» » Инструмент калибрования радиальным обжатием
14.01.2015

В качестве инструмента при обработке на радиально-обжимных машинах применяются штампы, состоящие из двух частей — при одной паре бойков и из четырех частей — при двух парах бойков. Для изготовления прутков и периодических профилей круглого сечения обычно применяются двухбойковые машины с одной парой бойков. При этом для достижения точности поперечного сечения изделия осуществляется вращение заготовки. Штампы или бойки в зависимости от конструкции машины могут быть или жестко прикреплены к подвижным частям механизма обжатия, или свободно находиться в гнездах штампового блока.
Обычно штампы имеют вид прямоугольных параллелепипедов. Каждая часть штампа имеет гравюру, состоящую из калибрующего пояска и двух заходных углов. В зависимости от формы обжимаемого профиля внутренний контур рабочей полости бойков может быть различной конфигурации. На рис. 47 представлены типовые конструкции штампов, применяемых в ротационно-обжимных машинах, когда рабочий профиль имеет один калибрующий цилиндрический участок (а), а для многоступенчатого обжатия — несколько таких калибрующих участков (б). На рис. 48 приведена типовая конструкция стана с двусторонним очагом деформации.
Инструмент калибрования радиальным обжатием

Инструмент калибрования радиальным обжатием

При калибровании профилей сложной конфигурации необходимо обжимать локально профиль по всему периметру поперечного сечения. В этом случае калибровочный инструмент представляет собой штамп, состоящий из двух, трех или четырех частей. Число разъемов и место их расположения выбирают в зависимости от конфигурации поперечного сечения калибруемых профилей. Общий вид типового штампа и конструкция одного из его элементов показаны на рис. 49, а, б, а на рис. 50 приведены схемы расположения сборных штампов в штамповом блоке при калибровании тонкостенных профилей различной конфигурации. Штампы для холодного калибрования обычно изготавливают из сталей У8, У10, ХВГ, 5ХВ2С, Х12Ф1, ХВ5. После закалки и низкотемпературного отпуска штамп должен иметь твердость HRC 56-Н30 при достаточных значениях пластических характеристик и ударной вязкости, что предотвращает появление трещин и сколов на штампах в процессе их эксплуатации. Штампы для обработки профилей в горячем состоянии изготавливают из сталей 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХНВ. Для обработки профилей из труднодеформируемых материалов и высокопрочных сталей применяют сталь ЗХ2В8. Твердость после термообработки должна составлять в этом случае HRC 48/52.
Инструмент калибрования радиальным обжатием

Габаритные размеры штампа определяются размерами окружности, описанной вокруг профиля, и усилием калибрования. В табл. 21 приведены размеры штампов для обработки тонкостенных профилей на прессах ППН.
Размеры зеркала штампа определяют, исходя из условия допустимого напряжения смятия плоскостей разъема под действием усилия пресса.
При калибровании круглых профилей на механических обжимных машинах части штампов не работают на смыкание, а имеют определенный зазор. Величина зазора между частями штампов складывается из зазора между частями штампа при холостом ходе δ0 и величины упругой деформации механизма обжатия Δ. Обычно величину Л определяют экспериментально, а величина δ0 принимается равной 0,05 d, где d — диаметр обрабатываемого профиля.
Неравномерность деформации, производительность процесса и деформирующее усилие зависят от следующих характерных элементов профиля ручья штампа: заходного угла а, длины калибрующего участка lп, длины деформирующей зоны lк, радиуса сопряжения ручья rп, высоты ручья штампа Sк (рис. 51).
Инструмент калибрования радиальным обжатием

При определении величины заходного угла штампа учитывают необходимость обеспечения одновременности начала деформирования элементов поперечного сечения профиля по всему периметру. Известно, что с увеличением заходного угла возрастают степень неравномерности деформации в очаге формоизменения, а также разница в скоростях истечения металла. К тому же при большом заходном угле штампов затрудняется подача заготовки и увеличивается осевое усилие, что может привести к искривлению оси заготовки. Однако с уменьшением угла значительно снижается степень неравномерности деформации, но увеличивается площадь контакта поверхности профиля с инструментом, что приводит к повышению усилия калибровки. Поэтому существует область рациональных углов (табл. 22).
Инструмент калибрования радиальным обжатием

Для калибрования круглых профилей Ю.С. Радюченко рекомендует принимать заходные углы в зависимости от условий контактного трения (f) и степени деформации для сталей различной твердости, обрабатываемых в холодном состоянии (табл. 23).
При обжатии труб рекомендуются большие заходные углы: так, при калибровании медных труб применяют штампы с α = 17°.
Инструмент калибрования радиальным обжатием

При назначении длины калибрующего участка lп необходимо учитывать, что при малых lп профиль после обжатия имеет низкое качество (по чистоте поверхности и точности размеров). Калибрование в штампах с большими калибрующими участками приводит к значительному повышению деформирующих усилий. Практика показала, что длина калибрующего участка должна быть такой, чтобы линейное смещение металла (произведение шага подачи и вытяжки t*μ) укладывалось по этой длине не менее 3 раз: lп≥3t*μ.
Длину деформационной зоны L определяют, исходя из выбранного заходного угла L = (S0—Sк)/(2 tg α).
При выборе радиуса сопряжения rп в месте перехода от конусной деформационной зоны к калибрующему участку необходимо учитывать, что в этом месте осуществляется наибольшая деформация материала и возникают наибольшие давления и сила трения. Это может приводить к налипанию металла, что затруднит подачу профиля, ухудшит качество обработки поверхности и снизит стойкость инструмента. Принято радиус сопряжения выбирать, исходя из толщины полки профиля: rп=(0,2/0,3) S. Верхние значения коэффициента в указанном диапазоне принимаются для более прочных обрабатываемых материалов и толстых полок профиля.
При выборе размеров ручья штампа (Sк) следует учитывать упругую деформацию штампа, а также изменение размеров сечения профиля при последующих операциях правки и очистки его поверхности
Инструмент калибрования радиальным обжатием

где S — толщина полки профиля по чертежу; δсм — толщина смазочного слоя (для смазок на основе графита 0,02—0,04 мм); δуп — упругая деформация инструментального блока; δтр — уменьшение толщины полки при очистке поверхности профиля (δтр при травлении равно 0,02—0,05 мм, при металлоструйной очистке 0,01 — 0,04 мм); δnp — изменение размеров при правке профиля растяжением; Δ1, Δ2 — плюсовой и минусовой допуски на толщину полки профиля.
Изменение размеров при правке растяжением ориентировочно можно определить из выражения δпр=1/2єА, где є — степень деформации при правке, %; А — линеиный размер профиля, мм.
Зависимость изменения упругой деформации штампа от толщины полки профиля представлена на рис. 52.
Инструмент калибрования радиальным обжатием