Файл: Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие.pdf

7 — в шаботе 8. Управление молотом осуществляется парораспреде­ лительным устройством при помощи рукоятки 9.

Пар или воздух поступает к парораспределительному устрой­ ству по трубопроводу 10 через золотник 11, попадает в верхнюю полость рабочего цилиндра 1 и давит на поршень 2, заставляя его

вместе со штоком 3 и бабой 4 двигаться вниз. Пар или воздух, нахо­ дящийся под поршнем, выходит через центральную полость золот­ ника в трубопровод 12. Для подъема поршня вверх золотник уста­ навливается в нижнее положение, при этом пар или воздух, посту­ пая из трубопровода 10 в нижнюю полость цилиндра, заставляет падающие части двигаться вверх.

Гидравлические прессы строятся четырехколонной или односто­ ечной конструкции. Первые имеют номинальное усилие от 500 до 20 000 г и применяются для ковки слитков до 300 т, вторые имеют усилие до 1200 г и применяются для крупногабаритных поковок небольшого веса. По типу привода различают парогидравлические прессы (жидкость высокого давления подается от парогидравличе­ ского мультипликатора) и гидравлические (жидкость высокого давления подается от насосно-аккумуляторной станции).

215

Рассмотрим схему гидропрессовой установки (рис. 124), состоя­ щей из гидравлического пресса П, приемника отработанной жидко­ сти Б, распределителя Д; стрелкой А показано движение жидкости от аккумулятора высокого давления. Рабочий цилиндр 9 закреплен в верхней неподвижной поперечине 7. В цилиндре перемещается плунжер 8, соединенный с подвижной поперечиной 6. Верхняя не­ подвижная поперечина с помощью колонн 5 соединена с нижней

неподвижной поперечиной 3. Для подъема поперечины 6 вверх уста­ новлены подъемные цилиндры 2 с плунжерами 1, штоки которых соединены с подвижной поперечиной. На нижней и верхней попере­ чинах установлены бойки 4.

Распределительное устройство Д имеет четыре клапана 12, 13, 14, 15, соединенных системой рычагов с рукояткой управления, кото­ рая может устанавливаться в четыре положения I, II, III, IV, серво­ привод 11 и наполнительный клапан 10. Пресс соединен с распреде­ лителем и баком низкого давления трубопроводами.

Чтобы подвижную поперечину опустить вниз (холостой ход), следует открыть клапан 12 при закрытых клапанах 13, 14 и 15. Из подъемных цилиндров вода уходит в сливной бак через клапан 12, одновременно рабочий цилиндр 9 наполняется жидкостью низкого давления (3—9 ати) из приемника Б, подвижная поперечина дви­ жется вниз. При рабочем ходе открывают клапан 14 (клапаны 13 и 15 закрыты), жидкость высокого давления от аккумулятора высоко­

216

го давления поступает в рабочий цилиндр. Клапан 10 под давлени­ ем жидкости закрывается, вода давит на плунжер, создавая высо­ кое давление деформации.

Для подъема подвижной поперечины вверх открывают клапа­ ны 13 и 15 (клапаны 12 и 14 закрывают). Жидкость высокого давле­ ния поступает в подъемные цилиндры — подвижная поперечина и плунжер поднимаются. Под давлением плунжера жидкость из рабо­ чего цилиндра через клапан 15 уходит в сливной бак. Для удержа-

10

Рис. 124. Гидропрессовая установка с насосно-аккумуля­ торным приводом

ния поперечины на весу открывают клапан 15 (клапаны 12, 13 и 14 закрыты), жидкость высокого давления остается в подъемных ци­ линдрах. В качестве рабочей жидкости применяют воду, некоторые виды эмульсий и минеральное масло, давление которых достигает 300 ати.

217

Для механизации трудоемкйх работ при свободной ковке широ­ ко применяются различные краны, кантователи и манипуляторы.

Краны служат для загрузки и разгрузки заготовок в печь и из печи, удержания заготовок в процессе ковки. Для обслуживания молотов применяются консольно-поворотные краны, для прессов — мостовые.

Кантователи представляют собой подвесные механизмы, кото­ рые подвешиваются к крюку крана и служат для поворота загото­

кантовки в процессе деформации. Манипуляторы бывают рельсовые мостового и тележечного типа с поворотом и без поворота хобота вокруг вертикальной оси и напольные, установленные на шасси автомобиля или электрокара.

§ 8. Объемная штамповка

Сущность и область йрименения. Объемная штамповка (горя­ чая и холодная) — метод обработки, при котором принудительное перераспределение металла заготовки производится в полости ин­ струмента, называемого штампом. Это производительный и деше­ вый процесс. Он позволяет получать поковки сложной формы и высокого качества, обладающие после термической обработки са­ мыми высокими механическими свойствами, которые можно при­ дать металлу данного химического состава.

Существует много разновидностей этого процесса, позволяю­ щих получить поковки весом от десятков граммов до нескольких тонн.

Горячая объемная штамповка значительно превосходит по про­ изводительности свободную ковку, обеспечивает получение поковок более точных размеров с минимальными припусками по обрабаты­ ваемым поверхностям и более чистой поверхностью и, таким обра­ зом, дает значительную экономию металла и снижение трудоемко­ сти обработки.

Наиболее широко штамповка распространена в машинострои­ тельной промышленности, где производство носит крупносерийный и массовый характер. С ростом техники кузнечно-штамповочного производства кузнечные цехи начинают не только поставлять заго­ товки для окончательной обработки, но также выпускать готовые детали и выполнять завершающие операции после механической обработки (наката резьб, шлицев и т. д.).

Способы горячей объемной штамповки. Существует два основ­ ных метода объемной штамповки.

1. Штамповка в открытых штампах (рис. 125, а) предусматри вает выход части металла заготовки в заусенечную канавку 1 (на­ правление выхода перпендикулярно движению штампа 2). Толщина заусенца в процессе штамповки уменьшается и при достижении определенных размеров способствует'Заполнению углов (трудно

218

заполняемых частей) штампа. При штамповке в открытых штампах из заготовки с размерами малой точности получают поковки высо­ кой точности за счет различного объема заусенца. Заусенец подле­ жит обрезке в обрезных штампах, при этом по месту обрезки волок­ на у поковки оказываются перерезанными (рис. 125, в).

2. Штамповка в закрытых штампах (рис. 125, б) не предусмат­ ривает образования заусенца. Образующийся вследствие затекания металла в зазор 1 по месту разъема заусенец незначительный, имеет постоянную толщину. Макроструктура поковок такова, что волокна

обтекают контур (рис. 125, а). Для штамповки в закрытых штампах требуются заготовки высокой точности по объему. Она применяется для поковок простой формы, в основном имеющих форму тел вра­ щения, круглых и квадратных в плане.

В зависимости от типа производства, наличия оборудования и инструментальной базы различают следующие способы штамповки.

Штамповка в подкладных штампах осуществляется на ковоч­ ном оборудовании (пневматический, паровоздушный молот). Штамп состоит из двух частей, перемещающихся друг относительно друга по направляющим штырям; ручей соответствует фигуре по­ ковки с заусенцем. Откованную свободной ковкой заготовку укла­ дывают в штамп, штамп устанавливают на нижний боек молота и ударами по верхнему штампу производят штамповку. При этом ме­ тоде окалина из-за невозможности ее удаления заштамповывается в поковку, бойки молота или пресса быстро изнашиваются.

Одноручьевая штамповка кованой заготовки производится в од­ ном окончательном ручье. Штамп не имеет направляющих, верхняя часть его крепится в бабе молота, нижняя — в подштамповой плите. Совпадение обеих половин штампа обеспечивается направляющими молота. Окалина сбивается при ударах и выдувается сжатым воз­ духом.

Многоручьевая штамповка (рис. 128, а) — изменение заготовки в готовую поковку — производится в одном многоручьевом штампе на паровоздушных штамповочных молотах, механических ковочных прессах (МКП), горизонтально-ковочных машинах (ГКМ).

219

Многоручьевая штамповка с выделением заготовительных опе­ раций дает возможность получать более совершенные поковки и рационально использовать оборудование. Основные операции про­ изводятся на паровоздушных штамповочных молотах и прессах, а заготовительные — на более приспособленном для этих целей обо­ рудовании (ковочных вальцах, ГКМ, ротационно-ковочных машинах ИТ. д.).

Штамповочные молоты. Штамповка на молотах — наиболее ши­ роко применяемый метод горячей объемной штамповки. Для ее

Рис, 126. Паровоздушный штамповочный молот двойного действия

выполнения используются главным образом паровоздушные моло­ ты двойного действия с педальным управлением (рис. 126, а), позво­ ляющим регулировать скорость бабы и энергию ее удара в больших пределах. Основными частями молота являются: рабочий цилиндр /, шток 2, баба 3, педаль'4, шабот 5, стойки 6. Вес падающих частей (поршень, шток, баба и верхний штамп) 0,5—16 т.

Рассмотрим схему механизма управления молотом (рис. 126, б). Баба 6, выводимая из среднего по высоте положения легким нажатйем педали 7, переходит на автоматическое качание. Саблеоб­ разный рычаг 5, прижимаясь, к наклонному скосу бабы, качается вокруг точки 4 вправо и влево, передавая движение золотнику 2,

2 2 Ѳ

который, перемещаясь вверх и вниз, попеременно открывает доступ пара в нижнюю или верхнюю полость цилиндра 1. При нажатии на педаль 7 точка 4 саблеобразного рычага идет вверх, и так как последний остается прижатым к бабе, происходит резкий подъем золотника. Одновременно на полное сечение открывается дроссель 3 и происходит удар. Если отпустить педаль, то положение сабле­ образного рычага приводит к подъему бабы и переходу ее на авто­ матическое качание.

Кроме описанных молотов, для горячей штамповки применя­ ются паровоздушные молоты простого действия. Однако они менее распространены из-за более низкой производительности и меньшей энергии удара, которая при том же весе падающих частей на 35— 40% ниже, нем у молотов двойного действия. В отличие от молотов для свободной ковки у штамповочных молотов станина скрепляет­ ся с шаботом, что обеспечивает большую жесткость и точное совпа­ дение нижнего и верхнего штампов при ударе.

У фрикционных молотов, к которым относятся молоты с доской, ремнем и цепные молоты простого действия, подъем бабы осущест­

соприкосновения роликов с гибким штоком. Фрикционные молоты относительно тихоходны и поэтому применяются для штамповки поковок простбй формы и правки поковок. Эти молоты просты по конструкции и легки в управлении. Однажо низкая стойкость гибкой связи, доски или ремня снижает их достоинство. В последнее время появились синтетические заменители досок и ремней, что дало воз­ можность повысить их стойкость, сделаны попытки автоматизиро­ вать их работу путем создания командоаппаратов с программным управлении, регулирующих подъем бабы, т. е. силу удара и коли­ чество ударов в каждом ручье.

У бесшаботных паровоздушных молотов шабот заменен под­ вижной бабой, соединенной с верхней бабой механической связью. Соударение верхней и нижней баб развивает значительную энер­ гию. При энергии удара 40 000—100 000 кГм эти молоты эквива­ лентны паровоздушным штамповочным молотам в 16—40 т. Штам­ повка на бесшаботных молотах менее производительна. Кроме того, ввиду подвижности обоих штампов многоручьевая штамповка на них затруднена. Конструкция бесшаботных 'молотов более компакт­ на, динамическая нагрузка на фундамент незначительная, поэтому они могут устанавливаться на слабых грунтах и далее на верхних этажах зданий.

Технология штамповки на молотах. Технологический процесс штамповки на молотах зависит от формы и размеров поковки. Раз­ работка его включает составление чертежа поковки, определение формы и размеров заусенечной канавки, выбор переходов штампов­ ки и размеров заготовки, конструирование штампа и отдельных его элементов, определение веса падающих частей молота.

Чертеж поковки составляется на основании чертежа детали.

221

Поверхность разъема должна обеспечить свободное удаление поковки из штампа. Таким образом, наличие каких-либо углубле­ ний в поковке определяет положение поверхности разъема. Если конфигурация детали не предопределяет положение поверхности разъема, то следует учитывать, что заполнение штампа за счет осад­ ки целесообразнее, чем выдавливанием. Разъем, как правило, сле­ дует устанавливать в плоскости двух наибольших взаимно перпеи-

Рис. 127. Чертежи поковок и заусенечные канавки

дикулярных размеров (рис. 127, а). Однако от этого правила следу­ ет отступить, если при ином разъеме достигается экономия металла (за счет наметки отверстий, упрощения обрезного штампа) (рис. 127, б), если одни из поверхностей не должны иметь напусков и если возможно упрощение переходов штамповки.

222

При штамповке в закрытых штампах поверхность разъема следует устанавливать на боковой поверхности по максимальному размеру, заполнение которого происходит в последнюю очередь. Наиболее целесообразно поверхность разъема располагать в верх­ ней части штампа (рис. 125), однако в этих случаях необходимы выталкиватели для удаления поковки из штампа.

Припуски на обрабатываемые размеры назначаются в зависи­ мости от веса поковки и типа производства. Допуски зависят от веса и линейных размеров поковки.

Штамповочные уклоны в молотовых штампах служат для пред­ отвращения застревания поковок в ручьях. Величина их зависит от относительной глубины полости, от веса поковок, от способа запол­ нения штампа (осадкой или выдавливанием). По внутренним укло­ нам поковки при остывании прижимаются к выступающим частям штампа, по наружным — отходят от стенок штампа. По ГОСТ 7505—55 наружные штамповочные уклоны аа должны быть не более 7°, внутренние ав — не более 10° (рис. 127, в).

Все переходы от одной поверхности к другой выполняются по радиусам. Внешние радиусы закругления штампа г берутся меньше внутренних R. Поковки со сквозными отверстиями не могут быть получены в молотовом штампе, поэтому производится только намет­ ка отверстий с оставлением пленки под прошивку, выполняемую на обреадых прессах.

При составлении чертежа поковки следует проверить целесооб­ разность изготовления ее из двух или нескольких частей с после­ дующей сваркой, чтобы сократить расход металла.

Заусенец, образование которого при штамповке в открытых штампах предусматривается в плоскости разъема, создает вокруг полости штампа сопротивление, препятствующее вытеканию метал­ ла из штампа, и тем самым способствует заполнению последнего. Давление в штампе зависит от высоты заусенечной канавки. Заусе­ нец выполняет роль буфера, смягчающего удар. Магазин заусенеч­ ной канавки (наиболее высокая ее часть) служит для размещения избыточного металла заготовки, который появляется вследствие неточности резки заготовок и износа штампа. Высота щели заусе­ нечной канавки h3 (рис. 127,г) рассчитывается исходя из размеров поковки:

Аз =.(0,07-^0,10)^-,

где Fn— площадь поковки в плане; РП— периметр поковки в плане.

Все остальные размеры (b, bь hu R) выбираются по таблице.

В зависимости от формы и сложности поковок применяют раз­ личные заусенечные канавки.

При штамповке на паровоздушных молотах в качестве загото­ вок применяют сортовой прокат круглого или квадратного сечения. В зависимости от размера и веса поковок, а также способа их изго­ товления возможны различные варианты штамповки. Мелкие поков­ ки рекомендуется штамповать по нескольку штук одновременно,

223