Горячая объемная штамповка

Расчет и выбор оборудования для подогрева и резки прутков. Расчет и выбор оборудования для горячей объемной штамповки. Разработка чертежа холодной поковки. Расчет размеров облойной канавки и объема облоя. Построение эпюры сечений и расчетной заготовки.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

Горячая объемная штамповка является прогрессивным видом металлообработки, позволяющим значительно сократить расход металла при производстве деталей машин и повысить их качество.

На отечественных заводах все более широкое распространение получают прогрессивные технологические процессы штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах. К таким технологическим процессам относятся изготовление точноштампованных поковок в открытых штампах, штамповка в закрытых штампах, штамповка выдавливанием с цельными или разъемными матрицами, комбинированная штамповка с применением универсального и специализированного оборудования, а также совершенствование конструкций штампов и методов их крепления. Вместо цельноблочных штампов применияются составные, в которых быстроизнашивающиеся части (встави) изготавливают из специальных марок стали, а блок- из обычной углеродистой стали.

Развитие прогрессивных технологических процессов направлено на снижение расхода металла и получения высококачественных поковок, по своей форме и размерам максимально приближающихся к готовой детали с минимальными припусками или вообще не требующих последующей механической обработки; на увеличение производительности оборудования, сокращение трудовых затрат на изготовление поковок и снижение себестоимоти деталей, а также на улучшение условий труда в горячештамповочных цехах.

Процесс создания любой детали или машины состоит из двух неразрывно связанных этапов: проектирования и изготовления. При этом требования, предъявляемые к детали ( машине) конструктором и технологом, часто оказываются взаимо противоречивыми. Напрмер. Стремление получить более точную и качественную деталь и машину неизбежно влечет за собой усложнение и удорожание технологии изготовления. И, наоборот, необоснованное упрощение технологии изготовлении, как правило, приводит к нарушению требований, которым должна отвечать машина и ее детали. Поэтому для создания высококачественной и эффективной машины необходимо согласование всех конструкторских и технгологических решений, их строгое технико-экономическое обоснование.

Автоматизацию и механизацию кузнечно-штамповочного производства проводят с целью повышения качества и производительности при выпуске заготовок. Сферой развития механизации и автоматизации в кузнечно-штамповочном производстве являются не только объекты тяжелой и однообразной работы, но и работы по созданию и применению принципиально новых систем программного управления оборудованием и технологическими процессами. Автоматизацию также распространяют на вспомогательные операции, зачастую требующие значительно больших затрат времени, чем сами операции штамповки.



Исследовательская часть

Одной из задач технического прогресса в современном машиностроении является получение высококачественных и точны горячештампованных заготовок, форма и размеры которых приближаются к готовым деталям. Решение указанной проблемы неразрывно связано с обеспечением высокой стойкости рабочего инструмента. Необходимость повышения работоспособности штамповой оснастки диктуется следующими основными причинами:

При изнашивании штампа возрастает фактический припуск на обработку резанием заготовок, что повышает расход металла, тредоемкость и энергоемкость изготовления детали и расход режущего инструмента;

При низкой стойкости оснастки расходуется значительное количество инструментальной стали, возрастают расходы на обслуживание штампов, а необходимость в их частой смене снижает производительность труда;

Низкая стойкость штампов затрудняет или делает неоправданной механизацию процессов горячей штамповки.

Существует несколько способов повышения стойкости штамповой оснастки: применение более совершенных штамповых сталей, использование термической, химико-термической и термомеханической обработки, наплавка твердыми сплавами и т.д. влияние этих способов заключается в изменении физических свойств, главным образом прочности и теплостойкости поверхностного слоя штампа, контактирующего с горячим металлом заготовки. Применение указанных способов обычно сопряжено с увеличением стоимости штамповой оснастки (использовании материалов, имеющих высокую стоимость, повышение трудоемкости изготовления штампов, создания оборудования для упрочняющей обработки инструмента). Несмотря на это, необходимый технико-экономический эффект обеспечивается не всегда ( это особенно характерно для горячей штамповки в тяжелонагруженном инструменте, приконтактные слои которого нагреваются до высокой температуры и могут отпускаться на значительную глубину). Кроме того, внедрение подобных способов повышения стойкости инструмента при штампвоке труднодеформируемых материалов во многом ограничено необходимостью частного возобновления(зачистки) гравюры, что уменьшает и даже ликвидирует упрочненный поверхностный слой штампа.

Другим резервом повышения стойкости тяжелонагруженных штампов при горячей штамповке является изменение условий работы инструмента и прежде всего снижение теплового воздействия на него. Последнее может быть достигнуто, в частности, выбором правильного режима предварительного нагрева и охлаждения штампов, а также применением эффективных смазочных материалов, способствующих снижению коэффициента трения, удельных усилий при деформировании и уменьшению теплопередачи от заготовки к штампу.

Смазочные материалы, применяемые в горячей штамповке

Характеризую условия работы смазочных материалов для штампов, следует отметить некоторые особенности процесса горячей штамповки. Обработка большей части марок стали и сплавов происходит в интервале температур 850-1250°. Значение усилий при горячей штамповки зависят от химического состава сплавов и в отличие от скоростей обжима возрастают к концу рабочего хода оборудования до 1000-1500МПа.

Продолжительность контакта нагретого металла со штампом принимают состоящей из пассивной ( с момента поапдания нагретой заготовки в ручей до момента начала ее деформирования) и активной частей ( от начала и до конца деформирования), неодинаковых в зависимости от организации технологического процесса и быстроходности вспомогательногои основного оборудования. Наиболее ответственной для работы смазачного материала является активная часть времени контакта, которая в зависимости от быстроходности оборудования и величины обжима колеблется от сотых долей секунды до нескольких секунд при штамповке заготовок и десятков секунд при выдавливании профилей.

Условия работы смазочных материалов будут еще болееразнообразными, если принять во внимание различие физико-механических свойств обрабатываемых металлов и материалов инструмента. Число используемых в промышленности труднодеформируемых, жаропрочных и тугоплавких металлов и сплавов исчисляется сотнями, а марок стали, применяемых для инструмента, - десятками наименований. Именно этим можно объяснить нецелесообразность поиска универсальных и сложность осздания эффективных смазочных материалов, обеспечивающих высокую стойкость тяжелонагруженного инструмента, экономию энергозатрат на обработку давлением сплавов сложного состава при высоком качестве поверхности деформируемого изделия.

Применяют жидкие, порошкообразные и твердые смазочные материалы. В зависимости от конкретных условий процесса они должны образовывать сплошную разделительную пленку между поверхностями заготовки и инструмента и обеспечивать:

1. Снижение коэффициента трения;

2. Уменьшение энергосиловых показателей процесса( деформирующего усилия, затрачиваемой энергии и напряжений в штампе);

3. Теплоизоляцию штампа при одновременном снижении остывания деформируемого металла;

4. Уменьшения температуры штампа;

5. Снижение износа штампа;

6. Уменьшение слипаемости и свариваемости металлов заготовки и штампа, а также образования наростов на поверхности штампа;

7. Снижение усилия при извлечении заготовки изштампа;

8. Удобство и простоту смазывания штампа и удаления остатков смазочного материала с заготовки;

9. Негорючесть;

10. Высокую кроющую способнотсь;

11. Предотвращение окисления, газонасыщения, обезуглероживания или химического взаимодействия с материалом заготовки штампа;

12. Недефицитность и невысокую стоимость.

В перспективе смазочные материалы, применяемые для горячей штамповки, могут обеспечить дополнительные преимущества вследствие пластификации поверхностных слоев деформируемого металла или снижения напряжений трения введением в них присадок, обладающих сверхпластичностью при температурах горячей штамповки.

Защитно-смазочные покрытия

Защита металлов от соприкосновения с газами на всех этапах техпроцесса является одной из проблем горячей штамповки, которая тем важнее, чем сложнее сплавы и ответственнее их назначение.

Защитно смазочные покрытия имеют свои преимущества:

1. Могут быть применены для любого вида обработки металлов и сплавов давлением без дополнительных капитальных затрат на создание и переоборудование печного хозяйства;

2. Могут использоваться для нагрева заготовок различных размеров и любой конфигурации;

3. Полученная пленка позволяет защитищать металл не только при нагреве, но и во время его транспортирования, деформирования и последующего охлаждения;

4. Антифрикционные и теплоизоляционные свойства покрытия повышают срок службы инструмента (бойков, штампов) и увеличивают вр...