В крупносерийном и массовом производствах обработку давлением осуществляют преимущественно методом штамповки, так как при этом поковки в партии могут быть получены одинаковые по форме и объему, с большой точностью размеров при хорошем качестве поверхности и с уменьшенными припусками на обработку по сравнению с поковками, получаемыми свободной ковкой. Штампованные поковки всегда более близки по форме и размерам к готовой детали.
Применение горячей объемной штамповки вместо свободной ковки приводит к повышению производительности труда в кузнечном цехе и снижению трудоемкости в механических цехах. Точность размеров штампованных деталей позволяет уменьшить припуски на механическую обработку, благодаря чему значительно сокращается расход металла на деталь. Способ спаренной и многоштучной штамповки для одновременного получения двух и более поковок, наряду с повышением производительности труда, дает значительную экономию металла, увеличивает коэффициент «выхода годного» в кузнечно-штамповочном цехе и по заводу.
В механических цехах снижение трудоемкости при обработке штампованных деталей обеспечивается еще и тем, что, благодаря идентичности (одинаковости) базовых размеров поковок, представляется возможность применять многоместные приспособления и механизировать питание металлорежущих станков заготовками.
Технологический процесс горячей объемной штамповки деталей на молоте или кривошипно-штамповочном прессе состоит из следующих основных последовательно проводимых операций: резки или рубки заготовки, нагрева заготовки, штамповки, обрезки облоя (заусенцев), термической обработки, очистки от окалины и поверхностных дефектов, правки и (в случаях надобности) калибровки. При этом обрезка облоя (заусенца), очистка от окалины, заточка поверхностных дефектов, правка и калибровка являются отделочными операциями.
При горячей объемной штамповке происходит главным образом осадка металла и раздача его от середины к краям полости штампа.
Нагретую заготовку определенного размера и формы помещают в полость нижней половины штампа, в которой металл под воздействием удара (или нажатия) на верхнюю половину штампа потечет согласно закону наименьшего сопротивления как в полость, так и в зазоры между незамкнувшимися еще половинками штампа, образуя заусенец раньше, чем металл заполнит всю полость штампа. Когда заусенец становится тонким и подстывает, то сопротивление истечению металла в зазоры значительно возрастает, металл заготовки потечет в направлении труднозаполняемых полостей штампа.
Такой способ получения поковок называется штамповкой в открытых штампах. При этом способе часть металла заготовки в виде заранее предусмотренного излишка выходит в облой, вытекая в специально выполненную по разъему штампа канавку, образуя заусенец.
Если характер течения металла при заполнении рабочей полости штампа определяется отсутствием полостей для вытекания облоя, то в этом случае штамповку ведут в закрытых штампах. При этом способе в заготовке не предусматривают излишка металла для образования облоя, поэтому такая штамповка называется безоблойной.
Схема течения металла при штамповке
а, б, в — в открытом штампе;
г — в закрытом (безоблойном).
Штамповка в закрытых штампах обеспечивает высокие механические свойства поковок. Это объясняется тем, что металл деформируется по схеме всестороннего неравномерного обжатия и после пластической деформации волокна, ориентированные в направлении контура поковки, не перерезаются при обрезке заусенцев.
Повышение точности поковок после штамповки
Для получения точных размеров и высокого качества поверхности поковок с исключением последующей механической обработки применяют дополнительные отделочные операции после штамповки. В число этих операций входят калибровка плоскостная или объемная в горячем, полугорячем и холодном состоянии (чеканка).
Степень повышения точности размеров и чистоты поверхности поковок зависит от способа обжатия (условий течения металла), от температуры нагрева металла, а также от оборудования, на котором выполняется калибровка.
При плоскостной калибровке металл течет неограниченно в стороны, перпендикулярные направлению обжима. При объемной калибровке свободное течение обжимаемого металла ограничено, а излишек его выходит в заусенец.
Горячая калибровка бывает обычно объемной. Выполняют ее немедленно после горячей обрезки заусенца с одного нагрева со штамповкой. Образовавшийся вторичный заусенец удаляют (обрезают) вхолодную после охлаждения поковки. Горячую калибровку осуществляют в чистовом ручье штампа, устанавливаемого на штамповочном молоте или фрикционном винтовом прессе, но лучше всего эту операцию выполнять на кривошипном горячештамповочном прессе.
Холодная калибровка — чеканка может быть плоскостной и объемной, но выполнять ее рекомендуется только на чеканочных кривошипноколенных прессах в специальных чеканочных штампах.
При недостаточности усилия имеющегося в цехе пресса или при калибровке поковок из низкопластичных сталей полугорячую калибровку осуществляют на чеканочных прессах. Для этого очищенную от окалины и поверхностных дефектов поковку нагревают в печах с защитной безокислительной атмосферой при температуре не ниже 600° С и не выше температуры структурных превращений для данной стали.
Подвергаемые холодной калибровке поковки предварительно очищают от окалины и поверхностных дефектов.
«Свободная ковка», Я.С. Вишневецкий