Корткі теоретичні відомості

Холодне штампування здійснюється у штампах без нагріву заготовок і супроводжується деформаційним зміцненням металу.

Холодне штампування є одним з найбільш прогресивних методів отримання високоякісних невеликих і точних заготовок зі сталі і кольорових металів. Воно забезпечує досить високу точність і малу шорсткість поверхні при малих відходах металу і низькій трудомісткості і собівартості виготовлення виробів. Можливість здійснення холодного штампування і якість заготовок визначаються якістю вихідного матеріалу. Велике значення має підготовка поверхні заготовок: видалення окалини, забруднень і поверхневих дефектів. Процеси холодного штампування часто виконують за кілька технологічних переходів, поступово наближаючи форму і розміри заготовок до форми і розмірів готових виробів і здійснюючи проміжний отжиг для зняття наклепу і відновлення пластичних властивостей металу. Залежно від характеру деформування та конструкції штампів холодне штампування ділять на об'ємне і листове.

Об'ємне холодне штампування. Холодне об'ємне штампування виконують на пресах або спеціальних холодноштампувальних автоматах. Основними його різновидами є висадка, видавлювання, об'ємне формування, карбування.

Висадка – створення на заготівці місцевих потовщень необхідної форми у результаті осадки її кінця (рис. 7.1).

Рисунок 7.1 – Схема висадки

Заготовкою зазвичай служить холоднотянутий матеріал у вигляді дроту або прутка з чорних або кольорових металів. Висадкою виготовляють стандартні та спеціальні кріпильні вироби, кулачки, вали-шестерні, деталі електронної апаратури, електричні контакти й под.

Довжина висаджуваної частини розраховується з урахуванням об’єму необхідного потовщення.

Розрахунок числа переходів проводиться в основному за співвідношенням довжини висаджуваної частини і діаметра заготовки, яке характеризує стійкість до повздовжнього вигину. При великій кількості переходів відбувається зміцнення металу, тому потрібний відпал.

Послідовність переходів виготовлення деталей показана на рис. 7.2. За три переходи (рис. 7.2 а); за п'ять переходів (рис. 7.2 б).

Рисунок 7.2 – Послідовність переходів виготовлення деталі

Висадка здійснюється на пресах, горизонтально-кувальних машинах, автоматичних лініях, оснащених холодновисадочними прес-автоматами.

Витискування – формоутворення суцільних або порожнистих виробів, завдяки пластичному плину металу із замкнутого об’єму через отвори відповідної форми.

Особливістю процесу є утворення в осередку деформації схеми тривісного нерівномірного стиснення, яке підвищує технологічну пластичність матеріалу.

Розрізняють пряме, зворотне, бічне і комбіноване витискування (рис. 7.3).

При прямому витискуванні метал тече із матриці 2 у напрямку, що збігається з напрямком руху пуансона 1 (рис. 7.3 а, 7.3 б). Цим способом можна отримати деталі типу стрижня з потовщенням, трубки з фланцем, склянки з фланцем.

Рисунок 7.3 – Схеми витискування:

а, б – прямого; в, г – зворотного; д, е – комбінованого; ж – бокового

При зворотному витискуванні метал тече у напрямку, протилежному напрямку руху пуансона, в кільцевий зазор між пуансоном і матрицею для отримання порожнистих деталей з дном (рис. 7.3 в) або у порожнистий пуансон для отримання деталей типу стрижня із фланцем (рис. 7.3 г).

При бічному витискуванні метал тече у бічні отвори матриці під кутом до напрямку руху пуансона (рис. 7.3 ж). Таким чином, можна отримати деталі типу трійників, хрестовин й под. Для забезпечення видалення заготовок із штампа матриця складається з двох половинок з площиною роз’єму, що проходить через осьові лінії вихідної заготовки і одержуваного відростка.

При комбінованому витискуванні метал тече за декількома напрямками (рис.7.3 д, 71.3 е). Можливі поєднання різних схем.

Заготовки для витискування відрізають від прутків або вирубують з листа. Розмір заготовок розраховують з урахуванням втрат на подальшу обробку. Форма заготовки та її розміри для порожнистих деталей без фланця відповідають зовнішнім розмірам деталі, для деталей з фланцем – діаметру фланця, для деталей стрижневого типу – розмірами головки.

Витискування можна здійснювати і в гарячому стані.

Об'ємне формування – формоутворення виробів шляхом заповнення металом порожнини штампу.

Схеми об'ємного формування представлені на рис. 7.4.

Рисунок 7.4 – Схеми об'ємного формування

а – у відкритих штампах; б – у закритих штампах

Воно проводиться у відкритих штампах, де надлишки металу випливають у спеціальну порожнину для облою (рис. 7.4 а), і у закритих штампах, де облой не утворюється (рис. 7.4 б). Формування у закритих штампах застосовують рідше через великі складність і вартість одержання заготовок точного об’єму, необхідність використання більш потужного устаткування і меншу стійкість штампів. У закритих штампах отримують в основному деталі з кольорових металів.

Об'ємним формуванням виготовляють просторові деталі складних форм, суцільні і з отворами. Холодне об'ємне формування вимагає значних питомих зусиль внаслідок високого опору металу деформації в умовах холодної деформації і зміцнення металу у процесі деформації. Зміцнення супроводжується зниженням пластичності металу. Для полегшення процесу деформування отримання деталі розчленовується на переходи, між якими заготовку піддають рекристалізаційному відпалу. Кожен перехід здійснюють у спеціальному штампі, а між переходами обрізають облой для зменшення зусилля деформування і підвищення точності розмірів деталей.

Заготовкою служить смуга або пруток, причому процес штампування може здійснюватися безпосередньо у смузі або прутку або із штучних заготовок.

Як обладнання використовують преси, однопозиційні і багатопозиційні автомати.

Карбування – отримання рельєфних зображень на матеріалі, що деформується.

Карбування здійснюється у закритих штампах на чеканочних фрикційних та гідравлічних пресах.

При холодному штампуванні коефіцієнт використання матеріалу досягає 95 %. При холодному деформуванні формується сприятлива орієнтована волокниста структура металу, що надає деталям високу втомну міцність при динамічних навантаженнях. Це дозволяє отримувати конструкції з меншими розмірами і металомісткістю, ніж у конструкцій, отриманих обробкою різанням, не знижуючи при цьому їх надійність. Але для холодного об'ємного штампування потрібен дорогий спеціальний інструмент, що робить доцільним його застосування тільки у масовому і великосерійному виробництвах.

Порядок виконання роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Розробити процес виготовлення деталі, запропонованої викладачем, одним з методів холодного об’ємного штампування.

Зміст звіту

1. Найменування роботи, мета й устаткування.

2. Основні положення теоретичних відомостей.

3. Технологічний процес виготовлення деталі методом холодного об’ємного штампування.

Контрольні питання

1. Основні схеми деформування об'ємної заготовки.

2. Які процеси відбуваються у заготовці при гарячій деформації?

3. Які процеси відбуваються у заготовці при холодній деформації?

4. Чим характеризується пластичність металу?

Література: [5 – 8].

Лабораторна робота № 8