Способы изготовления поковок

Объемной штамповкой называют процесс обработки давлением, при котором происходит принудительное перераспределение металла заготовки с заполнением полости инструмента, называемого штампом. Полость штампа, которую заполняет металл при штамповке, называют ручьем.

По способу изготовления поковок в зависимости от типа штампа горячую объемную штамповку разделяют на штамповку в открытых штампах, безоблойную штамповку в закрытых штампах, штамповку в штампах для выдавливания и штамповку на горизонтально-ковочных машинах (табл.1).

Открытыми называют штампы, у которых вдоль всего внешнего контура штамповочного ручья в плоскости разъема сделана облойная канавка. При деформировании нагретой заготовки она заполняет объем ручья, встречая сопротивление стенок 2 ручья и сил трения. Облойная канавка при штамповке имеет следующее назначение: во-первых, в нее вытекает избыточный объем металла заготовки; во - вторых, при соударении верхней и нижней частей штампа облой, находящийся в канавке, предохраняет их от жесткого удара, что способствует продлению срока службы штампа; в - третьих, мостик облойной канавки в виде узкой щели создает в конце штамповки большое сопротивление течению металла, чем способствует лучшему заполнению ручья штампа. Этому же способствует и быстрое остывание облоя.

Штампы, в которых металл заготовки деформируется в замкнутом пространстве, называют закрытыми, а штамповку в них безоблойной. Для штамповки в таких штампах характерны следующие особенности: заготовка должна быть достаточно точной по объему, так как облой не предусматривается; макроструктура поковок весьма благоприятна, поскольку процесс формирования поковки в полости штампа протекает так, что волокна обтекают ее контур и после нигде не перерезаются. Расход металла при штамповке в закрытых штампах меньше, чем в открытых. Зазор D между подвижной частью 1 (пуансоном) и неподвижной 2 (матрицей) в процессе штамповки не изменяется.

При безоблойной штамповке заготовка с момента соприкосновения ее со стенками штампа подвергается всестороннему неравномерному сжатию, что способствует значительному повышению пластичности металла. Поэтому при штамповке в закрытых штампах можно

Таблица 1

Классификация способов изготовления поковок в зависимости от типа штампа

Наименование способа	Схема процесса
Штамповка в открытых штампах (с облоем)	1,5 – верхняя и нижняя половины штампа. 2 – стенка ручья штампа, 3 – облой, 4 - поковка
Штамповка в закрытых штампах (безоблойная)	1 – пуансон, 2 – матрица, 3 – поковка 4 - выталкиватель
Штамповка выдавливанием (а) и прошивкой (б)	1 – пуансон, 2 – матрица, 3 – поковка 4 - выталкиватель
Штамповка на горизонтально- ковочных машинах	1 – пуансон, 2 – подвижная матрица, 3 – поковка, 4 – неподвижная матрица

деформировать малопластичные металлы и сплавы. Благодаря более равномерной деформации и отсутствию истечения металла в облой макроструктура и механические свойства поковок лучше, чем при штамповке с облоем.

Штампами для выдавливания называют такие, в которых образование поковки происходит путем пластического течения материала заготовки в его полости. Слева показана схема штампа для прямого выдавливания, а справа - для обратного выдавливания (прошивки). При прямом выдавливании направления действующего усилия и течения металла в полость штампа совпадают, при обратном выдавливании направления действующего усилия и течения металла противоположны. Рабочий инструмент таких штампов состоит из матрицы 2, в которую помещают нагретую заготовку, пуансона 1, который, воздействуя на металл, производит выдавливание, и выталкивателя 4, необходимого для удаления поковки 3.

Сущность процесса горячей штамповки выдавливанием состоит в том, что заготовку деформируют в ручье, выполненном так же, как и при штамповке в закрытых штампах, но имеющем отверстия в матрице или пуансоне, через которые выдавливается часть металла, образуя сплошной или пустотелый стержень.

Поковки при штамповке выдавливанием состоят из утолщенной части, которая получается в полости ручья, и стержневой части, выдавленной через отверстие полости штампа. Профиль выдавленной стержневой части поковки может иметь постоянное или переменное (конический или ступенчатый стержень) поперечное сечение. Обычно при штамповке выдавливанием отходы не предусматриваются за исключением той части объема заготовки, которая является избыточной вследствие неточности прокатки и разделки пруткового металла на мерные заготовки.

Штамповка выдавливанием протекает по схеме неравномерного всестороннего сжатия, обеспечивающей металлу высокую пластичность. Благодаря этому горячая штамповка выдавливанием позволяет успешно изготавливать поковки из труднодеформируемых специальных сталей и сплавов, получающих в последнее время все более широкое применение в различных областях машиностроения.

При штамповке на горизонтально-ковочной машине (ГКМ) штампы имеют взаимноперпендикулярные разъемы в двух плоскостях. Основными элементами штампов являются подвижная и неподвижная матрицы и блок с пуансонами, совершающими возвратно-поступательное движение. Работа на ГКМ выполняется следующим образом. Заготовка поковки в виде нагретого прутка 3 подается в неподвижную матрицу 4, причем длина деформируемой части прутка фиксируется заранее установленным на требуемой отметке передвижным упором. После включения машины подвижная матрица 2 перемещается и при полном смыкании с неподвижной зажимает пруток. В этот момент упор автоматически отходит, освобождая путь пуансону 1, приближающемуся к матрицам с зажатым прутком. В крайнем рабочем положении пуансон завершает процесс деформации, образуя на конце прутка утолщение.

Выбор способа штамповки производится в зависимости от вида кузнечно-штамповочного оборудования, материала, размеров, массы и точности поковки.

В табл.2 представлены рекомендации по выбору способа штамповки в зависимости от массы поковок.