3.8.Прокатка: схемы деформирования и технологические особенности получения основных групп проката.

Прокатке подвергают до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. При прокатке ме­талл пластически деформируется вра­щающимися валками. Взаимное рас­положение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различ­ными. Кроме наиболее распространен­ного вида прокатки — продольной (рис. 3.4,6) выделяют еще два ви­да— поперечную и поперечно-винто­вую.

При поперечной прокатке (рис. 3.6,а) валки 7, вращаясь в одном направле­нии, придают вращение заготовке 2 и деформируют ее.

При поперечно-винтовой прокатке (рис. 3.6, б) валки 1 расположены пол углом и сообщают заготовке 2 при деформировании вращательное и по­ступательное движение.

Инструментом для прокатки явля­ются валки, которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими, применяемыми для прокатки листов, лент и т. п.: ступенчатыми, например, для прокатки полосовой стали и ручьевыми для получения сортового проката. Ручьем называют вырез на боковой поверхности валка, а совокуп­ность двух ручьев образует полость, называемую калибром. Каждая пара ручьевых валков обычно образует несколько калибров.

По назначению прокатные станы подразделяют на станы для производ­ства полупродукта и станы для выпуска готового проката. К первой группе относят обжимные станы для прокатки слитков в полупродукт крупного сече­ния и за­готовочные—для получения полупро­дукта более мелкого сечения. К станам для производства готового проката относят: сортовые, листовые, трубные и специальные.

Исходной заготовкой при прокатке служат слитки: стальные массой до 60 т, из цветных металлов и их сплавов обычно массой до 10 т. При произ­водстве сортовых профилей стальной слиток массой до 15 т в горячем со­стоянии прокатывают на блюминге, получая заготовки квадратного (или близкого к нему) сечения, называемые блюма­ми. Блюмы поступают на заготовоч­ные станы для прокатки заготовок требуемых размеров или сразу на ста­ны для прокатки крупных профилей сортовой стали. На заготовочных и сортовых станах заготовка последо­вательно проходит через ряд калибров.

Разработку системы последователь­ных калибров, необходимых для по­лучения того или иного профиля, назы­вают калибровкой.

Все более широкое распространение находит бесслитковая прокатка — получение проката непосредственно по­сле непрерывного литья, минуя опера­ции отливки слитков в изложницы, их предварительной обработки в обжимных прокатных станах или ковкой. а также ряд вспомогательных операций

При производстве листового проката стальной слиток массой до 50т в горячем состоянии прокатывают на слябинге или блюминге, получая заготовку прямоугольного. называемую слябом.

При прокатке бесшовных труб первой операцией является прошивка — об­разование отверстия в слитке или круг­лой заготовке. Эту операцию выпол­няют в горячем состоянии на прошив­ных станах.

Последующую прокатку прошитой заготовки в трубу требуемых диаметра и толщины стенки производят на рас­катных станах. Затем для получения заданного диамет­ра трубы прокатывают в калибровоч­ном многоклетьевом стане продольной прокатки без оправки.

Сварные трубы изготовляют из плос­кой заготовки — ленты (называемой штрипсом) или из листов, ширина которых соответствует длине (или по­ловине длины) окружности трубы. Про­цесс изготовления сварной трубы вклю­чает следующие основные операции: гибку плоской заготовки в трубу, свар­ку кромок, уменьшение (редуцирование) диаметра полученной трубы. Для свар­ки чаще применяют следующие спосо­бы: печную сварку, сварку сопротивле­нием и дуговую под флюсом.

Электросваркой можно получать тру­бы большого диаметра (до 2500 мм) с тонкой стенкой (до 0,5 мм) из ле­гированных сталей.

При производстве труб сваркой со­противлением ленты или полосы гнут в холодном состоянии в трубу на непрерывных формовочных станах. При выходе из формовоч­ного стана трубная заготовка поступает на трубоэлектросварочный стан, где кромки трубы прижимаются друг к другу двумя парами вертикальных валков и одновременно свариваются роликовыми электродами. После свар­ки трубу калибруют, разрезают на части.

Периодические профили в основном изготовляют поперечной и поперечно-винтовой прокаткой. На станах попе­речно-винтовой прокатки получают не только периодические профили, но и за­готовки шаров, роликов подшипников качения .

3.9.Способы создания благоприятных условий при обработке давлением трудно деформируемых металлов

Свойствами материала, определя­ющими выбор способа обработки дав­лением, являются его технологическая пластичность и сопротивление дефор­мированию. Технологическая пластич­ность (т. е. способность материала к пластическому формоизменению при конкретной схеме и условиях дефор­мирования) особенно строго регламен­тируется в условиях применения холод­ной обработки давлением.

Ввиду пониженной технологической пластичности высоколегированных ста­лей и труднодеформируемых сплавов их предпочтительно деформировать такими способами, при которых значи-тельно снижаются растягивающие на­пряжения. Например, при ковке про-:яжку целесообразно выполнять в вы­резных бойках, при штамповке предпо­чтительнее применение закрытых штам­пов, в которых схема неравномерного всестороннего сжатия проявляется пол­нее и в большей степени способствует повышению пластичности, чем при штамповке в открытых штампах. По этой же причине наиболее предпоч-: ительна штамповка выдавливанием.

Высоколегированные стали склонны к интенсивному упрочнению, поэтому для их горячего деформирования це­лесообразнее использовать способы, осу­ществляемые на прессах, а не на молотах. Поковки из не­которых труднодеформируемых сплавов получают изотермической штамповкой.

Во избежание трещин заготовки от прутка из высоколегированных сталей отрезают с подогревом до температуры 400—700° С.

Заготовки, имеющие литую струк-туру, обладают, как правило, меньшей пластичностью, чем уже деформирован­ный металл, что необходимо учитывать при выборе способа деформирования. Например, предварительно деформиро­ванные прутки из алюминиевых спла-зов (АК5, АК6) можно подвергать ковке, тогда как слитки этих сплавов при ковке разрушаются.

3.10.Прессование: схемы деформирования особенности получаемой продукции и область рационального применения.

При прессовании металл выдавлива­ется из замкнутой полости через от­верстие, соответствующее сечению прессуемого профиля (см. рис. 3.4, г). Этим процессом изготовляют не только сплошные профили, но и полые (рис. 3.12). В этом случае в заготовке необходимо предварительно получить сквозное отверстие. Часто отверстие прошивают на том же прессе. В процес­се прессования при движении пуансона

1. с пресс-шайбой 5 металл заготовки 2 выдавливается в зазор между мат­рицей 3 и иглой 4. Прессование порассмотренным схемам называется пря­мым. Значительно реже применяют об­ратное прессование.

Исходной заготовкой при прессова­нии служит слиток или прокат. Со­стояние поверхности заготовки ока­зывает значительное влияние на ка­чество поверхности и точность прессо­ванных профилей. Поэтому во многих случаях заготовку предварительно об­тачивают на станке; после нагрева поверхность заготовки тщательно очи­щают от окалины.

Прессованием изготовляют изделия разнообразного сортамента из цветных металлов и сплавов, в том числе прутки диаметром 3—250 мм, трубы диамет­ром 20—400 мм со стенкой толщиной 1,5—12 мм и другие профили. Из углеродистых сталей 20, 35, 45, 50, конструкционных ЗОХГСА, 40ХН, коррозионно-стойких 12Х18Н10Т и других высоколегирован­ных сталей прессуют трубы с внутрен­ним диаметром 30—160 мм со стенкой толщиной 2—10 мм, профили с полкой толщиной 2—2,5 мм и линейными раз­мерами поперечных сечений до 200 мм.

При прессовании металл подверга­ется всестороннему неравномерному сжатию и поэтому имеет весьма высо­кую пластичность. Коэффициент, харак­теризующий степень деформации и определяемый как отношение пло­щади сечения заготовки к площади сечения прессуемого профиля, при прессовании составляет 10—50.

Прессованием можно обрабатывать такие специальные стали, цветные ме­таллы и их сплавы, которые ввиду низкой пластичности (особенно в литом состоянии) другими видами обработки давлением деформировать невозможно или затруднительно.

Прессованием можно получать про­фили сложных форм, которые не могут быть получены другими видами об­работки металлов давлением (в част­ности, прокаткой). Точность прессован­ных профилей выше, чем прокатанных.

К недостаткам прессования следует отнести большие отходы металла: весь металл не может быть выдавлен из контейнера, и в нем остается так называемый пресс-остаток, который по­сле окончания прессования отрезается от полученного профиля. Масса пресс-остатка может достигать 40% массы исходной заготовки (при прессовании труб большого диаметра).

3.11Волочение: схемы деформирования особенности получаемой продукции и область применения.

Исходными заготовками для волоче­ния служат прокатанные или прессован­ные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов.

Волочение труб можно выполнять без оправки (для уменьшения внешнего диаметра) и с оправкой (для уменьше­ния внешнего диаметра и толщины стенки). На рис. 3.13, а показана схема волочения трубы 1 на короткой удер­живаемой оправке 3. В этом случае профиль полученной трубы определя­ется зазором между волокой 2 и оправ­кой 3.

Поскольку тянущая сила, приложен­ная к заготовке, необходима не только для деформирования металла, но и для преодоления сил трения металла об инструмент, эти силы трения стараются уменьшить применением смазки и по­лированием отверстия в волоке.

Обычно для получения необходимых профилей требуется деформация, пре­вышающая допустимую за один про­ход, поэтому применяют волочение че­рез ряд постепенно уменьшающихся по диаметру отверстий. Но, поскольку во­лочение осуществляют в условиях хо­лодной деформации, металл упрочня­ется. Для восстановления пластичности упрочненный волочением металл подвергают промежуточному отжигу.

Волочением обрабатывают различ­ные сорта стали и цветные металлы: медь и ее сплавы, алюминий и его сплавы и др. Сортамент изделий, из­готовляемых волочением, очень разно­образен: проволока диаметром 0,002— 5 мм и фасонные профили, примеры которых показаны на рис. 3.13, б (приз­матические и фасонные направляющие; сегментные, призматические и фасон­ные шпонки; шлицевые валики; опор­ные призмы и ножи и т. д.). Волоче­нием калибруют стальные трубы диа­метрами от капиллярных до 200 мм, стальные прутки диаметрами 3— 150 мм.

Поскольку волочение производят в условиях холодной деформации, оно обеспечивает точность размеров (сталь­ная проволока диаметром 1 —1,6 мм имеет допуск 0,02 мм), низкую шеро­ховатость поверхности, получение очень тонкостенных профилей.

Волочение производят на ба­рабанных и цепных волочильных ста­нах. Барабанные станы слу­жат для волочения проволоки, труб небольшого диаметра, наматываемых в бунты. Исходную заготовку в виде бунта укладывают на барабан 1. Пред­варительно заостренный конец прово­локи пропускают через отверстие воло­ки 2 и закрепляют на барабане 3, который приводится во вращение от электродвигателя через редуктор и зуб­чатую передачу 4. Кроме станов для однократного волочения, один из ко­торых показан на рис. 3.14, существуют станы для многократного волочения. Последние имеют до 20 барабанов с установленными перед каждым из них волоками. На цепных станах тя­нущее устройство совершает прямоли­нейное возвратно-поступательное дви­жение. Такие станы применяют для волочения прутков и труб, которые нельзя наматывать в бунты.

3.12 Способы получения труб обработкой давления, область рационального применения, особенности получаемой продукции

Трубы делят на бесшовные и сварные. Бесшовные трубы используют в на­иболее ответственных случаях в тру­бопроводах, работающих под внутрен­ним давлением, в агрессивных средах.

При прокатке бесшовных труб первой операцией является прошивка — об­разование отверстия в слитке или круг­лой заготовке. Эту операцию выпол­няют в горячем состоянии на прошив­ных станах. Наибольшее применение получили прошивные станы с двумя бочкообразными валками. Оба валка вращаются в одном на­правлении. Благодаря такому рас­положению валков заготовка получа­ет одновременно вращательное и по­ступательное движение.

Последующую прокатку прошитой заготовки в трубу требуемых диаметра и толщины стенки производят на рас­катных станах. Например, при наиболее распространенном методе трубу про­катывают на короткой оправке 2 в так называемом автоматическом двухвал­ковом стане (рис. 3.9). Валки 1 образу­ют последовательно расположенные круглые калибры, зазор между закреп­ленной на длинном стержне оправкой 2 и ручьями валков определяет тол­щину стенки трубы. Для устранения неравномерности толщины стенки по сечению и рисок после раскатки произ­водят обкатку труб в обкатных станах, рабочая клеть которых по конструкции аналогична клети прошивного стана. Затем для получения заданного диамет­ра трубы прокатывают в калибровоч­ном многоклетьевом стане продольной прокатки без оправки, а при необ­ходимости получения труб диаметром менее 80 мм — еще и в редукционных непрерывных станах с рабочими кле­тями аналогичной конструкции.

Сварные трубы изготовляют из плос­кой заготовки — ленты (называемой штрипсом) или из листов, ширина которых соответствует длине (или по­ловине длины) окружности трубы. Про­цесс изготовления сварной трубы вклю­чает следующие основные операции: гибку плоской заготовки в трубу, свар­ку кромок, уменьшение (редуцирование) диаметра полученной трубы. Для свар­ки чаще применяют следующие спосо­бы: печную сварку, сварку сопротивле­нием и дуговую под флюсом. При производстве труб печной сваркой лен­ту, размотанную с рулона, правят, нагревают в узкой длинной (до 40 м) газовой печи до температуры 1300— 1350° С и постепенно гнут в тру­бу на непрерывном прокатном стане. Выходящую из стана трубу разрезают специальной пилой на куски требуемой длины и да­лее калибруют на калибровочном ста­не. Этим способом изготовляют трубы самой низкой стоимости из низкоуг­леродистой стали (Ст2кп) диаметром 10—114мм.

Электросваркой можно получать тру­бы большого диаметра (до 2500 мм) с тонкой стенкой (до 0,5 мм) из ле­гированных сталей.

При производстве труб сваркой со­противлением ленты или полосы гнут в холодном состоянии в трубу на непрерывных формовочных станах (см. рис. 3.10). При выходе из формовоч­ного стана трубная заготовка поступает на трубоэлектросварочный стан, где кромки трубы прижимаются друг к другу двумя парами вертикальных валков и одновременно свариваются роликовыми электродами. После свар­ки трубу калибруют, разрезают на части.

Дуговой сваркой под флюсом изго­товляют трубы с прямыми и спираль­ными швами. В первом случае подго­товленный лист гнут в трубу на ли­стогибочных валковых станах или на прессах, затем сваривают, причем швы накладывают снаружи и изнутри трубы. При получении труб со спиральным швом лента, разматываемая с рулона, сворачивается по спирали в трубу,а затем сваривается по кромкам.

Трубы с более тонкой стенкой, высо­кими качеством поверхности и точ­ностью размеров получают на станах холодной прокатки труб различных ти­пов, а также волочением. В качестве заготовки в этом случае применяют горячекатаные трубы.

3,17 Получение поковок на горизонтально - ковочной машине. Особенности и преимущества перед ГОШ в открытых и закрытых штампах.

Горизонталь­но-ковочные машины создают усилие на главном ползуне до 31,5 МН.

Горизонтально-ковочные -машины имеют штампы, состоящие из трех частей: неподвижной матри­цы, подвижной матрицы и пуансона, размыкающихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Пруток с нагретым участком на его конце закладывают в неподвижную матрицу. Положение конца прутка определя­ется упором. При включении машины подвижная матрица прижимает пру­ток к неподвижной матрице, упор ав­томатически отходит в сторону,и толь­ко после этого пуансон соприкасается с выступающей частью прутка и дефор­мирует ее. Металл при этом заполняет

формующую полость в матрицах, рас­положенную впереди зажимной части. Формующая полость может находиться не только в матрице, но и совместно в матрице и пуансоне, а также только в одном пуансоне.

После окончания деформирования пуансон движется в обратном направ­лении, выходя из полости матрицы; матрицы разжимаются, и деформиро­ванную заготовку вынимают или она выпадает из них. Штамповку на го­ризонтально-ковочной машине можно выполнять за несколько переходов в от­дельных ручьях, оси которых распо­ложены одна над другой. Каждый переход осуществляется за один рабо­чий ход машины.

Основные операции при штамповке на горизонтально-ковочных машинах — высадка, прошивка и пробивка.

Вне зависимости от конфигурации полости пуансона или матрицы за один переход можно высадить выступающий из зажимной части матрицы конец прутка только в том случае, если длина его не превышает трех диаметров.

На горизонтально-ковочных машинах в основном штампуют поковки типа стержня с фланцем, кольца или стакана. Так как штамп состоит из трех частей, напуски на поковках и штамповочные уклоны малы или отсутствуют.

Исходным материалом для штам­повки на горизонтально-ковочных ма­шинах обычно служит прокат круглого сечения. Чаще всего штампуют от прутка, из которого получают несколь­ко поковок. Диаметр исходного прутка зависит от конфигурации поковки. Так как операцию протяжки на горизон­тально-ковочной машине не произво­дят, площадь поперечного сечения прутка должна быть не больше ми­нимальной площади поперечного сече­ния поковки.

Точность поковок и производитель­ность штамповки не ниже, чем в случае использования кривошипных горячештамповочных прессов. Несмотря на ука­занные преимущества горизонтально-ковочные машины менее универсальны(по сравнению с молотами и прессами), имеют более высокую стоимость.

3.13-14 Сущность, схемы технологические возможности основных видов ГОШ

Наличие большого разнообразия форм и размеров штампованных поко­вок, а также сплавов, из которых их штампуют, обусловливает существова­ние различных способов штамповки.

Так как характер течения металла в процессе штамповки определяется типом штампа, то этот признак можно считать основным для классификации способов штамповки. В зависимости от типа штампа выделяют штамповку в открытых и закрытых штампах.

Штамповка в открытых штампах (рис. 3.23, а) характеризуется перемен­ным зазором между подвижной и непо­движной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла — облой, ко­торый закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл целиком заполнить всю полость. В ко­нечный момент деформирования в об­лой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высоких требований к точности заготовок по массе. Облой затем обрезается в специальных штам­пах.

Штамповка в закрытых штампах (рис. 3.23, б, в) характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной ча­стями штампа при этом постоянный и небольшой, так что образование облоя в нем не предусмотрено. Устрой­ство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. На­пример, нижняя половина штампа мо­жет иметь полость, а верхняя—выступ (на прессах), или наоборот (на моло­тах). Закрытый штамп может иметь не одну, а две взаимно перпендикуляр­ные плоскости разъема, т. е. состоять из трех частей (рис. 3.23, в).

При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равен­ство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не запол­няются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Следователь­но, в этом случае процесс получения заготовки усложняется, поскольку от­резка заготовок должна обеспечивать высокую точность.

Существенное преимущество штам­повки в закрытых штампах — умень­шение расхода металла, поскольку нет отхода в облой. Поковки, полученные в закрытых штампах, имеют более благоприятную структуру, так как во­локна обтекают контур поковки, а не перерезаются в месте выхода металла в облой. При штамповке в закрытых штампах металл деформируется в усло­виях всестороннего неравномерного сжатия при больших сжимающих напряжениях, чем в открытых штампах. Это позволяет получать большие степе­ни деформации и штамповать мало­пластичные сплавы.

К штамповке в закрытых штампах можно отнести штамповку выдавлива­нием и прошивкой, так как штамп в этих случаях выполняют по типу закрытого, и отхода в заусенец не предусматривают. Деформирование ме­талла при горячей штамповке выдав­ливанием и прошивкой происходит так же, как при холодном прямом и об­ратном выдавливании.

Схема технологического процесса штамповки в основном определяется конфигурацией и размером детали, ко­торую необходимо получить.

При получении поковки в открытом штампе прежде всего необ­ходимо правильно выбрать поверх­ность разъема, т. е. поверхность, по которой соприкасаются между собой верхняя и нижняя половины штампа. Обычно эта поверхность является плос­костью или сочетанием плоскостей. Плоскость разъема должна быть вы­брана такой, чтобы поковка свободно вынималась из штампа.

Припуски на механическую обработ­ку назначают главным образом на сопрягаемые поверхности детали. При­пуск зависит от габаритных размеров и массы поковки, от вида оборудования штамповки, шероховатости обрабаты­ваемой поверхности детали; припуск выбирают по ГОСТу

Для облегчения заполнения полости штампа и извлечения из нее поковки боковые поверхности последней долж­ны иметь штамповочные уклоны. Шта­мповочные уклоны назначают сверх припуска; они повышают отход метал­ла при механической обработке и утя­желяют поковку. Уклон зависит от глубины и сложности полости.

При штамповке в штампах с одной плоскостью разъема нельзя получить сквозное отверстие в поковке, поэтому наносят только наметку отверстия с пе­ремычкой-пленкой, удаляемой впоследствии в специальных штампах. Штам­повкой не всегда можно получить пол­ностью требуемую конфигурацию по­ковки, поэтому на отдельных участках поковок могут быть сделаны напуски, упрощающие форму.

При штамповке в открытых штампах вдоль внешнего контура полости выпол­няют специальную облойную ка­навку штампа.

Рис 3.23 Схемы штамповки в открытых и закрытых штампах:

1-облойная канавка

3.15 Ковка: Сущность и схемы деформирования, область рационального применения. Требования к конструкции кованных поковок.

Процесс ковки состоит из чередова­ния в определенной последовательности основных и вспомогательных операций. Каждая операция определяется харак­тером деформирования и применяемым инструментом.

К основным операциям ковки относят­ся осадка, протяжка, прошивка, отруб­ка, гибка.

Осадка — операция уменьшения вы­соты заготовки при увеличении пло­щади ее поперечного сечения. Осаживают заготовки меж­ду бойками или подкладными плитами.

Протяжка — операция удлинения заготовки или ее части за счет умень­шения площади поперечного сечения (рис. а). Протяжку производят по­следовательными ударами или нажати­ями на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому, с по­дачей заготовки вдоль оси протяжки и поворотами ее на 90° вокруг этой оси.

Протяжка имеет ряд разновидностей.

Разгонка — операция увеличения ширины части заготовки за счет умень­шения ее толщины (б).

Протяжка с оправкой — опера­ция увеличения длины пустотелой за­готовки за счет уменьшения толщины ее стенок (рис. в). Протяжку вы­полняют в вырезных бойках (или ниж­нем вырезном 3 и верхнем плоском 2) на слегка конической оправке 7. Протягивают в одном направлении — к расширяющемуся концу оправки, что облегчает ее удаление из поковки.

Раскатка на оправке — операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок (рис. г). Заготовка 5 опи­рается внутренней поверхностью на цилиндрическую оправку 6, устанавли­ваемую концами на подставках 7, и де­формируется между оправкой и узким длинным бойком 4. После каждого нажатия заготовку поворачивают от­носительно оправки.

Прошивка — операция получения полостей в заготовке за счет вытесне­ния металла (рис. д). Прошивкой можно получить сквозное отверстие или углубление (глухая прошивка). Прошивка сопровождается отхо­дом (выдрой).

Отрубка — операция отделения ча­сти заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку дефор­мирующего инструмента—топора (рис. е). Отрубку применяют для по­лучения из заготовок большой длины нескольких коротких, для удаления из­лишков металла на концах поковок, а также прибыльной и донной частей слитков и т. п.

Гибка — операция придания заго­товке изогнутой формы по заданному контуру (рис. ж). Этой операцией получают угольники, скобы, крючки, кронштейны и т. п. Гибка сопровожда­ется искажением первоначальной формы поперечного сечения заготовки и уменьшением его площади в зоне изгиба, называемым утяжкой.

Технологические требования к дета­лям, получаемым из кованых поковок, сводятся главным образом к тому, что поковки должны быть наиболее про­стыми, очерченными цилиндрическими поверхностями и плоскостями. В поковках следует избегать конических и клиновых форм. Необходимо учиты­вать трудности выполнения ковкой участков пересечений цилиндрических по­верхностей между и с призматическими поверхностями. В поковках следует избегать ребристых сечений, бобышек, выступов и т. п., учитывая, что эти элементы в большинстве случаев из­готовить ковкой невозможно. В местах сложной конфигурации приходится при­бегать к напускам в целях упрощения конфигурации поковки, что вызывает удорожание детали. Кроме того, следу­ет стремиться, чтобы конфигурация детали позволяла получать при ковке наиболее благоприятное расположение волокон .

б)

в) г)

д) е) ж)

3.16Сущность, схемы технологические возможности основных видов ГОШ. Различие конструкций поковок деталей, полученных этими методами.

РОТАЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВОК

В основе этих способов лежит про­цесс ротационного обжатия при враще­нии инструмента или заготовки. При обкатывании инструментом заготовки очаг деформации имеет локальный ха­рактер и постоянно перемещается по заготовке, вследствие чего усилие, дей­ствующее на инструмент, меньше, чем при штамповке. Это позволяет изготов­лять поковки большей массы (напри­мер, заготовки вагонных осей) с высо­кой точностью, так как упругие дефор­мации при меньших усилиях меньше.

Штамповка на ковочных вальцах на­поминает продольную прокатку в од­ной рабочей клети, на двух валках которой закрепляют секторные штам­пы, имеющие соответствующие ручьи (рис. 3.32, а).

Нагретую заготовку 1 подают до упора 2 в тот момент, когда секторные штампы 3 расходятся. При повороте валков происходят захват заготовки и обжатие ее по форме полости; од­новременно с обжатием заготовка вы­талкивается в сторону подачи.

На вальцах изготовляют поковки сравнительно несложной конфигурации, типа звеньев цепей, рычагов, гаечных ключей и т. п.

Штамповка на ротационно-ковочных машинах подобна операции протяжки и заключается в местном обжатии заготовки по ее периметру. Заготовку 7 (рис. 3.32, б) в виде прутка или трубы помещают в отверстие между бойками 5 машины, находящимися в шпинделе 4. Бойки могут свободно скользить в радиально расположенных пазах шпи­нделя. При вращении шпинделя ролики 3, помещенные в обойме 2, толкают бойки 5, которые наносят удары по заготовке. В машинах этого типа получают поковки, имеющие форму тел вращения.

Поперечно-клиновой прокаткой(рис. 3.32, в) получают заготовки валов и осей с резкими ступенчатыми переходами диаметром от 12 до 130 мм. Деформирование может осуществляться инструментом в виде двух валков, валка и сегмента или двух плоских плит. Плоскоклино­вой инструмент наиболее прост в из­готовлении и обеспечивает получение валов сложной конфигурации с высокой

точностью: допуски на диаметральные размеры 0,2—0,4 мм, на линейные 0,3—0,5 мм. Заготовка 2 из круглого прокатанного прутка после нагрева ав­томатически перемещается в рабочую зону клиньев 1 в их исходном положе­нии. Клиновой инструмент, закреплен­ный в подвижной салазке стана, совер­шает прямолинейное движение, и за­готовка прокатывается между двумя клиновыми плитами.

Раскатка кольцевых заготовок на рас­катных станах получила особенно боль­шое распространение при производстве колец подшипников. Схема процесса показана на рис. 3.32, г. Заготовка 1 представляет собой кольцо с мень­шим диаметром и большей толщиной стенки, чем у поковки. Заготовки под раскатку получают штамповкой на го­ризонтально-ковочных машинах или на молотах. При подведении к заготовке 1, надетой на валок 2, быстро враща­ющегося валка 3 заготовка и валок 2 начинают вращаться. При даль­нейшем сближении валков 2 и 3 уве­личивается наружный диаметр заготов­ки за счет уменьшения толщины и про­исходит ее контакт с направляющим роликом 4, обеспечивающим получение правильной кольцевой формы поковки. После касания поковкой контрольного ролика 5 раскатка прекращается.

.

Раскаткой получают поковки колец с поперечными сечениями различной формы (зависящими от профиля вал­ков) наружным диаметром 70—700 мм и шириной 20—180 мм (см. рис. 3.16, 16).

Горячая накатка зубчатых. Сущность процесса заключа­ется в обкатке нагретой штучной или прутковой заготовки в зубчатых валках.

Принципиальная схема одного из способов горячей накатки показана на рис. 3.33. Поверхностный слой цилин­дрической заготовки 1 нагревается то­ком повышенной частоты с помощью индуктора 2. Зубчатый валок получает принудительное вращение и радиальное перемещение под действием силы со стороны гидравлического цилиндра. Благодаря радиальной силе зубчатый валок 4, постепенно вдавливаясь в за­готовку 1, формует на ней зубья. Ролик 3, свободно вращаясь на валу, обкаты­вает зубья по наружной поверхности. После прокатки прутковой заготовки ее разрезают на отдельные шестерни.

Изготовление зубчатых колес мето­дом горячего накатывания повышает износостойкость и усталостную про­чность зубьев на 20—30%.

3.18 Операция вытяжки при листовой штамповке. Условия качественной вытяжки, ее технологические возможности.

Вытяжка без утонения стенки превращает плоскую заготовку в полое пространственное изделие при умень­шении периметра вытягиваемой заго­товки.

Схема первого перехода вытяжки приведена на рис. 3.42, а. Исходную вырубленную заготовку укладывают на плоскость матрицы. Пуансон надавли­вает на центральную часть заготовки и смещает ее в отверстие матрицы. Центральная часть заготовки тянет за собой периферийную часть (фланец) заготовки, и последняя, смещаясь в ма­трицу, образует стенки вытянутого из­делия.

Без разрушения можно вытягивать заготовки с опреде­ленной, ограниченной шириной фланца.

Для уменьшения концентрации на­пряжений и соответственно опасности разрушения заготовки кромки пуансона и матрицы скругляют по радиусу, рав­ному 5 —10 толщин заготовки. Для уменьшения силы трения вытяжку обы­чно ведут, смазывая заготовку, причем состав смазочного материала подбира­ют с учетом характеристик материала заготовки, коэффициента вытяжки и формы вытягиваемых деталей.

Поверхность заготовки при вытяжке изменяется не­значительно, и размеры заготовки мож­но определять из условия равенства поверхности детали (по средней линии) и площади плоской заготовки. Для осесимметричных деталей заготовка имеет обычно форму круга.

При вытяжке без утонения стенки зазор z = (1,1 ...1,3)S выбирают из усло­вия, при котором утолщенный край заготовки не должен утоняться сжатием между поверхностями пуансона и мат­рицы (это способствует повышению стойкости инструмента).

Если при допустимом для первого перехода коэффициенте вытяжки невоз­можно получить деталь с заданным отношением высоты к диаметру, ее вытягивают за несколько переходов.

Вытяжка с утонением стенки увеличивает длину полой заготовки в основном за счет уменьшения тол­щины стенок исходной заготовки (рис. 3.42,в). При вытяжке с утонением стенки зазор между пуансоном и мат­рицей должен быть меньше толщины стенки, которая, сжимаясь между по­верхностями пуансона и матрицы, уто­няется и одновременно удлиняется. Вы­тяжку с утонением стенки применяют для получения деталей с толщиной донышка, большей толщины стенок; деталей со стенкой, толщина которой уменьшается к краю (в этом случае пуансон выполняют коническим); тон­костенных деталей, получение которых вытяжкой без утонения стенки затруд­нительно в связи с опасностью склад­кообразования.

Удельные усилия на контактных по­верхностях при вытяжке с утонением стенки значительно больше, чем при

вытяжке без утонения стенки. Так как при вытяжке с утонением стенки заго­товка скользит по матрице в направле­нии движения пуансона и по пуансону в обратном направлении (от торца пуансона), то и силы трения на наруж­ной и внутренней поверхностях заготов­ки направлены в противоположные сто­роны. Это обстоятельство увеличивает допустимую степень деформации (силы трения по матрице увеличивают рас­тягивающие напряжения в стенках про­тянутой части заготовки, а по пуан­сону — уменьшают).

При вытяжке с утонением стенки ее толщина за один переход может быть уменьшена в 1,5 — 2 раза.

Размеры заготовки для получения деталей вытяжкой с утонением стенки определяют из условия равенства объ­емов заготовки и детали, принимая при этом, что толщина донышка не изменяется.