Виготовлення заготівки за допомогою лиття та штампування

Гаряче об'ємне штампування. Якщо при куванні течія металу спрямовується бойками і підкладними інструментами, то при штампуванні вона обмежується порожниною штампа, і заготовка набуває форми цієї порожнини (рівчака).

Припуск на механічну обробку при гарячому об'ємному штампуванні приблизно вдвоє менший, ніж при вільному куванні для тих самих виробів, і змінюється в межах від 0,4 до 5 мм. Застосування точної об'ємної штамповки на кривошипних пресах чеканки і калібровий дає змогу ще більше знизити припуски і в багатьох випадках повністю ліквідувати обробку різанням. Штампуванням можна виготовляти дуже складні вироби. Гаряче штампування здійснюється на молотах і кувальних машинах. Штампування на молотах – найпоширеніший спосіб гарячого штампування. Штамп (рис. 9, а) складається з двох частин: верхньої 1 і нижньої 2. Нижня частина кріпиться на штампо-тримачі, встановленому на шаботі, а верхня – в бабі; кожну частину штампа кріплять клином і шпонкою. Місця кріплення мають вигляд ластівчиного хвоста. В обох частинах є порожнини, які утворюють рівчак, що відповідає формі поковки. Для штампування заготовку нагрівають до температури кування і вміщують у нижню порожнину 2 штампа. Під ударами верхньої  частини штампа метал тече в кільцеву порожнину і утворює так званий облой (задирки) З (рис.9, б), який сприяє кращому заповненню порожнини штампа, перешкоджаючи дальшому перетіканню металу в порожнини роз'єму штампа. Задирки обрізують на прес в спеціальному обрізному штампі в гарячому або холодному стані. За кількістю рівчаків штампи бувають одно- і багаторівчакові.

Рис.9

Однорівчакові штампи застосовують для виготовлення простих виробів і для штампування заготовок, заздалегідь підготовлених куванням. Ця підготовка полягає в наближенні форми заготовки до форми готової поковки. Багаторівчакові штампи мають заготовчі, штампувальні і відрізні рівчаки. У заготовках рівчаках виконуються операції протягування або згинання у штампувальних – надання заготовці остаточної форми, у відрізних – відділення штамповки від прутка (катаної заготовки). Заготовчі рівчаки розміщують по краях штампа, а штампувальні – всередині. На рис. 10 показані багаторівчаковий штамп, а також ескізи вихідної заготовки, деформування її при наступних переходах штампування і готова поковка. Заготовка надходить спочатку в протяжний рівчак 4, де протягується. Потім її деформують у прокатному рівчаку З для потовщення на кінцях, далі передають у згинальний рівчак 1, після чого її штампують спочатку в попередньому 2, а потім у завершальному 5 рівчаках.

Рис.10

В останні роки поширюється безоблойне штампування в закритих штампах. При цьому досягають значної економії металу, відпадає потреба в обрізних пресах і штампах, а також в обрізуванні облою, підвищуються механічні властивості поковок. Для гарячого штампування застосовують кривошипні преси, фрикційні і пароповітряні молоти.

Штампування на кривошипних пресах є найбільш продуктивним, тому що ці преси швидкісні (кількість ходів – від 35 до 90 на хвилину). На рис. 11 зображено схему кривошипного гаряче штампувального преса. Від електродвигуна 2 клинопасовою передачею 1 рух передається проміжному валу 9. Зворотно-поступальний рух повзуна 5 (до якого кріпляться бойок і верхня частина штампа) здійснюється за допомогою шатуна 4 ексцентрикового вала 10, з'єднаного з проміжним валом зубчастою передачею 8. Вмикають робочий хід преса муфтою 7. Стрічкове гальмо 3 призначене для прискореної зупинки повзуна при виключеній муфті. Щоб мати можливість дещо зміцнювати по висоті положення нижньої частини штампа, стіл 6 встановлюють на похилій поверхні основної плити. Кривошипні преси виготовляють із зусиллям від 5 до 80 МН.

Рис.11

Із фрикційних молотів застосовують молоти з дошкою (рис. 12). Бойок у цих молотах піднімається в результаті тертя між роликами 1 і дубовою дошкою 2. Щоб нанести удар, ролики відводяться від дошки після її підняття і вона вільно падає вниз разом з бойком 4, який ковзає по напрямних 3. Падаючі частини в підвішеному стані утримуються спеціальними затискачами. Сила удару регулюється зміною висоти підняття. Маса падаючих частин може становити від 50 до 3000 кг, а кількість ударів – до 60 на хвилину.

Рис.12

Штампування на горизонтально-кувальних машинах. На відміну від молотів, у кувальних машин повзун рухається в горизонтальній площині, тому ці машини називають горизонтально-кувальними. Такі машини застосовують для виготовлення поковок, що мають форму порожнистих або суцільних стержнів з потовщенням на кінці (болтів, заклепок та ін.), а також для виготовлення поковок кільцеподібної форми (втулок, гайок, кілець).   

Ці машини мають високу продуктивність, забезпечують більшу точність, ніж при штампуванні на молотах, і майже не дають відходів (задирки зовсім не утворюються або бувають дуже тонким,

Штампування на горизонтально-кувальній машині звичайно зводиться до операції висадки нагрітої прокатної заготовки. Штамп має два рівчаки. У першому рівчаку відбувається висадка для утворення зовнішнього контура кільця (рис. 13, а), в другому рівчаки (рис. 13,б) пуансон П прошиває і виштовхує заготовку. Тиск, що розвивається машинами, становить від 500 до 30 000 кН.

Рис.13

Чеканка гаряче штампованих виробів є високопродуктивним способом обробки металів тиском. Штамповані заготовки калібрують за допомогою малих деформацій металу тиском у чеканочних штампах (холодне штампування); при цьому досягається висока точність, – до 9-го квалітету. Завдяки цьому в ряді випадків після чеканки дістають готові деталі, що з кілька разів зменшує їх вартість. Штамповані заготовки для чеканки повинні мати найменші припуски, тому що збільшення припуску потребує більших зусиль чеканки і зменшує точність.

Заготовки очищають від окалини струменем піску або травленням.

Для чеканки застосовують кривошипні преси а жорсткими напрямними. До чеканочних штампів також ставлять вимоги максимальної жорсткості.

Гаряче листове штампування. Це штампування застосовують для виготовлення виробів із сталей, які не мають достатньої пластичності в холодному стані, і для штампування товстих листів (понад 6 мм) з низьковуглецевої сталі. Цей вид штампування найбільш поширений при виробництві котлів, апаратів для хімічної промисловості, в суднобудуванні. Штампування виконують здебільшого на гідравлічних листоштампувальних пресах із зусиллями 2–12МН, а дрібних виробів – на фрикційних гвинтових пресах.

Холодне листове штампування. Таке штампування застосовується для виробів з листів сталі, алюмінію та його сплавів, міді, ла­туні, сплавів магнію тощо. Нижче приведені основні операції листового штампування.

Вирубування застосовують для виготовлення з листа плоских деталей; форма контура може бути довільною: коло, квадрат, овал і т. д. Цим методом також пробивають отвори. У штампа для вирубування і пробивання є дві основні частини (рис. 14): матриця 4 і пуансон 1. При опусканні вниз пуансон 1 гострими краями робочого контура зрізує частину заготовки. При зворотному русі залишок заготовки 3 впирається в знімач 2 і знімається з пуансона.

Рис.14

Крім вирубування і пробивання роздільною операцією є відрізування. Відрізування – відокремлення частин по незамкнутому контуру – найчастіше застосовують для розділення листа на смуги заданої ширини; відрізування виконують на ножицях (па­ралельних, гілйотинних, дискових).

Витяжкою виготовляють порожнисті вироби з листової заготовки. Заготовку діаметром D кладуть у виточку матриці (рис. 15, а) і витягують пуансоном у стакан (рис. 15, б). Щоб не різати заготовку, краї пуансона округлюють.

Якщо зазор а між матрицею і пуансоном дорівнює товщині заготовки, то товщина стінок виробу залишається такою самою; але чим цей зазор менший, то стінки стають тонші.

На рис. 154, в наведено приклад відбортування, яке по­ лягає в утворенні у виробі з пробитим твором d отвору більшого діаметра D з бортами висотою H.

Обтискання (рис. 15, г) роблять, щоб зменшити розмір крайової частини заготовки, виготовленої витягуванням.

При роздаванні (рис. 15,д) збільшують розмір перерізу заготовки.

Рис.15

Для місцевої зміни форми, наприклад, утворення ребер жорсткості, заготовку додатково формують у штампах.

Холодне штампування виконують під ексцентриковими, кривошипними або фрикційними пресами.

Щоб зняти наклеп, деякі вироби відпалюють. Якщо штампують у кілька переходів з великою деформацією, то відпалюють багаторазово. Проте нерідко наклеп не погіршує якості виробів (наприклад, коли бажана підвищена пружність), тоді відпал не потрібний.

Кривошипні преси для листового штампування розвивають зусилля від 5 до 45 МН. Схема такого, преса аналогічна схемі гаряче штампувального преса; він відрізняється від останнього менш жорсткою конструкцією при відносно великих розмірах штампувального простору.

Аналогічну будову мають ексцентрикові преси, які відрізняються від кривошипних лише тим, що на вал замість кривошипа насаджують ексцентрик. Їх застосовують переважно для обрізування заготовок.

Гвинтові фрикційні преси (рис. 16) виготовляють на зусилля від 300 до 20 000 кН. На робочому валу 3 насаджені чавунні диски 2 і 4, відстань між якими дещо більша від діаметра маховика 5, обтягнутого шкірою. Робочий вал за допомогою руко­ятки керування 1 може переміщуватися вздовж осі так, що диски поперемінно підключатимуться до маховика. При підключенні диска 2 до маховика гвинт 6 вгвинчується в гайку 7 і повзун 8 опуска­ється, роблячи тиск на заготовку; при підключенні диска 4 гвинт вигвинчується, а повзун піднімається. Ці преси універсальні і широко застосовуються в дрібносерійному виробництві для різних штампувальних робіт.

Рис.16

Висновок

 

Виконуючи дану розрахункову роботу, я дослідила коефіцієнт використання матеріалу, потребу металу на програму у натуральному виразі та економічну доцільність одного із технологічних процесів виготовлення заготівки.

Виконавши дані розрахунки, можна зробити висновок, що доцільнішим технологічним процесом є саме лиття, оскільки, при литті матеріал використовується раціональніше, ніж при штампуванні. Потреби металу при литті є значно менші ніж при штампуванні, що дозволяє  зекономити значні матеріальні ресурси, як в натуральному, так і в грошовому вираженні. Для виконання запланованої програми випуску кришок грошові затрати при литті складають 279096грн., що на 28536грн. дешевше ніж при штампуванні. Отже, використання лиття, як технологічного процесу, є економічно доцільнішим.

Основне завдання ливарного виробництва — отримання відливок з максимально наближеними розмірами, конфігурацією і чистотою поверхонь до готових деталей, що сприяє зниженню об’ємів механічної обробки або повного виключення її із технологічного процесу. Цього можна досягти удосконаленням існуючих і впровадженням спеціальних способів лиття.

 

Список використаної літератури

 

1. Г.Г.Корицький, М.О.Маняк, «Технологія ливарного виробництва»: Навч. посібник - Донецьк, 2008 – 97с.
2. А.П.Гуляев, «Металоведення»., - М., 1977 – 249с.
3. І.Й. Бочар «Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів». Тернопіль, 2002 – 390с.
4. М.В.Остапчук, А.І.Рибак, «Технлогія навчального виробництва»: Навч. Посібник. К.: Освіта, 2001 – 720с.