4. Виды заготовок, применяемых в современном машиностроении.

4.1. Основы выбора метода получения заготовок.

Выбрать заготовку – это значит установить способ её получения, рассчитать припуски на обработку, размеры заготовки и указать допуски.

Выбор заготовки является многовариантной задачей. С точки зрения экономии материалов, особенно дорогостоящих жаропрочных и титановых сплавов и с точки зрения сокращения затрат времени и средств на механическую обработку целесообразно выбирать заготовки, которые по форме, размерам, точности и качеству поверхности соответствовали бы параметрам готовой детали. Но при этом будут увеличены затраты на получение заготовки в заготовительном цехе. С другой стороны, упрощением формы заготовки, снижением требований к её точности и качеству можно значительно уменьшить затраты на её изготовление, но при этом снизится коэффициент использования материала и увеличатся затраты на обработку такой заготовки в механическом цехе. Поэтому вопрос о заготовке решается в несколько этапов – намечаются несколько вариантов, а затем проводится экономический анализ вариантов.

Основными факторами, определяющими выбор метода получения заготовки являются:

1. Материал детали (литейные свойства, свойства пластической деформации, например сплавы АЛ4,АЛ5 – используются для отливок).

2. Конструктивные формы, размеры и требования, предъявляемые к детали (характер нагрузки, требуемое расположение волокон, точность и качество поверхности).

3. Программа выпуска (так при единичном и мелкосерийном производстве наиболее рациональна ковка или штамповка с применением простейших штампов, например, подкладных; литьё в земляные формы – при мелкосерийном производстве.

4. Условия и возможности конкретного производства.

5. Время, затрачиваемое на подготовку производства.

В первую очередь выбирают такой способ изготовления заготовки, который полностью обеспечивает заданное качество детали.

При наличии нескольких возможных способов разрабатывается два или более технологических вариантов с последующим экономическим анализом и сравниваются основные показатели:

1) расход металла;

2) производительность, трудоемкость и стоимость кузнечной операции;

3) эксплуатационные расходы на штампы;

4) производительность и стоимость последующей механической обработки.

Часто способ получения заготовок бывает предопределен рабочим чертежом детали:

а) заготовки деталей, обрабатываемых кругом;

б) заготовки деталей, необрабатываемых кругом.

4.2. Методы получения заготовок.

Для изготовления деталей в машиностроении применяются заготовки следующих видов:

а) заготовки из стального проката или сплавов цветных металлов;

б) поковки и штамповки из стали и некоторых цветных металлов;

в) отливки из стали и сплавов цветных металлов;

г) заготовки, получаемые комбинированным методом (например, с применением сварки);

д) заготовки из металлокерамики, порошковых материалов, пластмасс и других неметаллических материалов.

При получении заготовок из проката наиболее употребительными в машиностроении являются круглое и квадратное сечение проката 5250 мм (ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 7417-57); шестигранное сечение 8100 мм; сталь прокатная полосовая 220 мм  460 мм и ряд других.

Круглый прокат, как горячекатаный, так и холоднокатаный идёт на изготовление гладких и ступенчатых валов, осей, винтов, шпилек и т.д. Ступенчатые валы из проката рекомендуется изготовлять при разнице в диаметре в ступенях d_max - d_min  30 мм. При большей разнице валы обычно изготавливают из поковок. Получение штамповок осуществляют на ковочных, ковочно-штамповочных молотах, гидравлических ковочных прессах ГКМ, ротационных и электроковочных машинах.

Ковка значительно улучшает механические свойства материалов, позволяет получать выгодную макроструктуру материала детали. Свободную ковку (без подкладных штампов) применяют обычно в единичном и мелкосерийном производстве, а большие поковки - во всех видах производства.

Штамповка в закрытых штампах применяется в крупносерийном и массовом производстве. Необходимыми предпосылками для применения ковки заготовок являются: сложность формы заготовок; поперечные размеры деталей превышают предельно-максимальные размеры поперечного проката.

Заготовки-отливки в основном применяются для деталей необрабатываемых кругом. Основную массу заготовок-отливок в машиностроении составляют отливки из алюминиевых и магниевых сплавов; из специальных сплавов отливают лопатки ГТД и некоторые детали ТП.

В серийном и массовом производстве находят применение литьё по выплавляемым моделям, литьё в корковые или оболочковые формы, литьё под давлением.