4.1.5 Режимы термической обработки поковок из стали различных марок

В практике машиностроительных заводов применяют следующие схемы технологических процессов:

1. Нормализация + механическая обработка для поковок из углеродистой и малолегированной стали при твердости НВ 207;

2. Отжиг + механическая обработка для поковок из легированной стали при твердости НВ 207;

3. Нормализация + отпуск высокий + механическая обработка для поковок из легированной стали и для крупных поковок вообще при твердости НВ 207;

4. Закалка + отпуск высокий + механическая обработка для поковок простой конфигурации из среднеуглеродистой конструкционной стали при твердости НВ=156-321;

5. Нормализация + закалка + отпуск высокий + механическая обработка для поковок сложной конфигурации из среднеуглеродистой конструкционной стали при твердости НВ=156-321.

Примечание: выбор и назначение режима термической обработки поковок определяется прежде всего схемой технологического процесса.

4.2 Штамповка

4.2.1 Горячая объемная штамповка

При горячей объемной штамповке формообразование поковок осуществляется в специальных инструментах – штампах, рабочие полости (ручьи) которых допускают течение деформированного металла только в определенном направлении и до определенных пределов, в результате чего образуется принудительное получение заданной формы и размеров поковки. Горячую объемную штамповку широко используют в массовом и крупносерийном производстве.

Горячей объемной штамповкой изготавливают поковки различной формы и размеров из сталей, цветных металлов и сплавов. Общий технологический процесс горячей штамповки складывается из отрезки заготовок, их нагрева, собственно штамповки (в несколько переходов или даже операций), отрезки облоя и зачистки заусенцев, термической обработки, правки, калибровки, отделки поверхности.

Штамповка может быть осуществлена в закрытых и открытых штампах. При штамповке в открытых штампах поковка получается с облоем – некоторым избытком металла в исходной заготовке, вытесненным на заключительной фазе процесса штамповки в облойную канавку, состоящую из узкого зазора – «мостика» и расширенной части – «магазина» (рисунок 6а). Штамповка в закрытых штампах является безоблойной.

Рисунок 6 – Штамповка в открытом (а) и закрытом (б) штампах:

1 – верхняя половина штампа; 2 – нижняя половина штампа;

3 – конфигурация поковки; 4 – магазин; 5 – мостик.

Открытыми называются штампы (рисунок 6 а), у которых вдоль всего внешнего контура штамповочного ручья сделана специальная облойная канавка. Так как облойную канавку делают очень узкой, то течение в облой металла затруднено и возможно только при значительном давлении металла, находящегося в полости штампа. По мере затекания металла в облойную канавку давление нарастает и заставляет металл плотно заполнять все, даже очень небольшие и неудобные для заполнения элементы формы ручья штампа, обеспечивая хорошее формообразование поковки. Для создания облоя массу заготовки при штамповке в открытых штампах несколько увеличивают, отход металла в облой составляет в среднем около 10-12% от массы поковки.

Закрытыми или безоблойными называют штампы, в которых металл деформируется в замкнутом пространстве (рисунок 6 б). В отличие от открытых штампов, имеющих поверхность разъема в виде плоскости, закрытые штампы имеют разъем по сложной поверхности с направляющими, обеспечивающими точное соударение половин штампа в конце штамповки. При безоблойной штамповке расход металла уменьшается на 20%, кроме того, исключаются затраты на обрезку облоя. Но для безоблойной штамповки требуется точный расчет объема исходного материала.

По сравнению с ковкой штамповка имеет ряд преимуществ.

Поковки, полученные штамповкой, по своим размерам и форме ближе к готовым деталям, чем кованые. Штампованные поковки имеют лучшую шероховатость поверхности. Штамповкой можно изготавливать поковки более сложной формы, чем ковкой. Производительность штамповки значительно выше, чем ковки, и составляет десятки и сотни поковок в час.

Механические свойства штампованных изделий могут быть выше, чем таких же изделий, изготовленных ковкой. Это объясняется тем, что в штампе легче создать оптимальное расположение волокон в металле.

При всей перспективности штамповки этот процесс по сравнению с ковкой имеет и некоторые недостатки.

Штампы – дорогостоящий инструмент и пригоден только для изготовления поковок одного типоразмера. В связи с этим штамповка экономически целесообразна лишь при изготовлении достаточно больших партий одинаковых поковок (массовое и крупносерийное производство).

Усилия для деформирования металла в штампах требуется больше, чем при изготовлении той же поковки ковкой. Поэтому для штамповки необходимо более мощное оборудование (молоты и прессы).

Технологическая схема процесса получения штампованных поковок состоит из следующих операций:

- разрезка прутка на мерные заготовки;

- нагрев заготовки;

- перенос ее в полость штампа;

- штамповка;

- обрезка заусенец (облоя);

- прошивка перемычек в отверстиях;

- термическая обработка;

- осмотр, ремонт дефектов;

- приемка.