41. Горячая штамповка

Горячая объёмная штамповка представляет собой обработку металла давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки выполняют посредством специального инструмента – штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей, выполненных в отдельных частях штампа, таким образом, что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость по конфигурации поковки.

Пластичность – способность материала изменять свою форму не разрушаясь.

Цель пластической деформации по средствам воздействия на металл изменить не только форму заготовки, но и структуру металла.

Обработку начинают с максимальной температуры (для стали это 1000…1200 °С) и заканчивают при охлаждении до нижней температуры (для стали это 800…850 °С) пластичности.

Законы пластической деформации:

1. Закон наименьшего сопротивления (частицы металла перемещаются в направлении наименьшего сопротивления);

2. Закон постоянства объёмов. То есть объём до деформации равен объёму после деформации, на основе этого закона рассчитывается объём, вес и другие параметры заготовки с поправкой на температуру;

3. Закон трения. В силу шероховатостей плоскости заготовки могут образовываться зоны затруднённой деформации (рабочая поверхность штампа должны тщательно шлифоваться и полироваться);

4. Закон расширения. Тела при нагревании расширяются, и появляется усадка . При нагреве стали от комнатной температуры до высшей температуры пластичности (1 200 °С) это изменение составляет порядка 1,1…1,2%.

Основные способы горячей штамповки металла:

1. Прокатка – обжатие материала при пропускании его между вращающимися валиками прокатного стана;

2. Прессование – обжатие металла и продавливание его через отверстия матрицы соответствующей формы;

3. Волочение – обжатие нагретого металла и протяжка его через отверстия соответствующего размера и формы;

4. Свободная ковка – получение заготовки циклическим давлением молота или пресса на металл расположенный между бойками;

5. Объёмная штамповка – получение заготовки на штамповочных молотах и прессах давлением на металл находящийся в штампе.

При свободной ковке нагретый металл течёт свободно, а при ковке в штампе его течение ограничено формой полости ручья в штампе.

Поковки простой формы изготавливаются в одноручьевом штампе из заготовок, которые уже прошли предварительную обработку, необходимую для предания им формы близкой к форме поковки. Нагретый металл находится в нижней части штампа, при циклических ударах по верхней части заготовки металл заполняет полость ручья, а избыток металла вытесняется в соответствующую канавку, из-за этого образуется заусенец или облой, который удаляется после ковки.

Поковки сложной формы выполняются в многоручьевом штампе, имеющем заготовочный, штамповочные и калибровочный ручьи. В заготовочном ручье удар наносится не в полную силу, металл течёт во все стороны с лёгкой деформацией. Наибольшее усилие штампа приходится на калибровочный ручей, в котором происходит окончательное формирование поковки.

Безоблойные штампы (только закрытого типа) сокращают отход металла, нет необходимости в изготовлении обрезочного штампа, а следовательно сокращается припуск на механическую обработку, но такая штамповка требует точных размеров заготовки и более сложных по конструкции штампов.

Для повышения качества поковок и исключения механической обработки применяются плоскостные (объёмные) калибровки горячего, холодного и полухолодного типа.

При плоскостной калибровке (обеспечивает максимальную точность на плоскости) металл свободно течёт в сторону перпендикулярную направлению удара. При объёмной калибровке, течение металла ограничено, и его излишки вытекают в специальные полости.

Горячая калибровка (обычно объёмная) выполняется после горячей обрезки заусенцев, а образовавшийся вторичный заусенец удаляется в обрезных штампах после окончательного охлаждения поковки. Часто её выполняют в калибровочном ручье ковочного штампа. Лучший результат получается при использовании кривошипного горячештаповочного пресса.

Холодная калибровка производится на чеканных кривошипно-коленных штампах, она даёт наивысшую точность из всех типов калибровки.

Полухолодная калибровка производится для поковок из низкоуглеродистой стали или при недостаточной мощности пресса. Обычно проводится на прессах с предварительным нагревом детали до температуры 600 °С.

42. Литьё

Литьё – технологический процесс изготовления отливок (заготовок или деталей), заключающийся в заполнении предварительно изготовленной формы жидким материалом и последующем его затвердевании.

Наиболее часто применяются следующие виды литья:

1. В земляные (песчаные) формы;

2. В оболочные формы;

3. По выплавляемым моделям;

4. Центробежное литьё;

5. В кокиль;

6. Под давлением.

Применение того или иного вида литья зависит от типа производства, геометрической точности и шероховатости будущих отливок, а также экономической целесообразности. Масса отливок может колебаться от граммов до тонн.