е. Листовая штамповка : Учебник для вузов. – Л.: Машиностроение, 1980. – 432с.
Кухтаров В.И. Холодная штамповка. М., Машгиз, 1962, - 402с.
Детали направляющих узлов. Штампы для листовой штамповки:
ГОСТ 13119-81, ГОСТ 18812-81, ГОСТ 18813-81, ГОСТ 24558-81 – ГОСТ 24562-81.
а


а1

а


L


В


t

(

13 EMBED Equation.3 1415



13
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·АRoot EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeЎ: 15Times New Roman Р Р

Приложенные файлы

  • doc 18214033
    Размер файла: 6 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий