Содержание 

• Признаки облойной и безоблойной штамповки

• Открытая облойная штамповка фланцев

• Закрытая безоблойная штамповка фланцев

• Технология горячей объемной штамповки фланцев

• Технологический процесс

• Достоинства метода горячей объемной штамповки

• Недостатки метода горячей объемной штамповки

• Заключение

 

Штамповочное производство горячим способом возникло после ковки в девятнадцатом веке, но полномасштабное развитие получило только в середине следующего столетия. Метод подходит для большинства металлов, сплавов. Суть его заключается в деформировании нагретой заготовки из сталей с различным содержанием углерода и легирующих добавок под действием внешней силы.  Пластическая деформация, в отличие от упругой, не восстанавливает форму после снятия нагрузки. 

В производственном процессе используют молоты, прессы, а также подходящие для каждого размера и формы штампы. По ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные» для изготовления поковок задействуют заготовки в виде круга, квадрата, прямоугольника, многогранника, с отверстиями, углублениями в зависимости от типа конечного металлоизделия. 

Фланцевое соединение необходимо для прокладки трубопроводов общего, а также специального назначения, присоединения сосудов, аппаратов и реализуется при помощи деталей круглой или квадратной формы с проходом для перемещаемой рабочей среды и расположенными по периметру отверстиями под крепёж. Парные надёжные, прочные фланцы, изготовленные методом горячего объёмного штампования, соединяют болтами, гайками, шпильками, что обеспечивает герметичность системе при эксплуатации.

Признаки облойной и безоблойной штамповки

Горячая объемная штамповка может быть открытой или закрытой с применением облоя, а также без него.

Открытая облойная штамповка фланцев

Инструмент состоит из двух частей: неподвижной нижней, куда помещается разогретая заготовка, и подвижной верхней, сдавливающей будущую деталь. Вокруг штампа располагается канавка для выхода избытка стали в количестве от десяти до тридцати процентов от массы поковки. Лишнее срезают, поэтому повышенных требований к весу заготовки не предъявляют.

Отличия:

• превышение объема заготовки по сравнению с изделием на выходе;

• обрезание облоя по контуру штампа;

• излишний расход материала; 

• возможность получения деталей сложной конфигурации.

Закрытая безоблойная штамповка фланцев

Основная особенность метода заключается в замкнутом штампе, отсутствии облоя. При этом особенно важно правильно соотнести размеры, объёмы заготовочного элемента и готовой детали. В противном случае после проведения операции получится брак.

Особенности:

• необходимость в дополнительной обработке при возникновении излишков;

• точный расчёт объёма заготовки;

• вероятность недоштамповки, что приводит к выбраковке детали;

• полное совпадение границ штампа и поковки;

• использование метода для изготовления несложных форм с однородным внутренним строением.

Технология горячей объемной штамповки фланцев

Фланцевые поковки изготавливают как ковкой, так и штампованием, в последнем случае приписывают слово штампованная.  Их производство регламентируют Государственные стандарты, прочие нормативные документы. 

Изготавливают поковки путём воздействия на металл высокого давления и напряжения. При этом структура уплотняется, материал становится прочнее, эластичнее. После термообработки заготовка принимает заданную конфигурацию фланца в рамках конкретных параметров. При нагреве происходит возрастание пластичности металла с одновременным снижением сопротивления деформированию. Поэтому так важен при штамповании для конкретного вида материала подбор температурных показателей.

Штамповочные молоты постепенно заменяются перспективными кривошипными горячештамповочными прессами, которые в комплексе с соответствующими средствами автоматизации представляют собой автоматизированную систему, охватывающую процесс от подачи заготовки до удаления из рабочей зоны готовой металлопродукции.

Поковки фланцев небольших размеров выпускают крупными сериями. При возрастании диаметра величина выпускаемой партии, как правило, убывает.

Технологический процесс

Штамповка фланцев, отвечающих нормам ГОСТ 33259, 12820, 12821, осуществляется согласно ГОСТ 7505, 8479. НД содержат технические требования, допустимые отклонения от размеров, формы, припуски, напуски, допуски для закругления углов. Поковки после термообработки по показателям прочности разделяют на соответствующие категории. Размер заготовки включает габариты детали плюс допустимый припуск на проведение обработки, который устанавливает регламентируемое соотношение поковочного и номинального размера.

Штампование происходит под давлением  с использованием кузнечно-прессового оборудования в несколько этапов:

1. Проектирование штампа. Создание чертежа поковки с открытым или закрытым типом ручья с расчётом количества, вида переходов (заготовительные, гибочные, пережимные, подкатные, протяжные). При составлении эскиза рассчитывается масса, размеры будущего изделия, учитываются отходы.

2. Подбор режима нагрева/охлаждения, деформационного усилия, оборудования.

3. Изготовление штампа.  Задействуют кузнечно-штамповочные машины, инструменты.

4. Нагревание предварительно подготовленной холодной заготовки в горне или печи до ковочных температур. 

5. Осадка закрытым или открытым способом. Для кольцеобразных фланцев применяют заготовки с круглым или квадратным сечением.

6. Образование заданной формы фланца. Операция проходит в гравюре при стабильной температуре, при этом достигается указанная точность размерных показателей и геометрии.

7. Прошивка проходного, крепёжных отверстий. При этом образуются отходы, которые снижают процент использования металла.

8. Удаление слоя отходов, окалины.

9.  Корректировка формы при необходимости, калибровка.

10. Проверка качества работы службой технического контроля.

Специальное оборудование значительно ускоряет проведение технологических операций. С помощью горячештамповочной машины проходит осадка, формообразование, а на обрезном прессе прошивают отверстия и удаляют облой.

Для повышения производительности фланцы выпускают крупными сериями за счёт автоматизации процесса. Для этих целей служат горячештамповочные комплексы-автоматы. При этом программируемое управление автоматизированных линий происходит при помощи промышленных роботов.

Достоинства метода горячей объемной штамповки

• повышенная скорость производственной операции, для этого достаточно единожды ударить молотом или несколько раз нажать прессом;

• возможность получения готовых изделий сложной геометрии без объёмных напусков, для этого используют многосоставные закрытые штампы;

• небольшой расход материала, уменьшение количества отходов;

• обеспечение однородности структуры, отсутствия внутренних дефектов; 

• проведение механической обработки с меньшими припусками лишь по поверхностям, смежным с другими деталями;

• незначительная поверхностная шероховатость готового продукта за счёт ограничения стекания металла внутренними стенками полости;

• возможность автоматизации производства, многоразового использования штампа для деталей одного типоразмера, что положительно сказывается на производительности и конечной стоимости фланцев;

• более высокая точность изготовления, чем при ковке.

Недостатки метода горячей объемной штамповки

• возрастание цены готового металлоизделия за счёт высокой стоимости штампов (дорогие материалы, применение высокопрочных марок стали) и необходимости изготовления инструмента для каждого вида, размерного параметра изделия;

• ограничение фланцев по массе, габаритам от 0.5 до 250 килограммов;

• увеличение отхода стали с ростом внутреннего диаметра поковки.

Заключение

Процесс горячей объемной штамповки позволяет серийно получать поковки, характеризующиеся хорошими показателями прочности и ударной вязкости. Готовые металлоизделия находят применение в горнодобывающей отрасли, строительстве, нефтегазопереработке, машиностроении, металлургии, энергетике, других отраслях промышленности.

ООО «Профиль-Арма» изготовит фланцы по чертежам на заказ на собственном производстве полного цикла, характеризующегося высокой производительностью и точностью изготовления. Чтобы заказать металлоизделия, достаточно отправить заявку любым удобным способом, обсудить с менеджерами отдела продаж условия и сроки поставки.