Специализированные методы получения поковок

Использование машин узкого назначения вместо универсальных позво­ляет во многих случаях осуществить наиболее оптимальные способы штам­повки с точки зрения производительности, отхода металла, количества пере­ходов, качества поковок и т. п. Поэтому специализированные процессы штамповки получают все большее распространение.

Штамповка на ковочных вальцах представляет собой продоль­ную прокатку нагретой заготовки между двумя валками, на которых закреп­ляются секторные штампы, имеющие соответствующие ручьи (рис. 20.7).

Существенным преимуществом вальцовки, как и вообще прокатки, яв­ляется то, что поверхность контакта заготовки с рабочими ручьями в каждый момент деформирования составляет малую часть полной поверхности заго-

/// товки. В результате этого требу-

-"bj. ^ется значительно меньшее усилие

ж|1 для деформации, чем при штам-
гР^*| повке на прессах или молотах.
зЩ|, Технологический процесс

Щ// штамповки на вальцах заключа-
^:+^ ется в следующем: нагретая заго-

Рнс. 20.7. Штамповка на ковочных вальцах: товка, сечение которой несколько
/ — заготовка, 2 — секторные штампы; 3 — больше максимального сечения
валки; 4—поковка поковки, пропускается между

двумя валками. На их окружности закреплены сменные секторы-штампы, диаметры которых больше диаметра валка. Металл деформируется, течет вдоль и поперек ручья сектора-штампа, заполняет его, а излишек металла вытекает за пределы ручья, образуя облой. В дальнейшем облой обрезают. Процесс штамповки в вальцах осуществляет­ся за один проход и может быть непрерывным при замкнутом расположении секторных штампов по всей окружности валков и при непрерывной подаче нагретой полосы. Это обеспечивает существенно более высокую производи­тельность процесса по сравнению со штамповкой на молотах или прессах. Кроме того, ковочные вальцы относительно просты по конструкции, бес­шумны в работе, их можно использовать в механизированных поточных ли­ниях, что обусловило широкое применение этого процесса в кузнечно-штамповочных цехах.

Сущность процесса высокоскоростной штамповки заключается в том, что деформация металла в штампе протекает в условиях приложения мощного импульса энергии в небольшой промежуток времени. Это создается путем применения в рабочем цилиндре газов или жидкости высокого давле­ния и сокращения пути перемещения рабочих частей штампов до момента их соударения.

При высокоскоростной штамповке пластичность металла увеличивает­ся, что объясняется высокой скоростью деформации и поэтому небольшими тепловыми потерями нагретой заготовки из-за относительно небольшого времени контакта ее с рабочей частью штампа. Незначительные потери теп­лоты в процессе деформации металла, способствующие сохранению плас­тичности, позволяют изготовлять поковки из углеродистых, легированных, жаропрочных и труднодеформируемых сталей. При этом способе штамповки теплота, выделенная в результате пластической деформации, не рассеивается в штамповом пространстве, а повышает температуру заготовки.

Поскольку при штамповке возможно выделение большого количества теплоты, то возникает опасность перегрева металла, особенно в тонких сече­ниях поковки. Поэтому, как правило, нагрев заготовок производится на 80— 150 °С ниже, чем при обычных способах штамповки. При этом способ нагре-

ва должен обеспечивать минимальное окалинообразование, поскольку при высо­коскоростной штамповке окалина может глубоко вдавливаться в поковку.

Возможность штамповки некоторых высоколегированных сталей и сплавов на основе цветных металлов (например, жаропрочные стали, тита­новые сплавы и др.) существенно ограничивается из-за высокого сопротив­ления деформированию, низкой пластичности и узкого температурного ин­тервала обработки давлением. Для получения поковок из подобных материа­лов часто применяют изотермическую штамповку. При этом способе горячее деформирование заготовки осуществляется в изотермических усло­виях, когда штампы и окружающее их рабочее пространство нагреты до температуры, близкой к температуре деформации сплава. Например, при штамповке в штампах из жаропрочного сплава ЖС6-К температура нагрева инструмента и рабочей зоны составляет до 900 °С. Нагрев обеспечивается индукторами, встроенными в рабочем пространстве пресса.

Изотермическая штамповка значительно повышает пластичность де­формируемого сплава и снижает сопротивление деформированию. Изотер­мическая штамповка осуществляется в основном на прессах при небольших скоростях деформации, чтобы обеспечить наиболее полное протекание разу-прочняющих процессов во время деформирования.