Прокатка колес
На кольцепрокатных станах можно изготовить кольца наружным диаметром 100—3800 мм. Для этого используют прошитые заготовки, которые раскатывают между оправкой, главным валком и парой конических валков. Ширина кольца в процессе раскатки регулируется коническими валками, которые передают вертикальное усилие к заготовке и могут перемещаться по заданной программе для предотвращения скольжения с заготовкой при раскатке. Отходы при раскатке заготовки не предусмотрены (при штамповке аналогичных поковок отходы металла составляют 16,5 %). Производительность стана 95 шт. в час (а при штамповке 80 шт.). Часто раскатка на станах является окончательной операцией для получения кольцевых деталей. При этом раскатку производят в холодном состоянии за несколько переходов с промежуточным отжигом заготовки. За три перехода можно получить увеличение диаметра кольца на 150 % с допуском ±0,05 мм. На Харьковском заводе им. Малышева применяют процесс поперечной прокатки крупных кольцевых заготовок с глубокими желобами и профильной поверхностью. Годовой экономический эффект от внедрения поперечной прокатки на трех валковом стане составил более 100 тыс. руб. Штамповка колец
Объективные трудности внедрения безоблойной штамповки привели к распространению гаммы способов малоотходной штамповки, например штамповки колец упорных подшипников с противодавлением. Поковки четырех типоразмеров диаметром 80—100 мм ранее изготовляли за четыре перехода, включая осадку и облойную штамповку на молоте, а также обрезку облоя и прошивку отверстия на прессе. Применение штамповки с противодавлением (заготовку предварительно осаживают) в трехпозиционном штампе на кривошипном прессе позволяет сэкономить около 0,42 т стали на 1000* поковок. Дополнительным преимуществом такого процесса является повышение точности поковок: допуск по диаметру, равному 107 мм, уменьшен с 1,5 до 0,5 мм. Хорошие результаты получили при безоблойной штамповке для производства колец крупных карданных подшипников. На кривошипном горячештамповочном прессе усилием 16 МН смонтировали штамп с противодавящим компенсационным устройством. Рубку заготовок 0 80x163 мм для поковок массой 5,1 кг и 0 60x123 мм для поковок массой 2,74 кг из горячекатаного проката обычной точности осуществляют на пресс ножницах с колебанием по массе =«=1,5 %. Нагретые в камерной газовой печи до 1050 °С заготовки (сталь ШХ15) осаживают плоскими бойками до диаметра, близкого к максимальному диаметру поковки, после чего производят штамповку с противодавлением. В качестве противодавящего элемента применены тарельчатые пружины, а компенсация неточности заготовок по массе происходит в кольцевом объеме по узкому торцу поковки. Накопленный на 1ГПЗ опыт безоблойной штамповки позволяет рекомендовать еще одну схему технологического процесса — штамповку кольцевых заготовок на ГКМ с последующей безоблойной штамповкой окончательных поковок на кривошипном прессе с противодавлением и компенсатором. Такая схема реализована для штамповки колец конических двухрядных подшипников качения, внутренняя поверхность которых состоит из двух усеченных конусов. На ГКМ получают штампованную заготовку с цилиндрическими поверхностями, а на прессе оформляют конические участки. Допуск на высоту поковок находится в пределах 2,5 мм. Применение открытой компенсационной полости позволяет еще больше повысить точность поковок за счет уменьшения допусков на исходную заготовку. При этом способе производства кольцевых заготовок получена значительная экономия металла.
Советскими специалистами разработан способ объемной штамповки в открытых штампах, при котором на третьей стадии штамповки используют облой, ранее отрезанный от поковки, отштампованной обычным способом. Это позволяет отформовать поковку из заготовки меньшего объема. Исходную укороченную заготовку укладывают в нижнюю часть штампа, а на облойную канавку помещают облой. При штамповке на третьей стадии деформированию подвергаются заготовка и облой, выполняющий свою обычную роль. Поковку ступицы штамповали из заготовок диаметром 105 мм и длиной 162+а мм; из укороченной заготовки того же диаметра и длиной 155+2 мм с использованием облоя от предыдущей поковки получили поковку, соответствующую чертежу и техническим условиям. Половину партии поковок штампуют из не укороченных заготовок, облой обрезают и складывают в тару. Вторую партию поковок штампуют из укороченных заготовок; перед штамповкой облой нагревают вместе со второй партией заготовок. Экономия металла в расчете на одну заготовку обеих партий составляет половину разности массы нормальной и укороченной заготовок. Для поковки ступицы масса расчетной заготовки 11,01 кг, масса укороченной заготовки 10,53 кг; экономия металла на одну поковку 0,24 кг.
Получение зубчатых заготовок. Детали зубчатых колес широко распространены в машиностроении, их производство составляет 250—300 млн. шт. в год. В большинстве случаев заготовки этих деталей получают штамповкой в открытых штампах без формирования зубьев. Коэффициент использования металла не превышает 0,35—0,45; много металла теряется с облоем на припуски и напуски; усилие штамповки завышено на 20—40 %, а расход технологической энергии увеличен на 10—20 То. Хорошие результаты показала безоблойная штамповка поковок цилиндрических зубчатых колес в закрытых штампах осадкой. Для предотвращения поломки штампов из-за избыточного объема заготовки применяют компенсационные окна. Малооблойная штамповка с уменьшенными в среднем на 50 % размерами мостика позволяет сократить расход металла в облой на 20—50 %. Характерным примером является штамповка конических шестерен в кузнечном цехе ЗИЛ, где при массе заготовки 3,5 кг отход составляет 0,4 кг, а коэффициент выхода годного равен 0,89.
В ЭНИК-маше разработан процесс штамповки зубчатых колес без полотна, в разъемных матрицах. Суть процесса заключается в выдавливании металла пуансоном из цилиндрического приемника в полость ручья, образованную верхней и нижней полу матрицами.
В начале хода пуансона происходит осадка заготовки и тем самым ее центрирование. После осадки осуществляется выдавливание металла в радиальном направлении — в полость венца и в осевом направлении — в полость ступицы. Возможность течения металла в двух направлениях обеспечивает разгрузку штампа и хорошее заполнение гравюры без перерасхода металла. Внедрение такой технологии дает значительный экономический эффект.
На Минском автозаводе детали шестерен регулировочного рычага производили путем точения из прутка диаметром 55 мм. Но только на токарной отрезке терялось около 12 % металла. Переход на безоблойную штамповку позволил выбрать исходную заготовку диаметром 40 мм, что дало возможность для разделения ее применять пресс ножницы. Уже на этой операции удалось сократить расход металла и повысить производительность труда. Далее полученные заготовки подают в индукционный нагреватель методического действия и после достижения температуры 1100 °С передают в рабочую зону клинового штампа с разъемными матрицами. В трех позициях штампа происходит предварительная формовка, окончательная штамповка и вырубка перемычки. Норма расхода металла по этой технологии снижена на 32 %. Следующим этапом совершенствования технологии производства зубчатых колес является штамповка заготовки с зубьями. Заготовкой для штамповки ведущего зубчатого колеса служит пруток диаметром 88,9 мм. Пруток устанавливают в центральное отверстие нижнего штампа; выступающую часть длиной 139,6 мм осаживают в первом предварительном ручье до получения цилиндрического участка диаметром 228,5 мм и высотой 50,8 мм. На хвостовой части заготовки имеется небольшая конусность, облегчающая фиксацию в окончательном ручье и выталкивание поковки из нижнего штампа. Форма ведущего колеса с валиком более сложная, чем форма ведомого, поэтому число штамповочных ручьев больше (три ручья, а для ведомого колеса два). Для штамповки достаточно применение пресса усилием 20 МН. Допуски на размеры поковок ведущего зубчатого колеса 0,12—0,65 мм, ведомого 0,2—0,28 мм. Пределы выносливости зубчатых колес со штампованными зубьями значительно выше, чем с нарезными.
Полугорячая (теплая) штамповка также входит в арсенал современных способов получения точных заготовок для машиностроения. Использование этого процесса дает в некоторых случаях снижение стоимости деталей на 60 %. Наиболее перспективен способ полугорячего деформирования для деталей типа колец подшипников качения.
