Штампами, как уже было сказано, называются бойки, в которых вырезана
форма той детали, которую в них изготовляют.
Стенки штампа никогда не делаются вертикальными, так как иначе деталь
при штамповке будет застревать в штампе и ее будет трудно извлечь из
него. Стенки штампа не делаются вертикальными также и потому, что металл
плохо заполняет штампы с вертикальными высокими стенками. Поэтому в
штампе с вертикальными стенками имеется штамповочный уклон, который
делается для наружных поверхностей до 7°, а для внутренних — до 10°.
Изменение формы поковки происходит, во-вторых, потому, что все острые
углы в штампе (а значит, и в штампуемой детали) закругляются: радиус
закругления колеблется от 2 до 25 мм в зависимости от глубины выреза в
штампе и величины штампуемой поковки.
После исправления чертежа детали решается вопрос, какую-часть детали
расположить в верхнем штампе и какую —в нижнем. Как говорят, нужно
определить линию (плоскость) разъема штампа. Выбор линий разъема
определяется главным образом конфигурацией детали, а также способностью
металла заполнять вырезанные в штампе полости (ручьи). При штамповке
деталей под молотом металл течет в нижний штамп хуже, чем в верхний, а
при штамповке под прессом оба штампа заполняются металлом одинаково.
Поэтому более высокие части детали (ребра) при штамповке под молотом
располагаются в верхнем штампе. Кроме того, линия разъема должна быть
выбрана так, чтобы проще и дешевле можно было изготовить штамп.
Предположим, что штамповка ведется под молотом. В этом случае верхнюю
высокую часть располагаем в верхнем штампе, а низкую — в нижнем. Вокруг
ручья вырезана специальная канавка, куда вытесняется избыток металла,
называемый заусенцем (облоем). При такой конструкций штампа заусенец
всегда получается при штамповке изделий независимо от формы
изготовляемого изделия и желания кузнеца. Если даже возьмем заготовку,
вес которой равен весу поковки, то и в этом случае при штамповке детали
заусенец вое равно получится, а металла на деталь не хватит и деталь
пойдет в брак. Заусенец появится в этом случае потому, что металл прежде
всего будет течь в стороны наименьшего сопротивления. Пока верхний и
нижний штампы не сошлись, металлу легче выйти в стороны, чем заполнить
ручьи штампа. Поэтому при подсчете размеров заготовки для штамповки
всегда к объему поковки добавляют некоторый объем на образование
заусенца. В зависимости от формы, размера и веса штампуемой детали вес
или объем металла, необходимый для заусенца, составляет от 10 до 50% и
выше от веса штампуемого изделия, причем чем меньше вес штампуемого
изделия, тем больше вес (объем) заусенца. Заусенец, выходя из ручья
штампа, охватывает изделие кругом, и если не сделать в штампе
специальной канавки (магазина), то верхний и нижний штампы не смогут
плотно сойтись, и деталь по высоте не будет равна высоте ручья штампа.
Для того чтобы этого не происходило, и вырезают вокруг штампа канавку
(магазин) для заусенца. При наличии канавок заусенец заполняет их.
Верхний и нижний штампы получают возможность в конце штамповки
соприкасаться. В конце штамповки, когда верхний и нижний штампы еще не
соприкоснулись, т. е. когда верхний штамп бьет по нагретой заготовке,
звук получается глухой. В момент, когда деталь отштампована и плоскости
обеих половин штампа соприкоснулись, они ударяют друг о друга с резким
металлическим звуком; по этому звуку кузнец узнает о конце штамповки.
Заусенец, выходящий из ручья тонким слоем, остывает быстрее, чем
основная масса нагретой штампуемой заготовки. Остывая, он становится
прочнее, текучесть его становится хуже, течение металла из ручья в
канавку начинает задерживаться, и металл лучше заполняет полость штампа.
При штамповке в глубоких штампах после вторичного нагрева заготовка
неполностью входит в штамп. Между полостью заготовки и дном штампа
остается прослойка воздуха, который при нагревании расширяется, а при
ударе действует как буфер и выбрасывает поковку из штампа. Для того
чтобы заготовка не выбрасывалась из штампа, в штампе устраивают отдушины
для выхода воздуха из него.
В рассмотренном примере штамповки шестерни заготовку предварительно
ковать не нужно. Отрезанную от прутка круглую или квадратную заготовку
нагревают в печи, ставят на торец в центр нижнего штампа и несколькими
ударами верхнего штампа штампуют ее в шестерню.
Иначе производится штамповка деталей, имеющих более сложную форму,
например рычага. Если такую заготовку положить сразу в ручей штампа, то
рычаг не получится: металл потечет в стороны наименьшего сопротивления,
заполнит центральную часть штампа, даст очень большой заусенец, а углы
штампа не будут заполнены металлом. Поэтому сначала из исходной болванки
куют заготовку, т. е. придают заготовке грубую форму рычага, а затем в
штампе штампуют заготовку в форму изделия.
Когда заготовка штампуется с образованием заусенца, то такой способ
штамповки называется штамповкой в открытых штампах. Штамповка
производится и в закрытых штампах. При штамповке в закрытых штампах,
если объем металла, требующийся для поковки, подсчитан точно, заусенцы
не образуются. Поэтому штамповка в закрытых штампах называется
безоблойной.
Штамповка в открытых штампах более распространена, чем штамповка в
закрытых штампах. В закрытых штампах производится штамповка деталей
весом до 100 кг. В открытых штампах штампуются детали весом до 1 т.
Штамповка в открытых штампах производится на молотах и прессах, а в
закрытых штампах на прессах и горизонтально-ковочных машинах и, реже, на
молотах.
В примере штамповки рычага заготовка для штамповки куется под ковочным
молотом. Но можно поступить и так: заготовку сначала отштамповать в так
называемом заготовительном штампе (ручье), а затем уже передать ее на
окончательную штамповку в чистовой ручей штампа. В приведенном примере
изделия штампуются в одноручьевых штампах, в которых вырезана одна форма
(ручей). Существуют многоручьевые штампы, т. е. такие, в полостях
которых вырезано несколько форм (ручьев). В многоручьевых штампах
делается два вида ручьев: 1) заготовительные, предназначенные для
подготовки изделия к окончательной штамповке; 2) штамповочные, в которых
производится окончательная штамповка. Заготовительные ручьи, в свою
очередь, подразделяются на пережимные, гибочные, протяжные и подкатные.
Пережимной ручей применяется при штамповке в тех случаях, когда
требуется пережать заготовку в тех местах, где сечение изделия должно
быть меньше сечения заготовки. Гибочный ручей применяется при штамповке
изогнутых изделий. Форма гибочного ручья должна соответствовать форме
изгиба изделия. Протяжной ручей применяется в случае, когда требуется
протянуть часть заготовки, например, сделать тонкой средину у рычага.
Подкатной ручей служит для штамповки изделий, имеющих выступы.
Штамповочные ручьи разделяются на черновые и чистовые. Чистовой ручей
применяется только для штамповки несложных деталей, не имеющих больших
выступов, ребер и острых углов. В штамп с одним чистовым штамповочным
ручьем заготовка поступает сразу же из заготовительных ручьев, и в нем
ей придаются окончательные размеры. Черновой штамповочный ручей
применяется для образования грубых (неокончательных) форм поковок,
причем в этом ручье получается заусенец. Заусенец перед переходом
заготовки в чистовой ручей в некоторых случаях удаляется.
Применять штампы с одним чистовым ручьем не рекомендуется, так как они
быстро срабатываются (изменяют свои размеры и выходят из строя). Во всех
случаях, даже при изготовлении несложных поковок, лучше перед чистовым
(окончательным) ручьем поковку проштамповать в черновом
(предварительном) ручье.
Штампы имеют для закрепления хвостовик (ласточкин хвост) и пазы для
шпонок. Хвостовик штампа вставляют в пазы бабы (верхняя половина) и
штамподержателя (нижняя половина) и закрепляют клиньями. Клин должен
быть изготовлен так, чтобы он прилегал к хвостовику всей плоскостью.
Пазы штамподержателя и бабы вместе с клиньями удерживают штамп от
перемещения в поперечном направлении. Чтобы предотвратить перемещение
его в продольном направлении, применяются шпонки, или сухари.