Ыстықтай көлемдік штамптау
Ыстықтай көлемдік штамптаудың дайындамасы ретінде сұрыпты және периодтық илемдер, престелген шыбықтар және құймалар пайдаланылады.
Ыстықтай көлемдік штамптаудың технологиялық процесі төмендегідей:
1) дайындаманың массасына байланысты илемді кесу;
2) дайындаманы қыздыру;
3) дайындаманы штамптау;
4) соғылманы термиялық өңдеу;
5) соғылманы өңдеу операциялары.
Осы операцияларға байланысты штамптау цехында дайындау, штамптау, термиялық өңдеу және соңғы өңдеуді жүргізу бөлімшелері болады.
Технологиялық процесті жобалауда мына факторлар ескеріледі: штампталатын бұйымның пішіні мен өлшемдері, бұйымды жасаудың керекті дәлдігі, металдың пластикалығы, шығарылатын бұйымның мөлшері. Осы факторларды ескере отырып штамптау машинасының түрі таңдалады. Бұйымның сызбасы бойынша механикалық өңдеудің әдіптері мен штамптаудың шақтамаларын ескере отырып соғылманың сызбасы жасалады. Соғылманың сызбасы бойынша дайындаманың пішіні мен өлшемдерін анықтайды. Содан кейін штамптау барысындағы өтілімдердің саны мен пішінін ескеріп штампты жобалайды. Технологиялық картада дайындаманың қыздыру режимі және соғылманың термиялық өңдеуі, дайындау және соңғы өңдеу операциялары көрсетіледі.
Металды еркін соғуға қарағанда ыстықтай көлемдік штамптаудың мынадай артықшылықтары бар:
1) еңбек өнімділігі жоғары;
2) металл қалдығы төмен;
3) бұйым өлшемдерінің дәлдігі және сапасы жоғары;
4) пішіні күрделі бұйымдарды жасау мүмкіндігі;
5) соғылманың механикалық өңдеудегі әдібі аздау.
Процестің кемшіліктері мыналар:
1) штамптама массасының шектеулігі;
2) металды деформациялауға жоғарылау күшті қажет етеді;
3) штамп жасаудың қымбаттығы.
Ыстықтай көлемдік штамптау процесімен әртүрлі көліктердің, ауыл шаруашылығы машиналарының және т.б. бұйым мен бөлшектерін жасайды. Ыстықтай көлемдік штамптаумен негізінен массасы 0,5-30 кг, сирегірек 200-300 кг соғылмалар жасалынады.
Ыстықтай штамптауды тоқпақтарда, престерде, горизонталь соғу машинасында және т.б. жүргізеді. Тоқпақтарда штамптау үшін ашық және жабық штамптар қолданылады. Ашық штампты пайдаланғанда дайындаманың көлемі штамптың жұмыстық кеңістігінің көлемінен үлкен, ал жабық штампта бұл көлемдер өзара тең.
4.38, а суретте берілген пішінді соғылманы (1) цилиндрлік дайындамадан (5) жасауға арналған жұмыстық кеңістігі біреу ашық штамптың сұлбасы көрсетілген. Штамп екі бөліктен тұрады: тоқпаққа бекітілген жоғарғы бөліктен (7) және төске бекітілген төменгі бөліктен (8). Штамптан соғылманы шығарып алуды жеңілдету үшін жұмыстық кеңістіктің бүйір қабырғаларын (6) көлбеу (3-12°) етіп жасайды.
Қыздырылған цилиндрлік дайындаманы (5) штамптың төменгі жартысына (8) вертикаль қойып, ұру процесінде металл штамптың кеңістігін толтырып, облойлы (2,3) соғылма (4) қалыптасады. Штамптау барысында артық металл штамптың облой (кеңерік) деп аталатын қуыс бөлігіне "ағады". Содан кейін артық металды кесу штампында кеседі.
4.38 сурет – Металды ыстықтай штамптауға арналған штамптар
Жабық штампты қолданғанда, дайындаманың көлемі штамптың жұмыстық кеңістігінің көлеміне тең болғандықтан, соғылма облойсыз жасалынады. 4.38, б суретте жоғарғы (1) және төменгі (2) бөліктерден тұратын жабық штампта жасалған соғылма (3) көрсетілген.
Жабық штамппен соғылма жасау процесінде металл шығыны аз. Жабық штамппен тоқпақта штамптауды негізінен пішіні қарапайым соғылмаларды алу үшін қолданады.
Егер дайындаманың алғашқы операциясы отырғызу болса, оның өлшемдерін мына шарттан анықтауға болады
Lд/Дд=1,5-2,5 (4.30)
мұндағы:
Lд – дайындаманың ұзындығы;
Дд – дайындаманың диаметрі.
Соғылманың сызбасы бойынша оның массасын анықтаған соң, цилиндрлік дайындаманың көлемін, диаметрін, ұзындығын және қимасын табуға болады.
Дайындаманың диаметрін мына формула бойынша анықтауға болады
, (4.31)
мұндағы:
Vд – дайындаманың көлемі;
m – 1,5-2,5.
Көлемі мен қимасының ауданы (Fд) бойынша дайындаманың ұзындығын анықтайды
Lд=Vд/Fд (4.32)
4.39 суретте бірнеше жұмыстық кеңістігі бар штамппен шатунды штамптау технологиялық процесі көрсетілген. Мұндай штамптар пішіні күрделі бұйымдарды штамптауда қолданылады. Қыздырылған цилиндрлік дайындаманы алдымен созады (1); келесі кеңістікте (жылғада,2) дайындаманың екі басының қимасын ұлғайтады; дайындаманы иеді (5); содан кейін дайындаманы қаралай (6) және тазалай (3) кеңістіктерінде соғылма штампталып жасалынады.
Соғылмаларды штамптау үшін ұратын бөлігінің массасы0,5-30 т бу-ауалық тоқпақтар қолданыс тапқан.
4.39 сурет – Шатунды штамптау процесі:
а – бөлшек; б – штамптың төменгі жартысы; в – штамптаудың өтілімдері
Еркін соғу процестерінің тоқпақтарына қарағанда, олардың станинасы мықтылау және тоқпақтары мен төстерінің массалары үлкенірек.
Бір кеңістікті штамптарда штамптау үшін ұратын бөлігінің массасы 0,5-2т фрикциялық (4.40 сурет) тоқпақтарды қолдану тиімді.
4.40 сурет – Фрикциялық штамптық тоқпақтың кинематикалық сұлбасы
Штамптау үшін роликтер (2) тоқпақты (6) сабынан (4) жоғары көтереді. Роликтер ашылғанда тоқпақты жұдырықшалар (3) төмен түсірмей ұстап тұрады. Педальды (1) басқанда жұдырықшалар ашылып, тоқпақ бағыттауыштың (5) бойымен төмен құлап штамптайды.
Бір кеңістікті штамптарда соғылманы штамптау үшін шаботсыз тоқпақтар (4.41 сурет) да қолданылады.
4.41 сурет – Шаботсыз тоқпақтың кинематикалық сұлбасы:
1 – төменгі тоқпақ; 2 – жоғарғы тоқпақ; 3– шток; 4– поршень; 5– жұмыстық цилиндр; 6– роликтер; 7– тартпа; 8– станина
Бұл тоқпақтарда металды деформациялау төменгі және жоғарғы тоқпақтардың қарама-қарсы қозғалысына негізделген. Тоқпақтың соғу күші 100 – 1000кДж.
Соғылмаларды штамптау үшін әртүрлі престер қолданылады. Престерді пайдалану бұйымның өлшем дәлдігінің жоғарылығын және металл шығынының азаюын қамтамасыз етеді. Қосиінді соғу-штамптау пресі (Р=0,5-80 МН) мол және ірі сериялы өндірісте соғылмаларды ыстықтай штамптауға арналған.
Электрлік мотордан (1) престің (4.42 сурет) жұмыстық бөліктері қозғалысқа келеді. Ременді беріліс арқылы шкивтен (2) қозғалыс маховикке (3) беріледі. Электрлік мотор өшірілген соң маховикті қосалқы тежегіш (4) арқылы тоқтатады.
Біліктің (5) айналысынан шестернялар (6,7) қозғалысқа келіп, иінді білік (9) арқылы шатун (11) ползунға (12) қозғалыс береді. Қосиінді механизм педальмен басқарылатын пневматикалық муфтамен (8) іске қосылады. Ползунға штамптың үстіңгі бөлігін бекітеді, үстелге (13) – төменгі бөлігін.
4.42 сурет – Қосиінді штамптық престің жалпы түрі
(а) және кинематикалық сұлбасы (б)
Металды ыстықтай көлемдік штамптауды немесе оның кейбір операцияларын (ию, созу, тесу және т.б.) гидравликалық және фрикциялық престерде жүргізеді. Гидравликалық престерді ірі соғылмаларды (массасы 100-350 кг және одан жоғары) штамптауға қолданады, ал фрикциялық престерді – кіші соғылмаларды.
Горизонталь соғу машинасында (Р=1-31,5 МН) (4.43 сурет) диаметрі 20-270 мм массасы 100 кг-ға дейінгі дайындамалардан сақина және стержень типтес бұйымдар жасалынады. Пуансон мен ажыратылмалы матрицадан тұратын жабық штамптарда шыбықтан болт, гайка, шайба және т.б. штамптап шығарады.
Горизонталь соғу машинасының (4.43 сурет) басты және бүйірлік ползундары горизонталь бағытта қозғалады. Бүйірлік ползунға жылжымалы матрица бекітілген, ал машинаның станинасына – жылжымайтын матрица.
Қыздырылған шыбықтың ұшын жылжымайтын матрицаның жартысына (1) тірекке (4) дейін жеткізіп енгізеді (4.43, а сурет). Матрицаның жылжымалы бөлігі (2) шыбықты қысады (4.43, б сурет). Тірек автоматты түрде орын ауыстырады. Пуансон (3) шыбықтың ұшын деформацияланған соң (4.43, в сурет), штамптың жылжымалы бөлігі мен пуансон бастапқы қалпына келеді (4.43, г сурет), ал дайындама соғылмамен келесі кесу операциясын орындауға жылжиды.
4.43 сурет – Горизонталь соғу машинасында штамптау сұлбасы