Виды обработки металлов давлением и их сущность
Обработкой металлов давлением называют группу технологических операций, в результате которых под влиянием приложенных внешних сил происходит формоизменение заготовок без нарушения их сплошности. Основным признаком обработки давлением является пластическая деформация обрабатываемого материала. В результате пластической деформации изменяются не только форма и размеры заготовки, но и свойства исходного металла.
Виды обработки давлением
Применяют шесть основных видов обработки давлением - прокатку, прессование, волочение, ковку, объемную штамповку и листовую штамповку.
Прокатка
Прокатка (рис. 1.1, а). Деформацию металла с помощью вращающегося инструмента - валков - называют прокаткой. Заготовка 1 под действием сил трения втягивается в зазор между валками 2, деформируется ими и приобретает требуемую форму поперечного сечения. При прокатке площадь поперечного сечения заготовки уменьшается, а длина увеличивается. Эту операцию осуществляют с помощью специальных машин, называемых прокатными станами.
Рис. 1.1. Виды обработки металлов давлением: а ~ прокатка, б - прессование, в - волочение, г - ковка, д -объемная штамповка, е - листовая штамповка; 1, 5, 9, 13, 16, 19 - заготовки, 2 - валки, 3 - изделие, полученное прокаткой, 4, 18 - пуансоны, 6 - контейнер, 7, 20 - матрицы, 8 - прессованный профиль, 10 - волока, 11 - изделие, полученное волочением, 12, 14 - верхний и нижний бойки, 15, 17 - верхняя и нижняя половины штампа
Прокаткой изготовляют: блюмы квадратного сечения со стороной до 350 х 350 мм; слябы - плоские заготовки толщиной 100 . . . 600 мм и шириной 600 . . . 2300 мм; квадратные и круглые профили с размерами сечений 5 . . . 150 мм; угловую сталь с размерами полки 20 . . . 250 мм; швеллеры высотой 20 ... 450 мм; балки высотой до 1100 мм; рельсы, трубы, листы, полосы, ленты и др. На специальных прокатных станах изготовляют заготовки переменного по длине сечения (периодический прокат), бандажи колес, шары, шестерни и др.
Прокатка является наиболее высокопроизводительным видом обработки давлением, 75 ... 80 % всей выплавляемой стали подвергается прокатке.
Прессование
Прессование (рис. 1.1, б). Сущность прессования заключается в выдавливании металла заготовки 5 пуансоном 4 из контейнера 6 через матрицу 7. В матрице имеется отверстие, по форме соответствующее требуемому профилю 8. Прессованием изготовляют простые и очень сложные, сплошные и пустотелые профили.
Этому виду обработки давлением подвергают в основном цветные металлы и сплавы, однако в последнее время прессование применяют при изготовлении профилей и заготовок деталей также из сталей и малопластичных специальных сплавов.
Волочение
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.
