Описание технологии горячей штамповки металла


Штамповка горячим способом металлической заготовки способствует ее деформации в нагретом состоянии, чтобы придать соответствующую форму изделию. Эти технологии применяются в тяжелом машиностроении, и они по-своему уникальны.

Суть технологии

Горячая штамповка металла заключается в нагревании изделия и давлением заданного штампа формируется деталь. При этом изменение температурного режима производится до состояния, который бы образовался при ковке.

Чтобы не было вытекания металла, в конструкции штампа предусматриваются специальные полости в виде выступов. Так формируется поверхность в виде ручья соответствующая замкнутому типу, а конфигурация выполненного изделия соответствует его форме.

Исполнение горячей штамповки производиться из разнопрофильных брусков сечения: прямоугольного, квадратного или круглого. В исключительных случаях технологический процесс штамповки изделий выполняется из прутка. Для начала производят поковку с заданными размерами, а после ее делят на части. Заготовки для штампов выполняют обычно из металлического прутка.

Эффективность технологического процесса заключается в том, что ее можно применять в производстве серийных заготовок.

Горячая штамповка металла

При применении этой технологии предприятия имеют множество преимуществ:

  1. Снижается процент образования металлических отходов.
  2. Производительность труда растет.
  3. Возможность выполнения сложных конструктивных элементов.
  4. Обеспечение точности геометрических размеров.
  5. Заготовки отличаются высоким качеством поверхности.

Технология изготовления детали объемной штамповкой следующая:

  • резка заготовки в размер;
  • нагревание в печи;
  • 1 переход;
  • 2 переход;
  • 3 переход;
  • устранение облоя и обработка металла.

По технологии штамповки выполняется огромный перечень действий от загрузки болванки в обрабатываемую зону, завершая изыманием из печи. Алгоритм подразумевает выполнение работ:

  1. Штампы используются с закрытым или открытым ручьями.
  2. Выполнить конструкторскую документацию на разработку поковки.
  3. Продумать за какое количество переходов выполняется заготовка.
  4. Выбрать подходящее оборудование, продумать, какие использовать штампы.
  5. Произвести нагрев поковки, выбирая способ нагрева штампа и режимов работы оборудования.
  6. Исходя из требований качества обработки детали, произвести оценку, какие завершающие операции проводить.
  7. Подсчитать технико-экономические показатели заданного техпроцесса.

По отношению к ковке метод горячего штампования обладает своими достоинствами и недочетами:

№ п/п Достоинства Недостатки
1. Высокая производительность трудового процесса Лимиты по массе получаемых деталей и заготовок, не более — 3,5 тонн
2. Качество обрабатываемой поверхности, допуском и припусков почти в 4 раза меньше; при выполнении калибровки получаемые допуски составляют 0,05 мм, поэтому мехобработке подвергаются лишь места сопряжений со смежными изделиями, а остальных поверхностей достаточная шероховатость и точность Деформация выше, исходя из этого, используется мощное оборудование, это происходит, потому что деформации подвергается заготовка полностью, при этом течь металла подвергается сопротивлению, создаваемого стенками штампа
3. Возможность получения конструктивных элементов сложной конфигурации Достаточно высокая цена оборудования, так как оно сложное и выполняется из качественного материала, а применяется лишь для изготовления одного вида изделия
4. Простота выполняемых операций, для этого необязательно иметь большой стаж работы, программа обучения штамповщика несложная

Для горячей штамповки металла применяется несколько известных технологий, зависимых от следующих параметров:

  • выбора оборудования;
  • геометрических размеров;
  • материала заготовки.

Выбор технологии

По выбранной технологии можно производить несколько типов деталей:

► Удлиненные — к ним относятся рычаги, валы, воротки и иные. Обработка производится плашмя при использовании штамповочного пресса. Последним этапом этой работы является фасонирование, исполняемое в заготовительных вальцах для ковки.

► Дисковые – к ним относятся кольца, диски, шестерни, крышки и иные изделия. При выполнении данной операции используется метод осадки, производимый в торец заготовки. Для этого процесса применяются штамповочные переходы.

Таблица типовых изделий для разной формы поковок с подробным описанием:

№ п/п Краткое описание характеристики Типовые изделия
Изделия удлиненной конфигурации
1. Прямая ось Балки, валы, втулки, шатуны
2. Изогнутые по оси Рычаги, предназначенные для рулевого управления
Симметричные
1. Круглые изделия Фланцы, шестеренки и ступицы
2. Квадратные и многоугольные Гайки, фланцевые соединения и ступицы
3. Изделия, имеющие отростки Типа вилки и крестовины
Иные изделия
1. Комбинированной формы Коленвалы, поворотные кулачки
2. С количеством необрабатываемых поверхностей большего объема Рычажные элементы для переключения передач, крюки для буксира и балки для параллельных осей
3. С внутренними отверстиями и заглублениями Валы с полостями, шестеренчатые блоки и детали для фланцевых соединений

► Штамповочные ручьи, которые в свою очередь подразделяются на:

  1. Протяжные (увеличивается длина отдельных элементов на обрабатываемой заготовки, именно по этой части производится нанесение ударов с кантованием детали).
  2. Заготовительные (выполнение фасонирования детали или равномерное перераспределение металлической массы с минимальными потерями).
  3. Пережимные (при этом одновременно уменьшается высота и увеличивается ширины обрабатываемой заготовки).
  4. Подкатные (диаметр отдельных участков увеличивается при распределении металла по оси заготовки).
  5. Гибочные (производится формирование поковки заготовки с изгибом по оси под 90 0).

► Разновидности штамповочных ручьев:

  • Черновые – конфигурация обрабатываемого материала в большей степени приближена к форме поковки. К особенностям относятся увеличенная глубина, радиусы и уклоны по отношению к параметрам изделия, выполненного начисто.
  • Чистовые – при приобретении требуемой формы увеличиваются размеры на ту величину, на которую увеличиваются усадки металлической заготовки. Металлопрокат располагают в центральной оси штампа, так как на его оказываются максимальные усилия.

О схемах штампов

► В производственном процессе применяются две схемы горячего штампования:

  1. Закрытого типа – по заданной технологии между частями штампа неподвижной и подвижной просвечиваются небольшие зазоры минимальны. Для исполнения изделий применяются прессы с выступом наверху рабочего инструмента, а внизу размещена полость. Или, напротив, на молотах при выступе снизу, в полости в верхней части используемого инструмента. Этот способ применяется, когда объемы готового изделия и поковки соответствуют по параметрам. Штампы этой разновидности имеют одновременно две полости для разъема, расположенные под углом 900, относительно друг друга.
  2. Открытого типа – принцип их работы основан на том, что между неподвижной и подвижной частями обеспечивается зазор, в который выливается лишний металл. Их можно применять для поковок любого размера.

► Преимущества производства с использованием открытых типом штампов:

  • Безупречное качество поверхности.
  • Однородная структура материала.
  • Экономия металла.
  • Возможность применения материалов с невысокими показателями пластичности, так как воздействует высокое напряжение и обеспечивается неравномерность при сжатии.

Применяемое оборудование

Даже если обрабатываемый материал имеет мягкую структуру, использование оборудования для придания заданной формы обязательно. К этому оборудованию можно отнести:

  1. Гидравлические прессы.
  2. Гильотины.
  3. Кривошипно-шатунные механизмы.

Также нужно правильно выполнять расчеты по расходу материалов и выполнять чертежи, с учетом требований государственных стандартов.

Если рассматривать штамповочный станок, то в его состав входят следующие конструктивные элементы:

  • исполнительный механизм, соответствующий типу станка;
  • мотор для приведения оборудования в движение;
  • передачи, обеспечивающей движение от одного механизма к другому.

Видео: горячая штамповка металла — автоматизированные линии.

О работе механизмов

► Кривошипно — шатунные прессы. Принцип действия его заключается во вращении привода, который, в свою очередь, преобразует движение в возвратно-поступательное на установленном ползуне. Детали технического устройства выполняются из стали прочной структуры с ребрами жесткости.

Движется ползун по заданному режиму, при этом на него воздействует усилие в 8000 т. Установки кривошипного типа, используемые на производствах, снижают себестоимость деталей, а также упрощают их изготовление. Экономия составляет около 30%. Станки подразделяются на: простые, с двойным действием или с тройным действием.

С помощью технического устройства можно выполнять следующие технологические решения:

  1. Производство штампованных деталей при открытых или закрытых матрицах.
  2. Исполнение заусенца.
  3. Выдавливание заготовок.
  4. Прошивку.
  5. Обработку одновременно несколькими способами.

Под воздействием одной ударной нагрузки механические прессы производят работу, но при ударе меньшей силой от гидравлического пресса получается лучшие эффект. В связи с этим гидравлику используют для крупногабаритных и толстостенных деталей.

► Гидравлические прессы. Завод — изготовитель выпускает оборудование для ковки, создания продавливающих усилий и проштамповывания поверхности. Переработка металлических отходов с их помощью тоже результативна. Принцип действия заключается в увеличении силы давления на изделие в несколько раз.

Выглядит пресс следующим образом: это два цилиндра, заполненные водой и между ними расположена труба. В каждом цилиндре находятся поршни, а основа принципа работы заложена на законе Паскаля.

► Радиально-ковочные механизмы. Заготовка располагается в модуле, в котором осуществляется нагрев по принципу индукции. После того как материал становиться мягким она подается на захват через конвейерный механизм непосредственно в зону обработки. В процессе приобретения нужной формы заготовка вращается, что обеспечивает ее равномерную обработку. Ковка детали осуществляется бойками.

Функционирование пресса производиться от мотора, присоединенного к клиноременным передачам. Их вертикальное размещение передает движение на боек и шатунный механизм. Для синхронности работы в устройстве расположены копирные барабаны. Червячные передачи приводят в работу держатель электромотором. Притормаживание движений осуществляется пружинной муфтой.

Оценка статьи:

  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1
(0 голосов, в среднем: 0 из 5)

Поделиться с друзьями:

Добавить комментарий