На размеры ручья штампа значительное влияние оказывают величины относительной смещенной площади, температура штамповки, ширина заусенца, скорость деформирования, смазка штампов, форма поковок и ряд других факторов.
Относительная смещенная площадь при штамповке поковок в ковочных вальцах характеризуется отношением средней смещенной площади Fсм на половине длины очага деформации ld/2 к площади исходного сечения заготовки (рис. 48):
(63)
Рис. 48. Схема определения средней смещенной площади Fсм: а — на участке l1; б — на участке l2; в — на участке l3
С увеличением относительной смещенной площади опережение металла закономерно и непрерывно возрастает в соответствии с выражением
. (64)
Среднюю смещенную площадь Fсм обычно подсчитывают следующим образом.
Строят диаграмму изменения площади поперечных сечений поковки и разбивают ее по длине на отдельные характерные l1, l2, l3 участки. Каждый участок на диаграмме делят на условное число частей I, II, III, IV, V, как показано на рис. 48. Затем берут кальку и наносят на ней две тонкие параллельные вертикальные линии. Расстояние между ними берут равным ld/2.
Длина параллельных отрезков на кальке должна несколько выходить за границы кривой, описывающей площади поперечных сечений поковки (приблизительно на 5-10 мм).
На диаграмму накладывают кальку так. чтобы одна из линий на ней совпала с началом первого участка l1 диаграммы. Изображение диаграммы, заключенное между двумя линиями на кальке (заштриховано на рис. 48), обводят по контуру. Площадь заштрихованной фигуры измеряют планиметром.
Среднюю площадь ручья штампа Fк на первой части участка lк, определяют делением найденной площади на ld/2.
Затем кальку сдвигают от начала диаграммы в направлении, обратном направлению вальцовки, до следующего деления на участке l1, и производят следующее определение площади и т. д. Среднюю величину площади ручья штампа Fк для каждого отдельного участка поковки определяют как среднее арифметическое этих вычислений.
Значение средней смещенной площади на различных участках поковки получают из равенства
Fсм=F0- Fк (65)
где Fк — средняя площадь ручья штампа в мм2; F0 — площадь поперечного сечения исходной заготовки в мм2;
F0= (1.05÷1.15) Fn, (66)
здесь Fn — максимальное сечение поковки в мм2.
Температура штамповки. С повышением температуры штамповки заполнение ручья штампа ухудшается, а опережение металла увеличивается.
Опережение металла в % с учетом температуры вальцовки без заусенца можно определить по формуле
(67)
где α1 — коэффициент, учитывающий влияние температуры:
|
Температура в °С |
900 |
950 |
1050 |
1100 |
|
Коэффициент α1 |
1,0 |
1,09 |
1,25 |
1,32 |
Детали, изготовленные в вальцах при высокой температуре, имеют крупнозернистую структуру и низкие механические свойства. При штамповке в вальцах сложных деталей часто образуется так называемый зажим металла. Чтобы улучшить заполнение ручья штампа, температуру штамповки снижают, когда диаметр валков ковочных вальцов имеет небольшие размеры по сравнению с высотой исходной заготовки.
Наилучшее заполнение ручья штампа при диаметре валков 900 мм происходит при температуре нагрева заготовок 1000-1050° С.
Ширина заусенца. При горячей штамповке в вальцах с увеличением ширины заусенца опережение уменьшается в соответствии с формулой
,
(68)
где В — ширина заусенца в мм, определяется по приближенной формуле
(68,
а)
здесь ƒ1 — средняя смещенная площадь (поперечного сечения) на принятой длине участка заготовки в мм2; ld - длина очага деформации в мм, определяемая из выражения (49); tз - толщина заусенца в мм; μт = F0/Fк - теоретический коэффициент вытяжки; Fк - средняя площадь ручья на принятой длине участка заготовки в мм2; F0 - площадь поперечного сечения исходной заготовки в мм2; К - коэффициент, учитывающий влияние температуры (К = 1,2 при 950°; К = 1,1 при 1000°; К = 1 при 1050°).
Для небольших сечений заготовок и при малой глубине полости штампа ширина заусенца обычно не превышает 5 мм.
Наилучшее качество поковок и высокая стойкость штампов достигаются при толщине заусенца 1,5-2,0 мм. Увеличение зазора между штампами до 3 мм (и более) приводит к незаполнению ручья штампа и заклиниванию цепочки поковок в штампах.
Уменьшение толщины заусенца до 0,5-0,8 мм вызывает резкое увеличение износа штампов; при этом имеют место случаи изгиба заусенца при съеме цепочки поковки и ее заклинивание в штампах.
Смазка штампов. С применением графитовой смазки опережение металла при штамповке в вальцах возрастает.
Опережение металла в % с учетом влияния смазки определяется по формуле
(69)
где z — коэффициент, учитывающий влияние смазки; для графитовой смазки, по опытным данным, z = 1,27.
Наилучшей смазкой, с точки зрения увеличения износоустойчивости штампов против истирания, является смесь машинного масла с коллоидальным графитом в пропорции 1 : 5. Однако качество поковок оказывается более высоким при применении 8%-ного раствора поваренной соли в воде. На поверхность штампа смазка наносится с помощью дугообразных распылителей при давлении не ниже 4-5 aт.
Целесообразность применения смазки устанавливают в зависимости от формы штампуемых поковок.
При изготовлении плоских поковок, требующих большой вытяжки, и поковок с ровным рельефом контура применение смазки целесообразно. При штамповке деталей сложной формы, с короткими переходами и значительным изменением поперечного сечения применять смазку не рекомендуется.
