Основные виды обработки металлов давлением

Основными видами ОМД являются прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка и гибка. Рассмотрим схемы и особенности этих процессов.

Процесс прокатки металлов осуществляется между двумя или несколькими вращающимися приводными валками.

При этом площадь поперечного сечения заготовки уменьшается, длина и ширина увеличиваются, может изменяться форма.

В зависимости от направления вращения валков и направления движения слитка (заготовки, раската) относительно осей валков различают три основных способа прокатки: продольный, поперечный, поперечно-винтовой.

Продольная прокатка (рис.1.1.). Основные признаки:

1) Прокатку осуществляют между двумя приводными валками, вращающимися навстречу друг другу. Иногда к двум горизонтальным добавляют два вертикальных, оси которых расположены в одной вертикальной плоскости.

Основные виды обработки металлов давлением

3) Длина раската (метры, километры) многократно превышает размеры поперечного сечения (миллиметры).

Способом продольной прокатки получают листы, полосы, сортовые профили, бесшовные трубы и катанку, постоянного и переменного (периодического) сечения.

Именно этим способом производят основную массу прокатной продукции из черных и цветных металлов.

Процесс прокатки осуществляют в горячем (третий передел) и холодном (четвертый передел) состояниях, применяют в основном в металлургии, реже в машиностроении и металлообработке.

Поперечная прокатка (рис.1.2.). основные признаки:

  • 1) Прокатку осуществляют между двумя приводными валками, вращающимися в одном и том же направлении.
  • 2) Движение заготовки вращательно-поступательное, ее ось параллельна осям валков.
  • 3) размеры поперечного сечения изделий соизмеримы или меньше длины.

Способом поперечной прокатки получают тела вращения, в основном специального назначения – шары, шестерни, оси, валы и т.п., которые, по сути, являются готовыми деталями. Поэтому такие станы именуются еще деталепрокатными.

Основные виды обработки металлов давлением

Поперечно-винтовая (косая) прокатка. В станах поперечно-винтовой прокатки используют в основном бочкообразные валки (рис.1.3.). Оси валков в плане – параллельны, а на виде сбоку – наклонены к горизонту под углом 4…15 о . Основные признаки:

  1. 1) Валки приводные, вращаются в одном направлении.
  2. 2) движение заготовки поступательно-вращательное, ее ось параллельна осям валков.
  3. 3) длина раската существенно превышает размеры поперечного сечения.

Благодаря наклону и наличию скосов на валках заготовка силами контактного трения втягивается в зев валков и продвигается вдоль их осей. сверху и снизу заготовка удерживается на оси прокатки дисковыми проводками или линейками.

Вследствие поверхностной деформации внутренние слои заготовки разрыхляются, образуя полость. Для придания ей правильной геометрической формы внутрь полости (в очаг деформации) с обратной стороны вводится оправка на жестко закрепленной штанге. Оправка прошивает разрыхленную центральную область заготовки, в результате из нее получают пустотелую гильзу.

Процесс используют в основном в металлургии для получения полых изделий круглой формы из черных и цветных металлов.

Основные виды обработки металлов давлением

Благодаря простоте, процесс волочения используют во многих отраслях народного хозяйства, но главным образом в металлургии, машиностроении и металлообработке.

Основные виды обработки металлов давлением1.3. Прессование

Процесс прессования заключается в выдавливании металла (круглой заготовки) из контейнера через матрицу с отверстием (рис.1.5). Путем прессования получают профили сплошного и полого сечения самой разнообразной формы в зависимости от формы очка матрицы.

Процесс осуществляют в горячем или холодном состояниях, используют в основном в машиностроении и металлургии.

Внешне процесс прессования сходен с волочением, только вместо приложения тянущего усилия к переднему концу изделия прилагают выталкивающее усилие к заднему концу заготовки посредством пуансона.

Процесс ковки – один из древнейших видов ОМД (рис.1.6.). Свободную ковку осуществляют между двумя бойками, один из которых (нижний) неподвижный, второй (верхний) совершает возвратно-поступательные движения вверх-вниз.

При ходе вниз осуществляется пластическая деформация заготовки (рабочий ход), при ходе вверх (холостой ход) заготовку продвигают на ширину бойка.

При этом, если необходимо обжимать заготовку по высоте и ширине, ее кантуют поочередно на 90 о .

Основные виды обработки металлов давлением

различают объемную штамповку (рис.1.7.) и листовую штамповку (рис.1.8.)

Процесс объемной штамповки сродни ковки, только вместо бойков используют штампы, состоящие из двух половин. В каждой из них выполняют полости, по форме соответствующие форме штампуемых изделий. В отличие от свободной ковки течение металла здесь ограничивают полости штампа, а излишек металла уходит в заусенец (облой). Это обеспечивает достаточно высокую точность изделия.

Штампы работают в тяжелых условиях – высокие температуры, частые теплосмены, большие давления. Поэтому их изготавливают из дорогих теплостойких, износостойких сталей. Сам процесс изготовления штампов весьма трудоемок. Вследствие этого объемную штамповку применяют при необходимости изготовления ограниченного сортамента изделий крупными сериями.

Читать также:  Намоточная машина для катушек

При листовой штамповке основным инструментом являются матрица и прижим с центральным отверстием, равным наружному диаметру изделия, и пуансон диаметром, равным внутреннему диаметру изделия (рис.1.8.).

Круглую заготовку из листов толщиной 0,5…4,0 мм пластичных металлов и сплавов (медь, алюминий, углеродистая и легированная стали и пр.) укладывают на матрицу, прижимают прижимом и пуансоном деформируют заготовку. В результате получают изделия в виде колпачков. Этим способом получают практически всю кухонную посуду – кружки, миски, кастрюли и пр.

Основные виды обработки металлов давлением

Как и при листовой штамповке, при гибке используют листовой материал – заготовки в виде полос. Их укладывают на штампы с полостью и пуансоном придают заготовке заданную форму (рис.1.9.).

Таким способом получают гнутые профили относительно простой формы. Кроме того, их длина ограничивается шириной штампа.

Более эффективным является процесс получения гнутых профилей путем последовательного профилирования в валках, подобно продольной прокатке (рис.1.10.). Поэтому такие профили называют гнутыми профилями проката в отличие от штампованных.

На профилегибочных агрегатах можно получать профили самой разнообразной формы необходимой длины, и именно этим способом получают основную массу гнутых профилей.

Дата добавления: 2015-08-04 ; просмотров: 1106 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

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

Обработка металлов давлением существенно отличается от других видов обработки тем, что в процессе пластического деформирования металл не только приобретает требуемую форму, но и меняет свою структуру и физико-механические свойства.

Процессы обработки металлов давлением подразделяются на две основные группы: процессы металлургического и машиностроительного производства.

К первой группе относят технологии, в основе которых лежит принцип непрерывности технологического процесса (прокатка, прессование, волочение).

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 различных конструкций.

Во вторую группу входят такие процессы, как ковка, объемная штамповка, листовая штамповка и специальные виды обработки давлением (калибровка, раскатка кольцевых деталей, редуцирование, обтакта, раздача и т.д.) Эти процессы обеспечивают получение заготовок (полуфабриката) и готовых деталей, не требующих последующей механической обработки.

К основным видам обработки металлов давлением относятся следующие технологические процессы:

¨ прокатка – технологический процесс, заключающийся в обжатии заготовки между вращающимися валками (рис. 3.1, а);

¨ прессование – заключается в продавливании металла, находящегося в замкнутой форме, через отверстие матрицы. Форма и поперечное сечение выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы, а ее длина пропорциональна отношению площадей поперечного сечения исходной заготовки и выдавленной части и перемещению выдавливающего инструмента (рис. 3.1, б);

¨ волочение – заключается в протягивании заготовки через сужающую полость матрицы, при этом площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и приобретает форму поперечного сечения отверстия матрицы (рис. 3.1, в);

¨ ковка – технологический процесс формоизменения путем обжатия заготовки между верхним и нижним бойками молота или гидравлического пресса с применением различного инструмента (рис. 3.1, г).

При ковке течение металла осуществляется в стороны, перпендикулярные к движению деформирующего инструмента, и это не создает значительных сопротивлений течению.

Деформация при ковке носит локальный характер, что позволяет обрабатывать заготовки сложной формы массой от нескольких грамм до сотен тонн;

¨ объемная штамповка – процесс деформации металла в штампах, форма и размеры внутренней полости которого определяют форму и размеры получаемой заготовки (поковки) (рис.

листовая штамповка – процесс деформации плоской заготовки, толщина которой значительно меньше размеров в плане, с помощью матрицы и пуансона

¨ (рис. 3.1, е). Способ позволяет получать плоские и пространственные полые детали. При этом толщина исходной листовой заготовки практически не меняется в процессе обработки. Штамповка представляет высокопроизводительный процесс и широко применяется в массовом и крупносерийном производстве в машиностроении.

В машиностроении наибольшее распространение в заготовительном производстве нашла ковка и объемная штамповка. Перед ковкой и штамповкой исходный металл (слитки, прутки и др.) проходит подготовительную обработку, заключающуюся в зачистке поверхности, разрезке на части, выборе температурного режима и типа нагревательного устройства.

Зачистка металла от поверхностных дефектов предупреждает появление брака в деталях. Применяют следующие способы зачистки: огневую с нагревом и без нагрева, пневмоинструментом, фрезерованием, шлифованием и др.

К современным способам очистки относят иглофрезерование, пескоструйную и дробеструйную обработку.

Разрезку металла на части производят на пилах, ножницах, газоплазменным, электроискровым, анодно-механическим и другими методами.

При ковке формоизменение происходит в результате течения металла в направлении, перпендикулярном движению деформирующего инструмента-бойка.

Применяемый при ковке инструмент не создает значительного сопротивления течению металла при его деформировании, что выгодно отличает ковку от других видов обработки давлением.

Деформационное течение металла ограничено лишь трением на контактной поверхности инструмента с обрабатываемым материалом.

Широкое применение ковки для получения заготовок объясняется рядом ее преимуществ по сравнению с другими видами обработки давлением, в частности:

1) возможно изготовление крупногабаритных поковок массой в несколько сотен тонн, получение которых другими способами невозможно. Причем при обработке таких поковок используется сравнительно маломощное оборудование, так как обработка ведется деформированием отдельных участков заготовки;

Читать также:  Что характеризует модуль юнга

  • 2) применение универсального оборудования и универсальной оснастки позволяют получать поковки широкого ассортимента.
  • 3) в процессе ковки значительно улучшается качество металла, повышаются его механические свойства, особенно пластичность и ударная вязкость.
  • К основным недостаткам ковки следует отнести: низкую производительность; значительную трудоемкость изготовления поковок, особенно на прессах; большие напуски, припуски и допускаемые отклонения размеров поковки, что приводит к увеличению объема механической обработки и расхода металла.
  • Срочно? Закажи у профессионала, через форму заявки

8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00

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.

Читайте также:  Как сделать морозильную камеру своими руками

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.

Основные виды обработки металлов давлением

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

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

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.

Похожие материалы

Виды обработки металлов — способы и основы технологии ручной и термической металлообработки изделий

Металлообработка – технологические процессы, которые изменяют размер, форму и другие характеристики металлоизделий. Применяются различные виды обработки – литье, механические, электрические и термические виды обработки, сварка.

Под металлообработкой понимают совокупность технологических процессов, изменяющих размеры, форму и другие характеристики металлических заготовок. Условная классификация технологий обработки металлов: литье, механообработка (резанием и давлением), термическая, сварка, электрическая, художественная.

Один из наиболее древних способов обработки металлов

Литье – это процесс изготовления отливок путем заливки литейных форм расплавленным металлом. После отвердевания металлический расплав приобретает конфигурацию внутреннего пространства формы. Современные технологии литья обеспечивают возможность изготавливать отливки сложных форм с минимально возможными припусками на дальнейшую механообработку.

Типы обработки металла литьем:

  • В песчаные формы. Это самая массовая и недорогая литейная технология, позволяющая изготавливать грубые заготовки. Отверстия и полости в них образуют с помощью стержней, помещаемых в форму для литья.
  • В кокиль – разборную, чаще всего металлическую форму. Методика позволяет получать качественные полуфабрикаты. Отвердевшее изделие извлекают из кокиля.
  • Под давлением в пресс-формах. Способ применяется в основном для цветных сплавов и некоторых марок стали.
  • По выплавляемым моделям. Этот метод позволяет изготавливать сложные по форме изделия. Для этого из стеарина и другого материала изготавливают высокоточную модель детали, а затем на нее наносят суспензию, формирующую оболочку. Высушенную и прокаленную оболочковую форму заполняют металлическим расплавом. Охлаждение –на открытом пространстве или в термостате.

Основные виды механической обработки металлов

Механообработка металлических заготовок включает процессы, в результате которых изменяются геометрические характеристики деталей. Ее можно разделить на две основные категории.

К первой группе, называемой обработкой давлением, относятся операции, происходящие без снятия поверхностного слоя металла. Это прокатка, ковка, штамповка, прессование. Вторая группа – технологические операции, называемые обработкой резанием.

К ним относят токарную обработку, фрезерование, строгание, долбление, сверление.

Способы обработки металлов давлением (ОМД)

Задачи, решаемые различными видами ОМД: получение полуфабрикатов или изделий заданных геометрических параметров, улучшение микроструктуры металла, снижение усадочной пористости отливок, улучшение физико-механических характеристик заготовок. Существует два основных направления ОМД:

  • холодные процессы – осуществляются при температурах ниже порога начала рекристаллизационных процессов;
  • горячая ОМД– происходит выше температур рекристаллизации.

Основные виды обработки металлов давлением:

  • Горячая прокатка. Этот способ механической обработки применяется в производстве листового, трубного, сортового и фасонного проката. Горячекатаные полуфабрикаты могут служить исходным материалом для различных способов холодного деформирования.
  • Холодная прокатка. Ее цель – повышение точности размеров, улучшение качества поверхности и других характеристик горячекатаных полуфабрикатов.
  • Холодное и горячее волочение. Осуществляется протягиванием заготовки через отверстие заданной формы с целью получения требуемого поперечного сечения длинномерного проката. Площадь сечения отверстия всегда меньше площади сечения заготовки. Этот способ металлообработки применяется при производстве прутков (круглых, квадратных, многоугольных)и фасонного проката с малым размером сечения, тонкостенных труб небольшого диаметра.
  • Горячая и холодная штамповка. Этот вид ОМД известен на протяжении нескольких веков. А холодная штамповка длительное время была основным способом производства металлической посуды благодаря простой реализации и невысокой стоимости процесса. Штамповка бывает листовой и объемной. В результате объемной штамповки происходит пространственное изменение формы объемной заготовки. Обычно целью такой технологической операции является получение из заготовки простой формы (шара, цилиндра, параллелепипеда, куба) изделия более сложной конфигурации. Листовая штамповка – вид обработки металлов, с помощью которого получают как небольшие детали, так и корпуса различных видов транспорта.
  • Ковка. Осуществляется при нагреве заготовки. Бывает ручной (такой способ сейчас применяется в основном для создания художественных изделий) и механизированной.
  • Холодное и горячее прессование (экструдирование). Экструзия заключается в обработке заготовок путем их выдавливания через один или несколько каналов. Без нагрева обычно прессуются мягкие цветные металлы (алюминий, медь) и сплавы на их основе. Для стальных заготовок обычно применяют горячее прессование. Экструдирование – современный метод металлообработки, позволяющий получать длинномерные профильные изделия.
  • Комбинированная обработка. Очень часто для получения необходимого результата комбинируют несколько технологий ОМД и/или ОМД сочетают с другими типами металлообработки.

Виды металлообработки резанием

Обработка резанием – совокупность процессов, подразумевающих срезание слоев металла с переходом их в стружку или разделение заготовок на части. Разделяют черновую, получистовую и чистовую обработку. Заготовками служат: отливки, все виды проката, штампованные, кованые, прессованные детали.

Основные методы обработки металлов резанием:

  • Токарная обработка (точение). Реализуется на станках токарной группы с помощью резцов. Точение позволяет создавать конические, цилиндрические и фасонные детали.
  • Сверление. Дополнительные операции, которые могут сочетаться со сверлением – растачивание, развертывание, рассверливание, зенкерование. Их цель – получение отверстий нужного диаметра и глубины – сквозных или глухих. Применяемое оборудование – сверлильные станки различных типов, токарные станки.
  • Фрезерование. Осуществляется на фрезерных станках с помощью дисковых, цилиндрических, торцевых, концевых, угловых фрез.
  • Шлифование. Эта операция относится к чистовым. С ее помощью снижают шероховатость поверхности до значения, указанного в чертежах на изделие. Рабочий орган шлифовальных станков – абразивные круги, ленты, хонинговальные головки.
  • Операции по разделению заготовок на части – резка и рубка. Резка осуществляется ручным или механизированным инструментом, как вариант – термическим воздействием. В серийном производстве для рубки проката применяют ножницы-гильотины, пресс-ножницы, механические и гидропрессы, угловысечные станки.

Для реализации скоростных методов резания используются металлообрабатывающие станки с ЧПУ, выполняющие все операции в автоматическом режиме в соответствии с заложенной в них компьютерной программой.

Термическая обработка металлов

Термообработкой металлов и сплавов называют совокупность операций нагрева до установленных температур, выдержки и охлаждения с различной скоростью и в различных средах. Их цель –получение микроструктуры и физико-механических характеристик, соответствующих запланированной технической задаче. Основные виды термообработки:

  • ОтжигIи II рода. Отжиг I рода для стальных заготовок обычно подразумевает нагрев до температур, при которых не происходят фазовые превращения стали. В зависимости от условий проведения этот вид т/о включает процессы гомогенизации, рекристаллизации, снятия остаточных напряжений и некоторого снижения твердости. Отжиг II рода для сталей сопровождается фазовыми превращениями. В результате такой т/о падают показатели прочности и твердости стали, повышается ее пластичность и ударная вязкость. Обычно отжиг II рода применяют для подготовки к различным видам механообработки.
  • Закалка. Применяется для металлов и сплавов, в которых в твердом состоянии при нагреве до высоких температур и охлаждении в воде или масле происходят фазовые превращения. Закалка всегда сочетается с отпуском, который уменьшает хрупкость и напряжения, характерные для закаленных сталей. После закалки и отжига повышаются прочность, твердость, износостойкость стальной заготовки.
  • Термомеханическая обработка (ТМО). Сочетает пластическую деформацию с термообработкой. Горячая пластическая деформация сочетается с закалкой, холодная – со старением. ТМО применяется для сталей, алюминиевых и магниевых сплавов.
Читайте также:  Торцовочные станки по дереву: видео, фото, виды

Сварка металлов и сплавов

Сущность сварки заключается в нагреве кромок свариваемых деталей до температуры плавления и дальнейшем образовании между ними неразъемного соединения.

Существует несколько способов сварки:

  • Электрическая. Самый распространенный вид сварочного процесса. Электродуговая сварка осуществляется покрытыми плавящимися электродами, неплавящимися электродами в среде инертных газов, с использованием сварочной проволоки. Еще один вид электросварки – контактная сварка. Различают точечную и роликовую электросварку. В последнем случае токопроводящий ролик соединяет две детали сплошным швом.
  • Газовая. Окислителем в этом процессе является кислород, а функции горючего газа выполняют: ацетилен, его более экономичная альтернатива – МАФ (метилацетилен-алленовая фракция), природный газ, пропанбутановая смесь, водород и др.
  • Химическая. Для нагрева кромок используется тепло, выделяемое в результате химической реакции. Химическая сварка применяется в труднодоступных местах и даже под водой.

Электрическая обработка металлов и сплавов

Электрообработка металлических заготовок основана на способности металла разрушаться при подаче высокоинтенсивных электрических разрядов. Этот вид металлообработки применяется для изготовления отверстий в тонких металлических листах, работы с полуфабрикатами из твердых сплавов, заточки инструментов.

Помимо видов металлообработки, служащих для получения необходимых технических характеристик металлоизделий, существует художественная обработка металлических заготовок. Ее цель – создание декоративных предметов или украшение изделий, имеющих практическое применение. Для этой цели применяют литье, чеканку, ковку, сварку.

Обработка металлов давлением

Обработка металлов давлением — это технология воздействия на материал, позволяющая изменить форму и габариты продукта, а также его физические свойства.

Пластическая деформация выполняется разными методами, но все они направлены на создание изделий, соответствующих требуемым параметрам.

Высокая скорость обработки металлических заготовок посредством давления обеспечивает повышенную результативность труда по сравнению с другими технологиями.

В качестве исходных материалов при обработке давлением используются стальные слитки, сортовой прокат, продукты из стали и сплавов цветных металлов. Технология активно применяется для выпуска изделий, востребованных в автомобилестроительной, машиностроительной, авиационной и прочих отраслях промышленности.

Особенности обработки металлов давлением

Процесс обработки металлов давлением основывается на способности атомов исходного изделия двигаться и занимать новые устойчивые положения в решетке под воздействием внешней нагрузки, значение величины которой выше значения предела упругости самого материала. Изменение физико-химических и механических характеристик металлических заготовок, произошедшее вследствие прессования, называется пластической деформацией.

Обработка может производиться горячим или холодным способом — выбор технологии зависит от условий производства. Рассмотрим различия указанных методов:

  • для выполнения горячего прессования необходимо, чтобы температура была выше, чем температура рекристаллизации металла;
  • температура при холодной обработке ниже температуры, при которой происходят изменения положения атомов материала.

Разновидности методов обработки металлов посредством давления

Существуют следующие виды обработки металлов давлением:

Прокатка

Данный метод наиболее часто применяется для создания заготовок посредством давления. Для прокатки используется специальный вращательный механизм — валка. Между двумя валками образуется зазор, сквозь который протягивается материал и принимает нужную форму. Таким образом производятся: трубы, рельсы, балки, прутки, листы.

Прокатка бывает трех видов:

  • продольная — самая распространенная прокатка, суть которой заключается в обжимании заготовки, проходящей между валками, до толщины, совпадающей с толщиной зазора;
  • поперечная — прокатка без поступательных движений, применяемая для создания шаров, цилиндров и пр.;
  • поперечно-винтовая — средний вариант, применяемый для полых заготовок.

Фото №1: прокатка

Ковка

Данная операция предполагает использование высоких температур. Перед обработкой заготовку подвергают нагреву (величина варьируется в зависимости от марки металла). Выполнять ковку можно на гидравлическом, пневматическом и паровоздушном оборудовании, а также вручную.

При этом деталь может принимать любое положение в пространстве, так как она ничем не ограничена. Еще одна разновидность ковки — штамповка. Данный метод исключает свободное перемещение заготовки, так как она фиксируется в матрице штампа.

Наиболее часто он используется для выпуска изделий в большом объеме.

Фото №2: ковка

Прессование

Технология заключается в выдавливании металлической заготовки, заранее прошедшей обработку на прокатном станке, через отверстие матрицы. Выполнять ее можно в холодном или горячем состоянии. Данный метод позволяет изготавливать изделия с полым (диаметр до 80 мм) или сплошным профилем (диаметр 0,5 – 20 мм). В качестве материала используются сплавы алюминия, меди, титана, магния.

Фото №3: прессование

Волочение

Для данного метода обработки применяется специальное устройство — фильера или волока. Она имеет отверстие, сквозь которое протягивается заготовка, на выходе превращающаяся в изделие с нужным профилем сечения.

Волочение может быть сухим и мокрым. В первом случае используется мыльная эмульсия, во втором — мыльная стружка. Обработка может быть однократной или многократной. Одновременно можно протягивать от 1 до 8 нитей.

По типу обработки волочение бывает:

  • черновым — подготовительная процедура;
  • чистовым — конечная процедура.

Фото №4: волочение

Объемная штамповка

Такая технология обработки металлов давлением предусматривает применение штампа. Его конструктивной особенностью является внутренняя полость, ограничивающая движение заготовки в произвольном направлении. Штамп может быть открытого или закрытого типа.

При применении первого варианта невозможно придерживаться точного веса обрабатываемого изделия, поэтому между подвижными частями устройства предусмотрен зазор — через него выдавливается лишний металл. Недостатком штампов закрытого типа является образование облоя по контуру готовой детали, который необходимо удалять.

Так как зазор между движущимися элементами отсутствует, для обработки заготовки и формирования нового изделия нужно рассчитать его вес и размер.

Фото №5: объемная штамповка

Листовая штамповка

Данный метод используется для обработки листового проката и позволяет производить два типа операций:

  • разделительные — пробивка, вырубки и отрезка;
  • формообразующие — вытяжка, отбортовка, чеканка, гибка и пр.

Штамповка выполняется на гидравлических или кривошипно-шатунных прессах. Данные механизмы обеспечивают высокое качество готовой детали без необходимости последующей обработки.

Фото №6: листовая штамповка

Технологические свойства обрабатываемость давлением

У железа, олова и прочих сплавов и пород есть предел упругости. Это максимальная нагрузка, после снятия которой не возникает остаточных (пластических) деформаций. Если на заготовку будет оказано воздействие, которое превышает этот показатель, то произойдут изменения на атомном уровне.

Атомы выйдут из своих устойчивых соединений и свяжутся в другие, деформированные, образуя новую кристаллическую решетку. И теперь уже изделие останется в том состоянии, в котором оно находилось под механической нагрузкой. Примером возьмем ту же алюминиевую ложку. У алюминия очень низкий предел упругости.

Поэтому нужно приложение минимальной силы извне, чтобы столовый прибор согнулся. А свидетельством того, что пластическая деформация произошла является то, что предмет не возвращает былую форму.

Подведем итог: обработка металлов давлением основана на механическом свойстве мельчайших атомных частиц занимать новое положение под воздействием нагрузки.

Разновидности

На основании условий, в которых осуществляется ОМД, специалисты выделяют два направления. Они пользуются примерно одинаковой популярностью на современном рынке, но последняя относится к более инновационной методике. Их отличительными особенностями являются:

  • Холодная разновидность, напротив, имеет температурный уровень, ниже рекристаллизации.
  • Вид — горячая обработка металлов давлением выбирается при температурных показателях, превышающих баланс нагрева при рекристаллизации материала.

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 , 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.
Читайте также:  Как сделать подошву для обуви своими руками

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, уголки, а также прямолинейные 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. Сейчас выковывают:

  • 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 проволочь, 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.

Существуют различные виды обработки материалов давлением:

  • прокатка;
  • ковка;
  • прессование;
  • волочение;
  • объемная штамповка;
  • листовая штамповка;
  • комбинированные методы.

Обработка металлов давлением: прокатка

Прокаткой называется вид пластической обработки, в процессе которого исходная заготовка обжимается вращающимися валками стана прокатного. Целью операции является уменьшение поперечного сечения заготовки и придания ей заданного профиля.

Способы прокатки

Существует три способа прокатки металла:

  • продольная: самый распространенный способ прокатки. Суть его заключается в следующем: заготовка пропускается между валками, вращающимися в разные стороны, при этом она обжимается до толщины, равной зазору между валками;
  • поперечная: применяется для обработки тел вращения (шаров, цилиндров, втулок и пр.). Заготовка при этом не имеет поступательного движения;
  • поперечно-винтовая: нечто среднее между двумя предыдущими способами. Применяется для изготовления полых заготовок.

Ковка

Ковка относится к высокотемпературным операциям. Заготовка предварительно нагревается до ковочной температуры, зависящей от конкретной марки металла.

Способы ковки:

  • ковка на молотах (пневматических, гидравлических и паровых);
  • штамповка;
  • ручная ковка.

Машинная (на молотах) и ручная ковка является свободной, так как металл при воздействии на него инструмента ничем не ограничен.

  Лучшие рецепты самодельных флюсов для пайки

Штамповка свободной не является, так как заготовка находится в матрице штампа (т. е. ограничена со всех сторон). В результате штамповки металл принимает форму полости матрицы.

Ковка применяется в единичном и мелкосерийном производстве. Для получения поковки разогретую заготовку помещают между ударными частями (бойками) молота. В качестве подкладных инструментов используются:

Прессование

Это способ обработки металла, в процессе которого он выдавливается прессом из полости матрицы через ее отверстие. Применяется для обработки хрупких металлов.

Прессованием получают полые и сплошные профили из титановых сплавов, алюминия, меди и магния – детали для автомобилей, самолетов, лопатки, подвески, трубы.

Прессование может быть горячим и холодным. Обработка пластичных материалов производится в холодном состоянии (олово, медь, чистый алюминий). Тугоплавкие металлы и сплавы (содержащие никель, титан и др.) прессуются только после предварительного нагрева заготовки и инструмента.

С помощью этой операции можно получить детали различной конфигурации, с ребрами (внутренними и наружными), постоянным или периодическим профилем по длине.

Прессование выполняется на прессах со сменной частью (матрицей). Матрицы изготавливаются из жаропрочных штамповых сталей.

Волочение

Волочением называется метод обработки металлов, в процессе которого заготовка круглого (или фасонного) профиля принудительно протягивается через фильеру (волоку). Примером может служить изготовление проволоки, когда заготовка большого диаметра (катанка) протягивается через ряд фильер, на выходе из которых получается проволока гораздо меньшего диаметра.

Операция классифицируется:

  1. сухое (через мыльный порошок);
  2. мокрое (через эмульсию мыльную).
  • по чистоте обработки поверхности:
  1. однократное;
  2. многократное (с несколькими переходами с постепенным уменьшением поперечного сечения заготовки).
  1. холодное волочение;
  2. горячее волочение.

Читать также: Газонокосилка бензиновая самоходная для неровного участка обзор

Объемная штамповка

Метод обработки металла, при котором придание заготовке заданной формы осуществляется с помощью штампа. При этом течение металла ограничивается полостями его частей.

Существует две разновидности штампов: открытые и закрытые.

В открытых штампах между подвижными частями предусмотрен зазор, в который выдавливается избыток металла – облой. Его приходится удалять на последующей операции механической обработки. Штамповка в открытых штампах хороша тем, что не требуется предъявлять особых требований к массе заготовки.

Закрытые штампы такого зазора не имеют. Весь металл находится в замкнутом пространстве, облоя не образуется. Но в этом случае заготовка тщательно рассчитывается по объему.

Листовая штамповка

Листовая штамповка заключается в изготовлении детали из листа, полосы или ленты, полученных прокаткой.

  Сигнализаторы уровня воды на микросхемах-таймерах

Существуют два основных вида операций:

  • разделительные: вырубка, отрезка и пробивка;
  • формообразующие: вытяжка, гибка отбортовка, раздача, чеканка и пр.

Листовая штамповка производится на кривошипных и гидравлических прессах. В качестве инструмента используются штампы, основными деталями которых являются матрицы и пуансоны.

В основном штампованная деталь не требует дальнейшей механической обработки. Поэтому матрицы и пуансона должны быть тщательно рассчитаны и изготовлены с соблюдением всех технических требований.

Несмотря на то, что листовая штамповка является в какой-то мере стандартной операцией, конструктора часто сталкиваются с нетипичными проблемами: обработка металлов давлением учебник, как правило, предоставляет множество примеров конструкторских разработок частных случаев.

Листовая штамповка широко применяется практически во всех отраслях промышленности. Детали, полученные этим методом, отличаются высокой точностью. От мельчайших деталей микроэлектроники до кузовов автомобилей – все это производится методом листовой штамповки. Специальность обработка металлов давлением наряду с обработкой металла резанием является одной из самых востребованных.

Применение обработки металлов и сплавов давлением позволяет вносить изменения в первоначальною форму изделий и сохранить полученный результат после трансформации.

Благодаря использованию различных методов обработки можно не только изменить форму заготовки, но и улучшить ее кристаллическую структуру и механические свойства.

Такие технологии применяются в различных отраслях деятельности – от автомобилестроения до авиапромышленности. Они позволяют получить изделия любых размеров как крупных, так и малых.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector