Классификация методов формообразования заготовок
Распространенные виды заготовок (полуфабрикатов) для деталей машин из металлических материалов можно разделить на следующие группы (классы) по характеру их производства:
1. Металлургическое производство: сортовой, трубный, листовой, профильный, фасонный, периодический прокат с широкой номенклатурой из различных материалов. Виды таких металлических изделий стандартизированы и нормализованы государственными и отраслевыми стандартами.
2. Литейное производство: отливки, получаемые различными методами, отличающиеся между собой сложностью конфигураций, массой и габаритными размерами, точностью размеров и качеством поверхностей, марками литейных сплавов и длительностью производственного цикла.
3. Кузнечно-штамповочное производство: поковки, изготовляемые преимущественно горячей (реже - холодной) обработкой давлением на различном кузнечнопрессовом и специальном оборудовании, отличающиеся между собой техническими и экономическими показателями.
4. Порошковая и гранульная металлургия: заготовки, получаемые путем горячего или холодного прессования металлических порошков и гранул с одновременным формообразованием и последующим высокотемпературным спеканием.
5. Комбинированное производство: заготовки изготовляются путем сварки (пайки) из отдельных элементов, получаемых холодной (листовой) штамповкой, литьем, обработкой давлением и т.д. Характерно при производстве крупногабаритных заготовок сложной (ветвистой) формы.
Выбор метода формообразования заготовки
Выбор метода формообразования заготовки качественно определяется следующими факторами:
- требованиями к уровню конструктивной прочности (ψ, σ0.2, σ, KCU, KCV) и герметичности материала заготовки. Указанные требования диктуются видом напряженного состояния, уровнем рабочих напряжений и характером нагрузки (статические, динамические);
- технологическими свойствами материала детали (литейные сплавы, ковкие, универсальные); при этом необходимо учитывать такие свойства, как обрабатываемость резанием, свариваемость, влияющие на технологию дальнейшей обработки заготовки;
- типом производства или размером единичной партии изготовляемых деталей; чем больше объем производства, тем экономически целесообразней использовать более точные (значит и более дорогие) заготовки;
- конструктивными формами и размерами детали (чем больше габаритные размеры и сложнее конфигурация, тем дороже изготовление металлических форм, штампов и т.п.);
- требуемой точностью размеров детали, качеством поверхности (шероховатость, глубина дефектного слоя) и другими техническими требованиями, указанными в чертеже детали);
- длительностью технологической подготовки заготовительного производства.
В большинстве случаев выбор вида заготовки должен быть основан технико-экономическим расчетом, в результате которого определяется так называемая рациональная заготовка. Под рациональной заготовкой для определенного типа производства понимается такая экономически целесообразная заготовка, которая гарантирует качественные характеристики (конструктивная прочность, герметичность, стойкость и т.д.) готовой детали и себестоимость получения детали из такой заготовки была бы наименьшей при данных производственных условиях.
Из этого определения следует:
1. Если качественным характеристикам (требованиям эксплуатации) отвечает только один вид заготовки (например, поковка), то независимо от того, какая будет рациональная заготовка, выбирается поковка. В дальнейшем проводится технико-экономический анализ методов формообразования поковки (ковка, штамповка на молотах, прессах, ГКМ и т.п.). В практике машиностроения таких случаев сравнительно немного и они преимущественно относятся к командным деталям изделий, испытывающим высокие статические и динамические (импульсные) нагрузки: стволы спортивно-охотничьего оружия, детали автоматики, трубопроводы и емкости высокого давления, валы и диски турбин, корпуса двигателей и т.д.
2. Если требованиям эксплуатации детали для заданного типа производства удовлетворяют несколько видов заготовок (например, поковка, отливка, заготовка, получаемая методом порошковой металлургии), а таких случаев в практике машиностроения большинство, то для определения рациональной заготовки следует провести многостадийный технико-экономический анализ по выбору рациональной заготовки.
Кроме понятия «рациональная заготовка » есть понятие «прогрессивная заготовка », под которой следует понимать заготовку, полученную по прогрессивной технологии, обеспечивающий максимальное приближение заготовок к форме и размерам готовых деталей.
Прогрессивная заготовка, как правило, имеет высокий коэффициент использования металла, но экономически не всегда целесообразна (целесообразность ее проявляется в условиях массового и крупносерийного производств).