Вопрос 1:

- отметить особенности процессов прокатки, волочения, прессования, свободной ковки, объемной и листовой штамповок, проиллюстрировав текст принципиальными схемами.

Вопрос 2:

- описать явление наклепа, возврата и рекристаллизации;

- указать, при какой температуре нужно начинать и заканчивать процесс горячей обработки металла давлением (пояснить ответ, пользуясь диаграммой состояния Fe-Fe₃C).

Давлением можно обрабатывать только металлы, обладающие пластичностью в холодном или горячем состоянии. Пояснив сущность пластической деформации, нужно указать, как она влияет на структуру и свойства металла.

Вопрос 3:

- необходимо дать определение пластической деформации;

- показать, как влияют указанные в тексте вопроса факторы на величину зерна, прочность металла и производительность процесса обработки давлением.

Вопрос 4:

- перечислить основные операции прокатного производства;

- привести схему технологического процесса производства проката.

Вопрос 5:

- начертить диаграмму Fe–Fe₃C и показать на ней интервал начала и конца ковки;

- отметить роль и влияние нагрева на изменение пластичности металла и его сопротивляемости деформированию;

- указать, как эти изменения отражаются на производительности процессов и себестоимости изделий.

Вопрос 6:

- указать, в каких случаях применяется тот или иной способ нагрева;

- проиллюстрировать текст схемами и привести описание нагревательных устройств.

При выборе способа нагрева нужно учитывать сложность заготовки, количество нагревов, необходимых для ее изготовления, температуру нагрева и стоимость источника энергии. Например, заготовки сложной формы, а также заготовки, требующие нескольких нагревов, рекомендуется подогревать в пламенных печах.

Вопрос 7:

- привести схему прокатки, указав силы, действующие на заготовку, допустимую степень обжатия и угол захвата заготовки;

- указать, как изменя­ется угол захвата в зависимости от вида проката (горячий, холодный, сортовой и т. д.).

Вопрос 8:

- необходимо привести схему прокатки, изложить ее сущность и дать характеристику прокатных станов по назначению, числу и расположению рабочих клетей;

- особое внимание нужно уделить классификации станов по назначению;

- указать получаемые профили проката и привести примеры применения.

Вопрос 9:

- привести типовые схемы проката балок;

- сделать схему рельсобалочного стана с расположением клетей и описать особенность его работы.

Вопрос 10:

- привести схемы основных видов способов прокатки сортовой и листовой стали.

Вопрос 11:

- дать характеристику способа получения бесшовных труб;

- указать сортамент получаемых труб;

- привести схемы и описание процесса и оборудования для получения бесшовных труб.

Вопрос 12:

- определить сущность метода прессования;

- привести схемы прямого и обратного прессования;

- указать получаемые профили и их назначение.

Вопрос 13:

- объяснить сущность процесса;

- привести необходимые схемы и описание процесса;

- указать особенности оборудования, получаемого сортамента и примеры его применения.

Вопрос 14:

- привести эскизы инструмента и операций свободной ковки;

- указать особенности течения металла при ковке и возможности получения кованых изделий.

Вопрос 15:

- привести схемы и описание технологического процесса одно- и многоручьевой штамповки;

- сделать эскизы штампа открытого, закрытого и пояснить их отличие, а также области применения.

Вопрос 16:

- привести схемы и описание пневматического, паровоздушного молотов, гидравлического пресса.

Вопрос 17:

- сделать схемы кривошипного пресса и горизонтально-ковочной машины с описанием особенностей их работы.

Вопрос 18:

- привести схемы операций холодной объемной штамповки, а также схему холодной высадки металла.

Вопрос 19 касается процесса листовой штамповки. Вопрос 20 – получения гнутых профилей. Ознакомившись с этими процессами, нужно:

- привести описание соответствующего процесса, необходимые схемы;

- указать положительные и отрицательные стороны процесса и области его применения.

Приступая к решению задачи (вопросы 21–40), сначала разрабатывают маршрутную технологию, т. е. указывают последовательность технологических операций, начиная с получения заготовки и кончая готовой поковкой, а затем вычерчивают эскизы детали, поковки и чистового ручья штампа.

Чтобы выполнить эскиз поковки, необходимо назначить величину припусков на механическую обработку, технологические напуски и штамповочные уклоны. Припуски для горячей штамповки согласно ГОСТ 7505–74 выбирают в зависимости от массы поковки, ее размеров с учетом шероховатости обрабатываемых поверхностей.

Величина припуска может быть определена по табл. 6.3.

Напуск назначают в тех местах, которые невыполнимы при данном способе обработки. Например, отверстия диаметром до 30 мм при штамповке невыполнимы.

Штамповочные уклоны принимают в пределах 5–7 ° для наружных и 7–40 ° для внутренних поверхностей. Поковка может быть изготовлена с отклонениями от номинальных размеров в пределах допуска по ГОСТ 7504–74. Величину допуска принимают по табл. 6.4.

Допуски на внутренние поверхности принимают с обратными знаками.

По выбранным величинам припуска и штамповочным уклонам делают построение чертежа поковки и определяют ее массу.

Найденные значения допусков наносят на эскиз поковки.

Далее определяют размеры облойной канавки.

Высота перемычки мостика облойной канавки h₃, мм, приближенно определяется по формулам:

а) для поковки произвольной формы в плане:

, (6.1)

где F_п – площадь проекции поковки на плоскость разъема штампа, мм²;

б) для поковки квадратной формы в плане:

, (6.2)

где А_n – сторона поковки в плоскости разъема штампа, мм;

в) для поковки, круглой формы в плане:

, (6.3)

где D_n – диаметр поковки в плоскости разъема штампа, мм.

Остальные размеры (в том числе S₃ – площадь сечения облойной канавки) определяются конструктивно в зависимости от значения h₃ (рис. 6.1 и табл. 6.5).

По величине высоты перемычки определяют необходимое усилие обрезного пресса, кгс:

, (6.4)

где П – периметр реза, мм;

S – толщина реза, мм;

S – (1,5 – коэффициент, учитывающий срез по телу и недоштамповку);

h_з – высота перемычки мостика, мм;

– предел прочности при срезе;

= 0,8 ( в табл. 6.1).

Рис. 6.1. Схема определения размеров облойной канавки

Таблица 6.3

Припуски на сторону на заготовки, изготовляемые горячей объемной штамповкой из черных металлов по ГОСТ 7505–74

Масса штамповочных поковок, кг	Толщина (высота), длина и ширина штампованных поковок, мм
	штамповка на молотах
	до 50	св. 50 до 120	св. 120 до 180	св. 180 до 260	св. 260 до 360	св. 360 до 500	св. 500 до 630	св. 630 до 800	св. 800 до 1000
Св. 6,30­– до 10,00 Св. 10,00– до 16,00 Св. 16,00– до 25,00 Св. 25,00– до 40,00 Св. 40,00– до 63,00	3,2 3,4 3,7 4,1 4,5	3,4 3,6 3,9 4,3 4,7	3,6 3,8 4,1 4,5 4,9	3,8 4,0 4,3 4,7 5,1	4,1 4,3 4,6 5,0 5,4	4,6 4,8 5,1 5,5 5,9	4,9 5,1 5,4 5,8 6,2	5,5 5,7 6,0 6,4 6,8	6,1 6,3 6,6 7,0 7,4

Таблица 6.4

Допуски на штампованные поковки нормальной точности

по ГОСТ 7505–74

Масса поковки в кг (свыше – до)					Для размера в мм (свыше – до)
	до 50	50–120	120–180	180–260	260–360	360–500	500–630	630–800	800–1000
6,30–10,0	+1,6 -0,8	+1,7 -0,9	+1,9 -1,0	+2,1 -1,1	+2,2 -1,4	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,0 -2,0	+3,5 -2,0
10,0–16,0	+1,7 -0,9	+1,9 -1,0	+2,1 -1,1	+2,4 -1,2	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,0 -2,0	+3,5 -2,0	+4,0 -2,0
16,0–25,0	+1,9 -1,0	+2,1 -1,1	+2,4 -1,2	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,0 -2,0	+3,5 -2,0	+4,0 -2,0	+4,0 -2,5
25,0–40,0	+2,1 -1,1	+2,4 -1,2	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,0 -2,0	+3,5 -2,0	+4,0 -2,0	+4,0 -2,5	+4,5 -2,5
40,0–63,0	+2,4 -1,2	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,5 -1,5	+3,5 -2,0	+4,0 -2,0	+4,0 -2,5	+4,5 -2,5	+4,5 -3,0

Облойная канавка заполняется металлом не полностью, массу облоя можно приближенно принимать равной 12–18 % от массы поковки.

Затем выбирают нагревательное устройство и устанавливают величину угара. Ориентировочно можно принять угар металла в % от массы поковки: при обычном нагреве в пламенных печах 2–3 (при первом нагреве); при скоростном нагреве в пламенных печах 1–1,5; при безокислительном нагреве в пламенных печах 0,25–0,30; при электронагреве 0,2–0,5.

Таблица 6.5

Основные размеры облойной канавки

h3, мм	h1, мм	R, мм	b3, мм	b1, мм	S3, мм
0,6	3	1	6	18	52
0,8	3	1	6	20	69
1,0	3	1	7	22	80
1,6	3,5	1	8	22	102
2	4	1,5	9	25	136
3	5	1,5	10	28	201
4	6	2	11	30	268
5	7	2	12	32	343
6	8	2,5	13	35	435
8	10	3	14	38	601
10	12	3	15	40	768

Зная массу поковки, облоя и величину угара металла, определяют массу и размеры заготовки. Заготовкой при горячей штамповке, как правило, служит горячекатаный прокат круглого или квадратного сечения.

При выборе параметров заготовки, если применяется ме­тод осаживания, отношение длины заготовки к ее диаметру должно быть равно:

. (6.5)

Если применяется метод вытяжки заготовки, то поперечное сечение заготовки принимают равным максимальному сечению поковки, но с учетом стандартных размеров проката. Затем нужно выполнить эскиз чистового ручья штампа и определить массу падающих частей штамповочного молота (приближенно):

, (6.6)

где α – удельная масса падающих частей, принимаемая для молотов двойного действия и марок сталей, приве­денных в табл. 6.1, равной 8 кгс/см²;

F – площадь проекции поверхности поковки на плоскость разъема штампа, включая площадь мостика канавки, см².

Пример решения задачи

Требуется разработать технологический процесс горячей штамповки детали (рис. 6.2).

При получении поковки детали технологический процесс состоит из следующих операций: 1) резка заготовки на пресс-ножницах; 2) нагрев заготовки в пламенной печи; 3) осадка заготовки, а также черновая и чистовая штамповка на штамповочном молоте; 4) обрезка облоя в холодном виде на механическом прессе; 5) контроль ОТК.

При изготовлении поковки внутреннее отверстие выполнить нельзя. Приближенно объем поковки без учета облойной канавки с припуском на обработку составляет (при рас­чете по двум цилиндрическим частям V₁ и V₂ на рис. 6.2):

; ,см³; ,см³; (6.7)

см³; см³; см³.

Масса поковки:

, (6.8)

где – плотность стали, 7,8 г/см³.

Рис. 6.2. Деталь, поковка и чистовой ручей штампа

Линию разъема штампа (из условий контроля соосности) принимаем по центру диска диаметром 190 мм.

Пользуясь ГОСТом и методическими указаниями, назначаем припуски, напуски и допуски и проставляем их на эскизе поковки (рис. 6.2). Затем уточняем массу поковки. Если масса поковки выйдет за пределы значения массы (группы от 6 до 10 кг), по которому вначале определялся припуск, то необходимо назначить другие припуски и повторно определить массу поковки.

Определяем размеры облойной канавки.

Высоту перемычки мостика облойной канавки находим по формуле

мм. (6.9)

По данным табл. 6.5 округляем h₃ до 3 мм и соответственно находим h₁=5 мм; R=1,5; b₃=10 мм; b₁=28 мм и S₁=201 мм². Полученные данные наносим на эскиз облойной канавки.

Массу облоя назначаем равной 12 % от массы поковки:

кг. (6.10)

Масса поковки с облоем:

кг. (6.11)

Угар принимаем равным 3 %, исходя из условия нагрева в пламенной печи:

кг. (6.12)

Масса заготовки составит:

; (6.13)

кг. (6.14)

Для изготовления поковки выбираем круглый прокат при отношении

. (6.15)

Так как

см³, (6.16)

то

см³. (6.17)

Принимаем по сортаменту сммм и, соответственно, см³:

; см; (6.18)

(6.19)

Отношениедопускается от 1,25 до 2,5, следовательно, заготовка выбрана правильно:мм, мм.

После этого делаем эскиз чистового ручья штампа с облойной канавкой (рис. 6.2).

Массу падающих частей молота определяем по формуле

кг, (6.20)

кг.

Принимаем по табл. 6.6 модель штамповочного молота М213 с массой падающих частей 3150 кг.

Усилие обрезного пресса определяем:

кгс;

мм;

мм;

кгс;

кгс;

тс.

По табл. 6.7 определяем кривошипный обрезной закрытый пресс модели КБ9534 усилием 250 тс.

Таблица 6.6

Молоты штамповочные паровоздушные двойного действия для

объемной горячей штамповки

Основные параметры и размеры	Модель
	М 210	М 211	М 211	М 213	17 КП
Номинальная масса падающих частей, кг	630	1000	20,0	3150	5000
Наибольшее число ударов в минуту	85	80	70	60	50
Наибольший ход бабы, мм	1000	1200	1200	1250	1300
Высота зеркала нижнего штампа над уровнем пола, мм	840	840	840	840	875
Габариты молота в плане, мм	2000 х1200	2380 х1390	2960 х1660	3400 х1900	3700 х2000
Высота на уровнем стола, мм	4380	5058	5310	5780	6645
Масса молота без шабота, т	7,36	10,54	18,3	25,79	40,71
Масса шабота, т	12,6	20,0	40,0	63,0	100

Таблица 6.7

Прессы обрезные

Основные параметры	Модель
	К 2130А	К 9532	КБ 9534	К 9536	К 9538
Номинальное усилие, тс	100	160	250	400	630
Ход ползуна, мм	130	220	280	360	420
Число ходов ползуна в минуту	40	37	32	25	20
Размеры стола, мм	560× 850	710× 710	850× 850	1000× 1000	1250× 1250
Мощность электродвигателя, кВт	10,5	10	28	40	55
Габариты пресса в плане, мм	1430× 1850	2110× 1680	2890× 2870	3000× 3120	3200× 3470
Высота над уровнем пола	2725	3610	4950	5800	6100
Масса, т	6,93	10,33	25,74	32	493