123102 (592765), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Vоб. = 3,14 · 8,7 2 · 7,4 = 1758,73 мм3.
Угар металла (потери металла на образование окалины на поверхности заготовки) как в новом, так и в старом варианте технологического процесса составляет 0,4 % от массы нагреваемого металла и его можно не учитывать.
Тогда имеем объем заготовки:
Vз = 8655,79 + 1758,73 = 10414,52 мм3.
4.5 Обоснование выбора нового оборудования
В качестве нового технологического оборудования предлагается использовать винтовой фрикционный пресс, который имеет ряд преимуществ:
- при штамповке на фрикционном прессе возможно назначение меньших допусков, припусков, напусков, чем при штамповки на молотах. Соответственно из этого следует значительное уменьшение отходов металла.
- при штамповке на фрикционных прессах, как правило, возникает меньший процент брака.
- работа фрикционного пресса производит меньше шума, чем работа молота;
- фрикционный пресс на современном этапе является более дешевым оборудованием, чем молот [6,7].
4.6 Разделка исходного материала
Заготовки требуемого качества могут быть получены разными способами отрезки. При выборе наиболее рационального способа надо учитывать вид и свойства разрезаемого материала, форму и размеры сечения, относительную длину заготовок, требования к ним, отходы металла. На выбор способа разрезки влияет годовой объем производства заготовок. Рациональным способом будет тот, который, обеспечивая получение заготовок необходимого качества, наиболее экономичен при заданном объеме производства. Самым производительным, металлосберегающим и экономичным способом разделения проката на точные заготовки является разрезка в штампах и на ножницах. Разрезка проката в штампах и на современных сортовых ножницах обеспечивает существенную экономию металла по сравнению с резкой на пилах или с отрезкой на токарных станках. Поэтому при выборе способа разрезки надо, прежде всего, рассмотреть возможности этого способа. В данном случае резка на заготовки производится абразивными кругами. Режущим инструментом при абразивной разрезке является диск из абразивных зерен и связывающего вещества, которое выполняет двоякую роль: удерживает зерна при резании и высвобождает их после изнашивания. В качестве абразива используют электрокорунд или карбиды кремния на вулканитовой или бакелитовой связке. Выпускают абразивные круги диаметром 300-600 мм, толщиной 0,5-4 мм. Для абразивной разрезки применяют станки с ручной подачей круга, полуавтоматы с механической подачей и автоматы, в которых автоматически выполняется подача материала, задается ее режим, осуществляется автоматическая подача круга и снятия материала (табл. 10).
Характеристика круга включает следующие параметры: размеры (внешний диаметр, толщину, диаметр отверстия), вид абразивного материала, зернистость, вид связки, твердость, структуру. Параметры характеристики круга выбирают в зависимости от вида разрезаемого металла, режимов резания, требований к качеству поверхности среза. Круги изготовляют на бакелитовой (Б), вулканитовой (В) иметаллической связке, армируют стеклотканью, капроном и другим материалами. Рекомендуемые параметры абразивных кругов представлены в табл. 11.
Таблица 10
Технические данные абразивно - отрезного станка модели 8552 [1].
| Диаметр круга, мм. | 500 |
| Толщина круга, мм. | 4-5 |
| Скорость резания, м/с | 48-80 |
| Максимальный диаметр разрезаемого материала, мм. | 100 |
Таблица 11
Рекомендуемые параметры абразивных кругов [1].
| Разрезаемый материал | Зернистость | Вид связки |
| Сталь твердая углеродистая | 40 | В |
| Сталь инструментальная | 40 | В |
Абразивный материал выбирают в зависимости от вида разрезаемого металла. Для разрезки сталей или жаропрочных сплавов рекомендуют круги из электрокорунда. Зернистость выбирают в зависимости от режима работы и требуемых шероховатости и точности поверхности реза. Для разрезания сталей применяют круги с менее крупным зерном, чем для цветных металлов. Твердость круга должна быть такой, чтобы при работе абразивные зерна выкрашивались по мере затупления, образовывались новые режущие грани и обнажались новые зерна. Преимущества абразивной разрезки: высокая геометрическая точность и малая шероховатость поверхности, среза (Rа= 0,32 - 1,25 мкм), возможность разрезки высокопрочных металлов любой твердости, высокая производительность [1].
4.7. Нагрев заготовок под штамповку
Процессы ковки и штамповки, осуществляемые при высоких температурах, можно рассматривать как совместные процессы ОМД и термического воздействия на них. Тепловые воздействия на металл приводит к потере им упругих свойств, существенному уменьшению его сопротивления деформации и к резкому повышению пластичности. В процессе горячей ОМД происходит снятие появляющихся напряжений, в частности при возврате и рекристаллизации металла.
Оптимальный режим штамповки должен обеспечить необходимые условия для успешного проведения процесса, а также высокое качество поковок, при котором вредное влияние тепла ограничивается. Поэтому термический режим разрабатывается для каждого сплава с учетом исходной структуры металла, его объёма, соотношения размеров заготовки и назначения поковки. Одной из главных задач при разработке технологического процесса является определение соответствующего температурного интервала, т. е. температуры начала и конца обработки металла. Для правильного выбора температурного интервала необходимо учитывать следующие факторы:
- Металл должен обрабатываться давлением в температурном интервале максимальной пластичности. Для этой цели для большинства сплавов построены диаграммы пластичности, представляющие собой совокупность температурных зависимостей прочностных и пластических характеристик сплава.
- Металл необходимо деформировать в состоянии, соответствующем области твердого раствора сплава без малейших признаков перенагрева или пережога и желательно заканчивать деформацию при таких температурах, чтобы не происходило вторичных фазовых превращений. Для этих целей используется анализ диаграммы состояния сплава [5].
- Деформацию следует производить при таких температурах, когда в процессе ее происходит измельчение структуры, а не рост зерен. Эта информация устанавливается при анализе диаграммы рекристаллизации сплава.
Для сплава ЭИ868 температурный интервал под горячую объемную штамповку составляет от 1130 до 1150 0С [1,3,4]. Для сплава ЭИ868 рекомендуется применять нагрев в электрической печи. Электронагрев по расходу энергии на тонну заготовок менее экономичен, чем нагрев в пламенных печах. Однако его широко применяют, так как он повышает производительность труда, позволяет провести полную автоматизацию и обеспечить высокую стабильность процесса, улучшить условия труда и сократить потери металла на окалинообразование [7].
Потеря металла в виде окалины при нагреве в печах электросопротивления составляет 0,2 - 0,4 % массы нагреваемого металла, что почти в десять раз меньше, чем при нагреве в пламенных печах. Уменьшение окалины повышает качество поковок и увеличивает стойкость штампов кузнечно-прессового оборудования. Технологические преимущества электронагревательных устройств особенно эффективны в серийном поточном производстве.
В данном технологическом процессе предлагается использовать карусельную нагревательную печь электросопротивления, температура в печи 1140 ± 5 0С, количество заготовок в печи - 50 штук. Время нагрева одной садки около 1,15 часа при разогреве печи или 0,3 часа в условиях работы с предварительно нагретой печью. Температуру в печи контролируют с помощью оптического пирометра М90 - Р1 с записью в специальном журнале. В табл. 12 приведены технические характеристики карусельной нагревательной печи.
Таблица 12
Технические характеристики печи электросопротивления [1].
| № | Наименование характеристики | Численные значния |
| 1 | Модель печи | СНО-3,2.6,2.5/15М1 |
| 2 | Атмосфера печи. | Защитная. Тип САЗ (для нагрева стальных заготовок) |
| 3 | Номинальная температура нагрева, 0С | 1250-1300 |
| 4 | Мощность печи, кВт | 60 |
| 5 | Тип вращения пода печи: | |
| 6 | для нагрева мелких деталей | ковшовый |
| 7 | для нагрева до 1000 0С | тарельчатый |
| 8 | для нагрева до 1300 0С | кольцевой |
| 9 | Частота вращения пода, час-1 | 8-20 |
| 10 | Окружная скорость пода, м/с | 0,1 |
| 11 | Производительность, кг/ч | 200 |
4.8. Горячая объемная штамповка
4.8.1. Определение потребного усилия пресса и выбор технологического оборудования
В новом варианте технологического процесса штамповка производится на винтовом фрикционном прессе. Свободный ход фрикционного пресса позволяет деформировать металл в каждом ручье штампа за несколько ударов. Достигаемая при этом дробная деформация может быть в сумме даже больше деформации эквивалентного кривошипного горячештамповочного пресса. Возможность использования нижнего выталкивателя значительно расширяет номенклатуру штампуемых изделий и позволяет работать с небольшими штамповочными уклонами, а в разъёмных по вертикали матрицах - даже без уклонов для полостей, 'попадающих в плоскость разъёма. Фрикционные прессы имеют относительно большую скорость деформирования по сравнению с другими прессами, однако течение металла при штамповке на этих прессах аналогично штамповке на других прессах. В последние годы фрикционные прессы значительно модернизировали, они стали более быстроходными, а в некоторых конструкциях выполнено хорошее направление ползуна, что позволяет производить штамповку в многоручьевых штампах. В данном случае штампуется сразу две детали. В таблице 13 приведена техническая характеристика фрикционного пресса.
Определим потребное усилие пресса.
Потребное усилие пресса рекомендуется определять по формуле:
где Fп - площадь проекции поковки на плоскость, перпендикулярную
к направлению движения ползуна пресса, мм2;
Vп – объем поковки, мм3;
σвt – временное сопротивление на разрыв материала поковки при
температуре конца штамповки, МПа [5];
К – коэффициент, для штамповки в открытых штампах К = 4 [1].
Тогда имеем:
В таблице 13 приведены технические параметры фрикционного пресса, рекомендуемого для горячей объемной штамповки.
Таблица 13
Технические характеристики винтового фрикционного пресса.
| № | Наименование характеристики | Значение показателя |
| 1 | Усилие, МН | 80 |
| 2 | Ход ползуна, мм | 500 |
| 3 | Число ходов ползуна в минуту | 16 |
| 4 | Наименьшее расстояние между столом и ползуном в его нижнем положении | 360 |
| 5 | Размеры стола, мм | 730 750 |
| 6 | Мощность электродвигателя, кВт | 22 |
| 7 | Габаритные размеры, мм | 3800 2430 4970 |
| 8 | Масса, кг | 25000 |
4.8.2 Технология изготовления штампа и материалы для изготовления штампов
Штампы для горячей объемной штамповки работают в очень тяжелых условиях. Они подвергаются многократному воздействию высоких напряжений и температур. Интенсивное течение горячего металла по поверхности штампа вызывает истирание ручья, а также дополнительный нагрев инструмента. На поверхности ручья образуются так называемые разгарные трещины. Поэтому штамповые стали должны отличатся высокими механическими свойствами, сочетая прочность с ударной вязкостью, износостойкостью, разгаростойкостью и сохранять эти свойства при повышенных температурах.
Материалы для штампов должны хорошо прокаливаться при термообработке и обрабатываться на металлорежущих станках. Желательно, чтобы штамповая сталь не содержала дефицитных элементов и была дешевой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
