Обработка металлов давлением

На предприятиях машиностроительной и металлургической промышленности при­меняются различные методы обработки металлов давлением. Так, например, на машинострои­тельных предприятиях широко применяется свободная ковка, объемная и листовая штамповка, на металлургических заводах — прокатка, волочение и прессование (выдавливание).

Свободная ковка осуществляется на молотах, либо прессах. Разнообразие форм поко­вок, получаемых в результате свободной ковки, достигается использованием одного и того же универсального инструмента — бойков, прошивней, раскаток и других. В процессе свободной ковки под действием усилия развиваемого молотом или прессом, происходит осаживание ме­талла по высоте с увеличением его размеров в длину и ширину. Таким образом, форма изделия образуется за счет обжатия заготовки и неодинаковой деформации в различных направлениях.

Электрошлаковая сварка дает возможность широкого применения сварно-литых, сварно-кованых конструкций и крупных деталей, полученных гибкой толстого листа с последующей приваркой кованых или литых частей.

Объемная штамповка является разновидностью ковки и представляет собой техноло­гический процесс, при котором штампованная поковка получается путем принудительного заполнения металлом полости штампа.

Деформация металла при объемной штамповке осуществляется посредством специ­ального инструмента — штампа, рабочая полость которого представляет собой оттиск формы изделия, которое необходимо получить. Поэтому форма и размеры полости штампа должны соответствовать виду требуемого изделия.

Для объемной горячей штамповки используются штамповочные молоты, горизон­тально-ковочные машины, механические и гидравлические ковочные прессы и другое кузнечно-прессовое оборудование.

Исходным материалом для объемной горячей штамповки служат различные профи­ли сортового и периодического проката.

Применяя методы точной объемной, преимущественно холодной штамповки, можно получить детали машин, которые не требуют выполнения последующей механической обработ­ки резанием.

Прокатка является одним из распространенных методов обработки металлов давле­нием. В начале прокатывали олово для изготовления посуды, золото и серебро для чеканки монет, свинцовые листы для труб. В настоящее время методы прокатки металла получили ши­рокое практическое применение в производстве различных видов изделий.

В зависимости от расположения валков и их относительного движения методы про­катки бывают: продольная, поперечная и винтовая (геликоидальная).

Машиностроение является основным потребителем прокатного металла, используе­мого для различных деталей машин и механизмов. Особое внимание уделяется применению экономически выгодных профилей переменного сечения — периодического проката, обеспечи­вающего рациональное использование их в конструкции машин.

Все процессы обработки металлов давлением основаны на способности металлических материалов в твердом состоянии изменять форму и размеры под действием приложенных внешних сил, т.е. пластически деформироваться.

Несмотря на большое многообразие процессов обработки давлением, их можно объе­динить в две основные группы — процессы металлургического и машиностроительного произ­водства.

К первой группе относятся: прокатка, прессование и волочение, т. е. процессы, в осно­ве которых лежит принцип непрерывности технологического процесса. Продукцию металлур­гического производства (листы, полосы, ленты, периодический и профильный прокат, трубы, профили, проволоку и т.п.) используют как заготовку в кузнечно-штамповочных и механиче­ских цехах и как готовую продукцию для создания различного рода конструкций.

Во вторую группу входят такие процессы, как ковка, объемная штамповка (горячая и холодная), листовая штамповка. Эти процессы обеспечивают получение заготовок изделий (де­талей) и готовых деталей, не требующих последующей механической обработки.

Кованые и штампованные заготовки (поковки) отличаются высокими механическими свойствами, что обеспечивает высокую надежность и долговечность выпускаемой продукции, поэтому наиболее ответственные, тяжело нагруженные детали машин изготавливают из загото­вок, полученных ковкой или штамповкой.

Обработке давлением могут подвергаться те металлы и сплавы, которые обладают не­обходимым запасом пластичности, обеспечивающим деформирование без нарушения сплошности материала, т.е. без его разрушения. Пластичность не является неизменным, наперед задан­ным свойством материала - на нее оказывает влияние ряд факторов: химический состав мате­риала, температура и скорость деформации, форма очага деформации и т.п. Создавая соответ­ствующие условия деформирования, можно получить требуемую технологическую пластич­ность.

К зависимости от температуры и скорости деформации различают холодную и горячую деформации.

Холодная деформация происходит при таких температурно-скоростных условиях, когда в материале протекает только один процесс — упрочнение (или наклеп) металла.

Горячая деформация осуществляется при таких температурно-скоростных условиях обработки, когда в материале протекают одновременно два процесса: наклеп и рекристаллиза­ция (упрочнение и разупрочнение), причем скорость разупрочнения равна или выше скорости упрочнения. При горячей деформации улучшаются все механические свойства материала: и прочностные, и пластические, особенно повышается ударная вязкость. После горячей деформации, как правило, микроструктура, мелкозернистая, макроструктура волокнистая. Образование волокнистой макроструктуры при горячей деформации — полезное явление, особенно при изготовлении ответственных деталей (турбинных дисков, валов, роторов и т.п.).

При выборе технологического процесса обработки металлов давлением следует учи­тывать технологические свойства сплавов. Чем ниже пластичность материала, тем сложнее по­лучить качественную заготовку, тем сложнее технологический процесс и выше себестоимость детали.

 

Заготовки, получаемые обработкой металлов

 

Прокатка

 

Во многих случаях, когда требуются высокие прочность и пластичность, применяют заготовки из сортового и специального проката. В процессе прокатки нагретые до температуры деформирования литые заготовки подвергают многократному обжатию в валках прокатных станов, в результате чего значительно повышается плотность материала за счет < залечивания> литейных дефектов — пористости, микротрещин и т.п. Это придает заготовкам из проката вы­сокую прочность и герметичность даже при небольшой их толщине.

При поперечно-винтовой прокатке в винтовых калибрах непрерывное формообразование осуществляется путем перемещения обрабатываемого тела между вращающимися валками, на поверхности которых по винтовой линии нарезаны ручьи (шары).

На трехвалковых станах можно получать прокат любой формы.

Область применения прокатного материала: непосредственно в конструкциях (мостах, зданиях и т.д.), в качестве заготовки для изготовления деталей в механических цехах и заготовки для последующей ковки и штамповки.

Прокатка: продольная, поперечная, поперечно-винтовая.

Профиль сортового проката: простой геометрической формы (круг диаметром 5-200мм, квадрат или прямоугольник 6х250, шестигранник, длина 2, 4, 6, 9, 12 и т.д. м). Листовой прокат: толстолистая (4-160 мм), тонколистая(0, 2 – 4 мм), фольга (менее 0, 2 мм).

Трубы стальные: бесшовные (диаметром 30-650 мм) и сварные (диаметром 10-1420мм).

Специальные виды проката: колесо, кольцо, зубчатые колеса, периодические профили и т.п.

 

 

Прессование металла

 

Процесс прессования представляет собой выдавливание металла, помещенного в замкнутую полость контейнера, через отверстие матрицы. Этот способ пластической обработки находит широкое применение при деформировании как в горячем, так и в холодном состоянии.

Прессованием изготовляют прутки диаметром 3...250 мм, трубы диаметрам20...400мм при толщине стенки 1, 5...12 мм, полые профили с несколькими каналами сложного сечения, с наружными и внутренними ребрами, разнообразные профили с постоянным и изменяющимся (плавно или ступенчато) сечением по длине. Профили для изготовления деталей машин, несу­щих конструкций и других изделий, получаемые прессованием, часто оказываются более эко­номичными, чем изготовляемые прокаткой, штамповкой или отливкой с последующей механической обработкой. Кроме того, прессованием получают изделия весьма сложной конфигура­ции, что исключается при других способах пластической обработки.

К основным преимуществам прессования металла относятся:

возможность успешной пластической обработки в том числе мало пластичных метал­лов и сплавов; возможность получения практически любого поперечного сечения изделия, что при обработке металла другими способами не всегда удается; получение широкого сортамента изделий на одном и том же прессовом оборудовании с заменой только матрицы; производство изделий с высокими качеством поверхности и точностью размеров поперечного сечения, что во многих случаях превышает принятую точность при пластической обработке металла другими способами (например, при прокатке). К недостаткам получения изделий прессованием следует отнести:

повышенный расход металла на единицу изделия из-за существенных потерь в виде прессостатка; появление в некоторых случаях заметной неравномерности механических идру­гих свойств по длине и поперечному сечению изделия; сравнительно высокую стоимость прессо­вого инструмента.

 

Волочение металла

 

Обработка металла волочением, т. е. протягивание прутка через отверстие, выходные размеры которого меньше, чем исходное сечение прутка, находит широкое применение в ме­таллургической, кабельной и машиностроительной промышленностях. Волочением получают проволоку с минимальным диаметром 0, 002 мм, прутки диаметром до 100 мм различного сечения, трубы небольшого диаметра и с тонкой стенкой. Применяются стали разнообразного химического состава, прецизионные сплавы, а также практически все цветные металлы (золото, серебро, медь, алюминий и др.) и их сплавы. Изделия, полученные волочением, обладают высоким качеством поверхности и высокой точностью раз­меров поперечного сечения. Если изделию требуется придать в основном эти характеристики, то такой вид обработки называют калибровкой.

Волочение чаще всего выполняют при комнатной температуре, когда пластическую деформацию большинства металлов сопровождает наклеп. Это свойство в совокупности с тер­мической обработкой используют для повышения некоторых механических характеристик металла. Так, например, арматурная проволока диаметром 3... 12 мм из углеродистой конструк­ционной стали (0, 70...0, 90 ХС) при производстве ее волочением обеспечивает предел прочности 1400... 1900 МПа и предел текучести 1200...1500 МПа.

Волочение выгодно отличается от механической обработки металла резанием (стро­ганием), фрезерованием, обточкой и пр., так как при этом отсутствуют отходы металла в виде стружки, а сам процесс заметно производительнее и менее трудоемок.

Волочением можно изготовлять полые и сплошные изделия часто сложного попереч­ного сечения, производство которых другими способами не всегда представляется возможным (например, тонкие изделия, прутки значительной длины).

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Атомно-кристаллическое строение металлов
2. Атомно-кристаллическое строение металлов. Виды кристаллических решеток.
3. Бухгалтерская обработка документов.
4. Виды термической обработки металлов.
5. Влияние температуры рекристаллизации на структуру и свойства холоднодеформированных металлов
6. Возврат и рекристаллизация деформированных металлов
7. Время выдержки технологических трубопроводов под пробным давлением при гидравлическом испытании должно быть не менее 15 мин.
8. Высшие функции и обработка информации
9. Дипломы, в которых статистическая обработка данных отсутствует, к защите допускаются только в качестве исключения.
10. Доение коров и первичная обработка молока
11. Дополнительная обработка заготовок.
12. Заполнение и обработка опросника «Пословицы»