Санкт-Петербургский Государственный

Технический университет

Кафедра управления в социально-экономических системах

Реферат

Тема: «Штампы для горячей штамповки »

Студент гр. 1079/1:

Магерамов А. В.

Принял преподаватель:

Коротких М. Т.

________________________

Дата:

“ ” июня 1999 г.

Санкт-Петербург

1999

Содержание

Содержание……………………………………………………………………………..2

Пластическая деформация металлов в горячем состоянии………………………….3

Горячая обработка металлов в штампах……………………………………………....4

Оборудование для горячей штамповки……………………………………………….6

УСТРОЙСТВО ШТАМПОВ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ……………………...7

Общие требования к конструкции поковок и штампов на них……………………...7

Классификация штампов для горячей штамповки……………………………………9

Устройство штампов для горячей штамповки………………………………………...9

ИЗГОТОВЛЕНИЕ И РЕМОНТ ШТАМПОВ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ……13

Требования, предъявляемые к изготовлению штампов……………………………...13

Выбор марки стали для изготовления штампов………………………………………15

Процесс изготовления штампов………………………………………………………..16

Механическая обработка деталей штампов……………………………………………17

Особенности разметки штампов для горячей штамповки…………………………….19

Изготовление и применение шаблонов…………………………………………………22

Слесарная обработка штампов…………………………………………………………..23

Список литературы……………………………………………………………………….25

Пластическая деформация металлов в горячем состоянии

Пластичность — это свой­ство металлов изменять под действием внешних сил свою форму без разрушения. Некоторые металлы и спла­вы пластичны в холодном состоянии (свинец, алюминий), другие обладают хорошей пластичностью лишь в нагре­том состоянии (сталь), третьи хрупки как в холодном, так и в нагретом состоянии (чугун).

Для того чтобы получить нужную форму, на металл воздействуют динамической нагрузкой и подвергают его напряжению сжатия, большему, чем предел упругости металла, но меньшему, чем предел прочности. В этом случае не только изменяется форма заготовки, но проис­ходит сложный физический процесс, влияющий на струк­туру металла, а следовательно, и на его механические и физические свойства.

Сплющивание и дробление зерен металла под дейст­вием динамической нагрузки может быть настолько зна­чительным, что он приобретает волокнистую структуру. Физико-механические свойства изменяются особенно сильно при пластической деформации металла в холод­ном состоянии, когда он получает «наклеп». Твердость, прочность и хрупкость металла в этом случае повыша­ются, а вязкость, пластичность и коррозионная стой­кость — понижаются.

При горячей обработке давлением свойства металлов улучшаются: происходит уплотнение металла, образуется мелкозернистая структура, более однородная, чем в ли­том металле. Одновременно металл получает волокни­стое строение, что обусловливает его различные механические свойства вдоль и поперек волокон и является недостатком процесса горячей обработки металлов дав­лением.

Температурный интервал горячей пластической де­формации для металлов и сплавов различен. Например, для углеродистой стали верхний предел нагрева в зави­симости от марки равен 1200—1000° С, а нижний 850— 800° С. Обработку давлением начинают обычно с самой высокой температуры и заканчивают при охлаждении заготовки до самой низкой допустимой температуры. Величина пластической деформации характеризуется степенью деформации. Степень деформации—это отно­шение разности размеров заготовки до и после деформа­ции к первоначальному размеру, выраженное в процен­тах.

Степень деформации при осадке (сжатии) подсчи­тывают по формуле:

где ho—высота заготовки до осадки;

h—высота заготовки после осадки.

Степень деформации при протягивании (вытяжке) подсчитывают по формуле:

где Fo—площадь сечения исходной заготовки;

F1—площадь сечения вытянутой заготовки (поков­ки).

Законы пластической деформации. Основ­ные законы пластической деформации формулируются следующим образом.

Закон наименьшего сопротивления: при пластической деформации частицы металла всегда пе­ремещаются в том направлении, где встречают наимень­шее сопротивление.

Закон постоянства объема: при пластиче­ской деформации объем металла до деформации равен объему металла после деформации, т. е. металл при ковке только изменяет свою форму. Этот закон имеет боль­шое значение, так как на его основе рассчитывают объ­емы, массу и размеры исходных заготовок и определяют размеры штампов и специального инструмента по пере­ходам.

Закон трения: поверхностное трение из-за шеро­ховатостей на плоскостях бойков (или поверхностях ручьев штампа) создает значительное сопротивление те­чению металла и приводит к образованию зон затруд­ненной деформации. Чтобы снизить вредное влияние трения на течение металла, рабочие поверхности штам­пов тщательно обрабатывают, шлифуют и полируют.

Закон расширения тел при нагревании:

при нагревании тела расширяются, а при охлаждении сжимаются. При горячей обработке металлов это явле­ние называется усадкой.

У
величение размеров заготовки в результате нагре­ва подсчитывают по формуле:

где lгор—длина (толщина) заготовки, нагретой до тем­пературы lгор;

lхол—первоначальная длина (толщина) заготовки при температуре t;

ß—коэффициент линейного расширения для дан­ного материала;

tгор—температура нагрева, °С;

t—первоначальная температура заготовки, °С.

Д
ля стальных заготовок ведут расчет более простым способом, учитывая, что при нагреве от 20—40° С до 1100—1200° С заготовки увеличиваются на 1,1—1,2%. Например, если длина холодной заготовки составляет 400 мм, то длина ее при температуре 1200° С будет

Обратное явление, т. е. сжатие металла при охлажде­нии, очень важно учитывать при изготовлении штампов для горячей обработки давлением.

Ручьи в штампах, например выемки в обжимку, должны быть сделаны больших размеров, чем размеры поковки в холодном виде, на величину усадки, т. е. для стали на 1,1—1,2%.

Чтобы не делать частых вычислений, в штампово-инструментальных цехах пользуются усадочным метром, в котором учтены поправки на расширение металла при нагреве.

Горячая обработка металлов в штампах

Основными способами горячей обработки металлов в штампах являются прессование, ковка в подкладных штампах на молотах, объемная штамповка.

Прессование — обжатие металла продавливанием его через отверстие матрицы, имеющее соответст­вующую форму. Если прессованием получают заготовку какой-либо определенной детали, этот способ называют горячим выдавливанием,

Свободная ковка—получение заготовки давле­нием молота или пресса на металл, располагаемый меж­ду бойками, укрепленными в нижней и верхней частях молота или пресса. Разновидностью свободной ковки яв­ляется ковка в подкладных штампах.

Ковка на молотах и прессах выполняется с помощью различных инструментов и приспособлений. Особое вни­мание обращается на точность поковок, что позволяет уменьшить отход металла при дальнейшей механической обработке и сократить время на обработку. Наибольшее приближение поковки к форме и размерам готовой де­тали достигается применением подкладных штампов.

Объемная штамповка — получение заготовки на штамповочных молотах и прессах давлением на ме­талл, находящийся в штампе. При ковке нагретый ме­талл течет свободно в стороны, вниз или в длину, а при штамповке его течение ограничивается формой полости или ручья в штампе.

Горячая штамповка в настоящее время является одним из наиболее распространенных методов обработ­ки металлов давлением.

При горячей штамповке на молотах и прессах поков­ки относительно простой формы изготовляют в штампе, имеющем только один окончательный ручей (см. рис. 1, а ) Нагретая заготовка 1 штампуется в центральной части нижней половины 2 штампа последовательными ударами верхней половины 3 штампа. Металл, осаживаясь, за­полняет полость ручья, а избыток металла вытесняется в канавку 4, образуя заусенец (облой).

Основная масса металла, вытесняемого в облой, рас­полагается в наиболее широкой части канавки—в ма­газине. Правильное образование облоя способствует лучшему заполнению полости ручья и предохраняет штамп от поломок. Облой предотвращает брак поковок при колебаниях размера заготовок.

Облой обычно удаляют сразу же после штамповки, пока поковка еще горячая. Обрезают облой в обрезном штампе на кривошипном прессе. Сложные по конструкции поковки выполняют в мно­горучьевых штампах, имеющих заготовительные, штам­повочные и калибровочные ручьи.

Например, штамповка шатуна (рис. 1, б) выполняет­ся за четыре перехода: I — перетягивание, II — подкат­ка, III—черновая штамповка и IV—калибровка. Пере­тяжной открытый ручей 5 располагают обычно слева, а подкатной открытый 8 — справа от середины штампа. Среднюю часть штампа занимают закрытые штамповоч­ные ручьи 7 и 6.

В заготовительных ручьях наносят неполные удары, так как металл, имея возможность растекаться во все стороны, легче деформируется. У закрытого ручья те­чение металла в стороны ограничено, благодаря чему обеспечивается более интенсивное его течение вдоль оси заготовки. Наибольшее усилие штамповки возникает в конечный момент деформации—в окончательном ручье 6, и здесь наносят удары с наибольшей мощностью.

При горячей объемной штамповке в открытых штам­пах отход металла в облой составляет до 20—30%. По­этому большое значение имеют меры, направленные на сокращение величины облоя.

На заводах часто применяют закрытые штампы, имеющие небольшой магазин для избытка металла (рис. 1, в). Этот метод, не избавляя полностью от облоя, значительно снижает его величину.

Безоблойная штамповка в штампе, замк­нутом со всех сторон (рис. 1,а), позволяет сократить отходы металла, избежать изготовления обрезных штам­пов и сократить припуски на последующую механиче­скую обработку резанием. Безоблойная штамповка тре­бует выполнения точных размеров заготовок, идущих на штамповку, и более сложных по конструкции штампов.

Чтобы получить точные размеры и высокое качество поверхности поковок, позволяющие исключить последую­щую механическую обработку, применяют после штам­повки калибровку плоскостную или- объемную в горя­чем, полугорячем и холодном состоянии.

При плоскостной калибровке металл свободно течет в стороны, перпендикулярные направлению обжима. При объемной калибровке течение обжимаемого металла ограничено. Он заполняет все углубления и полости штампа, а излишек металла вытесняется в заусенцы.

Рис. 1. Разновидности штампов для горячей объемной штамповки:

а — одноручьевой молотовый штамп, б — многоручьевой молотовый штамп, в — штамп с закрытым магазином, г — штамп для безоблойной штамповки; 1 — заготовка, 2 — нижняя половина штампа, 3 — верхняя половина штампа, 4 — облойная канавка, 5 — перетяжной ручей, 6, 7 — штамповочные ручьи, 8 — подкатной ручей, 9, 10 — облойные канавки, 11 — клещевина, 12 — верхняя формообразующая вставка, 13 — кольцо, 14 -— нижняя формообразующая вставка

Горячая калибровка бывает обычно объемной. Выполняют ее сразу после горячей обрезки заусенца. Образовавшийся после калибровки вторичный заусенец удаляют (обрезают) в обрезных штампах после оконча­тельного охлаждения поковки.