Кузнечно-штамповочное производство

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова»

Кафедра «Управление качеством»

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Технология и организация производства продукции и услуг»

Тема: «Кузнечно-штамповочное производство»

Студент гр. Б03-011-1 А.А.Наговицына

Проверил

к.т.н., доцент кафедры «УК» О.Б. Гольцова

Ижевск 2015

Содержание

Введение

1. Кузнечно-штамповочное производство

2. Свободная ковка

2.1 Основные операции технологического процесса ковки

2.2 Оборудование для свободной ковки

3. Объемная штамповка

3.1 Горячая объемная штамповка

3.2 Холодная объемная штамповка

Введение

Кузнечно-штамповочное производство- это отрасль машиностроения, производящая различные металлические изделия путем ковки, штамповки, прессования.

Наиболее распространенным методом является кузнечно-штамповочное производство. В его основе лежит способность материалов деформироваться (изменять свою форму под действием внешних сил без разрушения). В отличии от обработки металлов резанием, кузнечно-штамповочное производство ценится тем, что при обработке заготовок давлением их форма меняется при распределении металла, а не при помощи удаления излишка, что приводит к сокращению отходов и увеличению прочности металла.

Помимо штамповки существуют следующие методы обработки изделий давлением: прокатка, ковка, прессование, волочение.

Прокатка определяет уровень развития многих отраслей промышленности. Свыше 80% металла подвергается прокатке. Прокаткой получают такие изделия как: рельсы, балки, лист, ленту, трубы, колеса и т.д. , а так же заготовки для ковки, штамповки, прессования и волочения.

Ковку применяют для изготовления поковок из слитка, а также поковок из прокатной заготовки. При свободной ковке изделие подвергают молоту или прессу, на боковые поверхности инструмент не действует.

Для массового производства поковок используют объемную штамповку на прессах или молотах. При помощи давления, действующего на заготовку, металл деформируется и заполняет штамп.

Для получения разнообразных сплошных и полых профилей из цветных металлов, сталей и сплавов применяют прессование (выдавливание).

При волочении заготовка протягивается через отверстии в волоке, площадь ее поперечного сечения меняется, а иногда изменяется и сама форма сечения. Волочением можно получать проволоку, прутки и трубы.

Обработку давлением широко применяют для изготовления изделий из хрупких, малопластичных, тугоплавких, труднодеформируемых металлов. В промышленности широко применяется объемная штамповка.

штамповочный ковка свободный

1. Кузнечно-штамповочное производство

Широко распространенными способами получения фасонных штучных заготовок и деталей машин являются ковка и штамповка. При ковке и штамповке минимально используется материал.

Кузнечно-штамповочное производство, в зависимости от сортамента продукции, объема выпуска и назначения изделий, можно подразделить на:

-кузнечные цехи ковки, изготавливающие единичные и мелкосерийные изделия;

-кузнечно -прессовые цехи, изготавливающие единичные и мелкосерийные изделия массой до 250 тонн и более;

-ковочно-штамповочные цехи, изготавливающие изделия массой до 1000 кг крупносерийного и массового производства, предназначенные для производства автомобилей, тракторов, самолетов и других машин;

-холоднопрессовые цехи, изготавливающие изделия холодной штамповкой;

-специализированные цехи, которые определяются типом выпускаемых массовых изделий (крупные, рессорные, метизные и др.) или типом оборудования (например, цех холодновысадочных автоматов и др.)

Слитки и прокат применяют в качестве исходных заготовок для ковки и штамповки. В результате обработки металла происходит изменение структуры исходной заготовки: при ковке- возникает волокнистая макроструктура, при обработке деформированного полуфабриката исходные волокна изменяют направление и ориентируются по направлению течения металла и форме изделия.

Степень изменения структуры характеризуют коэффициентом или степенью уковки, где F0 и F1- большая и меньшая площади поперечных сечений.

Коэффициент уковки показывает, во сколько раз изменилось исходное сечение. С повышением уковки механические свойства металла в направлении течения металла повышаются, но до определенного предела.

Для слитков конструкционной стали рекомендуется уковка не ниже 2,5-3, а для проката 1,1-1,3. Для сталей карбидного класса, для разрушения карбидов, рекомендуется повышенная уковка не менее 10-12.

Припуск - слой металла, предусматриваемый на поверхности готовой детали для гарантии качества. Припуск увеличивает массу и размеры поковки.

В некоторых случаях ковкой и штамповкой невозможно выполнить точную форму детали. Слой металла сверх припуска называют напуском. Напуски также увеличивают массу поковки.

Изделия одной партии невозможно получить с абсолютно одинаковыми размерами согласно размерам чертежа.

Для сопоставления различных технологических процессов и оборудования по эффективности принимают обобщенный показатель точности- коэффициент использования металла поковки при механической обработке, где GД и GП- масса готовой детали и поковки. Этот показатель характеризует степень совершенства формы поковки.

Еще одним важным показателем, который характеризует степень совершенства кузнечно-штамповочного производства, считается выход годного, где GЗ- масса исходной заготовки.

2. Свободная ковка

Ковка- процесс обработки давлением, при котором металл деформируется многократным и прерывным воздействием универсального инструмента, постепенно приобретая заданную форму и размеры. Ковка получила название свободной, потому что при ковке металла между плоскими бойками имеет место свободное течение.

Свободная ковка экономически выгодная при получении фасонных заготовок стальных изделий с высокими механическими свойствами в условиях индивидуального и мелкосерийного производства. Ковка- универсальный процесс кузнечно-штамповочного производства.

Преимущества ковки по сравнению с другими способами обработки металлов:

- универсальность в отношении веса, формы и размеров партии изготовляемых заготовок;

- обеспечение высоких механических свойств металла в изделиях;

- отсутствие затрат на дорогостоящую технологическую оснастку;

- возможность использования сравнительно маломощных машин.

В промышленности свободную ковку применяют для изготовления поковок шестерен, турбинных роторов и дисков, валов, шатунов, колец и других ответственных деталей машин. Свободная ковка незаменима в производстве крупных деталей, не смотря на то что обладает рядом присущих ей недостатков:

- сравнительно низкая производительность труда;

- небольшая точность ковки, вызывающая необходимость значительных припусков и напусков металла, что приводит к повышению расхода материала и стоимости готовых изделий.

 Свободная ковка

2.1 Основные операции технологического процесса ковки

Кроме чисто кузнечных операций полный технологический процесс изготовления поковки, включает также:

- заготовительные операции (резку или рубку заготовок и их контроль);

- нагрев металла под ковку;

- охлаждение поковок;

- контрольные операции по проверке размеров и механических свойств поковки;

- операции первичной термической обработки поковок (отжиг, нормализацию), выполняемый обычно в кузнечном цехе.

Основные операции процесса свободной ковки:

-Осадка

-Вытяжка

-Прошивка

-Гибка

-Рубка.

Менее распространенные кузнечные операции:

-Передача металла

-Закручивание

-Кузнечная сварка

В ряде случаев технологический процесс ковки включает операции горячей штамповки в прокладных штампах под молотом.

Наличие кузнечных операций, а также порядок их чередования определяются формой изготовляемой поковки. Например, при изготовлении поковок типа валов применяются вытяжка и рубка; при ковке коленчатых валов- вытяжка и передача металла; кольцевые поковки- осадка, прошивка, раздача, а иногда и вытяжку на оправке; ковка фланцевых поковок- высадка, прошивка, обкатка по диаметру.

К предварительным операциям относятся биллетирование и рубка.

Биллетирование- операция, предназначенная для превращения слитка в болванку; осуществляется путем ковки с незначительным обжатием нагретого слитка. Биллетирование способствует устранение дефектов литой структуры и улучшению пластических свойств поверхностного слоя заготовки. Не смотря на это, высокая температура и малые обжатия в процессе биллетирования приводят к получению крупнозернистой структуры, из-за чего приходится иногда проводить термическую обработку после биллетирования.

Осадка- это операция, при которой за счет обжатия на высоте увеличивается площадь поперечного сечения заготовки. Операция называется высадкой, если осаживается только часть заготовки. При ковке осадка- основная операция для получения формы поковки, так же применяется как промежуточная операция для устранения литой структуры или анизотропии свойств металла.

Протяжка (вытяжка) - операция, в процессе которой длина заготовки увеличивается за счет уменьшения ее поперечных размеров при последовательных нажатия бойками. Применяют плоские, вырезанные и закругленные бойки.

Гибка- кузнечная операция, с помощью которой изделию придают изогнутую форму по заданному контуру. Губку используют для изготовления угольников, скобок, кулис и т.п. В результате гибки первоначальная форма поперечного сечения заготовки искажается, при этом уменьшается площадь в зоне изгиба.

Закручивание- кузнечная операция, с помощью которой одну часть детали поворачивают по отношения к другой под определенным углом вокруг общей продольной оси; применяется при изготовлении коленчатых валов с коленами, расположенных в различных полостях, стенных болтов, стоек для изгородей, спиральных сверл и т.п.

Рубка- операция, которая применяется для разделения заготовки на части, отделения части металла по наружному (обрубка) и внутреннему (вырубка) контурам, частичного разделения заготовки (разрубка). Отход металла при рубке называют обсечкой.

Прошивка- это операция, которая связана с образованием полости в заготовке за счет вытеснения металла. Сквозную прошивку (пробивку) относительно тонких поковок ведут на подкладном кольце. Высокие массивные поковки прошивают в два перехода, образовав сперва глухую полость, затем, перевернув поковку, прошивают дно. Прошивающий инструмент- сплошной или пустотелый прошивень круглого или фасонного поперечного сечения. В результате прошивки форма заготовки искажается и образуется отход- выдра.

Кузнечную сварку в последнее время используют при ковке мелких поковок в целях ремонта. В настоящее время применяют автогенную сварку и электросварку.

Вместе с уже рассмотренными при свободной ковке используют еще многие виды специализированного инструмента. Например, штамп- специальный инструмент, который используют для производства поковок сложной формы больших партий: крупный гаечных ключей, фланцев, гаек, крюков и т.д.

Свободная ковка- трудоемкий и малопроизводительный процесс, который требует сложных и быстрых манипуляций с горячим металлом и тяжелым инструментом. При помощи механизации и автоматизации облегчают ручной труд, повышают производительность труда и качество поковок. Основное средство механизации в кузнечных цехах- грузоподъемные краны: мостовые, поворотные, консольные и т.п.

Для загрузки и выгрузки печей применяют механические, пневматические и гидравлические толкачи, специальные клещи и другие механизмы. Передача заготовок от оборудования к оборудованию осуществляется при помощи монорельсовых тележек и качающих транспортеров. Для сложный манипуляций с поковкой в процессе ковки в современных цехах устанавливают напольные рельсовые и безрельсовые манипуляторы, представляющие собой тележку, снабженную клещами, которые могут подниматься и отпускаться, поворачиваться и вращаться вокруг продольной оси.

Для смены бойков крупных процессов ( длительная и трудоемкая операция) применяют прессы, которые оборудованы подвижными столами, выкатывающими бойки из- под пресса под мостовой кран. Автоматизируется работа ковочных прессов. В ряде производств прессы и молоты переводят на программируемую работу по режимам ходов и обжатиям.

2.2 Оборудование для свободной ковки

Преимущественно, в промышленности ковку производят на ковочных молотах и ковочных гидравлических персах.

Молоты применяются двух видов:

- паровоздушные молоты;

- приводные (пневматические, рессорно-пружинные и др.).

Молот состоит из следующий подающий частей, масса которых является главной характеристикой молотов:

-поршень;

-шток;

-баба;

-верхний боек;

-нижний боек закреплен на подушке;

-подушка закреплена на шаботе.

Заготовку устанавливают на нижнем бойке. Золотник, которым с помощью системы рычагов управляет машинист молота, пускает пар или сжатый воздух под давлением 40-90 Мн/м2 в нижнюю ( под поршнем) или верхнюю (над поршнем) полость цилиндра.

Пневматический молот имеет два цилиндра:

-рабочий( поршень соединен с бабой или баба просто является частью поршня);

-компрессорный (поршень приводится от электродвигателя через редуктор и кривошипношатунный механизм).

Тяжелые поковки из слитков изготавливают на гидравлических прессах, которые развивают усилие до 150 Мн (15000 Т). Гидравлические ковочные прессы применяются в настоящее время и для средних поковок (вагонных осей и т.д.).

Схема работы гидравлических ковочных прессов:

- в главном цилиндре перемещается главный плунжер, соединенный с подвижной поперечной;

-главный цилиндр установлен в неподвижной верхней поперечине, которая соединена четырьмя колоннами с нижней поперечиной, закрепленной на фундаменте;

-верхний боек смонтирован в подвижной поперечине;

-подвижная поперечина совершает рабочий ход вниз под действием возвратного плунжера, соединенного с поперечиной, траверсой и тягой и перемещающегося в возвратном цилиндре;

-возвратный цилиндр установлен на траверсе;

-гидравлический насос высокого давления (20-30 Мн/м2) подает воду в магистраль пресса через гидравлический аккумулятор, который накапливает напорную жидкость во время технологических пауз в работе пресса и отдает ее в магистраль пресса во время рабочего хода;

-распределительное устройство во время рабочего хода соединяет главный цилиндр с магистралью высокого давления, а возвратный цилиндр- с приемником отработавшей воды;

-при рабочем ходе подвижная поперечина движется вниз, и верхний боек давит на поковку, когда главный цилиндр соединяется с баком, а возвратный- с магистралью высокого давления, подвижная поперечина движется вверх;

-имеется несколько воздушный резервуаров, входящих в систему аккумулятора, полости резервуаров сверху соединены между собой и с аккумулятором;

-с помощью компрессора в резервуарах поддерживается необходимое давление воздуха, под таким же давлением находится жидкость в аккумуляторе;

-автоматические регуляторы прекращают действие насоса, когда жидкость в аккумуляторе поднимается до определенного уровня, и не допускают подачи жидкости в магистраль, если ее уровень в аккумуляторе минимально допустимый.

Также применяются парогидравлические прессы, в которых источником высокого давления является не насос, а специальный аппарат- паровой или воздушный мультипликатор. Принцип действия мультипликатора состоит в следующем. Пар давлением 0,6-1,2 Мн/м2 давит на поршень парового цилиндра, шток которого является плунжером гидравлического цилиндра. Гидравлический цилиндр подает жидкость в магистраль высокого давления пресса. Давление жидкости во столько раз больше давления пара, во сколько раз площадь парового поршня больше площади плунжера гидравлического цилиндра. Давление жидкости в магистрали пресса достигает 6 Гн/ м2.

3. Объемная штамповка

Объемная штамповка- это процесс, при котором металл заготовки деформируется с изменением всех размеров заготовки, принимая форму рабочей поверхности специального инструмента- штампа. При этом форма и размеры рабочей полости штампа полностью определяют конфигурацию изготовляемой поковки.

Штампы по конструкции могут быть:

- одноручьевыми (для деталей простой формы);

- многоручьевыми (для деталей сложной формы).

Объемная штамповка

3.1 Горячая объемная штамповка

Горячая штамповка по сравнения с ковкой обладает рядом преимуществ:

-значительно более высокая производительность, в десятки раз превышающая производительность свободной ковки;

-высокая точность и качество поверхности штампуемых поковок;

-сокращается дальнейшая чистовая обработка резанием;

-массовый выпуск дешевой продукции благодаря значительному снижению расхода металла на поковки и трудоемкости их дальнейшей обработки.

С помощью штамповки получают детали исключительно сложной формы. Но необходимо учитывать, что штамп годен только для изготовления той поковки, для которой он спроектирован, в отличии от универсального инструмента свободной ковки. Именно поэтому применение штамповки выгодно лишь при серийном или массовом производстве. Горячую объемную штамповку применяют в машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления сложных по форме заготовок ответственных деталей машин и их сплавов.

Применяю два основных метода штамповки:

-в открытых штампах, с образованием облоя;

-в закрытых штампах- безоблойная.

Штампы- массивные толстостенные детали, в которых выполнены рабочие полости-гравюры, формообразующие поковку. Штамп состоит минимум из двух частей- половин. Поверхность совпадения частей штампа- поверхность разъема. Штамп, состоящий из нескольких частей, каждая из которых имеет часть общей гравюры, называют многоразъемным.

Различают открытые и закрытые штампы. В простейшем случае открытый штамп для цилиндрической детали имеет гравюру в одной половине, а вторая половина- плоский боек. Если объем заготовки в точности равен объему полости гравюры, то заполнение гравюры будет идеальным, однако практически трудно получить заготовку точного объема, поэтому ее выполняют несколько большей, что бы гарантировать заполнение гравюры. Избыток металла вытекает в разъем штампа в виде облоя (заусенца). Такую штамповку называют облойной, а штамп- облойным. Облой- отход, подлежащий удалению.

Поковка, упруго разжимая штамп в момент штамповки, сильно охватывается им после снятия нагрузки. Чтобы легче извлечь поковку из штампа, его стенки делают наклонными в разъему. Штамповочный уклон остается в виде напуска на теле поковки.

Закрытые штампы отличаются тем, что гравюра выполняется в одной из половин штампа, а вторая половина входит в первую, запирая ее. В таком штампе весь объем металла заготовки остается в поковке. Выход для облоя не предусмотрен. Штамп и штамповку называют безоблойными. Штампы подвергают высоким нагрузкам- механическим и тепловым.

Штамповку производят на различных машинах:

-штамповочных молотах;

-кривошипных горячештамповочных прессах;

-гидравлических и фрикционных прессах;

-горизонтально-ковочных и горизонтально-гибочных машинах;

-ковочных вальцах и др.

Из штамповочных молотов наибольшее применение получили паровоздушные молоты двойного действия и приводные фрикционные молоты простого действия.

Паровоздушные штамповочные молоты имеют аналогичный ковочным молотам принцип действия. Их отличие от ковочных молотов- наличие двухстоечной станины непосредственно на шаботе, а также усиленные регуляторы, направляющие движение бабы, что обеспечивает необходимую точность соударения штампов. Молоты - относительно дешевое оборудование.

Приводные фрикционные молоты имеют ряд конструктивных разновидностей. Наибольшее распространение получили фрикционные молоты с доской, имеющие массу падающий частей до 5 тонн.

Схема фрикционного молота:

1. Баба прикреплена к деревянной доске

2. Верхняя часть доски входит в зазор между двумя чугунными роликами, которые получают вращение от электродвигателя через какую-либо передачу.

3. Ось одного ролика закреплена неподвижно, а ось другого ролика с помощью специального механизма получает возвратно-поступательное движение. Таким образом неподвижный ролик может прижимать доску к ролику с неподвижной осью. Ролики зажимают доску с силой, достаточной для возникновения силы трения, большей, чем масса падающей части. Поэтому при сведенных роликах доска вместе с бабой перемещаются вверх.

4. Молот имеет тормозной механизм с двумя колодками, которым штамповщик управляет с помощью педали. Когда педаль опущена, колодки заклинивают доску и баба может удерживаться на весу. При непрерывно нажатой педали молот автоматически наносит удары через равные промежутки времени.

Фрикционные молоты имеют более низкую производительность, чем паровоздушные. Их конструкция кроме того, не позволяет регулировать энергию удара в процессе штамповки, что очень важно, если поковка сложной формы. Поэтому фрикционные молоты получили меньшее распространение, чем паровоздушные.

Как правило, молотовые штампы делают монолитными с одной поверхностью разъема и без выталкивателей. Обе половины штампа закреплены в подушке и бабе забивными клиньями. Обычная штамповка на молоте- облойная ввиду отсутствия выталкивателей и ведется за несколько ударов.

При несложной форме поковки (квадрат, круг, полоса) ее штампуют сразу из проката. Для поковки сложной формы исходную заготовку делают специально, чтобы получить максимальное подобие конфигурации заготовки и поковки. Эти операции производят свободной ковкой или штамповкой. Часто применяют многоручьевые штампы, которые имеют несколько полостей для последовательной деформации заготовки.

В многоручьевых штампах, применяемых для получения заготовки, получаются такие основные виды как:

-штамповочные;

-заготовительные;

-отрубной (нож).

Штамповочные ручьи бывают окончательными (чистовыми) и предварительными ( черновыми).

Предназначение заготовительных ручьев- перераспределение массы заготовки по главным осям поковки согласно распределению массы в поковке. К ним относят формовочные, пережимной, подкатной, протяжной, гибочные ручьи. Окончательный ручей, обязательный для любого штампа, предназначен для штамповки уже готовой поковки (с облоем). Деформация в нем мала, что позволяет повысить точность размеров поковки.

При штамповке поковок сложной формы, для уменьшения износа окончательного ручья, применяют предварительный ручей. В предварительном ручье происходит основная деформация, необходимая для получения конечной формы поковки. Предварительный ручей повторяет по форме окончательный ручей, но с большими радиусами закругления и без канавки для заусенца.

Форма, приближающая к форме поковки в плоскости разъема штампов, придается поковке в формовочном ручье. При этом площадь поперечного сечения заготовки изменяется незначительно.

Пережимной ручей нужен для уширения заготовки без ее заметного удлинения. В формовочный и пережимной ручьи заготовка поступает чаще без предварительной обработки, реже- после протяжного ручья. После обработки в формовочном и прежимном ручьях заготовка попадает в штамповочный ручей ( предварительный или окончательный).

Подкатной ручей позволяет перераспределить объем металла вдоль оси заготовки в соответствии с формой поковки, т.е. увеличивать одни поперечные сечения за счет уменьшения других. Заготовка поступает в подкатной ручей либо без предварительной обработки, либо из протяжного ручья. После каждого удара в подкатном ручье заготовку кантуют. После подкатного ручья заготовка чаще всего попадает в штамповочный ручей, реже- в гибочный или формовочный.

В протяжном ручье площади поперечных сечений отдельных участков заготовки уменьшаются за счет протяжки. В этом ручье обычно производится первая штамповка, после чего заготовка передается в любой другой ручей.

Гибочный ручей придает заготовке форму, соответствующую фотме поковки в плоскости разъема штампов, путем гиба. Гибочный ручей может применяться в любой последовательности среди заготовительных ручьев.

Отрубной ручей применяется тогда, когда поковка штампуется от прутка, т.е. одна заготовка (пруток) служит для последовательной штамповки нескольких поковок. В этом случае готовую поковку отрубают от прутка на отрубном ноже.

Штамповочные поковки часто нуждаются в правке, так как после обрезки заусенцев может произойти искривление осей и искажение формы.

Правку средних и крупный поковок ведут в горячем состоянии, в мелкие поковки поддаются правке и в холодном состоянии. Операция правки проводится на штамповочных молотах в специальном правочном штампе или окончательном ручье, а также на кривошипных обрезных прессах. В последнем случае устанавливают правочный штамп рядом с обрезными.

Калибровка обеспечивает точные размеры и массу, а также качество поверхности поковки, что позволяет обойтись без дальнейшей механической обработки калиброванных поверхностей. Иногда после калибровки производят шлифование. Применяют холодную (чеканку) и горячую калибровку. Чеканка дает большую точность размеров и лучшее качество поверхности, но ее нельзя применять для поковок больших размеров.

Специальная калибровочная машина - кривошипно-коленный чеканочный пресс, который развивает большое усилие на ползуне при сравнительно мало крутящем моменте на кривошипном валу. Также калибровку ведут на кривошипных горячештамповочных прессах, молотах и винтовых фрикционных прессах.

Различают плоскостную, объемную и комбинированную холодную калибровку.

Плоскостная калибровка гарантирует точность размеров между отдельными параллельными плоскостями поковки и улучшает качество поверхности по этим плоскостям.

Объемная калибровка предназначена для улучшения качества поверхностей всех поковки с одновременным повышением точности размеров. Штамп для объемной калибровки соответствует конфигурации поковки. Точность объемной калибровки на 30-40% ниже, сем плоскостной. Объемную калибровку применяют также для нагретых поковок. При этом значительно уменьшается усилие калибровки, но ухудшается качество поверхности и точность размеров.

Комбинированная калибровка- это сочетание объемов и плоскостей калибровок: вначале производят объемную калибровку, а затем плоскостную. При холодной калибровке возникают значительный усилия, вызывающие упругое сжатие штампа. Благодяря этому поковка получает выпуклость (чечевичность) торцов. Для компенсации упругого сжатия рабочую поверхность штампа делают выпуклой.

Перед операцией калибровки поверхность изделия должна быть очищена от окалины травлением или дробеструйной и пескоструйной обработкой. Хорошие результаты дает сочетание химической и механической очистки.

В промышленности применяют также комбинированные процессы обработки давлением, включающие, например, ковку, объемную штамповку и прокатку.

3.2 Холодная объемная штамповка

Холодной объемной штамповкой обрабатывают цветные, легкие и тяжелые металлы, а также стали. Прежде всего этот способ применяют для изготовления массовых изделий небольших размеров: заклепок, гвоздей, болтов, гаек и т.п. Отсутствие нагрева, а следовательно, окалины и тепловых усадок позволяет получать при помощи холодной объемной штамповки точные детали с допусками на размеры порядка сотых и десятых долей миллиметров с чистой поверхности 6-9-го класса. Исходной заготовкой для объемной штамповки служит калиброванный круглый пруток диаметром от 0,6 до 38 мм (для метизов) и шайбы, вырубленные из листов.

Основная операция при производстве метизов- высадка с истечением металла перпендикулярно движению инструмента, а оборудованием служат холодновысадочные автоматы производительностью от 30 до 400 деталей в минуту. В зависимости от сложности детали ее изготавливают за один или несколько переходов (ударов молота). Поскольку пластическая деформация в этих процессах идет при температурах ниже температуры рекристаллизации, то металл изделия упрочняется тем больше, чем больше степень деформации. Это используют при замене обработки резанием холодной объемной штамповкой. В ряде случаев упрочнение материала при штамповке заменяет термическую обработку (закалку с отпуском), которая применялась после механической обработки детали. Упрочнение металла сопровождается благоприятным расположением макроволокон в изделии.

Наряду с высадкой в холодной объемной штамповке широко используется процесс выдавливания (прессования, экструзии) т.е. истечение металла по оси движения инструмента. Холодным объемным выдавливанием изготавливают изделия массой от 1г до 35кг, диаметром до 216 мм и длиной до 1500 мм. При этом минимальная толщина стенки может достигать 0,1 мм. Экономическая рентабельность партии изделий для холодного объемного выдавливания в зависимости от технологичности детали и стойкости штампов определяется в 3000-10000 шт., но в отдельных случаях может быть экономична и партия в 500 шт. Процесс особенно эффективен для массового производства, например тюбиков, корпусов снаряда, гильз, деталей автомашин, велосипедов и т.д.

Для холодного выдавливания применяют прессы механические, фрикционные и гидравлические, снабженные выталкивающими устройствами. Гидравлические прессы для холодной объемной штамповки развивают усилие до 60 Мн (600 Т). При разработке технологии холодной штамповки следует иметь в виду, что суммарная степень деформации, необходимая для получения изделия из заготовки, может оказаться выше допускаемой без разрушения металла. Поэтому обычно сложные детали изготавливают за несколько переходов, осуществляя снятие наклепа между отдельными переходами с помощью термической обработки. Уменьшение разовой деформации в результате распределения суммарной деформации по переходам снижает усилие штамповки и повышает стойкость штампов.

Размещено на Allbest.ru

...