Виды сплавов, их характеристика



Цветные сплавы, применяемые для изготовления поковок, подразделяются на 4 группы. Первую группу составляют алюминий и его сплавы, которые относятся к числу легких сплавов, обладают высокой теплопроводностью, электропроводностью, коррозионной стойкостью. Алюминиевые сплавы, применяемые для горячей штамповки, делятся на:

а) сплавы мягкие, термически неупрочняемые - АМц, АМг,  = 200…300 МПа;

б) сплавы средней твердости, термически упрочняемые - Д1, Д16, АК4, АК6,  = 350...420 МПа;

в) сплавы высокой прочности с пониженными технологическими свойствами – АК8, В95,  = 450...520 МПа.

Вторую группу составляют магниевые сплавы, также относящиеся к числу легких. Для горячей штамповки применяют МА2, МА3, МА5, ВМ65,  = =240...350 МПа.

Третью группу составляют медь и медные сплавы, коррозионно-стойкие, высокоэлектропроводные, теплопроводные:

а) медь,  = 220...240 МПа (отожженное состояние),  = 450 МПа (неотожженное состояние);

б) бронзы ( ), содержащие от 4 до 22 % примесей,  = 300...600 МПа (отожженное состояние),  = 1000 МПа (неотожженое состояние);

в) латуни,  = 240...420 МПа (отожженное состояние), =400...700 МПа (неотожженое состояние).

Четвертую группу составляют титан и его сплавы, характеризующиеся высокой удельной прочностью, коррозионной стойкостью, жаропрочностью,  = 550…700 МПа (технический титан), = 700...1150 МПа (сплавы титана).

При составлении чертежа поковки припуски на механическую обработку определяют в зависимости от требований, предъявляемых к чистоте поверхности и точности размеров.

Допуски принимают на 25 % меньше по сравнению с допусками на поковки из стали. При изготовлении поковок из цветных сплавов для снижения массы детали напуски удаляют механической обработкой. Напуски могут быть в виде уклонов, закруглений и утолщений отдельных элементов поковки. Величина уклонов зависит от конфигурации поковки, размеров, от материала, от наличия выталкивателей. При отсутствии выталкивателей наружные уклоны составляют 5...12°, внутренние - 5...15°, с выталкивателями - наружные уклоны 1...3°, внутренние 1.5...5°.

Величины радиусов закруглений зависят от размеров элементов поковки, сопрягаемых с закруглениями. Внутренние радиусы по условию течения металла в процессе деформирования должны быть значительно больше наружных.

Поковки из цветных металлов к сплавов характеризуются наличием более тонкого полотна, которое в зависимости от конфигурации поковки может быть открытым и закрытия. Толщина закрытого полотна на 10...15 % больше открытого. Толщина полотна может быть определена с использованием следующей зависимости:

,

где  — коэффициент,  = 0.02 ... 0.03;  — площадь проекции поковки на плоскость разъема, м2.

Для облегчения течения металла предусматриваются углы наклона полотна в закрытых сечениях, имеющих значительное расстояние между ребрами .

Высота ребер задается при конструировании поковки, толщина – зависит от высоты, расстояния между ними:

,

где  - коэффициент,  = 0.12 ... 0.4;  - высота ребра;  - толщина ребра.

Изготовление поковок из цветных металлов и сплавов из-за узкого температурного интервала деформаций, как правило, осуществляется в одноручьевом штампе. Форма исходной заготовки приближается к форме поковки. Нужная конфигурация заготовки может быть получена заготовительным профилированием на других видах оборудования. Расчет размеров исходной заготовки производится в зависимости от принятого способа, которым осуществляется ее профилирование, при изготовлении поковок осадкой в торец необходимо выполнять условие:

.

Чтобы избежать образования микротрещин на торцах заготовок из легких сплавов, их подвергают разделке на дисковых пилах, токарных станках, на специальных фрезерно-отрезных станках-автоматах. Заготовки из титановых сплавов можно получать на кривошипных ножницах.

Нагрев заготовок должен обеспечить:

- равномерный нагрев металла до заданной температуры по всему сечению в минимальное время;

- минимальное насыщение нагреваемого металла газами;

- недопущение трещин за счет резких температурных перепадов по сечению;

- избежание длительных процессов рекристаллизации, роста зерна;

- точное выполнение заданного режима нагрева по температуре, скорости, времени нагрева.

 

Штамповка в открытых штампах

Предварительно деформированные прессованием цветные металлы и сплавы обладают достаточным запасом пластичности и их можно обрабатывать даже при наличии растягивающих напряжений. Однако слитки большинства сплавов и предварительно деформированные высокопрочные сплавы следует обрабатывать при более мягких напряженных состояниях прессованием в контейнерах и штамповкой в открытых штампах с ограниченным уширением, а также в закрытых штампах.

Штампы для изготовления поковок из цветных сплавов практически ничем не отличаются от штампов, применяемых для штамповки стали. Исключение составляют облойные канавки, выемки для клещевины, которые имеют свои специфические особенности.

Усадка для поковок из алюминиевых сплавов при 300...350°С составляет 0.8 %, при температурах ниже 250 °С усадка не ниже 1 %. Для магниевых сплавов усадка составляет 0.7...0.8 % при нагреве штампов на 250...300 °С. Для титановых сплавов при оптимальной температуре нагрева штампов 300...400 °С средняя величина усадки колеблется в пределах 0.6…0.7 %. Для медных сплавов усадка может колебаться в пределах 1.2...1.5 %.

В штампах для поковок из алюминиевых и магниевых сплавов толщину облойного мостика и радиус сопряжения стенки полости с мостиком делают значительно большими (примерно на 30 %), чем для стали. Невыполнение этого условия может привести к трещинам по линии разъема, которые появляются после обрезки облоя. При шамповке поковок из медных и титановых сплавов толщину, ширину и радиус облойной канавки следует уменьшить на 30 %.

Образующийся при штамповке облой склонен к растрескиванию и отделению от тела поковки. Большую опасность предствляют открытые выемки для клещевины, откуда может вылететь кусок облоя и травмировать кузнеца. В связи с этим клещевины выполняют закрытыми.

Алюминиевые и магниевые сплавы штампуют при сравнительно невысоких температурах и с меньшими штамповочными уклонами, чем для стали, поэтому полость штампа полируется. Для получения заданной чистоты термическую обработку штампов для алюминиевых и магниевых сплавов производят на большую твердость. Для штамповки медных сплавов полость штампа выполняется, как и для стали. Чистота обработки полости штампа для титановых сплавов соответствует полировке.

Изготовление поковок из алюминиевых сплавов осуществляется на молотах, прессах, ГКМ. Штамп нагривается специальным индуктором до 200…350 °С. Для предотвращения образования крупнозернистой структуры степень деформации должна быть не ниже 12…15 % за каждый ход. Температурный интервал определяется пластическими свойствами сплава. Для подгруппы «а» температура начала деформирования соответствует 500 °С, температура конца – 300 °С, допустимая степень деформации – 80…90 %. Для подгруппы «б» температура начала деформирования – 450…500 °С, температура конца – 350 °С, допустимая степень деформации – 50…80 % (на прессах), 40…65 % (на молотах). Для подгруппы «в» температура начала – 430…450 °С, температура конца – 350 °С, допустимая степень деформации – 50…80 % (на прессах), 40…60 % (на молотах).

При изготовлении поковок из магниевых сплавов необходимо учитывать, что сплав МА-2 очень чувствителен к изменению скорости деформации. Допустимая степень деформации на молоте 30 %, на прессе 80 %. Соответственно температурные интервалы составляют 425…350 °С и 450…350 °С. Для сплава МА-3 при штамповке на молоте допустимая степень деформации за один ход состаляет 20…30 %, температурный интервал – 375…325 °С; при штамповке на прессе – 40…60 % и 380…350 °С. Сплав МА-5 рекомендуется деформировать на прессе, степень деформации – 20…25 %, температурный интервал – 380…320 °С.

При изготовлении поковок из меди оптимальный температурный интервал составляет 950…800 °С, деформация за один ход – 15 %. Для бронз оптимальная пластичность достигается при температурах 900…800 °С, для латуней – при 850…650 °С, допустимая степень деформации составляет 35 %.

При изготовлении поковок из титана и его сплавов температурный режим составляет 1050…800 °С. Допустимая степень деформации на пресса составляет 60 %, на молотах – 45 %. При небольших скоростях наблюдается наименьшее сопротивление деформированию.

 

Штамповка в закрытых штампах

На горизонтально-ковочных машинах штампуют главным образом алюминиевые и титановые сплавы. Максимальная длина прутка, которую можно высадить за один ход машины без дефектов, зависит от диаметра высаживаемого прутка и определяется коэффициентом .

При высадке заготовок из алюминиевых и титановых сплавов необходимо соблюдать следующие соотношения длин и диаметров:

а) при высадке заготовок с ровным торцом, в матрице, без ограничения уширения при  мм ; при 30…50 мм ; при  мм ;

б) при высадке заготовок с наметкой под прошивку или с неровным торцом при  мм ; при 30…50 мм ; при  мм .

Степень деформации за один переход не должна превышать 50 %.

При штамповке поковок с отверстиями используются три основные схемы прошивки:

- прошивка за счет раздачи металла в стороны;

- прошивка со встречным течением металла (обратное выдавливание);

- прошивка, объединяющая в себе элементы деформирования по схемам 1 и 2, когда на первой операции высаживается бурт.

Прошивку производят пуансоном с коническим или сферическим торцом. В начальный момент одновременно с внедрением пуансона происходит осадка заготовки до тех пор, пока вызываемые сжимающие напряжения станут меньше сопротивления осадки непрошитой части заготовки. После этого происходит раздача металла в стороны с течением его навстречу пуансону в конечный период прошивки.

При разработке чертежа поковки на обрабатывающие поверхности назначают припуск, величина которого определяется в зависимости от чистоты поверхности по таблицам. Допуски на размеры поковки назначают также по таблицам, приведенным в справочнике «Ковка и штамповка цветных металлов и сплавов». Допускаемые искажения формы (смещение, разностенность, эллиптичность и т. д.) устанавливаются аналогичными стальным поковкам.

Величина штамповочных уклонов зависит от соотношения размеров отдельных конструктивных элементов и характера их формообразования. При высадке в матрице поковок без буртов наружным поверхностям штамповочные уклоны не придаются. При оформлении в пуансоне наружный штамповочный уклон принимают: для  = 0.3…2.2 , при  = 2.2…4.2 . Элементы поковки, получаемые истечением, выполняют без штамповочных уклонов или с уклоном в  при глубоких полостях.

При конструировании штампов зажимной ручей обычной конструкции, принятой для стали, не обеспечивает требуемого зажима заготовки из алюминиевого сплава. Применение его приводит к перемещению металла в осевом направлении в процессе высадки, вследствие чего имеет место неполное оформление поковки. Во избежание проскальзывания заготовки в осевом направлении помимо зажимной части ручья применяют упор в клещи или в стенку матрицы с использованием специальной оправки.

Цветные металлы и сплавы штампуют преимущественно из штучных заготовок. Основными операциями, осуществляемыми при штамповке на ГКМ, являются высадка, закрытая прошивка, а также различные комбинации этих операций. Кроме того, применяется прямое выдавливание, как сплошных элементов поковок, так и пустотелых. ГКМ можно использовать также для получения заготовок под дальнейшую штамповку на молотах и прессах.

В ГКМ применяют следующие виды ручьев: наборные, формовочные, формовочно-прошивные, ручьи для выдавливания, пробивные, обрезные, специальные. Зажимные, пережимные и отрезные участки ручьев могут присутствовать в наборных и формовочных ручьях. Штампы ГКМ, как правило, многоручьевые. Исходным материалом служит круглый, реже квадратный пруток. Для штамповки полых заготовок иногда применяют цельнотянутые трубы.

Штамповку выдавливанием цветных сплавов можно производить на кривошипных, гидравлических и винтовых фрикционных прессах. Непосредственно выдавливанием получают стержневые элементы поковок. Утолщенные элементы получают или одновременно в окончательной форме, или требуют для окончательного оформления дополнительного перехода. Выдавливание часто применяют в комбинации с другими способами штамповки.

При разработке технологического процесса необходимо установить оптимальный скоростной режим истечения металла. Необходимое сочетание и характер переходов обуславливаются формой и размерами поковок. Сплошные поковки типа стержня с утолщением получают обычно в один или два перехода. При штамповке в два перехода на первом переходе получают стержень и предварительную форму утолщения, а на втором – утолщение оформляется окончательно.

Рабочие части штампов для выдавливания всегда выполняют в виде вставок, закрепляемых в державках. Обязательным элементом является выталкиватель. При прямом выдавливании обычно применяется только нижний выталкиватель, при выдавливании комбинированным способом необходим также и верхний.

Закрытой прошивкой получают полые поковки. Закрытая прошивка с течением металла навстречу пуансону будет происходить тогда, когда металл первоначально полностью заполняет нижнюю часть матрицы. Этот способ возможен при любых отношениях диаметра поковки пуансона к диаметру матрицы. Прошивка с раздачей металла в сторону возможна тогда, когда площадь поперечного сечения заготовки будет равна площади кольцевого промежутка между головкой пуансона и матрицей. Однако невозможно осуществить процесс прошивки с раздачей металла в стороны в чистом виде (без изменения высоты заготовки) в течение всего процесса. Это объясняется тем, что под действием пуансона сначала будет происходить не только прошивка заготовки, но и ее осадка, а затем будет наблюдаться подъем и течение металла навстречу пуансону. В конце при соблюдении необходимых соотношений высота прошитой заготовки станет равной высоте исходной.

Штамповку в закрытых штампах с разъемными матрицами осуществляют преимущественно на гидравлических и винтовых фрикционных прессах. Применение разъемных матриц значительно расширяет номенклатуру поковок. Используются штампы с вертикальным и горизонтальным разъемом матриц.

 


Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 347; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!