Горячая объемная штамповка

Горячая объемная штамповка (ГОШ) — процесс деформации заготовки с целью придания формы и размеров инструмента, который называется штампом. Во время деформации заготовка находится в нагретом состоянии, которое обеспечивает ей низкое сопротивление изменению формы.

Горячая объемная штамповкаГорячая объемная штамповка используется для производства деталей массой менее 250 кг.
 

Нагрев в основном используется для стальных заготовок, многие цветнометаллические материалы обрабатываются в холодном состоянии. Для всех видов стали определены допустимые интервалы температур, при которых рекомендуется вести обработку. Температура, входящая в этот диапазон, называется ковочной.

Горячая объемная штамповка используется для производства деталей массой менее 250 кг. По сравнению со свободной ковкой, которой также можно обрабатывать заготовки этой группы, ГОШ обладает значительно более высокой производительностью и точностью. Штамповочные процессы позволяют получать детали сложных форм. Однако штампы ГОШ имеют узкое назначение, в отличие от универсальных инструментов, используемых при свободной ковке.

Также ГОШ можно сравнить с холодной объемной штамповкой. Этот вид обработки металлов также позволяет получать сложные изделия, даже более сложной формы и с большей точностью, чем ГОШ. Однако в холодном состоянии сложно обрабатывать многие марки стали, особенно высокопрочные. Штамп изготавливают также из высокопрочной стали, и деформация в нем заготовки, прочность которой лишь немного уступает инструменту, приведет к быстрому износу штампа, что невыгодно экономически. Поэтому холодная штамповка ведется из сталей с содержанием углерода до 0,15% и цветных металлов. Ограничен и размер заготовки, обрабатываемой в холодном состоянии — не больше 10 кг, а в большинстве процессов значительно меньше, до 3-4 кг.

Штампы для горячей объемной штамповке

Штамп состоит из массивных деталей - плит, которые имеют рабочие полости для размещения заготовки. Большая часть штампов состоит из двух половин. Сложные штампы могут иметь большее количество деталей, формирующих заготовку.

По конструкции выделяют открытые и закрытые штампы. Открытые штампы обладают более простым строением. Наиболее простые штампы имеют полости только в нижней плите, верхняя выполняется сплошной. Более сложные имеют полости на обеих половинках. Обычно открытые штампы имеют ряд полостей, в которых последовательно обрабатывается деталь. Так за несколько переходов формируется деталь из исходной заготовки. Задачей штамповщика является перемещение детали по полостям в штампе.

Важным параметром процесса, определяющей конструкцию штампа, является точность заготовки. Большая часть заготовок имеет невысокую точность. Это обусловлено экономическими причинами — придание заготовке точные размеры требует дополнительных затрат. Поэтому заготовкам придают несколько большие размеры, чтобы гарантированно было заполнение полостей. В результате этого образуется лишний металл, который вытесняется в пространство между половинками штампа и имеет вид тонкого слоя. Этот металл называется облоем. В дальнейшем его срезают на обрезном штампе. Тем не менее, по наличию выступающей линии, разделяющей заготовку надвое, можно сказать, что она штамповалась облойным способом.

При штамповке без облоя нужно точно рассчитать размеры заготовки, чтобы её хватило на заполнение полостей и не было лишнего металла. Этот способ характерен для закрытых штампов. Небольшие штампы этого типа имеют направляющие для точного перемещения плит по вертикали. Эти направляющие состоят из втулок и колонн, имеющих скользящую посадку.

При штамповке заготовка заполняет всю полость. За счет сил упругости она может застрять в полости. Особенно это характерно для заготовок, боковая поверхность которых параллельна оси перемещения верхней половины штампа. Извлечение такой заготовки может представлять серьёзную проблему. В холодной и листовой штамповке используются выталкиватели, действующие снизу. Для ГОШ это не подходит из-за высоких требований по прочности штампа.

Решением проблемы является формирование заготовки с наклонными стенками, что называется штамповочными уклонами. Они обеспечивают угол около 10° по всему контуру изделия. Это позволяет легко вытянуть заготовку из полости. В дальнейшем лишний металл удаляется при обработке резанием.

Штампы ГОШ испытывают очень высокие нагрузки. Давление на поверхности стали может достигать 1 ГПа, а температура - 800°С. При этом температура повышается периодически, то есть поверхность полости штампа постоянно нагревается и охлаждается, что является тяжелым режимом эксплуатации. Для изготовления штампов используют высокопрочные стали, способные выдержать высокие температуры. Применяют стали, легированные хромом, марганцем никелем, молибденом и ванадием. Наиболее распространены штамповые стали 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХНВ. Тем не менее, стойкость штампов невысока — на них можно выполнить 5-10 тыс. поковок. Такие штампы используются только для больших партий изделий.

Статья носит ознакомительный характер.
Не забывайте консультироваться со специалистами.