Штампованные заготовки производят объемной и листовой штамповкой. Объемная штамповка по характеру воздействия на металл близка к свободной ковке и выполняется как горячая операция, при которой пластическая деформация металла происходит в трех измерениях (по длине, ширине, толщине). Отличительной особенностью объемной штамповки по сравнению со свободной ковкой является необходимость специального штампа [26]. Наличие штампа позволяет выполнять заготовки сложной геометрической формы и высокой точности. Однако необходимость изготовления специального штампа, нередко нескольких, зачастую сложна и дорога, что делает объемную штамповку рентабельной только в серийном и массовом производстве. Расчет припусков и допусков при изготовлении штамповки методически подобен аналогичным расчетам при свободной ковке. Поэтому подобные расчеты в данном разделе не рассматриваются.

Отдельную группу штампованных заготовок представляют заготовки из листового металла. Листовой металл широко используется для штампованных заготовок. При изготовлении заготовок из листа используют различные приемы кузнечнопрессовой технологии, например, вырубку, вытяжку, пробивку отверстий, просечку, отбортовку и др.

Размеры цельноштампованных заготовок определяются, с одной стороны, чертежом детали, с другой стороны - возможностью их выполнения из стандартного листового металла. Сортамент горячекатаной листовой стали (ГОСТ 19903-74), наиболее часто применяемой для заготовок в нефтехимическом машиностроении, довольно широк. Им предусмотрено изготовление листов толщиной от 0,5 до 160 мм, шириной от 600 до 3800 мм, длиной от 1200 до 12000 мм.

Одной из задач в технологии листоштамповочного производства является оптимальный выбор размеров листового про­ката для данной заготовки. В понятие оптимизации в данном случае включено минимальное, в пределе допустимого, количество отходов стали и минимальная стоимость обработки заготовки.

Штамполистовые заготовки, если позволяет мощность кузнечнопрессового оборудования и физико-механические свойства обрабатываемого металла, изготавливаются без предварительного нагрева металла, т. е. вхолодную. Обычно его заготовки срав­нительно простой геометрической формы и небольшой толщины (до 6-8 мм).

При увеличении толщины листа возрастает усилие штамповки и, кроме того, значительно возрастают напряжения, связанные с явлением наклепа металла при холодной пластической дефор­мации. Чтобы понизить усилие штамповка и устранить наклеп металла, применяют предварительный нагрев листовой заготовки и штамповку выполняют в горячую.

Рис. 47. Сферическое днище

Одним из видов листоштампованных заготовок в нефтехи­мическом машиностроении, выпускаемых серийно, являются заго­товки днищ сосудов и аппаратов.

Рассмотрим наиболее часто применяемые сферические и эллиптические днища, геометрическая форма и размеры которых стандартизированы.

На рис. 47 показан чертеж сферического днища в разрезе, на рис. 48 - чертеж эллиптического днища в разрезе.

Изготовление сферических и эллиптических цельноштампованных днищ основано на глубокой вытяжке листового металла, при которой первоначальная толщина листа остается неизменной во всех сечениях днища.

Геометрически эллиптическое или сферическое днище пред­ставляет собой тело вращения выпуклой формы.

Рис. 48. Эллиптическое днище

Рис. 49. Расположение сварных швов:

С - расстояние от оси днища до сварного шва должно быть не более 1/5 диаметра днища; N – сварные швы, допускаемые на днищах только у высоколегированных сталей

Первой технологической задачей при штамповке днищ явля­ется определение диаметра развертки днища на плоскость с тем, чтобы можно было вырезать из листа соответствующий круг.

Следующей технологической задачей является выбор обору­дования для выполнения штамповки.

Выбор оборудования связан с величиной усилия штамповки. При расчете усилия, необходимого для выполнения горячей штам­повки, большую роль играет температура, точнее температурный интервал штамповки. Как уже отмечалось, нагрев металла выпол­няется, в частности, чтобы избежать остаточных напряжений в штамповке. Для этого процесс штамповки должен быть окончен при температуре, при которой σт металла близок к нулю. Для углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с достаточной для практических целей точностью минимальная температура металла в конце штамповки может быть принята равной 700 °С для толщины металла 5 до 20 мм, при большей толщине заготовки расчетную температуру увеличивают (см. табл. 3).

Таблица 3

Усилие, необходимое для горячей штамповки днища, определяется по формуле

, (7.1)

Где Р - усилие штамповки, т;

N - коэффициент, учитывающий упрочнение металла и силы трения в штампе;

σвt - предел прочности металла заготовки при расчетной температуре кг/мм2;

D - диаметр заготовки для днища, мм;

Dср - средний диаметр готового днища, мм;

S - толщина, мм.

Весьма важным в производстве днищ является раскрой листового металла, вырезка круглой заготовки: рациональный раскрой листовой стали включает в себя подбор размеров листа с таким расчетом, чтобы отходы металла были минимальными. Это удается выполнить, если ширина листа и диаметр заготовки равны по величине. Для днищ, диаметр которых более 3000 мм, нередко приходится вырезать заготовку по частям, затем эти части сваривать между собой для получения круга. Отраслевой стандарт для сварных заготовок предусматривает возможное расположение сварных швов (см. рис. 49).

В соответствии с указанными требованиями к данным о сортаменте листовой стали ГОСТ 19903-74 разрабатываются вари­анты раскроя заготовка днища. Затем, в зависимости от марки стали, толщины листа и количества заготовок выбирается способ резания: на ножницах или термической резкой.