Методические указания Алюминиевые сплавы в производстве деталей механизмов и машин (Штампованные поковки) (стр. 5 из 11)

1-подпуансонная плита; 2-пуансонодержатель; 3-пуансон; 4-обойма матрицы; 5-секционная матрица; 6-подматричная плита; 7-центрирующая втулка; 8-подштамповая плита; 9-выталкиватель

5.5. Штамповка на винтовых прессах происходит при несколько меньших скоростях соударения половинок штампа (до 1 м/с). Обычно основная масса поковок изготавливается высадкой (стержневые детали с фланцами) и выдавливанием в закрытых штампах с неразъемной или разъемной матрицами. При наличии выталкивателей штамповочные уклоны выбирают от 0 до 2⁰. Винтовые прессы используют в мелкосерийном и серийном производстве. Наиболее успешно эксплуатируются гидровинтовые прессы силой до 60 МНГ [6000тс] (ВСМПО). Штампы крупных гидровинтовых прессов включают в себя системы электронагрева и системы водяного охлаждения

Конструкции штампов в зависимости от типа штампуемых изделий выполняются с направляющими колонками или без них.

На рис. 10 представлена конструкция универсального переналаживаемого штампа с комплексом сменных вставок 2, закрепляемых клиньями 6. Вставки устанавливаются в цилиндрических гнезда, выполненные в нижней 1 и верхней 3 плитах и опираются на промежуточные подкладные плитки 4. Вставки крепятся клиньями 6. Плита 3 крепиться к ползуну пресса с помощью штыря 5. Такие блоки устанавливают на прессах силой 0,4-2,5 МН [10].

Рис. 10. Универсальный переналаживаемый блок штампов с комплексом сменных вставок

5.6. Штамповка на кривошипных горяче-штамповочных прессах (КГШП).

По сравнению со штамповкой на молотах КГШП имеют ряд технологических и эксплуатационных преимуществ:

- поковки получают относительно высокую точность, особенно по высоте и имеют меньшие штамповочные уклоны благодаря наличию выталкивателей;

- производительность в среднем в 1,4 раза выше;

- благодаря тому, что КГШП относится к машинам статического действия на них успешно применяют автоматические перекладчики заготовок и штамповка полностью может быть автоматизирована.

К недостаткам относят меньшую универсальность в работе по сравнению с молотом, возможность заклинивания пресса при нарушении технологии (недогрев заготовок, большая чем расчетная масса заготовки и др.), более сложную конструкцию штампов. Невозможность использования протяжных и подкатных ручьев, компенсируется установкой в агрегате с прессом специальных ковочных вальцев. Эта же проблема успешно решается путем использования периодического проката.

Номенклатура поковок, получаемых на КГШП весьма представительна. Спектр поковок изготавливаемых из алюминиевых сплавов, например, в автомобилестроении, составляют поковки для ходовой части автомобиля (колеса, рычаги, подвески, корпуса поворотных подшипников,стоек подшипников,фланцев кардана,рычагов и тяг рулевого управления) [9].

Компоненты ходовой части автомобиля находятся в зоне активного контакта с окружающей средой и подвержены ее коррозионному воздействию. Поэтому в настоящее время для автомобильных поковок преимущественно используют алюминиевый сплав типа AlSiMgMn (европейское обозначение EN-AW6082), обладающий наряду с благоприятными прочностными характеристиками (σ_в>310 МПа), хорошей деформируемостью и высокими антикоррозионными свойствами.

Таблица № 3

Типовые поковки, изготовляемые горячей объемной штамповкой

Разновидности форм поковок: 1-поковки с цапфой, с утолщением в средней части; 2-поковки с ободом, с утолщениями на концах; 3-поковки с цапфой и ободом, с комбинацией утолщений, изгибом; 4-поковки с отростком, с элементом ассиметрии; 5-поковка с вилками, с комбинацией отростков.

Типы поковок: I-кольца, фланцы, шестерни, крестовины; II-оси, валы, тяги, кулаки, цапфы, вилки; III-полые, валы, оси, цапфы, вилки; IV-рычаги, шатуны, тяги, коленчатые валы; V-оребренные перегородки, лонжероны, нервюры.

В таблице 3 представлены типовые поковки, которые могут быть изготовлены на КГШП, выпускаемые отечественной промышленностью (Воронежский завод тяжелых механических прессов) силой от 8 до 160 МН.

Штамповка ведется в открытых штампах с облойными канавками в окончательном штамповочном ручье или в закрытых штампах. На рис. 11 представлена конструкция типового штампа со вставками.

Рис. 11 . Блок (пакет) штампа КГШП:

1-вставки призматические

В отличие от облойной штамповки процесс безоблойной штамповки осуществляется в закрытых штампах, в конструкциях которых избыток металла вытекает в специальные компенсаторы. Основные схемы закрытого штампа с цельной и разъемной матрицей показаны на рис. 12.

Рис. 12. Схема закрытых штампов:

Большая группа поковок типа стаканов, стержней с утолщениями и фланцами из алюминиевых сплавов (рис. 13) изготавливается методами прямого (а), обратного (б и в), поперечного (г) и комбинированного (д) выдавливания.

Методом прямого выдавливания из кольцевого полуфабриката получают поковки типа фланца с развитой втулочной частью (рис.13г).

Рис. 13. Схемы выдавливания

Поперечное выдавливание предпочтительно вести на КГШП двойного действия. Отсутствие таких прессов, частично компенсируется использованием специальных штампов с горизонтальным разъемом матрицы рис.14.

Рис. 14. Закрытый штамп КГШП с горизонтальным разъемом

Такие штампы можно использовать для штамповки деталей типа тройников и крестовин. Запирание полости штампа осуществляется пружинным устройством 1. Пуансон 2 деформирует металл после того как верхняя и нижняя половинка штампа 4 и 5 сомкнуты. В предварительном ручье 3 производят осадку исходной заготовки.

Тарельчатые пружины прижимного устройства выбираются так, чтобы распорные силы при поперечном выдавливании не размыкали половинки матриц.

5.7. Особенностью штамповки на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) является наличие двух разъемов в штампе. В отличие от молотов и прессов на ГКМ штампуют менее разнообразные поковки. Однако благодаря разъему штампа в двух плоскостях, представляется возможным наряду с традиционными типами поковок (стержни с утолщениями, кольца, стаканы и др.) вести штамповку деталей типа тройников, т.е. с элементами поперечного выдавливания.

Такие технологические процессы возможны при использовании ГКМ с горизонтальным разъемом. При этом штучные заготовки могут перемещаться из ручья в ручей механизмами переноса в горизонтальной плоскости. Большие технологические возможности имеют машины с горизонтальным разъемом, выпускаемые Рязанским АООТ «Тяжпрессмаш».

Пластичные алюминиевые сплавы (АD31 и др.) могут штамповаться на ГКМ и в холодном состоянии (высадка стержневых деталей с фланцами, деформирование трубных заготовок и др.). Однако в большинстве случаев на ГКМ ведут штамповку с нагревом металла. При штамповке деталей типа стаканов основной операцией является прошивка.

На ГКМ можно осуществлять как прошивку с течением металла навстречу пуансону, так и с раздачей металла в стороны, в том числе и так, чтобы этот процесс не осложнялся осадкой и последующим течением навстречу пуансону.

Примером применения глубокой прошивки с течением металла навстречу пуансону может служить штамповка фланца патрубка из алюминиевого сплава АМг6 [13].

Патрубок штампуют (рис. 15) из круглой заготовки диаметром 110 мм и длиной 57⁺¹ мм. Кромки выполнены с небольшими фасками под углом 45⁰.

Рис. 15. Штамповка патрубка с фланцем

В центре на одном из торцов просверлено отверстие диаметром 14 мм, в которое вставляется оправка для переноса заготовки из ручья в ручей в процессе штамповки. Заготовку после нагрева штампуют в первом ручье, где за счет высадки образуется фланец 1 и происходит частичная прошивка. При этом металл вытекает также в кольцевой зазор между матрицей 2 и оправкой 3, вставленной в отверстие заготовки, смещая ее назад (по чертежу направо) и плотно охватывая, чем достигается надежное соединение заготовки с оправкой. Во втором ручье производится окончательная прошивка, а в третьем – пробивка (просечка) отверстия с выталкиванием оправки вместе и отходом 4 [13].

Схема прошивки на горизонтально-ковочной машине с течением металла только в стороны, без осложнения процесса элементом высадки и течением металла навстречу пуансону представлена на рис. 16, а

Рис. 16 . Штамповка прошивкой

Заготовкой служит отрезок прутка соответствующего объема с площадью поперечного сечения, равной кольцевой площади сечения поковки.

Для осуществления прошивки прежде всего необходимо высадить бурт А на переднем конце заготовки, вне зависимости от того, требуется ли он по чертежу поковки или нет. Этот бурт будет служить фиксирующим элементом при дальнейшей прошивке. Одновременно с высадкой в бурте следует выполнить наметку под дальнейшую прошивку. Диаметр бурта берут равным 1,1 диаметра поковки (D_б=1,1 d₃), а длину – 0,3 этого диаметра. На следующем переходе производится прошивка. При этом в матрице следующего прошивного ручья предусмотрен участок Б, в котором располагается бурт А, препятствуя деформации заготовки в направлении прошивки. Конец заготовки с входящим в нем концом оправки для манипулирования помещается в упорном участке Г матрицы.