ОБЪЁМНАЯ ШТАМПОВКА

ОБЪЁМНАЯ ШТАМПОВКА технологич.
процесс кузнечно-штамповочного производства, заключающийся в изменении
простейших объёмных заготовок (цилиндрич., призматич. и др. формы) в более
сложные изделия, форма к-рых соответствует полости специализированных инструментов-
штампов.
О.
ш. как процесс перераспределения металла заготовки происходит в результате
пластин, деформации (см. Обработка металлов давлением).

Осн. операции О. ш.- осадка, высадка, протяжка,
выдавливание, гибка, плющение, калибровка, образование выступов, утолщений,
углублений, осуществляемые на кузнечно-прессовых машинах - молотах,
прессах и машинах спец. назначения. Из штампованных поковок после обработки
резанием и тёрмич. обработки получают различные детали: шатуны, коленчатые
валы, рычаги, зубчатые колёса, лопатки турбин, крепёжные детали, шары,
ролики и кольца подшипников и др.

Различают холодную и горячую О. ш. Холодная
штамповка осуществляется без нагрева. Исходный материал - калиброванные
прутки, нарезаемые на мерные (штучные) заготовки, или проволока
в бунтах.
Масса получаемых изделий от неск. г до неск. кг;
точность
по 3-2-му классам; шероховатость поверхности соответствует 7- 10-му классам
чистоты. Холодной О. ш. получают ответственные детали с высокими и стабильными
механич. свойствами, что объясняется отсутствием рекристаллизации в металле
и упрочнением. Т. к. заготовки не нагреваются, на поверхности поковок не
происходит образования окалины, обезуглероживания, обесцинкования и т.
п., что улучшает качество поковок в целом и сокращает припуски на дальнейшую
обработку. В ряде случаев поковки не требуют дополнит. обработки, являясь
готовыми деталями (коэфф. использования металла составляет 1). Однако для
осуществления холодной О. ш. требуются значит, усилия - до 2500 Мн/м²(1
Мн
= 100 тс) и более, что отрицательно влияет на стойкость штампов.
Существенно снизить усилия (в 10-15 раз) позволяет нагрев заготовок, т.
е. горячая О. ш.

Горячая штамповка осуществляется с нагревом
до темп-ры 200- 1300 °С в зависимости от состава сплава и условий обработки.
Исходный материал - прокатные прутки, разделённые на мерные заготовки,
равные по объёму будущей поковке (с учётом неизбежных отходов). Масса получаемых
изделий от неск. г до 6-8 т; точность размеров поковок зависит от
их массы и конфигурации и может быть повышена последующей холодной калибровкой;
шероховатость поверхности соответствует 3-7-му классам чистоты. Процесс
горячей О. ш. аналогичен по физ. сущности свободной ковке,
но осуществляется
в штампах. Горячей О. ш. получают поковки, однородные по структуре, сравнительно
высокой точности, сложной конфигурации, к-рой невозможно добиться при свободной
ковке. Однако ср. коэфф. использования металла при горячей О. ш. 0,5 -
0,6 (т. е. до 50-40% металла идёт в отход), при холодной штамповке этот
коэфф. значительно выше.

Штампы для О. ш. чаще всего состоят из
2 половин - верхней и нижней (рис.1, слева) или из пуансона и матрицы (рис.1,
справа). Обычно при штамповке на молотах и вертикальных прессах нижняя
часть штампа неподвижна, а верхняя подвижна. О. ш. выполняют в открытых
штампах - с плоскостью разъёма, перпендикулярной направлению штамповки
(см. рис.1, слева), или в закрытых штампах - с плоскостью разъёма по периметру
поковки (см. рис. 1, справа). Открытый штамп отличается простотой устройства
и универсальностью применения, но горячая штамповка в нём связана с образованием
заусенца, к-рый обеспечивает заполнение сложного рельефа полости штампа.
Для размещения заусенца в штампе предусматривается специальная канавка.
После штамповки заусенец обрезают в штампе на обрезном прессе. Отход металла
при этом составляет 5- 20%, иногда достигает 50-80%. В закрытых штампах,
применяемых при горячей и холодной О. ш., заусенец либо весьма невелик
(не более 1 %), либо совсем отсутствует, т. к. поковка формируется из всего
объёма металла. Однако эти штампы менее универсальны, напр, в них нельзя
получать поковки в форме шара. В тех случаях, когда нужно получить исходные
заготовки достаточно высокой точности по объёму, применяют закрытые штампы
с компенсаторами - дополнит, полостями, в к-рые вытекает избыточный металл
заготовки. Компенсаторы располагаются в таком месте штампа, в к-рое металл
поступает в последнюю очередь, чтобы предотвратить преждевременное и чрезмерное
попадание металла в компенсатор. Однако этот способ неэкономичен, т. к.
металл, поступающий в компенсатор, идёт в отход. Другим технологическим
приёмом при горячей О. ш. является применение штамповочных уклонов, к-рые
делают в полости штампов с целью облегчения выталкивания готовых изделий.
Поковка получается искажённой формы, напр, вместо цилиндра - усечённый
конус. Обычно в молотовых штампах уклоны 5-7^о.
Излишек
металла на поковке (напуск) также является отходом. Для осуществления О.
ш. с меньшим уклоном (1-2°) в штампах применяют выталкиватели: при штамповке
на молотах - только нижние, на прессах - верхние и нижние.
Рис. 1. Условная схема штампа для
объёмной штамповки: 1 - нижняя половина; 2 - верхняя половина; 3 - пуансон;
4 - матрица; 5 - выталкиватель.
Рис. 2. Поковка, левая часть которой
получена на молоте, правая - на прессе: - деталь (готовое изделие) после
обработки; 2 - припуск на обработку на поковке, получаемой на прессе; 3
- припуск на поковке, штампуемой на молоте.

Одним из рациональных решений является
горячая О. ш. в разъёмных матрицах, т. е. в штампах с 2 или неск. плоскостями
разъёма, чаще всего на горизонтально-ковочных машинах. Матрицы этих штампов
не имеют уклонов, в них можно штамповать даже поковки, расширяющиеся ко
дну матрицы. В разъёмных матрицах можно также вести штамповку на гидровинтовых
и кривошипных прессах. Поковки для одной и той же детали можно получить
методами горячей О. ш. как на молоте, так и на прессе. В этих двух случаях
заготовки будут внешне отличаться, иметь разные припуски (рис. 2).

О. ш. применяется как однопереходный процесс
для получения простейших поковок и многопереходный - для деталей сложных
форм. При многопереходной О. ш. производят подготовит, операции (т. н.
фасонирование заготовок), а затем осуществляют окончат, штамповку. Многопереходную
О. ш. производят с использованием средств механизации или на автоматах,
на гидравлич. прессах с усилием 750 Мн, молотах с массой падающих
частей до 20-25 тс, кривошипных горячештамповочных прессах с усилием
до 80 Мн, на автоматах для одно- и многопозиц. штамповки, на прессах
холодного выдавливания, машинах для раскатки, ковочных вальцах и др. специализированном
оборудовании. При штамповке на гидровинтовых прессах и высокоскоростных
молотах можно получать поковки с тонкими сечениями. На многопозиционных
холодно- и горячештамповочных автоматах осуществляется О. ш. изделий с
наибольшими диаметрами: при холодной штамповке до 50 мм
с производительностью
до 500 шт./мин, при горячей - до 120 мм
с производительностью
до 70 шт./мин.

Штампы - точный, сложный и дорогой инструмент,
поэтому применение О. ш. целесообразно гл. обр. в крупносерийном и массовом
произ-вах.

Перспективы дальнейшего развития О. ш.
определяются расширением применения штампов для горячей малоотходной штамповки
и конструированием мощного оборудования для холодной штамповки, а также
внедрением новых процессов деформации металлов с использованием явлений
сверхпластичности, применением гидростатич. методов и др.

Лит. см. при ст. Кузнечно-штамповочное
производство. Я. М. Охрименко, Г. А. Навроцкий.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я