www.mexanik.ru

ВВЕДЕНИЕ

Решения XXV съезда КПСС предусматривают дальнейшее повышение благосостояния советского народа на основе динамичного и пропорционального развития общественного производства и повышения его эффективности. В течение десятой пятилетки производительность труда в промышленности должна быть увеличена на 30—34%; это позволит обеспечить 85—90% прироста национального дохода. За десятую пятилетку значительно возрастет выпуск продукции основными отраслями машиностроения: по сравнению с 1975 г. выпуск тракторов в 1980 г. будет увеличен на 5—9%, сельскохозяйственных машин — на 30%, автомобилей — на 7—12%, средств автоматизации и приборов — в 1,6— 1,7 раза, вычислительной техники — в 1,8 раза, металлорежущих станков и кузнечно-прессовых машин — в 1,5—1,6 раза.

В металлообрабатывающей промышленности должна быть снижена металлоемкость продукции, улучшено использование производственных мощностей и основных фондов. В решении этих задач основная роль принадлежит ускорению научно-технического прогресса в области совершенствования традиционных и внедрения новых методов изготовления деталей машин и механизмов. Поэтому в десятой пятилетке необходимо значительно повысить удельный вес обработки металлов давлением, в особенности объемной штамповки.

До 1950 г. удельный вес производства поковок и штамповок в СССР был невелик; при этом наибольший объем обработки металлов давлением приходился на ковку.

Горячую штамповку выполняли в основном на молотах и горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). За период с 1950 по 1975 г. выпуск поковок увеличился почти в 3,5 раза. При этом резко возрос объем применения объемной штамповки, увеличивающей производительность труда и коэффициент использования металла. Так, в 1965 г. Производство штампованных поковок составляло 59%, в 1970 — 68%, а в 1975 г. — 70% от их общего выпуска. Большую роль в этом сыграло широкое внедрение штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) и применение штамповки выдавливанием, предварительного профилирования заготовок, безоблойной штамповки в закрытых штампах и др. Динамика роста объема производства поковок и штамповок в СССР методами горячего деформирования в 1965—1975 гг. и прогноз на 1980 г. представлены в таблице.

Структура производства поковок и штамповок в различных отраслях машиностроения не одинакова. Так, в тяжелом машиностроении производство поковок составляет 90%, а штамповок—10%, в автомобильной промышленности — соответственно 2 и 98%. При этом в автомобильной промышленности объем штамповки на молотах достигает 50%, на горизонтально-ковочных машинах — 28% и кривошипных горячештамповочных прессах — 22%, В последние годы в штампах изготавливают не только мелкие и средние, но и крупные поковки.

В настоящее время более 20% деталей машин изготавливают с применением обработки резанием непосредственно из проката; при этом

ежегодные потери металла в стружку достигают 2 млн. т. За счет применения горячей объемной штамповки коэффициент использования металла увеличили до 0,45—0,55. Для того чтобы повысить коэффициент использования металла до 0,65—0,75, следует увеличить объем производства заготовок с применением прогрессивных технологических процессов, позволяющих получать точные штамповки, до 25% (при 7% в 1970 г.).

Увеличение производства поковок и штамповок (в том числе увеличение доли точных штамповок) в десятой пятилетке будет обеспечена за счет дальнейшего роста и совершенствования парка кузнечно-прессовых машин. В настоящее время по выпуску кузнечно-прессового оборудования наша страна занимает второе место в мире. Непрерывно совершенствуются параметры кузнечно-прессовых машин, разрабатываются новые модели универсального и специализированного оборудования. Наряду с выпуском традиционного оборудования повышенной мощности [молоты с энергией формообразования до 1000 кДж (100 тс-м), горизонтально-ковочные машины усилием до 31500 кН (3150 тс), кривошипные горячештамповочные прессы усилием до 80 000 кН (8000 тс)] отечественная промышленность в десятой пятилетке будет выпускать механические и гидравлические прессы для выдавливания в разъемных матрицах, мощные гидровинтовые пресс-молоты, высокоскоростные бесшаботные молоты, горячештамповочные автоматы,, поперечно-клиновые ковочные вальцы, радиально-обжимные машины с программным управлением, автоматические линии и др. Применение этих агрегатов позволит повысить производительность труда более чем на 25% и коэффициент использования металла в 1,2—1,5 раза, обеспечит получение деталей (в том числе из труднообрабатываемых жаропрочных и других специальных сталей и сплавов) с повышенным классом шероховатости поверхности и точности размеров, исключая во многих случаях последующую механическую обработку и, соответственно уменьшая трудоемкость их изготовления.

Точная объемная штамповка в закрытых штампах может в настоящее время обеспечить получение поковок по третьему классу точности. В этом отношении она вполне конкурентоспособна методу литья по выплавляемым моделям. При этом детали, изготовленные объемной штамповкой в закрытых штампах, обладают более высокой прочностью и надежностью.

Эффективность применения новых кузнечно-прессовых машин и технологических процессов горячей штамповки определяется стойкостью штампового инструмента. Большие расходы на штамповый инструмент могут значительно уменьшить эффективность горячей штамповки, получаемую за счет экономии металла, а необходимость частой замены изношенных штампов — снизить производительность труда и коэффициент использования оборудования. Доля инструмента в себестоимости штампованных заготовок составляет в среднем 5—8%; в ряде случаев она достигает 40%.

Точность поковок в решающей мере определяется стойкостью штампов. Известно, что составляющая погрешности поковки, вызванная погрешностью инструмента, соответствует 60—80% ее суммарной погрешности. Кроме того, возможность автоматизации кузнечного производства также тесно связана со стойкостью оснастки. Стойкость оснастки приобретает особенно важное значение в связи с внедрением в последнее время высокопроизводительных (прессов, обеспечивающих получение 60—80 и более деталей в минуту. Естественно, что при низкой стойкости штампов в этих условиях пресс будет находиться в переналадке столько же времени, сколько и в работе.

Низкая стойкость штампов тормозит широкое внедрение новых прогрессивных машин и технологических процессов горячей штамповки. Так, при освоении штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах и внедрении безоблойной штамповки на Горьковском автомобильном заводе и автомобильном заводе имени Лихачева стойкость штампов оказалась значительно ниже, чем при штамповке на молотах и горизонтально-ковочных машинах. Значительно снизилась (в 3—5 раз) стойкость штампов при внедрении на Гродненском заводе карданных валов выдавливания поковок крестовин в разъемных матрицах вместо облойной штамповки. Очень низкая стойкость штампов отмечалась также при освоении высокоскоростной штамповки: после 100—300 штамповок штампы выходили из строя вследствие деформации или поломок.

Только путем проведения комплексных мероприятий, включающих подбор штамповых сталей и оптимальных режимов термической обработки, соответствующего охлаждения и рационального конструирования штампов удалось обеспечить их высокую стойкость.

Сказанное свидетельствует об актуальности работ, направленных на повышение стойкости штампов для горячего деформирования. Подсчеты показывают, что на изготовление штампов для горячей объемной штамповки в 1970 г. было израсходовано более 90 млн. руб., в 1975 г. эти расходы увеличились почти в 2 раза. Поэтому снижение расходов на штамшовую оснастку является важной народнохозяйственной задачей.

Обеспечение высокой стойкости штампов в условиях интенсификации производства и увеличения требований к качеству поковок возможно на базе решения комплекса вопросов, включающих отработку конструкции штампов, создание высокопрочных, теплостойких и износостойких штамповых материалов и покрытий, эффективных смазок и охлаждающих жидкостей, разработку прогрессивной технологии изготовления гравюры штампа.

К сожалению, в настоящее время отсутствуют руководства, комплексно рассматривающие проблему конструирования, изготовления, эксплуатации и повышения стойкости штампов для горячего деформирования металлов и сплавов. Между тем для подготовки высококвалифицированных кадров инженеров, специализирующихся в области обработки металлов давлением, металловедения и инструментального производства, требуется обучение современным приемам организации штампового хозяйства, передовой технологии производства штампов и пресс-форм, прогрессивным методам оптимизации условий работы штампов, методике выбора для них высокостойких материалов и способов упрочняющей обработки.

Авторы поставили перед собой задачу в определенной мере восполнить имеющийся в этой области пробел. Поэтому в настоящем учебном пособии рассмотрены конструктивные особенности штампов для горячего деформирования и условия их эксплуатации. Анализируются причины выхода из строя и стойкость штампов в различных процессах горячего деформирования. Подробно описаны стали и сплавы для штампов горячего деформирования и методы их обработки (ковка, оформление гравюры, термическая обработка и поверхностное упрочнение). Обобщены данные многочисленных исследований, опубликованные в монографиях, учебниках и периодической литературе, руководящих отраслевых материалах, опыт передовых отечественных и зарубежных предприятий по повышению стойкости штампов для горячего деформирования. Показана необходимость назначения штамповых сталей и упрочняющей обработки в соответствии с температурно-силовыми условиями эксплуатации штампов, приведены рекомендации по повышению их стойкости.

Помимо рассмотрения широко распространенных молотовых и прессовых штампов для горячей штамповки авторы большое внимание уделили штампам для специализированных (вальцевания, накатки, раскатки, радиального обжатия и выдавливания) и новых (высокоскоростной штамповки, выдавливания в разъемных матрицах, изотермической и жидкой штамповки) технологических процессов, успешно осваиваемых в кузнечно-штамповочном производстве.

Авторы будут считать свою задачу выполненной, если книга поможет студентам, аспирантам и инженерно-техническим работникам заводов и институтов на современном уровне решать вопросы, связанные с повышением долговечности штампового инструмента.

Все замечания по книге будут приняты авторами с благодарностью.

Назад, на страницу описания