Высокоскоростные методы штамповки

Особенностью таких методов является высокая скорость деформирования в соответствии с высокими скоростями преобразования энергии. Кратковременное приложение больших усилий разгоняет заготовку до скоростей 150 м/с. Последующее ее деформирование происходит за счет накопленной в период разгона кинетической энергии. Основными разновидностями высокоскоростной листовой штамповки являются: штамповка взрывом, электрогидравлическая и электромагнитная штамповка (рис.37.22).

Рис. 37.22. а- электрогидравлическая, б – электромагнитная штамповка

Штамповка взрывом осуществляется в бассейнах, наполненных водой (рис. 37.22 а). Заготовку 3, зажатую между матрицей 5 и прижимом 4 опускают в бассейн с водой 2. Полость матрицы под заготовкой вакуумируется при помощи вакуумной линии 6. Заряд с детонатором 1 подвешивают в воде над заготовкой. Взрыв образует волну высокого давления, которая, достигая заготовки, вызывает ее разгон. Процесс штамповки длится тысячные доли секунды, а скорости перемещения заготовки соизмеримы со скоростями распространения пластических деформаций в металле. При штамповке взрывом не требуется дорогостоящего прессового оборудования, конструкция штампа крайне проста.

Электрогидравлическую штамповку также осуществляют в бассейне с водой. Ударная волна, разгоняющая заготовку, возникает при кратковременном электрическом разряде в жидкости. Мощный искровой разряд подобен взрыву. В результате разряда в жидкости возникает ударная волна, которая, дойдя до заготовки, оказывает на нее сильное воздействие и деформирует ее по матрице.

При электромагнитной штамповке (рис. 37.22 б) электрическая энергия преобразуется в механическую за счет импульсного разряда батареи конденсаторов через соленоид 7, вокруг которого при этом возникает мгновенное магнитное поле высокой мощности, наводящее вихревые токи в трубчатой токопроводящей заготовке 3. Взаимодействие магнитных полей вихревых токов с магнитным полем индуктора создает механические силы , деформирующие заготовку. Для электромагнитной штамповки трубчатых и плоских заготовок созданы установки, на которых можно проводить обжим, раздачу, формовку и операции получения неразъемных соединения деталей.

Вопросы для самоконтроля.

1. В чем отличие пробивки от вырубки?

2. Назовите операции листовой штамповки, в которых отделение

материала происходит по замкнутому контуру.

3. На каких операциях листовой штамповки основаны методы сборки

листовых деталей?

4. Какие виды штампов применяют для листовой штамповки?

5. В каких случаях в листовой штамповке используют нагрев заготовок?

Волочение

Сущность процесса волочения заключается в протягивании заготовок через сужающееся отверстие (фильеру) в инструменте, называемом волокой. Конфигурация отверстия определяет форму получаемого профиля. Схема волочения представлена на рис. 37.23.

Рис. 37.23. Схема волочения

Волочением получают проволоку диаметром 0,002…4 мм, прутки и профили фасонного сечения, тонкостенные трубы, в том числе и капиллярные. Волочение применяют также для калибровки сечения и повышения качества поверхности обрабатываемых изделий. Волочение чаще выполняют при комнатной температуре, когда пластическую деформацию сопровождает наклеп, это используют для повышения механических характеристик металла, например, предел прочности возрастает в 1,5…2 раза.

Исходным материалом может быть горячекатаный пруток, сортовой прокат, проволока, трубы. Волочением обрабатывают стали различного химического состава, цветные металлы и сплавы, в том числе и драгоценные.

Основной инструмент при волочении – волоки различной конструкции. Волока работает в сложных условиях: большое напряжение сочетается с износом при протягивании, поэтому их изготавливают из твердых сплавов. Для получения особо точных профилей волоки изготавливают из алмаза. Конструкция инструмента представлена на рис. 37.24.

Рис. 37.24. Общий вид волоки

Волока 1 закрепляется в обойме 2. Волоки имеют сложную конфигурацию, ее составными частями являются: заборная часть I, включающая входной конус и смазочную часть; деформирующая часть II с углом в вершине (6…18 ⁰ – для прутков, 10…24 ⁰ – для труб); цилиндрический калибрующий поясок III длиной 0,4…1 мм; выходной конус IV.

Технологический процесс волочения включает операции:

-предварительный отжиг заготовок для получения мелкозернистой структуры металла и повышения его пластичности;

-травление заготовок в подогретом растворе серной кислоты для удаления окалины с последующей промывкой, после удаления окалины на поверхность наносят подсмазочный слой путем омеднения, фосфотирования, известкования, к слою хорошо прилипает смазка и коэффициент трения значительно снижается;

-волочение, заготовку последовательно протягивают через ряд постепенно уменьшающихся отверстий;

-отжиг для устранения наклепа: после 70…85 % обжатия для стали и 99 % обжатия для цветных металлов ;

-отделка готовой продукции (обрезка концов, правка, резка на мерные длины и др.)

Технологический процесс волочения осуществляется на специальных волочильных станах. В зависимости от типа тянущего устройства различают станы: с прямолинейным движением протягиваемого металла (цепной, реечный); с наматыванием обрабатываемого металла на барабан (барабанный). Станы барабанного типа обычно применяются для получения проволоки. Число барабанов может доходить до двадцати. Скорость волочения достигает 50 м/с.

Волочильный стан.

Процесс волочения характеризуется параметрами: коэффициентом вытяжки и степенью деформации.

Коэффициент вытяжки определяется отношением конечной и начальной длины или начальной и конечной площади поперечного сечения:

Степень деформации определяется по формуле:

Обычно за один проход коэффициент вытяжки не

превышает 1,3, а степень деформации – 30 %. При необходимости получить большую величину деформации производят многократное волочение.

Вопросы для самоконтроля.

1. Какую продукцию получают волочением?

2. Дайте определение процессу волочения.

3. Опишите технологию получения изделий методом волочения.

Занятие 38. Обработка резанием: понятие о допусках, посадках, шероховатости поверхности.

Понятие о допусках

При изготовлении и ремонте деталей их размеры должны быть выдержаны в соответствии с чертежом. Это необходимо для нормальной работы механизма, правильного взаимоположения деталей при сборке и взаимозаменяемости. Под взаимозаменяемостью подразумевается возможность сборки узлов и механизмов без дополнительной подгонки или доводки деталей.

Однако выполнить деталь абсолютно точно невозможно, поэтому ее размеры всегда будут отличаться от размеров, предусмотренных чертежом (номинальных размеров), хотя бы и на весьма малые величины.

Рассмотрим пример.

В мастерской изготовили 10 болтов одинаковой длины. При измерении длины болтов миллиметровой линейкой установили, что она одинакова. Когда же измерили длину этих же болтов штангенциркулем ШЦ-I, у которого точность измерения до 0,1 мм, выявили разницу в размерах этих болтов, выраженную несколькими десятыми долями миллиметра.
Если после тщательной подгонки измерить длину болтов штангенциркулем ШЦ-II, у которого точность отсчета 0,05 мм, вновь обнаружим разницу в размерах, но уже в сотых долях миллиметра.
Практически нельзя обеспечить точное совпадение размеров одинаковых деталей без отклонений. Поэтому для каждого изделия в зависимости от назначения устанавливают определенное отклонение.
Размер, полученный в результате измерения изготовленной детали, называется действительным.