Способ обработки металла давлением

Виды обработки металлов давлением и их сущность

Обработкой металлов давлением называют группу технологических операций, в результате которых под влиянием приложенных внешних сил происходит формоизменение заготовок без нарушения их сплошности. Основным признаком обработки давлением является пластическая деформация обрабатываемого материала. В результате пластической деформации изменяются не только форма и размеры заготовки, но и свойства исходного металла.

Виды обработки давлением

Применяют шесть основных видов обработки давлением — прокатку, прессование, волочение, ковку, объемную штамповку и листовую штамповку.

Прокатка

Прокатка (рис. 1.1, а). Деформацию металла с помощью вращающегося инструмента — валков — называют прокаткой. Заготовка 1 под действием сил трения втягивается в зазор между валками 2, деформируется ими и приобретает требуемую форму поперечного сечения. При прокатке площадь поперечного сечения заготовки уменьшается, а длина увеличивается. Эту операцию осуществляют с помощью специальных машин, называемых прокатными станами.

Рис. 1.1. Виды обработки металлов давлением: а ~ прокатка, б — прессование, в — волочение, г — ковка, д -объемная штамповка, е — листовая штамповка; 1, 5, 9, 13, 16, 19 — заготовки, 2 — валки, 3 — изделие, полученное прокаткой, 4, 18 — пуансоны, 6 — контейнер, 7, 20 — матрицы, 8 — прессованный профиль, 10 — волока, 11 — изделие, полученное волочением, 12, 14 — верхний и нижний бойки, 15, 17 — верхняя и нижняя половины штампа

Прокаткой изготовляют: блюмы квадратного сечения со стороной до 350 х 350 мм; слябы — плоские заготовки толщиной 100 . . . 600 мм и шириной 600 . . . 2300 мм; квадратные и круглые профили с размерами сечений 5 . . . 150 мм; угловую сталь с размерами полки 20 . . . 250 мм; швеллеры высотой 20 … 450 мм; балки высотой до 1100 мм; рельсы, трубы, листы, полосы, ленты и др. На специальных прокатных станах изготовляют заготовки переменного по длине сечения (периодический прокат), бандажи колес, шары, шестерни и др.

Прокатка является наиболее высокопроизводительным видом обработки давлением, 75 … 80 % всей выплавляемой стали подвергается прокатке.

Прессование

Прессование (рис. 1.1, б). Сущность прессования заключается в выдавливании металла заготовки 5 пуансоном 4 из контейнера 6 через матрицу 7. В матрице имеется отверстие, по форме соответствующее требуемому профилю 8. Прессованием изготовляют простые и очень сложные, сплошные и пустотелые профили.

Этому виду обработки давлением подвергают в основном цветные металлы и сплавы, однако в последнее время прессование применяют при изготовлении профилей и заготовок деталей также из сталей и малопластичных специальных сплавов.

Волочение (рис. 1.1, в). Проволоку диаметром от 16 мм до нескольких микрометров, высококачественные тонкостенные трубы ? 0,2 . . . 20 мм и другие пустотелые профили, калиброванные прутки из сталей, цветных металлов и сплавов различных марок получают волочением. Этот вид обработки заключается в протягивании заготовки 9 через отверстие в волоке 10. Исходной заготовкой для данной операции является, как правило, продукция прокатного производства. При волочении уменьшается площадь поперечного сечения заготовки и увеличивается ее длина. В процессе волочения достигаются точность размеров и шероховатость поверхности, соответствующие получаемым при обработке резанием, а за счет наклепа при холодной деформации повышается прочность изделия 11.

Ковка

Ковка (рис. 1.1, г) — это вид обработки давлением, при котором заготовка деформируется универсальным инструментом простой формы, например плоскими бойками. Нагретую до ковочной температуры заготовку 13 устанавливают на нижний боек 14, а верхним бойком 12 ее деформируют до нужных размеров. Для ковки характерно свободное или почти свободное течение металла в направлении, перпендикулярном движению инструмента.

Ковку применяют дня изготовления фасонных поковок деталей машин практически из всех деформируемых сталей и сплавов массой от нескольких граммов до сотен тонн. Мелкие поковки изготовляют ручной ковкой, средние и крупные — машинной.

Объемная штамповка

Объемная штамповка (рис. 1.1, д). Сущность этого вида обработки заключается в деформировании заготовки 16 в полости между половинами 15 и 17 штампа; эту полость металл заготовки заполняет при сближении половин.

Форма полости штампа соответствует форме будущей поковки, что обеспечивает высокую точность последней. Исходной заготовкой служит, как правило, продукция, полученная прокаткой и разделенная предварительно на мерные части. Объемную штамповку осуществляют на молотах, прессах и специализированных машинах. Пользуясь этим видом обработки, изготовляют коленчатые валы, шестерни, турбинные лопатки, кронштейны и другие детали машин в массовом и серийном производстве.

Листовая штамповка (рис. 1.1, е). Этот вид обработки давлением характеризуется тем, что в качестве исходной заготовки 19 используют лист, полосу или ленту, которую деформируют в специальном инструменте — штампе. Основными частями штампа являются пуансон 18 и матрица 20. Штампы устанавливают, как правило, на кривошипных листоштамповочных и реже — гидравлических прессах различной мощности. Листовой штамповкой изготовляют достаточно точные и прочные детали машин или заготовки для них при минимальном расходе металла. В большинстве случаев штамповка выполняется без нагрева металла, поэтому полученная продукция отличается малой шероховатостью поверхности и повышенной прочностью. Процесс листовой штамповки легко автоматизируется — производительность листоштамповочных автоматов достигает нескольких сотен деталей в минуту.

Объемная штамповкаПрокаткаВолочениеЛистовая штамповка

Обработкой давлением называются процессы получения заготовок или деталей машин силовым воздействием инструмента на исходную заготовку из исходного материала. Определяется способностью металла пластически деформироваться.

Обработкой давлением получают не только заданную форму и размеры, но и обеспечивают требуемое качество металла, надежность работы изделия.

Холодная пластическая деформация-вызывает образ. Первичной строчечной волокнистой микроструктуры, металл сохраняет формы вытянутых в направлении деформ.зерен металла, физическое упрочнение или наклеп металла.

Деформация литой структуры приводит к дроблению кристаллов и приводит волокнистые структуры к анизотропии.

Пластичность Ме зависит от состава, состояния tнагр. Литой Ме обладает меньшей пластичностью,чем Ме, подвергнутый горячей деформации.Чистые Ме более пластичны,чем их сплавы.

Прокатное производство.

Прокатка-процесс обжатия Ме двумя вращающимися волками.

Виды прокатки-

Схемы основных видов прокатки:

а – продольная; б – поперечная; в – поперечно – винтовая

При продольной прокатке деформация осуществляется между вращающимися в разные стороны валками (рис.10.2 а). Заготовка втягивается в зазор между валками за сч¨т сил трения. Этим способом изготавливается около 90 % проката: весь листовой и профильный прокат.

Поперечная прокатка(рис. 10.2.б). Оси прокатных валков и обрабатываемого тела параллельны или пересекаются под небольшим углом. Оба валка вращаются в одном направлении, а заготовка круглого сечения – в противоположном.

Поперечно – винтовая прокатка(рис. 10.2.в). Валки, вращающиеся в одну сторону, установлены под углом друг другу. Прокатываемый металл получает ещ¨ и поступательное движение. В результате сложения этих движений каждая точка заготовки движется по винтовой линии. Применяется для получения пустотелых трубных заготовок.

Прессование – вид обработки давлением, при котором металл выдавливается из замкнутой полости Пуансоном через отверстие в матрице, соответствующее сечению прессуемого профиля.


Волочение-

Сущность процесса волочения заключается в протягивании заготовок через сужающееся отверстие (глазок) в инструменте, называемом волоокой,размеры поперечн.сечен.которого меньше сечения исходного материала. Конфигурация отверстия определяет форму получаемого профиля

Рис.11.7. Схема волочения

Свободная ковка-процесс последоват.деформации Ме под ударами молота. Ковкой получают заготовки деталей машины в усл.индивид.и мелкомасштабной производ.

Горячая объемная штамповка-ковка в штампах-процесс деформации Ме на молоте.По сравнению с ковкой блад.рядом преимуществ-высокое качество и производительность.

Листовая штамповка- вид холодной штамповки-метод изготовления плоских или объемных тонкостенных изделий из листового Ме ленты или полосы с помощью штампов на прессах.

Сортамент проката.

1.Сортовая сталь,2.

Листовая сталь,3.Специальные виды проката,4.Трубы.

1.Делится на профиль массового потребления(кругл,квадратн,полосовая, и угл.сталь) и профиль специального назначения(рельсы и профили особой формы)

2. Делится на толстолистовую(толщина больше 4мм) и тонколистовую( меньше 4)

3. Бондажи, периодические профили переменного сечения по длине заготовки. Разновидностью явл.гнутые профили их получают из листа или ленты толщ от 2-20мм.

4.Сварные и бесшовные.

Существует горячая и холодная процедура

Какую из этих разновидностей применить, зависит от материала и их свойств пластичности. Ряд веществ (например, низкоуглеродистые, а также ферритные и аустенитные стали) обладают очень высокой гибкостью. У них показатель рекристаллизации очень невысокий. Это означает следующее: кристаллические зерна поликристалла растут на новом месте (где происходит деформация) за счет разрушения решетки в прежнем месте. Обычно этот процесс проходит намного быстрее, если повысить температуру.

Приведем пример, не связанный с металлообработкой. Если согнуть пополам холодный брусок пластилина, он сломается на две части, а если предварительно его разогреть в руках, то он расплавится – повысится его пластичность. Так работает второй способ – горячая технология обработки металлов давлением. Сопротивляемость при нагревании уменьшается, деталь поддается механическому воздействию. Но нужно быть осторожными, потому что если слишком прибавить жару, то можно просто сжечь сталь, то есть утратить все ее физические и химические свойства.

Холодная ОМД – менее вредная для атмосферы и экологии, но подходит не для всех материалов. При накаливани происходят окислительные процессы, на поверхности появляется оксидный слой, а сама металлическая деталь приобретает большую прочность. Без нагревания оксидов не выделится, что часто является более предпочтительным, а прочность можно обеспечить и другими методами, например, запрессовкой. В обоих случаях происходит упрочнение на молекулярном уровне.

Основные виды обработки металлов давлением

Всего их 6, но каждый из них может подразделяться на многие подвиды в зависимости от многих факторов. При выборе способа металлообработки следует ориентироваться на ряд следующих показателей:

  • физические и химические характеристики заготовки;
  • последующие цели при эксплуатации;
  • дополнительные этапы воздействия – покрытие краской, пробивка током и пр.;
  • возможности цеха.

У предложенных вариантов разная цена и множество различий, рассмотрим подробнее ниже. А если вы хотите приобрести качественное профессиональное оборудования для распиловки, ленточного пиления даже самых прочных металлических листов, мы рекомендуем вам компанию «Роста», которая сотрудничает как с частными лицами, так и с представителями производственных компаний, металлургических цехов.

Обработка металлов давлением: прокатка

Происходит следующим образом: есть станок, на него крепятся прокатные валки. Когда деталь проходит через них, то на нее оказывается повсеместное воздействие со сторон инструментов. Результат – уменьшение диаметра сечения и придание эксклюзивной формы. Есть три разновидности процесса:

  • Продольный. Оси вращающихся валков и заготовки сонаправлены или располагаются под небольшим углом. При этом используется минимум два элемента вращения, и двигаются они в одну сторону, в то время как изделие – в противоположную. Обжимка происходит так эффективно, что в результате металлические детали приобретают радиус, равный промежутку между обрабатываемым телом и станком. Результат – вытянутые, длинные цилиндры.
  • Поперечный. Сама заготовка не совершает поступательных движений, но валки работают на всю мощность, они обрабатывают тело вращения по диаметру, со всех сторон зажимая его на месте. Таким образом изготавливают шестеренки, шары и оси.
  • Поперечно-винтовой, он же косой. Ось немного смещается, рабочие инструменты также продолжают быть сонаправлены заготовке, но уже не строго параллельно, а под небольшим углом. Этот наклон приводит к тому, что начинают активно действовать сразу два разнонаправленных вектора сил. Они способствуют тому, чтобы получить полую трубу.

Прокат имеет свои стандартизированные названия, все его элементы различаются по диаметру сечения и размеру. Совокупность всех сортов, типов и размерных преобразований называется сортамент. Но при его многообразии его все же можно разделить на четыре группы:

  • Сортовой. В нем находятся простые и фасонные профили. Это швеллеры, шестигранники, уголк, а также прямоинейные детали, например, железнодорожные рельсы. Используется наиболее часто.
  • Листовой. Представлен выполнением металлических листов различной толщины.
  • Специальные виды – те, для которых нужны особенные условия, имеющие трудную конфигурацию.
  • Трубы (разделяются бесшовные и сварные). Имеются ввиду все полости, которые созданы поперечно-винтовым способом, например, оружейные гильзы.

Видео: Листовая штамповка

Обработка металла давлением: ковка

Если предыдущий процесс мог происходить как при холодном материале, так и при горячем, то теперь мы имеем дело с высокотемпературной работой. Перед началом оказания на заготовку механического воздействия необходимо ее нагреть, причем температура должна соответствовать показателю, который превышает предел упругости, чтобы добиться пластических деформаций.

Раньше такую технологию применял кузнецы, это очень трудоемкое ремесло, требующее точной и кропотливой работы, а также большого объема знаний о физических характеристиках каждого сплава. Теперь также остается ниша ручной ковки, но происходит она более механизировано, например, не нужно раздувать меха для поддержания живого огня. Изделие, выполненное вручную, обычно считается высококачественным и дорогостоящим, так как оно эксклюзивное. Кроме такого старинного вида сейчас используют ковку:

  • На пневматических, паровых или гидравлических молотах – все движения заранее заданы и предопределены программой.
  • Все виды штамповки, а их много – от разновидностей резки, до способов изогнуть заготовку нужным образом.

Результат любого процесса – поковка. Если материал находится в штампе, то итоговая деталь повторит ее контур.

Обработка металлов давлением: процесс прессования

Позволяет сделать отверстия, а также нанести ребра жесткости на любую внутреннюю, внешнюю сторону. Полость буквально пробивается ножами на прессе. При этом можно выбрать как горячий вариант, так и холодный. Второй подойдет для достаточно пластичных материалов, а если это хрупкий сплав, в нем добавлен никель или титан, то его следует заблаговременно нагреть.

Матрицы (инструмент прессования) устроены так, что они имеют отверстия. Именно через них металлический слой буквально выдавливается – это результат, он идет на финишную металлообработку. А то, что непосредственно было спрессовано остается для повторного процесса. Опять можно привести пример с мягким пластилином крепко зажатым в кулак. Его часть просочиться между пальцами – также работает прессование.

Волочение

Фильера, она же волока, – это основной инструмент для такого типа обработки. Она имеет отверстие и направляющие. Через это пространство следует пронести, или проволоч, заготовку. Она меняет форму и приобретает требуемое профильное сечение.

Таким образом делают проволоку и стальные жгуты, арматуры.

Изначально отливается изделие более широкого диаметра, а затем, постепенно проходя через целый ряд станков с различными фильерами, то есть насадками, постепенно сужается до нужного размера.

Видео по теме: Прессование и волочение

Основным способом обработки металла под давлением является объемная штамповка

Штампование может быть также горячим или холодным. В первом случае требуется предварительно нагреть материал, особенно это актуально при особо прочных листах, а также при ширине в несколько миллиметров. Чем тоньше листовая заготовка, тем проще она изгибается. Пресс имеет матрицу в виде штампа. Когда он опускается, сжимается, то заготовка принимает аналогичную форму. Таким образом деформируется масса деталей. От небольших стрелок часов до крупных автомобильных запчастей, частей корпуса.

Только с появлением объемной выштамповки стали возможны пластичные формы – сферическая, изогнутая. Еще один плюс – это высокая скорость металлообработки. Если предварительный нагрев не требуется, то этапов становится совсем мало, нужно только поместить лист на станок и запустить его. При этом получаются прочные изделия.

Листовая штамповка

Разновидность предыдущего варианта. Особенность в том, что процесс происходит на плоскости, а не в трехмерном пространстве, поэтому и изменения будут связаны не с изгибами, а с пробивкой, разрезкой. Можно взять заготовку и обработать ее края, отрезать от нее часть, выбить в ней отверстия или даже узоры. Все это помогает добиться нужного результата, то есть металлической плоской детали.

В статье мы рассказали про обработку деталей давлением в холодном состоянии и в горячем виде. качестве заключения посмотрим несколько видеороликов, на которых подробно показано, как происходит этот процесс на заводах.

Добавить комментарий

Закрыть меню