Технология штамповки металлов

 Холодная листовая  штамповка.

Такая штамповка применяется для изделий из листов стали, алюминия и его сплавов, меди, латуни, сплавов магния и др., реже из полосового проката.

Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных  методов производства и применяется  в автомобильной, транспортной, авиационной, приборостроении и др. отраслях. 

Она имеет следующие преимущества:

-позволяет выполнять весьма сложные операции посредством простых ударов пресса

-позволяет получать взаимозаменяемые детали с достаточно высокой точностью, без необходимости в последующей механической обработке

-позволяет создавать прочные, но лёгкие по весу конструкции при небольшом расходе металла, т.е. экономно расходовать материал

-имеет высокую производительность (400-500 ходов в мин) и простоту работы обслуживания

-низкая стоимость продукции, особенно при крупносерийном и массовом производстве.

Прессование.

Прессованием называют процесс выдавливания (экструзии) находящегося в полости контейнера металл через выходное отверстие.

Методом горячего прессования в  настоящее время изготавливают широкий сортамент изделий: прутки диаметром от3 до 250 мм, трубы диаметром от 20 до560 мм (с толщиной стенки 1,5-15 мм) и самые разнообразные профили сложного сечения.

Прессование чаще всего применяют  для обработки цветных металлов, реже сплавов. Прессуют как слитки, так и деформированный металл.

Различают два метода прессования:

-прямой (пуансон давит на пресс-шайбу, вталкивая металл через отверстие в матрице)

-обратный (металл, заложенный в матрицу, при нажатии на пуансон выдавливает металл через отверстие в самом пуансоне)

В некоторых случаях применяются  такие методы прессования как  прессование с подогревом инструмента, вакуумное, с противодавлением, прилагаемым  к изделию на выходе из матрицы  и т.д. В последние годы наряду с традиционным методом горячего прессования широкое применение нашёл способ холодного прессования точных профилей, без последующей механической обработки.

Волочение.

Волочение представляет собой протягивание заготовки через отверстие меньшего поперечного сечения, чем сечение исходной заготовки. Инструментом при волочении является волочильная матрица или фильер, имеющие коническое отверстие. Инструментом для волочения служат матрицы-волоки или фильеры, волочильные доски, кольца и оправки.

Волока состоит из двух деталей: собственно волоки и обоймы, имеет четыре зоны: смазочную, деформируемую, калибрующую и выходную. Изготовляют волоки из твёрдых сплавов, технических алмазов или инструментальной стали.

Волочением изготавливают проволоку  и трубы, реже используют процесс  для калибровки сорта и производства профилей. Этот процесс позволяет изготовлять изделия различного сечения (от 10 мм до нескольких микрометров).

Отличительная черта процесса волочения  – его универсальность (простота и быстрота замены инструмента), что  делает его очень распространённым.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Производство  деталей с помощью штамповки.

2.1Производство гнутых профилей

При изготовлении горячей  прокаткой фасонных профилей невозможно получить стенки толщиной менее 2-3 мм. В то же время по требуемой прочности в конструкциях такая толщина нередко завышена. Фасонные тонкостенные профили, легкие, жесткие, сложной конфигурации и большой длины можно получать методом профилирования листового материала в холодном состоянии.

Процесс профилирования прокаткой  на профилегибочных станках заключается в постепенном изменении формы сечения плоской заготовки до требуемого профиля при последовательном прохождении полосы или ленты через несколько пар вращающихся фигурных роликов. Обычно таких пар от 6 до 20 и более. При данном методе площадь поперечного и толщина исходной или ленты практически не изменяется. Происходит только их последовательная гибка в поперечном сечении.

Заготовка при изготовлении гнутых профилей может быть лента или  полоса из стали и цветных металлов толщиной 0,3-10мм.

Форма гнутых гнутых профилей может  быть относительно простой - профиль открытого типа и весьма сложной - профили полузакрытого типа и закрытого типа, профили с наполнителем.

2.2Накатывание резьбы и мелкомодульных зубчатых колес

Процесс пластического формообразования резьбы плоскими плашками либо роликами производится на специальных резьбонакаточных станках. Резьбонакаточные и зубонакатные инструменты изготавливают из высоколегированных сталей Х12М, ХФ12, Х12ФН, 9ХС.

При формировании резьбы плашками заготовку 2 помещают между неподвижной 1 подвижной 3 плашками.

 

Рис.4 Накатывание резьбы плоскими плашками

На рабочих поверхностях у них  имеется рифления, профиль и расположение которых соответствует профилю и шагу накатываемой резьбы. При перемещении подвижной плашки заготовка катится между инструментом, а на ее поверхности образуется резьба.

Рис.5 Накатывание резьбы роликами

При формировании резьбы роликами ролики 1 и 3 получают принудительное вращение. Заготовка 2 свободно обкатывается между  ними. Ролику 3 придается радиальное движение для вдавливания в металл заготовки на необходимую глубину. Обкатка роликами требует меньших усилий. С их помощью накатываются резьбы с более крупными шагами.

Накатывание цилиндрических и конических микромодульных колес  в 15 - 20 раз производительнее зубонарезания.

Рис.6 Накатывание цилиндрических и конических микромодульных колес.

 

Процесс можно осуществлять на токарных станках накатниками 1 и 3, которые закреплены на суппорте и  перемещаются с подачей Sпр. Каждый накатник имеет заборную часть для постепенного образования накатываемых зубьев на заготовке 2.

 

 

 

3.Прцесс штампования  металлов.

А)ВЫБОР ОПЕРАЦИЙ И ПЕРЕХОДОВ ШТАМПОВКИ

Поковки, штампуемые на КГШП, подразделяют:

В зависимости от характера формоизменения и течение металла при формоизменении - на два класса: класс поковок  получаемых с преобладанием процесса осадки, и класс поковок, получаемых с преобладанием процесса выдавливания.

В зависимости от конфигурации и  сложности изготовления - на пять основных групп. Методы изготовления учитывают  при выделении подгрупп поковок.

Поковка детали «фланец» является симметричной поковкой, круглой в плане, изготовляемой осадкой в торец с одновременным выдавливанием. По всем этим признакам она относится к 1- ой группе 3 - ей подгруппы [1.стр 179].Учитывая принадлежность поковки к этой группе и подгруппе ее можно получить за два перехода с применением осадочной площадки. Штамповка производится в открытом штампе.

В технологическом процессе используются две операции

1. штамповка.

2. обрезка облоя.

Б) ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ШТАМПОВКИ

После разрезки проката на сортовых ножницах по скату - рольгангу заготовки  попадают в тару, которая транспортируется мостовым краном к индукционному нагревателю для нагрева.

Температура металла:

- под осадку 1250 °С;

- под штамповку 1150 °С;

- обрезка облоя 950 °С.

В) ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВ ЗАГОТОВОК

Индукционные нагреватели применяемые  в кузнечно - штамповочном производстве, конструктивно состоят из средств нагрева - индукторов и механизмов загрузки, перемещения и выгрузки нагреваемых заготовок.

Параметры индуктора получены из практики индукционного нагрева заготовок  перед штамповкой на отечественных заводах, они приведены в табл.1

 

 

 

 

Табл.1 параметры индуктора

Внутренний диаметр, мм	130
Длина обмотки, мм	760
Число витков	40
Число заготовок в индукторе	4
Частота тока, кГц	2,5
Напряжение, В	750
Средняя мощность генератора, кВт	155
Темп выдачи заготовки, с	33
Время нагрева заготовки, с	132
Производительность, кг/ч	425

Для работы при напряжении 127 В индуктор подключается через понижающий трансформатор.

Данный нагреватель является нагревателем методического действия. В таком  нагревателе заготовки перемещаются с постоянной скоростью с помощью пневматического механизма. В индукторе одновременно находятся 4 заготовки. Транспортирование нагретых заготовок для последующих операций осуществляется по цепному транспортеру.

Г) ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ОСАЖЕННОЙ ЗАГОТОВКИ

Осадка заготовок производится с целью приближения размеров заготовки к размерам поковки  и тем, самым снизить работу деформации в окончательном ручье и повысить его стойкость. При осадке удаляется  подавляющее количество окалины, образующейся при нагреве заготовки. Процесс осадки производится до уменьшения высоты исходной заготовки на 30…50%.

D_о = 63 мм,

Н_о =156,5 мм.

Средний диаметр после осадки берется  из программы «ZAG», результат на следующей  странице.

D = 106 мм,

H = 60 мм.

После операции осадки штамповщик перекладывает заготовку клещами (клещи продольные) в окончательный ручей. Температура заготовки в этот момент t = 1150°С.

Д) ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЯ ШТАМПОВКИ

Окончательную штамповку проводят в открытом ручье. Температура заготовки  перед штамповкой t = 1100°С.

Расчет усилий штамповки на КГШП необходимо выполнять с максимально  возможной точностью, так как  при использовании пресса с недостаточным  усилием может произойти авария, а при использовании пресса по завышенному усилию пресс будет  использоваться нерационально.

Предел текучести металла принимают  приблизительно равным временному сопротивлению  растяжению при соответствующих  температуре и скорости деформации

По полученному значению усилия штамповки выбирается пресс горячештамповочный усилием 16 МН, так как технологическое усилие штамповки должно быть меньше 85% от номинального усилия пресса.

После расчета усилия можно сравнить полученные вручную параметры штамповки  с расчетными полученными с помощью  программы «TECN», иприведенными на следующей странице, небольшое различие между параметрами объясняется тем что при расчете с помощью программы не использовались некоторые исходные данные которые использовались при ручном расчете.

Это необходимо, для того чтобы  избежать перегрузки и заклинивание пресса. Выбираем пресс модели КБ8042. Пресс предназначен для производства поковок из черных и цветных металлов

Е)СПЛУАТАЦИЯ ШТАМПОВ

Нагрев штампов проводят с целью обеспечения оптимальных  условий формоизменения и повышения  стойкости штампов.

Штампы КГШП нагревают  до 200 - 400°С. Подогрев проводят с регламентированной скоростью, вставки штампа нагревают в течении 1 – 1,5 ч. Штампы завезенный в цех с улицы в холодное время, выдерживают в цехе 4 - 5 ч и только после этого нагревают перед штамповкой.

Нагревать штамп индукционным методом. Переносной индуктор устанавливать между частями нагреваемого штампа. Длительность 0,5 ч.

Если перерыв в работе штампа составляет более 1 ч, рекомендуется  его предварительно разогреть.

Охлажденье штампа проводят с целью уменьшения разогрева  поверхности гравюры штампа во время  работы. Обеспечивается подачей струи  сжатого воздуха на гравюру штампа.

Смазку штампа проводят для уменьшения трения и теплопередачи  при деформировании и улучшения  извлечения поковки из штампа после  штамповки, что способствует повышению  стойкости штампов.

Для смазки штампа применять 3 – 5%-ную эмульсию КРПД с добавлением  серебристого графита (3 – 5%). Способ нанесения на штамп механическое распыление. Одновременно со смазкой из штампа выдувается окалина. Для удаления используется сжатый воздух давлением не ниже 0,4МПа, подаваемый из сопла обдувки окалины.

Основными видами износа являются: