Холодная и полугорячая объемная штамповка

Холодная объемная штамповка (ХОШ) — это способ получения в штампах заготовок и деталей из сортового проката и прессованных прутков, основанный на процессе холодной деформации.

Основные операции ХОШ: высадка открытая (рис. 3.15, а) и закрытая (рис. 3.15, б), выдавливание и вдавливание. Высадку применяют: для получения ступенчатых деталей с образованием фланцев и других местных утолщений; набора металла для последующей штамповки. На процессе высадки основано производство крепежных деталей (болтов, винтов, заклепок, гвоздей и т. п.), шаровых пальцев автомобилей и других деталей с шаровой головкой, штуцеров и т. п.

При ХОШ применяют все виды выдавливания в том числе: прямое (рис. 3.15, в), обратное (рис. 3.15, г), поперечное (рис. 3.15, д), радиальное (рис. 4. 3.15, е)_у комбинированное. Радиальным выдавливанием получают звездочки, шестерни.

При прямом выдавливании сплошного стержня невыдавленная часть заготовки имеет поперечное сечение в виде круга или многоугольника. Выдавленная часть — в виде круга, многоугольника или сложного профиля. Применяется для получения болтов, гаек, ступенчатых валов, деталей со шлицами и продольными канавками. Выдавленная часть может иметь переменное сечение (детали с отростками, бобышками).

При обратном выдавливании внешний и внутренний контуры поперечного сечения штампованной заготовки имеют форму круга или многоугольника или их сочетания. Применяют для получения гильз, колпачков, стаканов и других полых, трубчатых деталей, а также полых и трубчатых заготовок для прямого и обратного выдавливания.

При поперечном выдавливании металл выдавливается из полости матрицы через калибрующее очко под некоторым углом (обычно 90°) к направлению движения пуансона. Трение металла о стенки матрицы аналогично прямому выдавливанию. Область применения: производство шестерен, звездочек, крестовин и других деталей с наружными и внутренними отростками.

При комбинированном выдавливании сочетаются различные виды выдавливания (прямое выдавливание сплошного стержня и обратное выдавливание полого стержня, поперечное выдавливание и обратное выдавливание полого стержня), что позволяет сократить технологический цикл при производстве сложных по форме деталей и существенно снизить нагрузки на инструмент.

Основной характерной особенностью ХОШ являются высокие давления на инструмент (2,5 ГПа и более), при которых штамповочный инструмент имеет низкую стойкость. В связи с этим рекомендуется подвергать ХОШ металлы с относительно низким сопротивлением деформации (алюминий, медь, никель, алюминиевые и медные сплавы, низкоуглеродистые и малолегированные стали).

Рис. 3.15. Операции холодной объемной штамповки:

а, б — высадка открытая и закрытая; в—е — выдавливание прямое, обратное, поперечное и радиальное; 1 — пуансон; 2 — матрица; 3 — поковка;

4 — выталкиватель При массовом производстве крепежных и других ступенчатых деталей диаметром до 30…35 мм применяют однои многопозиционные автоматы, являющиеся механическими прессами специальной конструкции. Производительность автоматов достигает 100 штук деталей в минуту и более.

При серийном производстве деталей диаметром до 100 мм применяют кривошипные прессы для холодного выдавливания с номинальным усилием до 30 МН. Отличительными особенностями таких прессов являются их высокая жесткость, допустимость номинального усилия на большой длине хода ползуна, длинные направляющие ползуна, усиленные и надежно работающие выталкиватели.

Штамповку более крупных деталей диаметром до 150 мм и длиной более трех диаметров осуществляют на гидравлических прессах для холодного выдавливания с номинальным усилием до 60 МН.

Холодная объемная штамповка — один из наиболее прогрессивных методов производства ступенчатых и полых заготовок и деталей из цветных металлов и сплавов, углеродистых и легированных сталей.

В заготовительном производстве машиностроительных заводов наряду с ХОШ применяют полугорячую объемную штамповку (ПГОШ). Применение ПГОШ при оптимальном термомеханическом режиме позволяет снизить давление на пуансон при выдавливании в 2,5—4 раза. Температуру нагрева выбирают в интервале 650…750°С, температуру окончания с учетом тепловыделений при пластической деформации — не ниже 500 °C.

Полугорячую объемную штамповку применяют так же, как и ХОШ: как правило, для получения осесимметричных деталей. Весьма ограниченно изготавливают поковки относительно простой формы в открытых штампах. Переход на ПГОШ позволяет увеличить верхний предел массы и габаритных размеров поковок, по сравнению с ХОШ.

Контрольные вопросы

• 1. Что такое прокатка?
• 2. Какие заготовки получают поперечно-клиновой прокаткой?
• 3. В чем сущность объемной штамповки?
• 4. В чем разница между горячей, теплой и полугорячей штамповкой?
• 5. В чем разница между открытой и закрытой штамповкой?
• 6. Что такое холодная объемная штамповка?