Виды обработки металлов давлением

Обработка металлов давлением – ОМД: разновидности и особенности технологии

ОМД, или обработка металлов давлением, возможна благодаря тому, что такие материалы отличаются высокой пластичностью.

В результате пластической деформации из металлической заготовки можно получить готовое изделие, форма и размеры которого соответствуют требуемым параметрам.

Обработка металла давлением, которая может выполняться по различным технологиям, активно используется для выпуска продукции, применяемой в машиностроительной, авиационной, автомобилестроительной и других отраслях промышленности.

Обработка листового металла давлением на прокатном станке

Физика процесса обработки металлов давлением

Сущность обработки металлов давлением состоит в том, что их атомы такого материала при воздействии на них внешней нагрузки, величина которой превышает значение его предела упругости, могут занимать новые устойчивые положения в кристаллической решетке. Такое явление, которым сопровождается прессование металла, получило название пластической деформации. В процессе пластической деформации металла изменяются не только его механические, но и физико-химические характеристики.

В зависимости от условий, при которых происходит ОМД, она может быть холодной или горячей. Различия их состоят в следующем:

1. Горячая обработка металла выполняется при температуре, которая выше температуры его рекристаллизации.
2. Холодная обработка металлов, соответственно, осуществляется при температуре, находящейся ниже температуры, при которой они рекристаллизуются.

Ковка раскаленной заготовки на молоте – вид горячей обработки металла давлением

Виды обработки

Обрабатываемый давлением металл в зависимости от используемой технологии подвергается:

Основные виды обработки металла давлением

Прокатка

Прокатка – это обработка давлением заготовок из металла, в ходе которой на них воздействуют прокатные валки. Целью такой операции, для выполнения которой необходимо использование специализированного оборудования, является не только уменьшение геометрических параметров поперечного сечения металлической детали, но и придание ей требуемой конфигурации.

Виды прокатных валков

На сегодняшний день прокатку металла выполняют по трем технологиям, для практической реализации которых необходимо соответствующее оборудование.

Продольная

Это прокатка, являющаяся одним из самых популярных методов обработки по данной технологии. Сущность такого способа обработки металла давлением заключается в том, что заготовка, проходящая между двумя валками, вращающимися в противоположные стороны, обжимается до толщины, соответствующей зазору между этими рабочими элементами.

Поперечная

По такой технологии обрабатывают давлением металлические тела вращения: шары, цилиндры и др. Выполнение обработки данного типа не предполагает, что заготовка совершает поступательное движение.

Поперечно-винтовая

Это технология, которая представляет собой нечто промежуточное между продольной и поперечной прокаткой. С ее помощью преимущественно обрабатываются полые металлические заготовки.

Виды прокатки металла

Ковка

Такая технологическая операция, как ковка, относится к высокотемпературным методам обработки давлением. Перед началом ковки металлическую деталь подвергают нагреву, величина которого зависит от марки металла, из которого она изготовлена.

Обрабатывать металл ковкой можно по нескольким методикам, к которым относятся:

• ковка, выполняемая на пневматическом, гидравлическом и паровоздушном оборудовании;
• штамповка;
• ковка, выполняемая вручную.

При машинной и ручной ковке, которую часто называют свободной, деталь, находясь в зоне обработки, ничем не ограничена и может принимать любое пространственное положение.

Ручная ковка используется в кузнечных мастерских при изготовлении небольшого количества изделий

Машины и технология обработки металлов давлением по методу штамповки предполагают, что заготовка предварительно помещается в матрицу штампа, которая препятствует ее свободному перемещению. В результате деталь принимает именно ту форму, которую имеет полость матрицы штампа.

К ковке, относящейся к основным видам обработки металлов давлением, обращаются преимущественно в единичном и мелкосерийном производстве. Разогретую деталь при выполнении такой операции располагают между ударными частями молота, которые называются бойками. При этом роль подкладных инструментов могут играть:

• обычный топор:
• обжимки различных типов;
• раскатка.

Прессование

При выполнении такой технологической операции, как прессование, металл вытесняется из полости матрицы через специальное отверстие в ней.

При этом усилие, которое необходимо для осуществления такого выдавливания, создается мощным прессом. Прессованию преимущественно подвергают детали, которые изготовлены из металлов, отличающихся высокой хрупкостью.

Методом прессования получают изделия с полым или сплошным профилем из сплавов на основе титана, меди, алюминия и магния.

Прессование в зависимости от материала изготовления обрабатываемого изделия может выполняться в холодном или горячем состоянии.

Предварительному нагреву перед прессованием не подвергают детали, которые изготовлены из пластичных металлов, таких как чистый алюминий, олово, медь и др.

Соответственно, более хрупкие металлы, в химическом составе которых содержится никель, титан и др., подвергаются прессованию только после предварительного нагрева как самой заготовки, так и используемого инструмента.

Установка холодного прессования изделий из листового металла

Прессование, которое может выполняться на оборудовании со сменной матрицей, позволяет изготавливать металлические детали различной формы и размеров. Это могут быть изделия с наружными или внутренними ребрами жесткости, с постоянным или разным в различных частях детали профилем.

Волочение

Основным инструментом, при помощи которого выполняется такая технологическая операция, как волочение, является фильера, называемая также волокой.

В процессе волочения круглая или фасонная металлическая заготовка протягивается через отверстие в фильере, в результате чего и формируется изделие с требуемым профилем поперечного сечения.

Наиболее ярким примером использования такой технологии является процесс производства проволоки, который предполагает, что заготовка большого диаметра последовательно протягивается через целый ряд фильер, в итоге превращаясь в проволоку требуемого диаметра.

Технологические процессы получения проволоки методом волочения

Классифицируется волочение по целому ряду параметров. Так, оно может быть:

• сухим (если выполняется с применением мыльной стружки);
• мокрым (если для его выполнения используется мыльная эмульсия).

По степени чистоты формируемой поверхности волочение может быть:

Линия волочения медной проволоки

По кратности переходов волочение бывает:

• однократным, выполняемым за один проход;
• многократным, выполняемым за несколько проходов, в результате которых размеры поперечного сечения обрабатываемой заготовки уменьшается постепенно.

По температурному режиму этот вид обработки металла давлением может быть:

Объемная штамповка

Сущность такого способа обработки металла давлением, как объемная штамповка, состоит в том, что получение изделия требуемой конфигурации осуществляется при помощи штампа. Внутренняя полость, которая сформирована конструктивными элементами штампа, ограничивает течение металла в ненужном направлении.

В зависимости от конструктивного исполнения штампы могут быть открытыми и закрытыми.

В открытых штампах, применение которых позволяет не придерживаться точного веса обрабатываемой заготовки, предусмотрен специальный зазор между их подвижными частями, в который может выдавливаться избыток металла.

Между тем использование штампов открытого типа вынуждает специалистов заниматься удалением облоя, образующегося по контуру готового изделия в процессе его формирования.

Особенностью горячей штамповки металла является воздействие высокой температуры, вследствие чего заготовка деформируется, принимая форму штампа

Между конструктивными элементами штампов закрытого типа такой зазор отсутствует, и формирование готового изделия происходит в замкнутом пространстве. Для того чтобы обрабатывать металлическую заготовку при помощи такого штампа, ее вес и объем должны быть точно рассчитаны.

Листовая штамповка

При помощи листовой штамповки готовые изделия получают из листового металла. В зависимости от того, какого результата необходимо добиться в процессе выполнения такой технологической операции, различают штамповку:

1. разделительную (отрезка, вырубка и пробивка);
2. формообразующую (гибка, вытяжка, раздача, отбортовка, чеканка и др.).

Для выполнения листовой штамповки используют гидравлические или кривошипно-шатунные прессы, рабочими органами которых являются штампы, состоящие из матрицы и пунсона.

Примеры изделий, изготовленных методом листовой штамповки

Качество готового изделия, которое обеспечивает листовая штамповка, позволяет не подвергать его последующей механической обработке. Для того чтобы обеспечить это качество, матрица и пунсон должны быть хорошо разработаны и изготовлены с высокой степенью точности.

Листовая штамповка – это одна из наиболее распространенных методик ОМД, которая активно применяется почти во всех отраслях промышленности. По такой технологии, в частности, производят как мельчайшие детали радиоэлектронных устройств, так и массивные кузова автотранспортных средств.

Источник: http://met-all.org/obrabotka/prochie/omd-obrabotka-metallov-davleniem-sposoby-vidy.html

5 методов обработки металлов давлением

Обработка металлов давлением – это такой процесс, при котором металлу придается нужная форма и размер под силовым воздействием. Пластические свойства металлов позволяют сохранить полученные форму и размер, даже после того, как воздействие давления прекращается.

При помощи методов обработки металлов давлением получают как заготовки, так и уже готовые изделия. При этом существует целый ряд различных методов, каждый из которых позволяет воздействовать на металл уникальным образом. Различают 5 основных методов обрабатывания металлов:

№ 1: Ковка

Перед обработкой заготовку предварительно нагревают в специальной печи. Таким способом получается сделать металл более пластичным и податливым.

Затем при помощи наковальни и молота заготовке придают нужную форму. Различают ручную и машинную ковку.

Несмотря на то, что этот метод — известен достаточно давно, ему всё ещё находится применение (в основном, в современном мелкосерийном производстве).

№ 2: Прокатка

При этом методе используется специальный комплекс устройств, который называется прокатным станом. В зависимости от выпускаемых изделий различают трубопрокатные, листопрокатные, проволочные, а также многие другие виды прокатных станов.

Основными элементами стана являются вращающиеся валки, которые обжимают заготовку для придания ей нужной формы и размера. При этом валки не обязательно являются гладкими. При помощи валок с вырезками осуществляют прокатку для создания фасонных изделий (отводы, тройники и т.д.).

Прокатка бывает горячая (если заготовку предварительно подогревают) и холодная.

№3: Волочение

Волочение похоже на прокатку. Для волочения применяются волочильные станы, которые представляют собой целые комплексы. При волочении уменьшается поперечное сечение заготовки, а её длина при этом увеличивается.

Данные изменения достигаются путем пропускания заготовки через волочильный глазок. Волочильный глазок – основной элемент волочильного стана и представляет собой постепенно сужающееся отверстие. Проходя через него, заготовка и приобретает нужную форму и размер.

№4: Штамповка

Штамповку производят на прессах или молотах. Этот метод позволяет производить изделия высокой точности размеров и формы. Такие изделия зачастую не нужно подвергать дополнительной обработке резанием или др.

При данном методе форму заготовке придают при помощи давления штампа. Подобным же образом уже очень давно производят монеты. Различают листовую и объемную штамповки. Как ясно из названия, листовой штамповкой получают плоские изделия из стали и других металлов (обычно толщиной до 5 мм).

№5: Прессование

Заготовка металл, заключенный в форму при помощи давления выдавливается через отверстие. При этом площадь отверстия меньше площади заготовки, что придает изделию на выходе вид прутка. Данному виду обработки металлов давлением подвергаются многие металлы, например, цинк, алюминий или медь.

Также иногда применяют комбинации 2-их или нескольких методов обработки металлов давлением одновременно. Это позволяет получать изделия сложных форм и размеров и расширяет возможности их применения.

Источник: http://www.in-vent.ru/notes/obrabotka_metallov_davleniem

Использование силы давления в обработке металлических материалов

Процесс производства металлических материалов при помощи давления основан на их свойстве изменять свои размеры и форму под воздействием приложенных сил. Отличительной чертой пластической деформации является не только изменение формы детали, но и ее физических, механических свойств. Благодаря этому технология активно применяется в разных сферах промышленности и производства.

Содержание

• Виды
• Ковка
• Прокатка
• Волочение
• Прессование
• Штамповка

Упругость – общая характеристика всех металлов, являющаяся наиболее важной.

Это свойство, которое позволяет веществу возвращаться в исходную форму после воздействия на него силы давления. Если она превышает предел упругости обрабатываемого материала, его атомы займут устойчивое положение и не вернутся в исходную форму. Такое свойство обозначается термином «пластическая деформация».

Выделяют следующие виды обработки металлов давлением, в зависимости от применяемых для этого температур:

• Горячая. Если температура рекристаллизации ниже температуры заготовки;
• Холодная. Если температура рекристаллизации выше температуры заготовки.

В современной промышленности могут использовать следующие способы обработки металлов давлением:

• ковку;
• прокатку;
• волочение;
• прессование;
• объемную или листовую штамповку.

Прокатку, прессование и волочение используют для получения изделий с постоянным поперечным сечением по длине, которые применяются как заготовки для дальнейшего производства деталей, или как элементы для строительных конструкций.

Ковка

Ковка – наиболее простой способ ОМД. В технологии используются универсальные инструменты простой формы (плоские бойки) и гидравлический пресс. Это высокотемпературная операция. Деталь предварительно нагревают. Температура нагрева зависит от характеристик конкретного вещества.

Разогретую до необходимой температуры деталь вставляют между бойками, которые представляют собой две параллельные плиты. Верхний боек может двигаться, нижний является неподвижным.

Если при ковке используется молот, после размещения детали по ней наносятся удары верхним бойком. В случае использования гидравлического пресса, деталь медленно сжимается бойками.

Для устранения выпуклостей ее помещают на ребро и повторяют процедуру.

При использовании данной разновидности технологии образуется локальная деформация, что позволяет использовать исходный материал сложной формы. При ковке могут использоваться заготовки массой от нескольких грамм до нескольких сотен тонн. По этой технологии можно создавать судовые валы (массой более ста двадцати тонн), прокатные валки (до пятидесяти тонн).

Прокатка

При прокатке вещество деформируется во время прохождения через вращающиеся валки. Сначала при помощи силы трения деталь втягивается между валков.

После этого она проходит между ними, деформируясь и приобретая во время прохождения необходимую форму. В процессе производства используется специальная машина – прокатный стан.

Обработка металлов давлением преследует две цели: придание детали заданного профиля и уменьшение ее поперечного сечения.

Выделяют три способа прокатки:

• продольная. Наиболее распространенный способ. Заготовку пропускают между валками. Ее толщина уменьшается до размеров зазора между используемыми валками;
• поперечная. Данным способом обрабатывают втулки, шары, цилиндры. Поступательное движение в процессе прокатки отсутствует;
• полые предметы изготовляются путем применения поперечно-винтовой прокатки.

Этими видами прокатки широко пользуются в современной промышленности. Так, прокатке поддается около восьмидесяти процентов всей выплавляемой сегодня стали. Таким способом изготавливаются блюмы, балки, трубы, рельсы, слябы, круглые и квадратные профили, шестерни и т.п.

Волочение

Под волочением подразумевается способ изменения металла давлением, во время которого деталь протягивают через фильеру.

В зависимости от конкретных условий, она может предварительно нагреваться. В зависимости от цели, заготовка может поддаваться волочению один раз, или проходить через несколько фильер, что подразумевает постепенное уменьшение ее поперечного сечения.

В большинстве случаев таким способом обрабатывают прокатные материалы. Волоки, через которые осуществляется волочение, могут состоять из алмаза, твердых сплавов или инструментальной стали.

Для проведения процедуры происходит захват заостренного конца прутка клещами, с помощью которых и осуществляется волочение.

Этот метод обработки металла давлением используется для изготовления проволоки (толщиной от нескольких микрометров до шестнадцати миллиметров), тонкостенных труб и других пустотелых профилей.

Прессование

Суть технологии прессования в выдавливании вещества через специальное отверстие матрицы. Материал при этом должен находиться в закрытой форме. Пуансон, выдавливая вещество, находящееся в закрытом контейнере, через отверстие матрицы, придает ему необходимую форму. Обработка металлов прессованием используется для изменения свойств хрупких металлов в авиастроении и цветной металлургии.

В качестве исходного материала применяется:

• алюминий;
• медь;
• магний;
• титановые сплавы.

Для олова, меди, чистого алюминия используется холодная обработка, для никеля, титана, и тугоплавких металлов – горячая. Матрица, через которую пропускают металл, изготавливается из жаропрочной стали.

Штамповка

При объемной штамповке металлических заготовок, деталь деформируется в полости штампов. При этом форма полости такая же, как форма будущей поковки. Благодаря этому обеспечивается высокая точность.

В большинстве случаев в качестве исходного вещества используется продукция проката, которую предварительно разрезают на части.

Объемную штамповку производят при помощи пресса, специализированных машин или на молотах.

Несколько отличается от предыдущей технологии листовая штамповка.

Для нее используются листы, полосы или ленты, деформация которых происходит в штампе, специальном инструменте, предназначенном для таких операций. Штамп состоит из пуансона и матрицы, которые устанавливаются на механическом или гидравлическом прессе. Благодаря холодной обработке, заготовки после листовой штамповки имеют малую шероховатость поверхности и являются более прочными.

Таким образом, основные виды обработки металлов при помощи давления широко используются в современной промышленности и применяются для изготовления разных заготовок и готовых конструкций.

В зависимости от конкретной цели, материал может предварительно разогреваться, или применяется холодная обработка.

Простейшим способом обработки металлических материалов давлением является ковка, наиболее высокопроизводительным – прокатка.

Видео по теме: Прессование и волочение металлов

Источник: https://promzn.ru/obrabotka-metalla/davleniem.html

Способы обработки металлов давлением

Прессование применяют при изготовлении прутков, труб и изделий сложных профилей. Прессованию подвергают алюминий, медь и их сплавы, цинк, олово, свинец, а также стали. Прессование сталей осуществляют при температурах горячей обработки давлением. Прессование обычно производят на гидравлических горизонтальных прессах, развивающих усилие до 15 000 кН.

Ковкой называют процесс деформирования горячей заготовки ударами молота, нажатием пресса или ударами кузнечных инструментов вручную. При этом заготовке придают необходимую форму и размеры.

В процессе ковки течение металла заготовки 9 происходит в направлениях V, не ограниченных поверхностями бойков 10 или универсального кузнечного инструмента.

Ковку используют для получения простых и сложных по форме изделий с повышенными механическими свойствами массой от долей килограмма до 300 т, не имеющих точных размеров и высококачественной поверхности. Большинство изготовляемых поковок подвергают механической обработке на металлорежущих станках. Ковку подразделяют на ручную и машинную.

Ручная ковка применяется в мелкосерийном и индивидуальном производстве, при ремонтных работах, изготовлении мелких поковок массой до 8 кг. Производительность при ручной ковке очень низкая.

Ручную ковку выполняют ударами ручника и кувалд, наносимых кузнецом и молотобойцами вручную, без использования каких-либо механизмов и машин для деформирования металла. При этом нагретую заготовку укладывают на наковальню и под ударами ручника и кувалд металл перемещается, принимая заданные форму и размеры.

При ручной ковке требуется высокая квалификация кузнеца. Машинная ковка осуществляется на кузнечнопрессовом оборудовании и является основным способом, применяемым в машиностроении, а при обработке поковок массой до 300 т — единственным способом их изготовления. Ковку мелких (массой до 100 кг) и средних (массой до 2000 кг) поковок выполняют на ковочных молотах с массой падающих частей до 5 т. Крупные (массой более 2000 кг) поковки куют на ковочных гидравлических и парогидравлических прессах, развивающих усилие до 98,1 МН и более.

Машинная ковка осуществляется ударами падающих частей ковочного молота или давлением пресса, под воздействием которых металл пластически деформируется.

В этом случае роль наковальни выполняет нижний неподвижный боек молота, а верхний подвижный при падении ударяет (на молоте) или нажимает (на прессе), выполняя роль кувалды и ручника.

Под воздействием ударов или нажатия верхнего бойка металл заготовки деформируется и в процессе ковки принимает заданные размеры и форму.

Штамповкой называют процесс деформирования металла в штампах. Различают объемную и листовую штамповку.

При объемной штамповке предварительно нагретую заготовку 11 деформируют в замкнутой полости специализированного инструмента — штампов 12, имеющих специальные полости-ручьи, по форме соответствующие форме будущей поковки. В процессе деформирования заготовки металл заполняет полости штампов и принимает их форму.

Горячую объемную штамповку осуществляют на штампах, устанавливаемых на молотах, прессах или горизонтально-ковочных машинах.

При объемной штамповке получают поковки, точность размеров и качество поверхности которых значительно выше, чем при ковке, а производительность горячей штамповки в несколько раз выше, чем при ручной и машинной ковке.

Изготовлять поковки объемной штамповкой может кузнец-штамповщик более низкой квалификации по сравнению с квалификацией кузнеца ручной и машинной ковки. Объемная штамповка является одним из наиболее прогрессивных способов обработки металлов давлением. Однако объемную штамповку целесообразно применять в серийном, крупносерийном и массовом производствах и нецелесообразно — в мелкосерийном и индивидуальном, так как затраты на изготовление штампов окупаются только в случае производства большого количества поковок.

При листовой штамповке изделия и детали изготовляют с помощью штампов из листового материала, ленты или полосы. В процессе листовой штамповки заготовке 13 обычно в холодном состоянии изменяют форму или разрезают ее с помощью штампов 14.

Листовая штамповка обеспечивает высокую производительность труда, позволяет автоматизировать штамповочные работы, обеспечивает получение деталей с высокой точностью и хорошим качеством поверхности, которые поступают на сборку, как правило, без дополнительной механической обработки.

Источник: https://kovka-eysk.ru/ugolok-kuznetsa/sposoby-obrabotki-metallov-davleniem/

3.1. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

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.

3.1, д);

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 широкоприменяется 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;

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.

Источник: http://libraryno.ru/3-1-osnovnye-vidy-obrabotki-metallov-davleniem-proekt_and_proizv_zagot/

Роль и место обработки металлов давлением в производстве металлоизделий

Использование металлов в большинстве случаев становится возмож-

ным только после придания им необходимой формы. Тогда из экономиче-

ской категории «предметы труда» металлы переходят в категорию «средства

труда» или становятся готовым продуктом.

Существует много способов формоизменения металлов, из которых

наиболее распространенными являются литейное производство, обработка

металлов резанием и обработка металлов давлением.

Литье – наиболее простой, высокопроизводительный и дешевый спо-

соб получения отливок практически из всех металлов и сплавов. Литые изде-

лия отличает разнообразие форм от простых до очень сложных. К последним

можно отнести изделия, получаемые художественным литьем. Однако для

отливок характерны такие дефекты, как пористость, неметаллические вклю-

чения, крупнозернистая структура. Кроме того, в результате неравномерного

охлаждения отливок в них возникают значительные остаточные напряжения.

Поэтому (чаще всего) литые детали не способны работать при значительных

силовых и ударных нагрузках и уступают по уровню механических свойств

изготовленным обработкой давлением.

Обработкой резанием получают разнообразные детали, имеющие вы-

сокую точность размеров и чистоту поверхности. Но при этом в отход в виде

стружки идут миллионы тонн металла. Снизить стружкообразование при ре-

зании можно за счет использования заготовок, близких по своим размерам к

изделиям.

Обработка металлов давлением (ОМД) способна объединить указан-

ные способы получения изделий из металлов. Так, в качестве заготовок для

обработки давлением чаще всего используются отливки. В процессе дефор-

мирования меняется их структура: измельчается зерно, завариваются поры,

устраняется химическая неоднородность (дендритная ликвация) и т.д. Изме-

нения структуры способствуют повышению уровня механических свойств:

повышаются прочность и пластичность металлических заготовок. Кроме то-

го, обработанная давлением заготовка становится максимально приближен-

ной к готовой детали по своей форме и размерам, что значительно снижает

количество отходов при обработке резанием и упрощает технологию этих

процессов.

Основные виды обработки металлов давлением.

Принято различать шесть основных видов обработки металлов давле-

нием: прокатка, прессование, волочение, ковка, объемная штампов-ка (горячая или холодная), листовая штамповка.

Часто перечисленные виды делят на две групп. В первую группу включают прокатку, прессование и волочение, которыми получают однотипную длинномерную продукцию, а ко второй – относят оставшиеся виды, объединяя их в кузнечно-штамповочное производство.

Дадим определения каждому из перечисленных процессов об-

работки металлов давлением.

Прокатка – пропускание заготовки между вращающимися валками.

Прессование – выдавливание металла из замкнутого объема через от-

верстие в прессовом инструменте.

Волочение – протягивание металла через плавно сужающийся канал

волоки.

Ковка – деформирование металла ударным прерывистым воздействи-

ем универсального инструмента.

Объемная штамповка (горячая или холодная) – процесс деформиро-

вания металла, при котором его свободное течение ограничено поверхностями ручьев штампов.

Прокат и его производство

Прокатка – это способ обработки пластическим деформированием – наиболее распространный. Прокатке подвергают до 90 % всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. Способ зародился в XVIII веке и, претерпев значительное развитие, достиг высокого совершенства.

Сущность процесса: заготовка обжимается (сдавливается), проходя в зазор между вращающимися валками, при этом, она уменьшается в сво¨м поперечном сечении и увеличивается в длину. Форма поперечного сечения называется профилем.

Процесс прокатки обеспечивается силами трения между вращающимся инструментом и заготовкой, благодаря которым заготовка перемещается в зазоре между валками, одновременно деформируясь. В момент захвата металла со стороны каждого валка действуют на металл две силы: нормальная силаи касательная сила трения(рис. 37.1).

Рис. 37.1. Схема сил, действующих при прокатке

Способы прокатки

Когда требуется высокая прочность и пластичность, применяют заготовки из сортового или специального проката.

В процессе прокатки литые заготовки подвергают многократному обжатию в валках прокатных станов, в результате чего повышается плотность материала за счёт залечивания литейных дефектов, пористости, микротрещин.

Это придаёт заготовкам из проката высокую прочность и герметичность при небольшой их толщине.

Существуют три основных способа прокатки, имеющих определенное отличие по характеру выполнения деформации: продольная, поперечная, поперечно – винтовая (рис.37.2).

Рис. 37.2. Схемы основных видов прокатки:

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

При продольной прокатке деформация осуществляется между вращающимися в разные стороны валками (рис.37.2 а). Заготовка втягивается в зазор между валками за счёт сил трения. Этим способом изготавливается около 90 % проката: весь листовой и профильный прокат.

Поперечная прокатка (рис. 37.2.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.

В процессе поперечной прокатки обрабатываемое тело удерживается в валках с помощью специального приспособления. Обжатие заготовки по диаметру и придание ей требуемой формы сечения обеспечивается профилировкой валков и изменением расстояния между ними. Данным способом производят специальные периодические профили, изделия представляющие тела вращения – шары, оси, шестерни.

Поперечно – винтовая прокатка (рис. 37.2.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.

В качестве инструмента для прокатки применяют валки прокатные, конструкция которых представлена на рис. 37.3. В зависимости от прокатываемого профиля валки могут быть гладкими (рис.37.а), применяемыми для прокатки листов, лент и т.п. и калиброванными (ручьевыми) (рис. 37.б) для получения сортового проката.

Ручей – профиль на боковой поверхности валка. Промежутки между ручьями называются буртами. Совокупность двух ручьёв образует полость, называемую калибром, каждая пара валков образует несколько калибров. Система последовательно расположенных калибров, обеспечивающая получение требуемого профиля заданных размеров называется калибровкой.

Рис. 37.3. Прокатные валки: а – гладкий ; б – калиброванный

Валки состоят из рабочей части – бочки 1, шеек 2 и трефы 3.

Шейки валков вращаются в подшипниках, которые, у одного из валков, могут перемещаться специальным нажимным механизмом для изменения расстояния между валками и регулирования взаимного расположения осей.

Трефа предназначена для соединения валка с муфтой или шпинделем.

Используются роликовые подшипники с низким коэффициентом трения,= 0,003…0,005, что обеспечивает большой срок службы.

Дата добавления: 2016-06-05; просмотров: 1516;

Источник: https://poznayka.org/s10622t1.html

Виды обработки металлов давлением и их сущность

 Обработкой металлов давлением называют группу технологических процессов, в результате которых происходит формоизменение заготовок без нарушения их целостности, т. е. пластической деформацией под влиянием. приложенных внешних сил.

 Основным признаком обработки давлением является пластическая деформация обрабатываемого материала, в результате которой не только изменяется форма заготовки, но изменяются физические и механические свойства исходного металла.

 В народном хозяйстве металлы и сплавы используются для изготовления фасонных деталей, листов, труб и профилей различной формы.

В зависимости от формы и массы изделий, свойств обрабатываемого материала, типа производства применяют шесть основных видов обработки давлением: прокатку, прессование, волочение, ковку, объемную штамповку и листовую штамповку.

 Прокатка (рис. 1, а).Деформация металла посредством вращающегося инструмента — валков — называется прокаткой.

Заготовка 1 втягивается силами трения в зазор между валками 2, деформируется ими и приобретает требуемую форму поперечного сечения 3.

При прокатке площадь поперечного сечения заготовки уменьшается, а длина увеличивается. Прокатку осуществляют с помощью специальных-машин, называемых прокатными станами.

 Прокаткой изготовляют (см. рис. 1, а): блюмы квадратного сечения со стороной до 350х350 мм; слябы — плоские заготовки толщиной от 100 до 600 мм и шириной до 600 — 2300 мм, квадратные и круглые профили с размерами сечений от 5 до 150 мм и более; угловую сталь с размерами полки от 20 до 250 мм, швеллеры высотой от 20 до 450 мм и более; балки высотой до 1100 мм и более; рельсы, трубы, листы, полосы, ленты и др. На специальных прокатных станах изготовляют заготовки переменного сечения по длине (периодический- прокат), бандажи колес, шары, шестерни и др.  Заготовками для получения блюмов и слябов являются слитки; для сортового проката — промежуточная продукция заготовительных прокатных станов. Прокатка — наиболее высокопроизводительный вид обработки давлением, 75 — 80% всей выплавляемой стали подвергается прокатке.

 Прессование (рис. 1, б). Сущность прессования заключается в выдавливании металла 2 пуансоном 1 из контейнера 3 через матрицу 4. В матрице имеется отверстие, по форме соответствующее требуемому профилю 5.

Прессованием изготовляют простые и сложные, сплошные и пустотелые профили постоянного и переменного сечения по длине. Прессованию подвергают в основном цветные металлы и сплавы. Прессование применяют также при изготовлении профилей и заготовок деталей также.

из сталей и малопластичных специальных сплавов.

 Волочение (рис. 1, в). Волочение заключается в протягивании заготовки 1 через отверстие в волоке 2. Исходной заготовкой в данном процессе является, как правило, продукция проката. При волочении уменьшается площадь поперечного сечения заготовки, увеличивается ее длина.

Процесс ведется без нагрева, заготовки, что обеспечивает получение продукции 8 высокого качества по прочности, точности размеров и шероховатости поверхности.

Волочением получают проволоку диаметром от 16 мм до нескольких микрометров, высококачественные тонкостенные трубы диаметром от 0,2 до 20 мм и более и другие пустотелые профили, калиброванные прутки из различных марок сталей, цветных металлов и сплавов.

 Ковка (рис. 1, г). Ковка — вид обработки металлов давлением, при котором заготовка деформируется универсальным инструментом простой формы, например плоскими бойками.

Нагретую до ковочной температуры заготовку 2 ставят на нижний боек 3, а верхним бойком 1 наносят по заготовке серию последовательных ударов, если куют на молоте, или медленно сжимают бойками, если деформируют на прессе.

Характерным для ковки является свободное или почти свободное течение металла в направлении, перпендикулярном движению инструмента.

 Ковку применяют для изготовления фасонных по форме 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. Примеры поковок, полученных ковкой, приведены на рис. 1, г.

 Объемная штамповка (рис. 1, д). Основную массу деталей машин массой до нескольких десятков килограммов в массовом в серийном производстве изготовляют объемной штамповкой. Сущность этого вида обработки давлением заключается в деформировании заготовки 2 в полости штампов 1 и 3.

Форма полости штампа соответствует форме будущей поковки, что обеспечивает высокую точность. Исходной заготовкой служит, как правило, продукция проката, разрезанная предварительно на мерные части. Объемную штамповку осуществляют на молотах, прессах и специализированных машинах.

Объемной штамповкой изготовляют заготовки коленчатых валов, зубчатых колес, турбинных лопаток, кронштейнов и др.

 Листовая штамповка (рис. 1, е). Этот вид обработки давлением характеризуется тем, что в качестве исходной заготовки 2 используют лист, полосу или ленту, которую деформируют в специальном инструменте — штампе.

Основными частями штампа являются пуансон 1 и матрица 3, устанавливаемые на механических и гидравлических прессах. Листовой штамповкой изготовляют легкие, точные и прочные детали машин или заготовки для них.

В большинстве случаев листовая штамповка выполняется в холодном состояний, поэтому продукция штамповки отличается малой шероховатостью поверхности и повышенной прочностью.

Листовая штамповка легко автоматизируется — производительность листоштамповочных агрегатов достигает нескольких сотен деталей в минуту. Наиболее широко листовую штамповку применяют в массовом производстве, например в автомобиле- и тракторостроении, в авиационной промышленности, приборостроении и др.

Источник: http://ags-metalgroup.ru/publ/ruchnaja_kovka/vidy_obrabotki_metallov_davleniem_i_ikh_sushhnost/20-1-0-69

Понятие об обработке металлов давлением

Под обработкой металлов давлением следует понимать такой процесс воздействия на металл внешних сил, под влиянием которых металл заготовок в результате остаточных деформаций без разрушения изменяет внешнюю форму в желаемом направлении.

Возникшие под влиянием внешних сил изменения формы металла могут сохраняться по прекращении действия этих сил только в том случае, когда вызываемые ими напряжения больше предела текучести подвергаемого обработке металла.

Величина силы, потребной для получения в металле остающихся пластических деформаций, не является постоянной, она растет с увеличением скорости деформации и уменьшается с температурой; она зависит также от характера обработки (осадка, штамповка, прошивка и т. д.).

При упругой деформации металла в его кристаллической решетке изменяются лишь межатомные расстояния, которые восстанавливаются после прекращения действия силы, вызвавшей их, остаточные же деформации металла происходят в результате сдвигов, возникающих в кристаллических зернах, из которых состоит деформируемый металл, а также сдвигов между этими зернами.

Таким образом, при обработке давлением, кроме изменения внешней формы обрабатываемого металла, деформируются также и кристаллические зерна, из которых он состоит.

Главными видами обработки металлов давлением являются прокатка, ковка, волочение и выдавливание металла.

Прокаткой называется процесс деформации металла между вращающимися цилиндрами, называемыми валками. Ковкой называют обработку металла под молотом или прессом. При волочении металл протаскивают (волочат) через отверстие, размер которого меньше первоначального сечения обрабатываемого материала.

Сущность процесса выдавливания заключается в том, что заготовка помещается в матрицу с отверстием, профиль которого соответствует профилю изготовляемого изделия (пруток, трубка); заготовка подвергается давлению со стороны штока, входящего в матрицу, и материал вытесняется через отверстие.

Холодная и горячая обработка

Обработка металла давлением осуществляется как в холодном, так и в горячем состоянии.

В случае обработки при низких температурах структура металла остается деформированной после обработки, в случае же обработки при достаточно высокой (для каждого металла определенной) температуре из деформированной структуры может возникнуть новая цельная структура.

Иначе говоря, при обработке с надлежащим нагревом одновременно идут два процесса: процесс деформирования кристаллических зерен под действием на них внешних сил и внутренний процесс рекристаллизации.

Металл с деформированной в процессе обработки микроструктурой называют наклепанным. Наклеп изменяет механические свойства металла: предел прочности и предел упругости увеличиваются и сближаются, увеличивается твердость; сопротивление удару и удлинение при разрыве уменьшаются; как следствие сближения пределов прочности и упругости снижается способность металла обрабатываться давлением.

Необходимым условием возможности образования новых кристаллов из деформированных в процессе обработки металла давлением является нагрев металла до температуры, превосходящей соответствующую критическую температуру.

Обработка металла давлением при температуре ниже критической (хотя бы и относительно высокой) должна быть отнесена по существу к холодной обработке, так как в этом случае будет иметь место наклеп металла.

Так, горячую обработку конструкционной стали ведут при температуре, лежащей выше критической точки Ас3, т. е. в температурном интервале твердого раствора аустенита. Существенным при этом является то обстоятельство, что деформации подвергаются не продукты распада твердого раствора, но сам твердый раствор.

Для устранения наклепа металл должен быть подвергнут отжигу.

Для повышения пластичности металла и уменьшения затрачиваемой работы желателен по возможности высокий нагрев металла перед обработкой его давлением.

На фиг. 239 приведена диаграмма, иллюстрирующая изменение сопротивления деформации при ковке некоторых материалов в зависимости от различной температуры.

При рассмотрении кривых диаграммы (фиг. 239) нужно иметь в виду, что цифры диаграммы имеют лишь приблизительное значение, так как они получены при испытании образцов определенного размера и в определенных условиях (высота образца 2,1 см, диаметр 2 см, медленная осадка прессом до половины высоты).

Однако имеются границы температуры нагрева, которых не следует переходить во избежание получения крупнозернистой структуры металла в изделиях.

Получение крупнозернистой структуры металла при чрезмерно высоком нагреве объясняется тем, что с повышением температуры увеличиваются размеры зерна металла.

Это увеличение сначала идет относительно медленно, а затем, после достижения некоторого температурного предела, рост зерна становится весьма интенсивным.

Характер зависимости между ростом зерна и повышением температуры можно видеть на кривой, показанной на фиг. 240.

Так как при горячей обработке давлением крупнозернистого металла в изделии образуется также крупное зерно и так как механические качества крупнозернистого металла ниже механических качеств мелкозернистого, то превышать при нагреве металла температуру точки t (фиг. 240) не следует.

Так, для железа, содержащего 0,06% С, точка t соответствует температуре, близкой к 1250°, при содержании в железе 0,6% С точка t снижается, соответствуя температуре -1050°.

Поэтому для нагрева углеродистой стали перед ковкой могут быть взяты следующие максимальные температуры: при содержании С от 0,06 до 0,10% —- 1300°, от 0,20 до 0,25% — 1200°, от 0,30 до 0,35% — 1150° и от 0,50 до 0,60% — 1050°.

Величина зерна в поковке зависит не только от температуры начала обработки, но и от температуры конца ее: чем ниже температура конца обработки, тем мельче зерно.

Однако температура конца обработки должна быть не ниже верхней критической точки (линия начала выделения феррита) для доэвтектоидных сталей и выше нижней критической (линия конца выделения цементита) для заэвтектоидных сталей (фиг. 241) во избежание наклепа и появления трещин.

Относительно низкая температура конца ковки эвтектоидных и заэвтектоидных сталей обусловливается необходимостью раздробить кристаллы цементита, который образует игольчатую или сетчатую структуру, вызывающую хрупкость в изделии.

Так как механические качества стали тем выше, чем более мелкозернисто ее строение, то надлежащей

температурой окончания горячей обработки следует считать ту, при которой получается наиболее мелкое зерно; для доэвтектоидных сталей эта температура может быть определена по формуле

а для эвтектоиднои и заэвтектоидных —

Заштрихованная часть диаграммы, приведенной на фиг. 241, соответствует области надлежащих температур горячей ковки стали.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Источник: http://privetstudent.com/referaty/proizvodstvo/75-ponyatie-ob-obrabotke-metallov-davleniem.html