Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Облой в штамповке — это слой металла, который выдавливается в зазор между верхней и нижней половинами штампа в момент смыкания. Он неизбежно образуется при открытой горячей объёмной штамповке и выполняет важную технологическую функцию: создаёт подпор, вынуждающий металл плотно заполнять все элементы полости ручья. Без правильно спроектированной облойной канавки поковка окажется незаполненной, а штамп — перегруженным. Понимание природы облоя и методов его удаления — основа грамотного проектирования кузнечно-штамповочных операций.
При открытой штамповке объём заготовки намеренно берут с небольшим избытком относительно объёма полости ручья. Когда штамп смыкается и металл заполняет ручей, излишек вытесняется через зазор между плоскостями разъёма. Этот выдавленный металл называют облоем — термин закреплён в ГОСТ 18970-84, регламентирующем терминологию операций ковки и штамповки.
Образование облоя протекает в три стадии. На первой металл свободно заполняет ручей под давлением. На второй начинается вытеснение избытка в зазор канавки — давление в ручье резко возрастает. На третьей мостик облойной канавки тормозит течение металла, создавая давление, которое вынуждает металл плотно заполнять труднодоступные элементы полости: рёбра, бобышки, тонкие стенки.
Облой — не дефект, а конструктивный элемент процесса. Правильно рассчитанный облой обеспечивает качество поковки; недостаточный — приводит к незаполнению; чрезмерный — к перегрузке штампа и неоправданному расходу металла.
Облойная канавка — специальная полость на плоскости разъёма штампа, предназначенная для размещения облоя. Она состоит из двух зон с разным назначением: мостика и магазина. В отечественной практике применяют четыре типа канавок: основная (тип I), с увеличенным магазином (тип II), с повышенным сопротивлением на отдельных участках (тип III) и без магазина для круглых поковок (тип IV).
Мостик — узкая щель, непосредственно примыкающая к ручью. Именно мостик регулирует сопротивление истечению металла и тем самым давление в полости. Его высота h и ширина b назначаются по площади проекции поковки на плоскость разъёма с учётом типа оборудования. Размеры канавок нормализованы по высоте мостика: для молотовых штампов принимают несколько меньшие значения h, для штампов КГШП — несколько бо́льшие при уменьшенной ширине мостика.
Магазин — расширенная часть канавки за мостиком, вмещающая основной объём облоя. Металл в магазине не должен деформироваться, иначе он создаёт дополнительное сопротивление течению из ручья. Объём магазина должен быть достаточным для приёма всего облоя с запасом: переполнение магазина ведёт к резкому нарастанию давления и риску разрушения штампа.
Значения в таблице соответствуют типовым диапазонам для горячей объёмной штамповки конструкционных сталей на молотах и КГШП. При проектировании конкретного штампа параметры уточняются по нормативной документации с учётом формы поковки и типа оборудования.
Объём заготовки складывается из объёма поковки, объёма облоя и потерь металла на угар при нагреве. Величина угара зависит от способа нагрева: при электрическом и индукционном нагреве — 0,5–1,5%, при газовом нагреве в камерных и методических печах — 1,5–3,0% от массы заготовки. Точное значение принимается по фактическим условиям нагревательного оборудования.
Объём облоя Vобл выражают через коэффициент облоя k:
Vобл = k · Vпок
Для простых поковок (удлинённых, с небольшим периметром) k = 0,10–0,20; для сложных (с тонкими рёбрами, большим периметром, глубокими полостями) k = 0,20–0,40.
Объём магазина должен превышать расчётный Vобл не менее чем на 10–15%. Недостаточный объём — типичная ошибка проектирования, следствием которой является запирание штампа на торец и его разрушение.
Сопротивление мостика определяется соотношением b/h. Оптимальное значение для конструкционных сталей при температурах штамповки 1100–1250 °C — b/h = 3–5. Увеличение соотношения повышает давление и улучшает заполнение, но одновременно возрастает нагрузка на штамп и оборудование.
По назначению и конфигурации в отечественной практике горячей штамповки применяют четыре типа облойных канавок:
После штамповки облой отделяют от поковки на обрезных прессах с помощью специальных обрезных штампов. Выбор метода зависит от состава стали и конфигурации поковки.
Горячую обрезку выполняют непосредственно после штамповки, пока поковка сохраняет температуру в диапазоне 800–950 °C. При этой температуре сопротивление металла срезу значительно ниже, что уменьшает потребное усилие в 3–5 раз по сравнению с холодным способом. Горячая обрезка обязательна для высокоуглеродистых сталей (C > 0,45%), легированных и инструментальных сталей, склонных к трещинообразованию при холодной деформации.
Недостатки горячей обрезки: необходимость немедленно выполнить операцию в горячем цехе, более сложная организация производственного потока. Точность линии обреза несколько ниже из-за возможного коробления горячей поковки.
Холодную обрезку применяют для поковок из малоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей (C ≤ 0,35%), а также из цветных сплавов. Температура поковки при холодной обрезке — не выше 200–300 °C. Преимущества: более высокая точность линии обреза, возможность совмещения обрезки с правкой и пробивкой отверстий в одном штампе.
Обрезной штамп состоит из матрицы с отверстием по контуру поковки и пуансона. При движении ползуна пресса режущая кромка матрицы срезает облой по периметру разъёма. Пуансон при обрезке поковок обычно выполняется давящим — опирается на поковку сверху; режущий пуансон применяют только для поковок малой толщины (до 2 мм).
Зазор δ между пуансоном и матрицей назначают с учётом толщины облоя и способа обрезки. Для обрезных штампов горячих поковок принимают 0,1–0,5 мм на сторону: меньшие значения — для холодной обрезки тонкого облоя, бо́льшие — для горячей обрезки и облоя повышенной толщины. Слишком малый зазор ускоряет износ режущих кромок и вызывает заклинивание; слишком большой приводит к образованию затянутого заусенца на поковке.
Режущие кромки матриц изготавливают из инструментальных сталей Х12МФ или Х12Ф1 по ГОСТ 5950-2000, с твёрдостью HRC 58–62. Для менее нагруженных и малосерийных штампов допускается применение сталей У8А, У10А по ГОСТ 1435-99.
Для поковок с отверстиями применяют совмещённые штампы, в которых за один ход ползуна одновременно выполняются обрезка облоя и пробивка перемычек. Это сокращает число операций и обеспечивает точное взаимное расположение контура поковки и отверстий. Усилие совмещённого штампа превышает усилие простого обрезного на 15–30%, что учитывают при подборе обрезного пресса.
Расчётное усилие обрезки определяют по формуле:
P = k · L · h · τср
где L — периметр обреза, мм; h — толщина облоя в зоне мостика, мм; τср — предел прочности на срез при температуре обрезки (τср ≈ 0,6–0,7 σв), МПа; k — коэффициент, учитывающий притупление режущих кромок, равный 1,6–1,8 (для нового инструмента — ближе к 1,6; по мере затупления — до 1,8).
Облой в штамповке — неотъемлемый элемент технологии открытой объёмной штамповки, обеспечивающий полное заполнение ручья и воспроизводимое качество поковок. Грамотное проектирование облойной канавки — с правильно выбранным типом, параметрами мостика и достаточным объёмом магазина — позволяет получать поковки стабильного качества при обоснованном расходе металла.
Обрезка облоя завершает формообразование. Ключевые расчётные ориентиры: высота мостика h = 1,0–4,0 мм; отношение b/h = 3–5; коэффициент облоя k = 0,10–0,40; температура горячей обрезки 800–950 °C; зазор в обрезном штампе 0,1–0,5 мм на сторону; материал режущих кромок матриц — Х12МФ, Х12Ф1 (ГОСТ 5950-2000), твёрдость HRC 58–62.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.