Масла для глубокой вытяжки и штамповки, для алюминия и стали

Вытяжка металла и ее виды

Основные виды ротационной вытяжки металла:

Поступенчатое формование

Листовая заготовка в форме круга закрепляется между оправкой и суппортом. Оправка должна совпадать с внутренней конфигурацией изделия. Привод начинает вращать болванку, а управляемое формовочное давление осуществляется специальным пассивным роликом, приводимым в движение вращением заготовки. Давление осуществляется как в продольной, так и радиальной плоскостях. Ролик прижимает металл к оправке и двигается по сложной кривой то к краю болванки, то назад.

Прижим осуществляется за несколько проходов, ступенчато. В конце обработки проводится серия сглаживающих движений ролика с пониженным прижимом для получения высококачественной поверхности.

Проецирование — формование за один проход

Вытяжка осуществляется за один проход. Ролик перемещается параллельно оправке, в зависимости от угла его установки осуществляется большее или меньшее утонение стенки болванки, материал ее смещается под воздействием ролика в осевом направлении.

Проецирование — формование за один проход

Способ отличается экономичностью и точностью соблюдения размеров, а также высоким классом получаемой поверхности..

Закатка с оправкой или без нее

В этом случае осуществляется уменьшение внешнего диаметра заготовки с одновременным утолщением ее стенки за счет перераспределения материала. Закатка осуществляется по направлению к центру, в несколько проходов.

Закатка с оправкой или без нее

Как вариант применяется формование детали отдельными сегментами оправки посредством ролика со смещенным центром. Резка, дополнительное профилирование или отбортовку проводят в качестве завершающих операций.

Комбинированный

Для деталей сложной конфигурации поступенчатое формование, закатки, профилирования и резки применяются совместно в различных сочетаниях.

Листовая штамповка

Листовая штамповка — метод изготовления плоских и объем­ных тонкостенных изделий из листового материала, ленты или полосы с по­мощью штампов на прессах или без применения прессов. Листовая штам­повка подразделяется на горячую и холодную.

Горячая штамповка. Применяется главным образом в производст­ве котельных днищ, полушариев, буев и других корпусных деталей для судостроения. Изготовляются они из стального листа толщиной 3 . 4 мм. Операции горячей листовой штамповки аналогичны операциям хо­лодной штамповки. Однако при составлении технологического процесса всегда учитывается нагрев. Составляя чертеж заготовки, надо учитывать утяжку металла при вырубке, пробивке и гибке, а также и степень короб­ления при остывании детали, так как ее размеры при этом несколько со­кращаются. Это обстоятельство заставляет увеличивать допуски на раз­меры в сравнении с холодной штамповкой. Нагревают заготовки в пла­менных и электрических печах, а также в электронагревательных уст­ройствах.

Холодная штамповка. Это наиболее прогрессивный метод обработки давлением, так как он позволяет получить детали, не требующие в боль­шинстве случаев дальнейшей обработки резанием. Холодной листовой штамповкой изготовляют как крупные, так и мелкие детали (рамы и кузо­ва автомобилей, шасси самолетов, элементы обшивки судов, детали часо­вых механизмов и др.).

Листовая штамповка дает большую экономию в использовании металла, обеспечивая в то же время высокую производительность. Но наибольший эффект она дает при массовом и крупносерийном производстве.

При холодной листовой штампов­ке применяются углеродистая и ле­гированная стали, алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы, а также неметаллические материалы: кар­тон, эбонит, кожа, резина, фибра, пластмасса, поставляемые в виде ли­стов, лент и полос.

Технология листовой штампов­ки. Основным технологическим обо­рудованием для изготовления изде­лий методом листовой штамповки яв­ляются вибрационные ножницы (рис. 77), кривошипные (см. рис. 87 и рис. 88) и гидравлические прессы. Операции листовой штамповки могут быть разделены на два основных вида: разделительные и формоизменяющие. К ос­новным разделительным операциям относятся: резка, вырубка и пробивка.

Резкой называют операцию, где происходит последовательное отделе­ние части заготовки по прямой или кривой линии. Применяется резка для получения как готовых деталей, так и раскроя листа на полосы нужной ши­рины. При раскрое листа необходимо, чтобы выход деталей из листа был максимальным, а отходы были минимальными. Рациональность раскроя определяется на основании подсчета коэффициента использования матери­ала. Под коэффициентом понимается отношение площади вырубленных де­талей к площади листа. Операция резки производится с помощью вибраци­онных, дисковых, гильотинных и других ножниц.

Вибрационные ножницы (рис. 77) представляют собой станок с корот­кими ножами. Верхний нож 5 получает колебательные движения от элек­тродвигателя 1 через эксцентриковый механизм. Листовой металл уста­навливают на столе 7 и подвигают между верхним 5 и нижним 6 ножами до упора 3, который может передвигаться и закрепляться в скобе стани­ны, 2,4 — головку, 8 — стойка станины.

Вырубка — операция по получению заготовки замкнутого контура (рис. 78). На рис. 79 приведены чертеж (I) и схема (II) типовой детали, изго­товляемой из полосы вырубкой.

Пробивка — получение отверстий в детали нужной формы (рис. 80).

К основным формоизменяющим операциям * относят гибку, вытяжку, отбортовку, обжим и формовку.

Гибка — операция, при которой плоской заготовке придают изогну­тую форму (рис. 81: 1 — пуасон; 2 — нейтральный слой; 3 — матрица): R и г — внешний и внутренние радиусы гибки, S — толщина материала. Она может быть V -образная, U-образная и др. (рис. 82).

На рис. 83 представлен чертеж де­тали, отверстия в которой получены пробивкой. После этого деталь изо­гнута на штампе.

Вытяжка — операция, превра­щающая плоскую заготовку в полую пространственную деталь или полу­фабрикат 2 (рис. 84). Вытяжкой из­готовляют не только цилиндрические детали, но и сложные по форме ко­робчатые, конические и полусферические. При вытяжке плоская заготов­ка 5 втягивается пуансоном 1 в отверстие матрицы 3. Для предотвращения в заготовке при сжимающем напряжении образования складок применяют прижимы 4.

Вытяжка может быть без утонения и с утонением. В первом случае она происходит без заметного изменения, во втором изменяется не только фор­ма заготовки, но и толщина ее стенок. В случае, когда нужно получить глу­бокую вытяжку, ее ведут в несколько проходов. На рис. 85 показан чертеж типовой детали и из металлического листа 1, изготовленной штамповкой с вытяжкой.

Отбортовка — операция образования бортов по наружному конту­ру листовой заготовки или вокруг заранее пробитых отверстий (рис. 86). Она применяется главным образом для образования горловин у плоских деталей 2, необходимых как для нарезания резьбы, так и сварки или сбор­ки. Обычно она выполняется последовательно (I, II, III) за один или не­сколько проходов в штампах, состоящих из пуансона 1 и матрицы 3. Опе­рацию отбортовки очень часто выполняют на концах труб при подсоедине­нии к ним фланцев, с помощью которых трубы будут в дальнейшем соеди­няться.

Процесс ротационной вытяжки металла

В качестве заготовки, как правило, используются листовая пластина в форме круга. Кроме того, для некоторых деталей используют и другие плоские фигуры — овал или эллипс, а также сложные криволинейные замкнутые контуры. Применяют и заготовки — отрезки труб, чаще всего круглых.

Подготовительные операции для уникальных деталей и небольших серий выполняются на кругорезах. В случае больших серий раскрой эффективнее выполнять на станках гидравлической резки, ввиду того, что лазерный или плазменный раскрой связан с воздействием высокой температуры в зоне разреза. Это может ухудшить пластичность материала.

Процесс ротационной вытяжки металла

Технология ротационной вытяжки используется в производстве трубообразных изделий с изменяющимся диметром и толщиной стенок, Кроме того, снаружи возможно сформировать ребра жесткости. Ротационную вытяжку металла используют и в сложных технологических процессах совместно с штамповкой, сваркой, клепкой и слесарными операциями.

Способы формоизменения ротационной вытяжкой металла

Многообразие приемов ротационной вытяжки металла сводится к одному из двух видов:

• Прямой. Перемещение металла происходит по ходу формующего ролика.
• Обратный. Перемещение металла происходит против хода формующего ролика.

Прямой способ

Наружный контур пуансона соответствует внутреннему контуру будущего изделия (с учетом необходимых припусков). Из-за этого оправка делается длиннее изделия. Устройство пуансона усложняется, вес, себестоимость и трудоемкость отладки технологического процесса возрастает.

Прямой способ ротационной вытяжки металла

Этот метод применим для формовки деталей в виде конуса и цилиндра с большим соотношением длины к диаметру и диаметра — к толщине стенок.

Обратный

В этом случае оправка должна совпадать по размерам и форме с внутренней поверхностью заготовки, что дает возможность выполнить оправку намного короче, чем будущее изделие.

Толстостенная ротационная вытяжка

Метод используют в производстве изделий с малым отношением длины к диаметру и относительно толстыми стенками.

Операции ротационной вытяжки металла делятся также на формовку:

• С утонением — сохраняется наружный размер, толщина стенок снижается.
• Без утонения — толщина стенок при обработке сохраняется, наружный диаметр меняется.
• С раскатом — сохраняется наружный диаметр, толщина стенок увеличивается.

Основные виды ротационной вытяжки металла

Заготовку закрепляют между оправкой, зафиксированной на приводе, и прижимом суппорта.

Глубокая вытяжка листового металла

Глубокая вытяжка
Глубокая вытяжка — процесс, при котором из плоской заготовки получают полую деталь любой формы. Формообразование представляет собой результат пластической деформации, сопровождаемой смещением значительной части обрабатываемого металла по высоте изделия. При большой степени деформации и малой толщине исходного материала возникает неблагоприятное напряженно-деформированное состояние, что приводит к образованию гофр, трещин, разрывов металла. Детали, получаемые глубокой вытяжкой, в зависимости от их формы подразделяют на три группы: 1) осесимметричные (цилиндрические, конические, ступенчатые, криволинейные и т. д.); 2) коробчатые; 3) сложные несимметричные. Такие детали получают двумя способами: 1) глубокой вятяжкой без утонения стенки. 2) глубокой вытяжкой с утонением стенки. При глубокой вытяжке без утонения стенки процесс осуществляется посредством непрерывного перемещения пуансона с заготовкой в матрицу, в результате чего внешний диаметр заготовки непрерывно уменьшается. Степень деформации по высоте образующей части цилиндра непрерывно возрастает и максимальна на его торце. Неравномерность деформации обусловливает и неравномерность наклепа по высоте детали. Толщины исходной заготовки и полученного изделия различны, причем толщина дна изделия близка к толщине заготовки, а в местах перехода донной части к боковой стенке образуется утонение (10—25 %), у торца изделия —утолщение (15—25 %). Толщина стенки у торца для I детали без фланца а для детали с фланцем где и si —толщина стенки у торца детали без фланца и с фланцем; г — коэффициент; I —толщина заготовки; D3 —диаметр заготовки; D — внешний диаметр детали; диаметр фланца. Величина утонения перехода от дна к стенке связана с радиусом закругления углов матрицы, степенью деформации, зазором между матрицей и пуансоном, усилием прижима заготовки и условиями контактного трения. Глубокая вытяжка с утонением стенки характеризуется наряду с изменением толщины исходного материала уменьшением наружного и внутреннего диаметров заготовки. При разработке технологии вытяжки с утонением вычисленный объем листовой заготовки должен быть на 15—20 % больше объема изделия (припуск на обрезку). Число операций определяется в зависимости от степени деформации, где F и f2 — поперечное сечение до и после деформации, мм.; и I — толщина стенки до и после деформации, мм; т — коэффициент вытяжки. Высота вытянутой детали где d — внутренний диаметр детали. При глубокой вытяжке цилиндрических деталей диаметр заготовки можно определить несколькими способами, используя равенство площадей заготовки и готовой детали (при вытяжке деталей без утонения стенки) или равенство объемов заготовки и готовой детали (при глубокой вытяжке деталей с утонением стенки). При применении способа расчета по равенству площадей заготовки и готовой детали учитывается и припуск на обрезку. Вычисление площади детали осуществляется путем ее разделения на простые геометрические элементы в зависимости от ее формы. Сумма вычисленных площадей отдельных элементов изделия определяет площадь заготовки. Способ расчета D3 по равенству объемов исходной заготовки V3 и готовой детали Уд с учетом необходимого объема на обрезку используется при вытяжке с утонением стенки. Объем вытянутой детали определяется разницей между объемами внешнего и внутреннего цилиндров: где s — толщина заготовки, мм. Определение степени деформации и коэффициента вытяжки. В зависимости от соотношения между высотой и диаметром детали, а также толщины листовой заготовки вытяжка может быть осуществлена за один или несколько переходов. Определение числа переходов — одна из самых ответственных задач для технолога, который должен учитывать следующие основные показатели: коэффициент вытяжки где D —диаметр детали, мм. Допустимая величина коэффициента вытяжки зависит от формы и размеров детали, ее механических свойств, состояния поверхности заготовки, толщины исходного материала, геометрической формы пуансона и матрицы, способа вытяжки (с прижимом или без прижима), смазочного материала и т. д. В табл. 8.4 приведены оптимальные допустимые коэффициенты вытяжки для цилиндрических деталей без фланца (при вытяжке с прижимом) в зависимости от толщины заготовки для сталей 08, ЮГ и 18Г. При этом малые значения т необходимо использовать при малых радиусах кромок (г — 4-H8S), а большие значения — при больших радиусах кромок (г = 8 ч- 15s). Таблица 8.4 Коэффициент глубокой вытяжки т для деталей без фланца При вытяжке низкоуглеродистых сталей, холоднокатаного алюминия коэффициент вытяжки должен быть увеличен на 1,5— 2,0 %, а при вытяжке сталей 05, 08, 10, алюминия и других материалов он должен, быть уменьшен на 1,5—2 % по сравнению со значениями, приведенными в табл. 8.4. В случае использования промежуточного отжига коэффициент вытяжки для каждой следующей операции увеличивают на 2,5— 5 %. На практике в некоторых случаях вытяжка может быть осуществлена без прижима. Прижим рекомендуют, когда соблюдается условие При проведении технологических расчетов наряду с определением числа отдельных переходов необходимо вычислить высоту цилиндрической детали по переходам. Используемые для этой цели формулы приведены в табл. 8.5. Определение усилия вытяжки и прижима. Инженерные расчеты при определении усилия прижима основываются на том, что допустимые напряжения в опасных сечениях должны быть меньше напряжения разрушения деформируемого материала.

Станки для ротационной вытяжки металла

Для реализации технологии применяют следующие виды станков:

• Давильно-раскатные станки для ротационной вытяжки металла.
• Станки ротационной ковки.
• Кругорезы.

На ручных токарно-давильных станках формовка производится мышечной силой рабочего. Используются для выпуска уникальных изделий или особо малых серий. Для средних и больших серий применяют давильно-обкатные (раскатные) станки с числовым программным управлением. Гидравлика или электроприводы, управляемые контроллером согласно программе, загруженной в центральный блок ЧПУ, позволяют с большой точностью контролировать силу и направление прижима, равно как и направление движения ролика, включая самые сложные криволинейные траектории. Такие станки обеспечивают абсолютную идентичность изделий в серии, что особо важно для деталей реактивных двигателей и другой высокотехнологичной продукции

Схема ковки на станках ротационного типа

Станки ротационной ковки позволяют формовать изделия конической формы из труб путем обжимки трубы специальным инструментом — ковочным штампом. Особенность и главное преимущество заключается в уникальной возможности производства изделий, у которых:

• длина во много раз превышает диаметр.
• по длине возможно неоднократное изменение диаметра и угла раскрыва конуса.
• требуется накатка ребер жесткости.

Кругорезы

Кругорезы предназначены для раскроя листового проката на плоские заготовки в форме круга или эллипса. Также применяются как с ручным приводом, так и электрогидравлические.

Область применения ротационной вытяжки металла

Метод применяется для производства:

• деталей реактивных двигателей в системах вооружения;
• днищ и крышек резервуаров;
• различных экранов в радиотехнике, включая радарные экраны;
• тонкостенные сосуды сложной формы: бидоны, чайники, баллоны, котелки;
• детали корпусов строительных миксеров;
• детали вентиляторов и вытяжных зонтиков.

Изделия изготовленные путем ротационной вытяжки

Метод применяется также в производстве предметов современного искусства и в ателье по кастомизации уникальных мотоциклов и автомобилей.

Сфера применения изделий

По зарубежным данным, самая широкая сфера применения давильно-обкатной обработки производство деталей реактивных двигателей и управляемых снарядов, а также днищ резервуаров радарных экранов, корпусов прожекторов, экранов ламп.
Например, этим способом изготовляются:

1. Коническая часть выхлопных труб из листовой стали толщиной 3 мм; готовая деталь имеет угол конуса 34°, диаметр основания детали 500 мм, высота 640 мм, толщина стенки 1 мм;
2. Насадки (сопла), выполняемые из заготовок нержавеющей стали, конической формы длиной 127 мм, обрабатываемых на станках типа токарных. После ротационной вытяжки насадка имеет размеры: высоту 305 мм, толщину стенки 1,14 мм, угол конуса детали 12°;
3. Корпус (кольцо) подшипника. Заготовка обработанная резанием поковка легированной хромистой стали. Наибольший диаметр готовой детали 508 мм, угол конуса 84°, толщина стенки по конусу от 3,2 до 2,3 мм;
4. Задний кожух компрессора. Заготовка сварная из листовой нержавеющей стали. После ротационной вытяжки получают полую деталь цилиндрической формы с внутренним диаметром 710 мм, длиной 197 мм. Затем деталь механически обрабатывается внутри и снаружи до получения толщины стенки 6,4 мм. Операциями окантовки, обточки и давильно-обкатной обработки получают пять внутренних рёбер и толщину стенки 1,5 мм при увеличении длины детали до 380 мм. В конце обработки выполняется операция нанесения рифлений с применением роликов специальной формы.

Ротационной вытяжкой могут быть легко изготовлены массивные трубчатые детали с переменной толщиной обработанных концов стенок и с наружными кольцевыми рёбрами. В комбинации с ротационной вытяжкой для получения сложной формы деталей можно применять дополнительные операции: прокатку, штамповку, сварку. Ротационной вытяжкой можно применять и как вспомогательные для придания окончательной формы полученным вытяжкой заготовкам. Часто на давильных станках обрабатывают отдельные секции (части) деталей, собираемые при помощи сварки или клёпки. Это позволяет изготовлять трубчатые детали с различной комбинацией сечений.

Эффективно обрабатывать ротационной вытяжкой длинные медные конические детали, применяемые в некоторых отраслях промышленности. На прессах такие детали получать трудно, если к тому же предъявляются жёсткие требования к качеству их поверхности.

Ротационной вытяжкой полезно изготовлять также хозяйственные принадлежности и аналогичные тонкостенные изделия сложной формы: ковши, кубки, бидоны, чайники, кофейники, баллоны, котелки, бочонки, круглые детали вентиляторов и вытяжных зонтов, фасонные медные детали пивоваренных установок, барабанов бетономешалок, крупные сосуды и посуду изделия для химической и пищевой промышленности.