Реферат: Разработка технологии горячей объёмной штамповки детали цапфы правой

·     После объемной штамповки идет операция обрезки заусенца. Эту операцию производят специальными обрезными прессами с обрезными штампами (например, Пресс КА 9536 усилием 4000 кН), а так же обрезку заусенца можно производить с помощью КГШП при температурном интервале 730 – 6300С.

·     Для стали Ст3 в роли термообработки можно произвести нормализацию. Температура нормализации 870 – 9000С, а затем охлаждение на воздухе. Нормализация производится для придания металлу требуемый уровень механических свойств, для обеспечения необходимую структуру.

·     Правка поковки. Эту операцию выполняют для устранения искривлений осей и искажения поперечных сечений, образующихся при затруднённом извлечении поковок из штампа, после обрезки заусенца, а также после термической обработки. Крупные поковки и поковки из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей правят в горячем состоянии, либо в чистовом ручье штампа, либо на обрезном прессе, либо на отдельной машине. Мелкие поковки можно править в холодном состоянии после термической обработки на специальном оборудовании (обычно на фрикционных молотах с доской), в правочных штампах, ручьи которых изготовляют по чертежу холодной поковки.

·     Очистка поковок от окалины. Очистка обеспечивает условие работы режущего инструмента при последующей механической обработке, а также контроль поверхности поковок. Очистку производят несколькими способами: в барабанах, дробью, травлением.

В барабанах очищают поковки следующим образом. Поковки загружают в барабан с наклонной осью вращения, в котором находятся стальные звёздочки. При вращении барабана поковки трутся и ударяются друг с другом и со звёздочками, благодаря чему и происходит сбивание окалины. При очистке тяжёлых поковок на их поверхности образуются забоины, поэтому таким способом их не очищают.

Дробеструйная очистка заключается в том, что дробь размером 1-3мм с большой скоростью ударяет о поверхность поковок и сбивает с них окалину. Скорость дроби сообщает сжатый воздух в специальных аппаратах. Этим способом очищают мелко- и среднегабаритные поковки. Травлением в водных растворах кислот, нагретых до 40-60 С, очищают крупногабаритные поковки сложных конфигураций.

·     Калибровка повышает точность размеров всей поковки или её отдельных участков. Таким образом, последующая механическая обработка ограничивается только шлифованием. Различают плоскостную и объёмную калибровку.

           Плоскостная калибровка служит для получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках поковки, ограниченных горизонтальными плоскостями. При плоскостной обработке поковку правят в холодном состоянии на кривошипно-коленчатых прессах.

           Поскольку калибруют с небольшой степенью деформации (менее 5-10%), необходимо заранее предусматривать припуск на калибровку. Причём, с увеличением припуска точность размеров после калибровки уменьшается, а качество поверхности улучшается. Обычная точность после калибровки составляет от 0,1 до 0,25 мм, а допуск при калибровке с повышенной точностью в 2 раза меньше.

           Объёмной калибровкой повышают точность размеров поковки в разных направлениях и улучшают качество её поверхности. Калибруют в штампах с ручьями, соответствующими конфигурации поковки. При объёмной калибровке возможно образование небольшого заусенца, который удаляют на наждачном станке. В этом случае калибровка повышает и точность массы поковки. Объёмную калибровку проводят в холодном и горячем состоянии. Холодную калибровку производят на кривошипно-коленных прессах для мелких поковок, так как усилие при объёмной калибровке примерно в 2 раза больше, чем при плоскостной . Горячую калибровку производят при температурах более низких, чем температура конца штамповки, на штамповочном оборудовании.

·   Контроль поковки. Контролируют не только готовые поковки, но и изготовление их на всех этапах, начиная от контроля исходных заготовок.

При контроле готовых поковок производят их внешний осмотр, выборочно измеряют геометрические размеры, твёрдость по Бринелю. Размеры контролируют универсальными измерительными инструментами: штангенциркулями, штангенвысотомерами, штангенглубиномерами и др.и специальными инструментами: скобами, шаблонами и контрольными приспособлениями. Несколько поковок из партии иногда подвергают металлографическому анализу и механическим испытаниям. Внутренние дефекты в поковках определяют ультразвуковым методом контроля и просвечиванием лучами Рентгена.

4.2 Штамповка на ковочных вальцах (вальцовка).

     Эта штамповка напоминает продольную прокатку в одной рабочей клети, на двух валках которые закрепляют секторные штампы, имеющие соответствующие ручьи.

Нагретую заготовку 1 подают до упора 2 в тот момент, когда секторные штампы 3 расходятся. При повороте валков происходит захват заготовки и обжатие ее по форме полости; одновременно с обжатием заготовка выталкивается в сторону подачи.

На вальцах изготовляют поковки сравнительно несложной конфигурации, типа звеньев цепей, рычагов, гаечных ключей и т. п. Кроме того, на вальцах фасонируют заготовки для последующей штамповки, чаще всего на кривошипных горячештамповочных прессах.

Профилируют и штампуют на вальцах в одном или нескольких ручьях. Исходное сечение заготовки принимают равным максимальному сечению поковки, так как при вальцовке происходит главным образом протяжка.

4.3 Устройство и принцип работы деформирующего оборудования и штамповочной оснастки.

Кинематическая схема КГШП

Рисунок 1

1-    Ползун;

2-    Тормоз

3-    Шкив

4-    Электродвигатель

5-    Приёмный вал

6-    Малое зубчатое колесо

7-    Большое зубчатое колесо

8-    Пневматическая функциональная дисковая муфта

9-    Кривошипный вал

10-  Шатун

11-  Стол пресса

12-  Клин

          Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах КГШП изготовляют усилием 5-10 мм. Они успешно заменяют и во многих случаях по технологическим возможностям превосходят паро-воздушные штамповочные молоты с массой подающих частей до 10 тонн. КГШП характерно то,  что усилие, возникающее при штамповке, воспринимается массивной станиной. На станине пресса установлен электродвигатель. На его валу закреплён шкив, от которого крутящий момент через клиноременную передачу передаётся маховику, закреплённому на приёмном валу. На другом конце этого вала насажана малое зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с большим зубчатым колесом со встроенной в него пневматической муфтой включения. Большое зубчатое колесо с муфтой расположено на коленчатом валу, который при вращении приводит в движение шатун с ползуном в направляющие стороны.

          Для остановки вращения кривошипного вала после включения муфты служит тормоз. Стол пресса, установленный на наклонной поверхности, может перемещаться клином и тем самым в незначительных пределах регулировать высоту штамповочного пространства. Для обеспечения удаления поковки из штампа пресса имеется выключатели в столе и ползуне. Выталкиватели срабатывают при ходе ползуна вверх. Остановка моховика производится тормозом при включенном электродвигателе.

         В отличии от молотов прессы имеют жёсткий график движения ползуна, полный ход которого вверх и вниз одинаков и равен удвоенному радиусу кривошипа. В связи с этим при многоручьевой штамповке невозможно применить протяжной, подкатной, отрубной ручьи. Поковки, требующие использования указанных ручьёв штампуют на КГШП из заготовок периодического проката или предварительно фасонированных на ковочных пальцах. Скорость ползуна в момент соприкосновения верхней части штампа с заготовкой равна 0,3 – 0,8 м/с, то есть в несколько раз меньше скорости базы молота в момент удара. Так как деформация выполняется в каждом ручье за один ход пресса, заготовки должны быть чистыми от окалины во избежании порчи поверхности паковки.

          Постоянство величины хода ползуна, большая точность его движения в мощных регулируемых направляющих станины пресса, применение штампов с направляющими колонками и выталкивателями для принудительного удаления поковок обеспечивает большую точность изготовления поковок, с меньшими штамповочными уклонами, припусками, допусками и расходом металла, чем при штамповке на молотах. Выталкиватели размещают в вертикальных отверстиях ручьевых вставок штампа. Во время штамповки рабочей поверхности выталкивателей составляют часть поверхности ручьёв. При обратном ходе ползуна специальный механизм в штампе, приводимый в действие от выталкивателя пресса, поднимает ручьевые выталкиватели, которые выбрасывают поковку из ручья.

           Для исключения заклинивания и поломки пресса открытые штампы на КГШП не смыкаются на величину заусенца из-за отсутствия ударов служат больше молотовых. На КГШП используют     штампы сборной конструкции с ручьевыми вставками, которые при износе заменяют. Наличие выталкивателей обеспечивает удобство штамповки в закрытых штампах выдавливанием и прошивкой. При выдавливании заготовку устанавливают в полость штампа и осаживают в этой полости с одновременным истечением части металла за её пределы. КПД прессов примерно в 2 раза выше КПД молотов. Прессы совершают 35-90 ходов в мин, то есть примерно столько, сколько 4 эквивалентные им по мощности молоты. Штамповка на прессе в 1,5 – 3 раза производительней, чем на молоте, и её легче механизировать и автоматизировать.

          При закрытой штамповке без заусенца полученная по приведённой формуле значения усилия уменьшают на 2,0 – 2,5%. P = k  F, где P – площадь проекции штампованной паковки с заусеничным носочком, см кв; k – коэффициент, учитывающий сложность формы поковок (k = 6,4 / 7,3).

5    Дефекты в поковках. Способы их предотвращения и устранения.

Брак в штампованных поковках может быть из-за несоответствия хи­мического состава или профиля исходного материала заданному и из-за других его дефектов, например рисок, волосовин, закатов, плен и расслоений.

При резке возможен брак по длине заготовок при неправильной установке или неполной подаче прутка до упора, а также по ко­сому срезу, сколу и заусенцам вследствие неправильной величины зазора между ножами или их затуплепия. При резке крупных про­филей могут образоваться торцовые трещины, появление которых можно предотвратить подогревом проката перед резкой до 3000С.

Виды брака при нагреве заготовок перед штамповкой такие же, как и при нагреве перед ковкой.

На штампованных поковках от окалины могут быть вмятины глубиной до 3 мм и забоины от механических повреждений при удалении из штампа и транспортировке горячих поковок. В ре­зультате удара по поковке, не находящейся в нижней фигуре штампа или смещенной относительно этой фигуры, последняя сплющивается (неисправимый брак — лом-бой). При недостаточ­ных нагреве, числе ударов или массе падающих частей молота чистовой ручей, углы и ребра поковки не заполняются или недоштамповываются, что увеличивает размеры поковки по высоте._ В результате неисправности направляющих в машине и штампе

одна половина поковки смещается относительно другой по пло­скости разъема.

Зажимы на заготовке образуются при сильных ударах по ней при протяжке или подкатке (рис. 278, а), при несоответствии чер­нового ручья чистовому (рис. 278, б), а также при эксцентричной укладке заготовок в штамповочные ручьи.

На поковках может остаться заусенец, а также могут быть

получены поковки повышенной кривизны и размерами с отклонениями от допусков.

При штамповке па КГШП может не заполниться фигура штампа, покоробиться поковка при ее выталкивании, увеличиться размер поковки из-за повышенного износа штампа в месте наи­более интенсивного течения металла и образоваться зажим от истечения металла из перемычки или пленки в тело поковки (рис. 278,в).

Из-за неправильной конструкции штампа при штамповке вы­давливанием может возникнуть утяжка (рис. 278, г), зажим (рис. 278, (3), наружные и внутренние сколы ;(рис. 278, с, ж).

Штампованные поковки контролируют на всех этапах их изготовления.

Химический состав металла проверяют лабораторным химическим анализом, спек­тральным анализом с помощью стилоскопов, стиломеров или спектроскопов, сравнительным анализом по искре, воз­никающей при соприкосновении металла с переносным абразивным кругом, и тер­моэлектрическим анализом. Размеры про­филя проверяют мерительным инструмен­том, а поверхностные дефекты обнаружи­вают визуально.

Контролируют также время нагрева заготовок, а при индукционном нагреве и потребляемую индуктором мощность. Температуру заготовок контролируют оп­тическими пирометрами и термопарами, размеры штампованных поковок — универсальными и специальными измеритель­ными инструментами. Из универсальных инструментов применяют штангенцирку­ли, штангенвысотомеры, штангенглубиномеры, индикаторные кронциркули, радиусомеры, щуцы и др.

Для всесторонних измерений первые и последние поковки, снимаемые со штампа, размечают на контрольной пли­те с применением поверочных призм, струбцинок и штангенрейсмуса.

Для повышения эффективности конт­роля используют специальный инстру­мент — скобы, шаблоны, контрольные приспособления.

Контрольные приспособления состоят из базирующего, за­жимного и измерительного устройств. Их подразделяют на наладочные, показывающие фактические размеры поковок, и прием­ные, фиксирующие соответствие или несоответствие размеров по­ковки допуску. Контрольными приспособлениями можно сделать 300—1500 измерений в час.

После термообработки контролируют твердость поковок но Бринелю. Затем из партии штампованных поковок отбирают 2—5 шт. для металлографического анализа и механических испы­таний.

Внешние дефекты на поковках выявляют в основном визуаль­ным осмотром, на ответственных поковках — магнитным и лю­минесцентным методами контроля. Последний заключается в том, что поковки погружают в смесь автола с керосином, которая про­никает в трещины. Затем поковки окунают в бензин на 5—10 с и промывают в горячей воде. При этом смесь автола с керосином с поверхности поковки смывается, а в глубоких трещинах остается. Промытые и высушенные поковки опыляют порошком окиси маг­ния (магнезией) очень тонкого помола и затем в затемненной ка­бине освещают ультрафиолетовыми лучами (ртутной кварцевой лампой). При освещении автол с керосином в трещинах излучают ярко белый свет, а поковка — темно-фиолетовый. Описываемым методом обнаруживают глубокие тонкие трещины шириной даже менее 0,005 мм.

Хорошие результаты дает метод вихревых токов, позволяю­щий контролировать химический состав, твердость, дефекты, структурное состояние, внутренние напряжения в поковках и размеры их сечений (наружные диаметры с точностью до 0,01%, внутренние до 0,1% от номинальных диаметров). Внутренние де­фекты в поковках определяют ультразвуковым методом контроля и просвечиванием лучами рентгена.

Ультразвуковой метод основан на отражении ультразвуковых колебаний от поверхностей внутренних дефектов металла.

Рентгенодефектоскопия основана на том, что при прохождении плотного металла рентгеновскими лучами мощность и интенсив­ность последних уменьшаются по сравнению с мощностью и ин­тенсивностью лучей, прошедших через внутренние дефекты. Рент­генодефектоскопия имеет ограниченное применение.

Заключение

            В процессе курсовой работы был разработан технологический процесс производства детали  (Деталь цапфа правая) методом горячей объёмной штамповки КГШП из круглого прокатного профиля.

             Также были рассмотрены следующие вопросы:

1.   Произведён расчёт поковки детали.

      Определены припуски на механическую обработку, кузнечные напуски, допускаемые отклонения размеров, высоты заусенца по контуру обрезки облоя.

2.   Определили техническую схему производства поковок, охарактеризовали штамповочное оборудование (КГШП), сравнили данный метод получения заготовок с другими методами,  привели характеристики материала заготовки. Выполнили графическим материал, который включает в себя чертёж поковки и карту эскизов поковки по операциям. Привели примеры основных дефектов в поковках и определили способы их предотвращения и устранения.

Список основной литературы.

1.   Технология конструкционных материалов: учебник для вузов под редакцией А.М. Дальского-М: Машиностроение 1997 – 664с с ил.

2.   Михайлова О. М. Расчёт поковки – методическое указание – Екатеринбург – 1998г.

3.   Сборник: Сорокин В. Г. Марочник сталей и сплавов: Машиностроение, 1989 – 640с.

4.   Михайлова О. М. Основные требования к содержанию курсовой работы по технологии конструкционных материалов – методическое указание – Екатеринбург 1997г.

5.   Технология и оборудование ковки и объемной штамповки под редакцией

      Е. И. Семенова: Машиностроение, 1978. 311с. с ил.