Разделка материалов на ножницах и в штампах

ЛЕКЦИЯ № 2

МАТЕРИАЛЫ И ЗАГОТОВКИ КШП

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1. Исходные материалы кузнечно-штамповочного производства.

2. Разделка материалов на ножницах и в штампах.

3. Разделка заготовок на хладноломах.

4. Специальные способы разделки.

5. Точность разделки.

Исходные материалы кузнечно-штамповочного производства

Горячей штамповке подвергаются деформируемые металлы и сплавы: сталь различных марок и многие цветные сплавы на основе алюминия, магния, меди, титана. Современное машиностроение нуждается также в поковках из чистых металлов (молибдена, вольфрама, ниобия и т.п.)

Исходные материалы используют в виде слитков, проката различного профиля, прессованных прутков.

Стальные слитки применяют в основном при ковке. Используются обычные слитки, отливаемые сверху в изложницы, удлиненные слитки, малоприбыльные слитки, слитки с повышенной конусностью, полые слит­ки.

Прокат поставляется согласно ГОСТа по: размерам, профилю, точ­ности, маркам стали. В качестве заготовок для горячей штамповки используется обжатая болванка (блюм), которая представляет в попереч­ном сечения квадрат с вогнутыми гранями и закругленными ребрами. Размеры по высоте составляют 140 ... 450 мм при длине 1 ... 6 м. Этот вид заготовок применяется для штамповки больших поковок.

К сортовому прокату относятся заготовки круглого и квадратного поперечных сечений с размерами 5 … 200 мм и 6 ... 250 мм соответствен­но при торговой длине 2 ... 6 м.

Применение профильного проката, который имеет разнообразную фор­му поперечных сечений, позволяет уменьшить количество заготовитель­ных переходов при штамповке, упростить технологический процесс, сни­зить себестоимость поковок.

Прокат периодического профиля, получаемый продольной или поперечной прокаткой на специальных станах, находит большое применение в крупносерийном и массовом производстве поковок, так как при штамповке фасонных заготовок исключаются заготовительные переходы.

Для горячей штамповки применяется также полосовая заготовка толщиной более 5 мм.

Разделка материалов на ножницах и в штампах

При разделке исходного прутка на мерные заготовки необходимо обеспечить большую точность длины и ровные торцы заготовки. Соблюдение этих условий облегчает установку заготовки в штамп, повышает качество поковки, сокращает расход металла.

Резка на ножницах и прессах является основным и наиболее производительным способом получения заготовок в цехах горячей штамповки.

Рабочими деталями ножниц являются верхний и нижний ножи, прижим, упор. Под действием смежно расположенных ножей образуется па­ра сил, стремящаяся повернуть и изогнуть пруток, вследствие чего каждый нож касается прутка только частью своей рабочей поверхности, под которой металл подвергается смятию.

В момент, когда напряжение от действия ножей превысит сопротивление деформированию материала, происходит внедрение ножей в ме­талл. По месту реза образуется блестящий поясок, внедрение ножей сопровождается утяжкой соседних участков.

Так как на левую часть прутка действует сила нижнего ножа и сила прижима, препятствующая повороту этой части прутка, а на правую - сила , способствующая повороту на угол , то . Эти углы, характеризующие неодинаковое смятие металла ножами, называют углами смятия.

При достижении максимально возможной для данной стали величины внедрения ножей образуются встречные трещины, которые называются опережающими, так как они опережают движение ножа.

При нормальной величине зазора между ножами противоположные трещины сходятся, отделяя заготовку от прутка. Если зазор меньше необходимого, то направление трещин не сходится. Образуется новая трещина, которая соединяет концы двух предыдущих, что приводит к появлению "козырьков" на поверхности среза. При штамповке такой заготовки возможно образование складок. Большой зазор при резке вы­зывает значительную утяжку металла и заусенцы.

Причиной косого среза, характеризуемого углом скоса , явля­ется большой угол поворота прутка к моменту скола, который образуется вследствие недостаточной силы прижимного устройства илислабого прижатия прутка к упору.

Установлено, что номинальный зазор должен составлять 2 ¼ 4 % от толщины разрезаемого прутка. При таком зазоре заготовка имеет нормальный профиль среза.

Внедрение ножей в металл сопровождается появлением горизонтальных сил , которые немного раздвигают ножи, увеличивая зазор меж­ду ними. Поэтому фактический зазор обычно несколько больше номинального и достигает 5 % от толщины разрезаемого материала.

Условия резки металла характеризуются относительной глубиной надреза :

,

где - глубина внедрения ножа в момент появления встречной трещины;

- диаметр заготовки.

Максимуму на кривой в координатах , соответствующему величине , при которой возникают опережающие трещины. После соединения концов трещин напряжение падает.

Твердая сталь характеризуется небольшой глубиной внедрения ножа в заготовку ( = 0.12 ¼ 0.15) и большим напряжением . Для мягкой стали характерны значительная глубина внедрения ( = 0.35 ¼ 0.4), но небольшое напряжение в момент скалывания. Таким образом, при разделке твердой и мягкой сталей затрачивается при­мерно одинаковая работа.

Резка легированной стали, особенно при больших сечениях заго­товок, осуществляется в нагретом состоянии. С увеличением темпера­туры нагрева значение максимума на кривых уменьшается, а глубина внедрения ножей возрастает.

Среднеуглеродистая сталь обычно подвергается нагреву только при резке больших сечений заготовок (свыше 120 ¼ 150 мм).

Высокоуглеродистая и легированная стали нагреваются для уменьшения сопротивления деформированию и во избежание образования трещин при резке. Температура нагрева перед резкой составляет 400 ¼ 700 °С в зависимости от химического состава стали и размеров заготовки.

Работе резки определяется площадью, ограниченной кривой . К недостаткам процесса резки на ножницах относится кривизна профи­ля реза. Вследствие непостоянства кривизны и трудности ее контроля искажением формы заготовки пренебрегают, что приводит к уменьшению коэффициента использования металла. Еще большие потери металла имеют место при появлении чрезмерной косины среза.

На практике угол достигает 12°. При достаточно жестком прижиме и креплении ножей, а также при уменьшении угла заострения режущей кромки на 3 ¼ 6° можно добиться того, чтобы 2 ¼ 3°.

Для повышения качества среза прутков относительно небольшого диаметра применяются специальные обрезные штампы, устанавливаемые на кривошипные прессы. Резка в одноопорном штампе по схеме действия ножей не отличается от резки на ножницах. Штамп, выполненный по схеме двухопорного, разрезает одновременно по две заготовки одинаковой или разной длины. Резку в штампах рекомендуется применять для отрезки относительно коротких заготовок .

Усилие резки определяется по формуле:

,

где - коэффициент, учитывающий затупление ножей, влияние скорости резки,

= 1.7;

- площадь среза, мм²;

- сопротивление срезу, Н/мм².

После определения выбирают ножницы из размерного ряда, ориентируясь на ближайшие большие значения усилия. При этом необходимо учитывать наибольшие размеры прутков, которые можно разрезать на ножницах каждого типа.

На качество и точность резки большое влияние оказывают механизмы упора и прижима, которые выполнены в виде гидравлических, пневматических и пружинно-рычажных систем.

Дозирующие механизмы, обеспечивающие точность по массе или размерную точность мерных заготовок, монтируют непосредственно на ножницах или рядом с ними.