Отделение штампованной поковки от пуансона осуществляют в результате разборки пуансона на отдельные секторы; механического деформирования предварительно разрезанной обечайки; опережающего нагрева обечайки мощным нагревателем (например, индукционным) при холодном пуансоне; сверхпластической формовки газом, подаваемым в зазор между обечайкой и пуансоном.

Рнс. 4.30. Схема термопресса

Схема термопресса приведена на рис. 4.30. Пуансон, состоящий из стержня 1 и секторов 2, является основным рабочим инструментом, изменение температуры которого при нагреве создает силовое воздействие на заготовку. Материал пуансона - штамповая сталь 5ХНМ. Контейнер J, изготовленный из того же материала, является массивным жестким телом, воспринимающим возникающую нагрузку. Температуру его во время всего цикла поддерживают постоянной. Подвод тепловой энергии обеспечивают встроенные элементы тепловых электрических нагревателей (ТЭН) 7. Потери теплоты предотвращают теплоизоляционным кожухом 77, выполненным из стеклоткани. Термопресс изображен на рис. 4.30 в момент окончания процесса, когда рельеф штампуемой заготовки полностью оформлен. Запорное устройство, выполненное в виде байонетного кольца 5, предотвращает осевое перемещение пуансона вместе с заготовкой. Система водоохлаждения 6 обеспечивает ин-

Т4Шсивное охлаждение пуансона после окончания этапа деформирования, уменьшение его диаметра и, как следствие этого, ликвидацию созданного натяга (слив воды через трубу 9). Все узлы конструкции располагаются на опорной раме 8, которую можно установить на любом участке штамповочного цеха. Система регистрации температуры состоит из набора термоэлектрических преобразователей 10, установленных в различных зонах пуансона, контейнера и заготовки 4, и регистрирующей аппаратуры.

Давление; штамповки определяют по формуле Е. П. Унксова:

где а (/,8) - напряжение течения материала с

учетом температуры и скорости деформации в данный момент; остальные параметры - см. на рис. 4.28 и 4.29.

Контактное давление, развиваемое термопрессом в конце рабочего хода, определяют по формуле А. Н. Меснянкина:

\ iroAt-AS-AZ)

р=-Е 2

Г 2 2Y 2 2\

-РкРп.

где Е - модуль нормальной упругости материала контейнера и пуансона; а - коэффициент температурного расширения материала пуансона; - величина рабочего хода; AZ - монтажный зазор при сборке узлов термопресса; Рк> Рп - коэффициенты ослабления контейнера и пуансона отверстиями различного назначения; остальные параметры см. на рис. 4,30.

Параметры Го и Л находят совместным решением уравнений, приведенных в работе [39]. Термопресс обеспечит заполнение рельефа при соблюдении условия p>q. При этом минимальная масса термопресса и соответственно минимальные энергетические затраты будут при минимальном давлении штамповки. Вьшолнение этого условия обеспечивается проведением процесса деформирования в режимах сверхпластического течения металла заготовки.

4.4. ХОЛОДНАЯ ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА

Холодной объемной штамповкой (ХОШ) называют технологические операции обработки давлением, в процессе которых происходит оформление штампованной поковки (детали) в результате заполнения полости штампа деформируемым металлом при условии его полного упрочнения, что возможно при полном отсутствии явлений возврата или рекристаллизации.

Заполнение полости штампа металлом может происходить в результате осадки и выдавливания, изгиба и скручивания. Заготовками для холодной объемной штамповки служит, как правило, сортовой прокат.

На рис. 4.31 представлена классификация процессов ХОШ [24], с помощью которых можно изготовлять разнообразные детали (рис. 4.32) [22]. Указанные процессы штамповки можно рассматривать как самостоятельные технологические операции, так и в сочетании друг с другом, т.е. как комбинированные.

Прямое выдавливание (прессование) - технологический процесс (операция), при применении которого происходит истечение металла, заключенного в замкнутую полость (контейнер), в направлении движения рабочего инструмента (пуансона, пресс-шайбы) через отверстие (очко матрицы) (рис. 4.33, а). Редуцирование (рис. 4.33, б) - технологический процесс (операция), частный случай прямого вьщавливания. Этот процесс возможен, если удельная деформирующая сила < ст.

Обратное выдавливание (закрытая прошивка) - технологический процесс (операция), при применении которого происходит истечение металла из замкнутой полости в направле

НИИ, обратном движению рабочего инструмента (пуансона), в зазор между пуансоном и матрицей (рис. 4.33, в).

Боковое выдавливание - технологический процесс (операция), при применении которого происходит истечение металла, находящегося в полости штампа, в его боковую полость или боковое отверстие. Боковое вьщавливание применяют для изготовления поковок с боковыми отростками (крестовины карданного вала, корпуса газосварочной аппаратуры, тройники и др.) (рис. 4.33, г).

Радиальное выдавливание - технологический процесс (операция), при применении которого происходит истечение металла из замкнутой полости штампа через щель, расположенную по ее периметру на боковой поверхности, для образования фланца (бурта) (рис. 4.33, д). Радиальное вьщавливание применяют в качестве самостоятельной операции при штамповке поковок с фланцами (звездочек, зубчатых колес, крышек, фланцев на трубах и

др.).

Схемы технологических процессов выдавливания представлены на рис. 4.33. Процессы осадки, высадки, изгиба и скручивания применяют при ковке и других разновидностях штамповки.

Холодная объемная штамповка по сравнению с горячей обеспечивает более высокую точность размеров (10 - 12-й квалитет в поперечном направлении и качество поверхности с параметром шероховатости Лг=0,04ч-0,16 мкм); улучшенные характеристики и повышенное качество изготовленных деталей; уменьшение отходов металла (коэффициент использования металла может быть доведен до 0,98) и трудозатрат на последующих операхщях

1олодная объемная штамповка

Осадка

Высадка

Выдавливание -i

Ррямое (прессование)

\Ред(/цирование

Обратное (прошивка)

Радиальное

боковое

Югид

Скручибание

Рис. 4.31. Классификация процессов холодной объемной штамповки

Рис. 4.32. Примеры наиболее сложных поковок и деталей, изготовляемых холодной объемной пггамповкой на

прессах и автоматах

обработки резанием; более высокую производительность труда; возможность автоматизации и механизации процесса штамповки и др.

Факгор, ограничивающий применение холодной объемной штамповки, - необходимость создания высоких удельных деформирующих сил, на пределе прочностных характеристик инструментальных сплавов (2500 МПа и более).

Для осуществления холодной объемной штамповки применяют разнообразное кузнечно-штамповочное оборудование: холодновыса-дочные автоматы, механические и гидравлические прессы.

К формообразующим операциям при штамповке на холодновысадочных автоматах относят осадку, обеспечивающую уменьшение высоты заготовки и увеличение площади ее поперечного сечения F. При открытой осадке