Холодная и горячая штамповка

Как указано ранее, пластическую деформацию в зависимости от термомеханических режимов можно подразделить на холодную, горячую и неполную горячую. Сравнение горячей и холодной штамповок позволяет выявить их преимущества и недостатки.

В числе преимуществ горячей штамповки по сравнению с холодной можно отметить следующие:

1. Меньшая опасность разрушения. С повышением температуры прочность металлов и сплавов уменьшается, однако, благодаря протеканию процесса рекристаллизации, происходит «залечивание» микротрещин, появляющихся в результате пластического деформирования, снятие остаточных напряжений и упрочнения. Становится возможным весьма значительное пластическое формоизменение, прежде чем произойдет разрушение.

2. Для горячей штамповки необходимо оборудование меньшей мощности (с меньшим номинальным усилием).

3. Устраняется необходимость промежуточных отжигов. При холодной пластической деформации происходит накапливание повреждаемости (микротрещин), что в конечном итоге может привести к разрушению при значительном формоизменении. При горячей штамповке отжиг происходит в процессе деформации. Это снижает затраты времени и средств, а также исключает неудобства с проведением промежуточных отжигов.

4. Возможность образования мелкозернистой структуры, обладающей более высокими прочностными характеристиками.

5. Направленность свойств может быть сведена к минимуму. Текстура преимущественной ориентировки после горячей пластической деформации выражена меньше, чем после холодной.

К числу недостатков горячей штамповки можно отнести следующие:

1. Трудность поддержания постоянной высокой температуры. При деформировании небольших заготовок в условиях горячей штамповки необходимо для поддержания условий встраивать в штамповую оснастку нагревательные элементы, что возможно при больших затратах средств на ее изготовление и эксплуатацию.

2. Низкое качество поверхности. Металлы и сплавы в условиях горячей деформации окисляются. Окисная пленка (окалина), обладая достаточно высокой твердостью, заштамповывается в поверхностные слои поковки. Такая поверхность не имеет товарного вида, а при последующей механической обработке быстрее затупляет режущий инструмент.

3. Затруднен точный контроль размеров поковки. Угар металла при нагреве не позволяет точно учесть размеры заготовки для штамповки. В результате колебаний объема заготовки деформирующая сила также не является постоянной на заключительном этапе штамповки. Вследствие упругих деформаций оборудования поковки по высоте даже при жестком ходе ползуна будут различны. На колебания размеров поковки влияют также колебания температурного режима на стадии окончания штамповки.

4. Неоднородность структуры и механических характеристик. Однородность механических характеристик поковок, изготовленных горячей штамповкой, меньше, чем холодной с последующим отжигом. Причиной является возможность более строго контролировать и соблюдать температуру в условиях термической обработки после холодной штамповки. Конечный размер зерна в поковке, изготовленной в условиях горячей штамповки, никогда не бывает одинаковым по следующим причинам: в поверхностных слоях деформация всегда более интенсивна; контроль температуры проводится только на поверхности штампуемой заготовки; размер зерен возрастает от поверхности к центру.

Рассматривая преимущества и недостатки горячей штамповки, можно заключить, что в зависимости от требований, предъявляемых к поковке или исходной заготовке, в производственной практике следует применять или горячую или холодную штамповку.

Неполная горячая деформация от горячей отличается:

1. Возможностью изготовления поковок повышенной точности (8…10 квалитет) с высоким качеством поверхности (Rа = 2,5мкм; Rz = 20мкм) и с улучшенными механическими характеристиками (деформационное упрочнение в зависимости от химического состава сплава и условий деформации составляет 20…150% от первоначального предела текучести);

2. Высокими технико-экономическими показателями (коэффициент использования металла достигает 0,68…0,95, трудоемкость последующей обработки резанием снижается на 25…75%);

3. Снижением уровня технологической себестоимости штампованной поковки, обусловленным меньшими затратами на нагрев и практическим отсутствием потерь металла в результате окалинообразования;

4. Повышением эксплуатационных характеристик деталей, изготовленных из штампованных поковок, в результате образования благоприятной макро- и микроструктуры поковки.

По сравнению с холодной штамповкой неполную горячую осуществляют при приложении меньших удельных деформирующих сил, что приводит к увеличению стойкости рабочих деталей штамповой оснастки, возможности изготовлять поковки из более высокопрочных сталей и сплавов, использовать кузнечное оборудование меньшей мощности.

В условиях неполной горячей деформации пластичность металлов и сплавов выше, чем при холодной. Это позволяет сократить число переходов при штамповке.

Наиболее широкое распространение объемная штамповка в условиях неполной горячей деформации получила для изготовления поковок из среднеуглеродистых и жаропрочных сталей, титановых сплавов.

При листовой штамповке исходной заготовкой является лист, полоса или лента, свернутая в рулон, полученная прокаткой, имеющая постоянную толщину.

Листовой штамповкой могут быть изготовлены как плоские, так и пространственные заготовки, которые обычно подвергают незначительной последующей механической обработке, а в ряде случаев они могут поступать на сборку без механической обработки. Технологический процесс листовой штамповки обычно состоит из ряда операций и переходов, осуществляемых в штампах. Штампы представляют собой приспособления, содержащие рабочий инструмент, осуществляющий заданное формоизменение заготовки, а также направляющие, фиксирующие крепежные детали. Штампы закрепляют в рабочих элементах пресса, молота или иной машины - орудия. Сложность конструкции, а, следовательно, и стоимость штампа зависят от серийности производства и определяют целесообразность изготовления деталей листовой штамповкой. Себестоимость заготовок, получаемых листовой штамповкой, в основном определяется стоимостью расходуемого металла и доли стоимости штампа, приходящейся на штампуемую деталь. Количество операций и переходов, а, следовательно, и длительность технологического цикла штамповки определяется сложностью конфигурации штампуемой детали и требованиями к точности размеров и чистоте ее поверхности.

Отрезка - полное отделение части заготовки по незамкнутому контуру сдвигом разделяемых частей в направлении, перпендикулярном плоскости листовой заготовки.

Вырубка - отделение части заготовки сдвигом по замкнутому контуру в штампе, причем отделенная, смещенная в матрицу, часть заготовки является деталью или полуфабрикатом для последующей штамповки, механической или другой обработки.

Пробивка - отделение части заготовки сдвигом по замкнутому контуру, причем отделенная, смещенная в матрицу, часть заготовки является отходом (получение отверстий).

Надрезка - отделение части заготовки по незамкнутому контуру без нарушения связи разделяемых частей заготовки по другим участкам контура.

Обрезка - отделение краевой части (припуска) полуфабриката, полученного формоизменяющими операциями.

Зачистка - отделение припуска со снятием стружки на боковых поверхностях полуфабриката, полученного вырубкой и пробивкой.

Часть из отмеченных операций может осуществляться не в штампах, а на специализированных машинах-ножницах.

Во всех разделительных операциях заготовка доводится до разрушения, а сопутствующая процессу разделения пластическая деформация является вредной, приводящей к искажению формы детали (утяжины, заусенцы) и упрочнению металла вблизи поверхности раздела. Во всех разделительных операциях, за исключением зачистки, очаг пластической деформации охватывает всю толщину заготовки и имеет ограниченную протяженность в направлении, перпендикулярном поверхности раздела.

В зачистных операциях очаг деформации еще более локализован вблизи режущей кромки пуансона или матрицы и охватывает лишь малую долю толщины заготовки.

В формоизменяющих операциях заготовка не должна доводиться до разрушения, и изменение размеров и формы заготовки происходит путем пластического деформирования. Основными формоизменяющими операциями штамповки являются:

Гибка - изменение кривизны срединной поверхности заготовки без существенного изменения линейных размеров (поворот одной части заготовки относительно другой).

Вытяжка без утонения стенки - превращение плоской заготовки в полое изделие или увеличение высоты полого полуфабриката путем протягивания заготовки через отверстие матрицы с уменьшением поперечных размеров заготовки, но без принудительного ее утонения (зазор между пуансоном и матрицей несколько больше толщины заготовки).

Вытяжка с утонением стенки - увеличение высоты полуфабриката за счет уменьшения толщины его стенки при незначительно изменяющихся поперечных размерах.

Обжим - уменьшение поперечных размеров краевой части полого полуфабриката путем заталкивания его в сужающуюся полость матрицы.

Отбортовка - образование горловины путем вдавливания в отверстие матрицы части заготовки с одновременным увеличением периметра предварительно пробитого в заготовке отверстия.

Раздача - увеличение поперечных размеров краевой части полого полуфабриката путем внедрения в него конического пуансона с линейной или криволинейной образующей.

Формовка - образование местных выпуклостей в результате уменьшения толщины в плоской заготовке или в оболочке.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: