Это интересно
- ОКД
- ЗКС
- ИПО
- КНПВ
- Мондиоринг
- Большой ринг
- Французский ринг
- Аджилити
- Фризби
Опрос
Полезные ссылки
РКФ
Все о дрессировке собак
Стрижка собак в Коломне
Поиск по сайту
Обработка металлов давлением (стр. 1 из 4). Обработка металлов давлением журнал
Обработка материалов давлением: сборник научных трудов: архив номеров (Краматорск)
-2010/img/01.jpg)
Cборник научных трудов
Архив номеров
- 2018 - №1(46)
- 2017 - №1(44) №2(45)
- 2016 - №1(42) №2(43)
- 2015 - №1(40) №2(41)
- 2014 - №1(38) №2(39)
- 2013 - №1(34) №2(35) №3(36) №4(37)
- 2012 - №1(30) №2(31) №3(32) №4(33)
- 2011 - №1(26) №2(27) №3(28) №4(29)
- 2010 - №1(22) №2(23) №3(24) №4(25)
- 2009 - №1(20) №2(21)
Обработка металлов - Редакция
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТПредседатель совета
Пустовой Николай Васильевич (Web of Science) (Scopus) (РИНЦ) – доктор технических наук, профессор,
Заслуженный деятель науки РФ, член Национального комитета по теоретической и прикладной механике, президент НГТУ, г. Новосибирск (Российская Федерация 
)
Члены совета
Альберто Морейра Хорхе, (Web of Science) (Scopus) профессор, доктор технических наук, Федеральный университет, г. Сан Карлос
Федеративная Республика Германия:
Монико Грайф, (Web of Science) (Scopus) профессор, доктор технических наук, Высшая школа Рейн-Майн, Университет прикладных наук, г. Рюссельсхайм
Томас Хассел, (Web of Science) (Scopus) доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен
Флориан Нюрнбергер, (Web of Science) (Scopus) доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен
Республика Беларусь:
Заслуженный деятель науки Республики Беларусь, Белорусский национальный технический университет, г. Минск
Украина:
Донбасская государственная машиностроительная академия, г. Краматорск
Российская Федерация:
Анисименко Геннадий Егорович, директор производственно-технической фирмы «Сигма-инструмент», г. Новосибирск
Атапин Владимир Григорьевич, (Web of Science) (Scopus) (РИНЦ) доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск
Буров Владимир Григорьевич, (Web of Science) (Scopus) (РИНЦ) доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск
Герасенко Александр Николаевич, директор ООО НПКФ «Машсервисприбор», г. Новосибирск
Коротков Александр Николаевич, (Web of Science) (Scopus) (РИНЦ) доктор техн. наук, профессор, академик РАЕ, КузГТУ, г. Кемерово
Кудряшов Евгений Алексеевич, (Web of Science) (Scopus) (РИНЦ) доктор техн. наук, профессор, Засл. деятель науки РФ, ЮЗГУ, г. Курск
Макаров Алексей Викторович, (Web of Science) (Scopus) (РИНЦ) доктор техн. наук, с.н.с., ИФМ УрО РАН, г. Екатеринбург
Рахимянов Харис Магсуманович, (Web of Science) (Scopus) (РИНЦ) доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск
Сараев Юрий Николаевич, (Web of Science) (Scopus) (РИНЦ) доктор техн. наук, профессор, ИФПМ СО РАН, г. Томск
Янюшкин Александр Сергеевич, (Web of Science) (Scopus) (РИНЦ) доктор техн. наук, профессор, ЧГУ, г. Чебоксары.
journals.nstu.ru
Обработка металлов давлением
⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 13Следующая ⇒На предприятиях машиностроительной и металлургической промышленности применяются различные методы обработки металлов давлением. Так, например, на машиностроительных предприятиях широко применяется свободная ковка, объемная и листовая штамповка, на металлургических заводах — прокатка, волочение и прессование (выдавливание).
Свободная ковка осуществляется на молотах, либо прессах. Разнообразие форм поковок, получаемых в результате свободной ковки, достигается использованием одного и того же универсального инструмента — бойков, прошивней, раскаток и других. В процессе свободной ковки под действием усилия развиваемого молотом или прессом, происходит осаживание металла по высоте с увеличением его размеров в длину и ширину. Таким образом, форма изделия образуется за счет обжатия заготовки и неодинаковой деформации в различных направлениях.
Электрошлаковая сварка дает возможность широкого применения сварно-литых, сварно-кованых конструкций и крупных деталей, полученных гибкой толстого листа с последующей приваркой кованых или литых частей.
Объемная штамповка является разновидностью ковки и представляет собой технологический процесс, при котором штампованная поковка получается путем принудительного заполнения металлом полости штампа.
Деформация металла при объемной штамповке осуществляется посредством специального инструмента — штампа, рабочая полость которого представляет собой оттиск формы изделия, которое необходимо получить. Поэтому форма и размеры полости штампа должны соответствовать виду требуемого изделия.
Для объемной горячей штамповки используются штамповочные молоты, горизонтально-ковочные машины, механические и гидравлические ковочные прессы и другое кузнечно-прессовое оборудование.
Исходным материалом для объемной горячей штамповки служат различные профили сортового и периодического проката.
Применяя методы точной объемной, преимущественно холодной штамповки, можно получить детали машин, которые не требуют выполнения последующей механической обработки резанием.
Прокатка является одним из распространенных методов обработки металлов давлением. В начале прокатывали олово для изготовления посуды, золото и серебро для чеканки монет, свинцовые листы для труб. В настоящее время методы прокатки металла получили широкое практическое применение в производстве различных видов изделий.
В зависимости от расположения валков и их относительного движения методы прокатки бывают: продольная, поперечная и винтовая (геликоидальная).
Машиностроение является основным потребителем прокатного металла, используемого для различных деталей машин и механизмов. Особое внимание уделяется применению экономически выгодных профилей переменного сечения — периодического проката, обеспечивающего рациональное использование их в конструкции машин.
Все процессы обработки металлов давлением основаны на способности металлических материалов в твердом состоянии изменять форму и размеры под действием приложенных внешних сил, т.е. пластически деформироваться.
Несмотря на большое многообразие процессов обработки давлением, их можно объединить в две основные группы — процессы металлургического и машиностроительного производства.
К первой группе относятся: прокатка, прессование и волочение, т. е. процессы, в основе которых лежит принцип непрерывности технологического процесса. Продукцию металлургического производства (листы, полосы, ленты, периодический и профильный прокат, трубы, профили, проволоку и т.п.) используют как заготовку в кузнечно-штамповочных и механических цехах и как готовую продукцию для создания различного рода конструкций.
Во вторую группу входят такие процессы, как ковка, объемная штамповка (горячая и холодная), листовая штамповка. Эти процессы обеспечивают получение заготовок изделий (деталей) и готовых деталей, не требующих последующей механической обработки.
Кованые и штампованные заготовки (поковки) отличаются высокими механическими свойствами, что обеспечивает высокую надежность и долговечность выпускаемой продукции, поэтому наиболее ответственные, тяжело нагруженные детали машин изготавливают из заготовок, полученных ковкой или штамповкой.
Обработке давлением могут подвергаться те металлы и сплавы, которые обладают необходимым запасом пластичности, обеспечивающим деформирование без нарушения сплошности материала, т.е. без его разрушения. Пластичность не является неизменным, наперед заданным свойством материала - на нее оказывает влияние ряд факторов: химический состав материала, температура и скорость деформации, форма очага деформации и т.п. Создавая соответствующие условия деформирования, можно получить требуемую технологическую пластичность.
К зависимости от температуры и скорости деформации различают холодную и горячую деформации.
Холодная деформация происходит при таких температурно-скоростных условиях, когда в материале протекает только один процесс — упрочнение (или наклеп) металла.
Горячая деформация осуществляется при таких температурно-скоростных условиях обработки, когда в материале протекают одновременно два процесса: наклеп и рекристаллизация (упрочнение и разупрочнение), причем скорость разупрочнения равна или выше скорости упрочнения. При горячей деформации улучшаются все механические свойства материала: и прочностные, и пластические, особенно повышается ударная вязкость. После горячей деформации, как правило, микроструктура, мелкозернистая, макроструктура волокнистая. Образование волокнистой макроструктуры при горячей деформации — полезное явление, особенно при изготовлении ответственных деталей (турбинных дисков, валов, роторов и т.п.).
При выборе технологического процесса обработки металлов давлением следует учитывать технологические свойства сплавов. Чем ниже пластичность материала, тем сложнее получить качественную заготовку, тем сложнее технологический процесс и выше себестоимость детали.
Заготовки, получаемые обработкой металлов
Прокатка
Во многих случаях, когда требуются высокие прочность и пластичность, применяют заготовки из сортового и специального проката. В процессе прокатки нагретые до температуры деформирования литые заготовки подвергают многократному обжатию в валках прокатных станов, в результате чего значительно повышается плотность материала за счет <залечивания> литейных дефектов — пористости, микротрещин и т.п. Это придает заготовкам из проката высокую прочность и герметичность даже при небольшой их толщине.
При поперечно-винтовой прокатке в винтовых калибрах непрерывное формообразование осуществляется путем перемещения обрабатываемого тела между вращающимися валками, на поверхности которых по винтовой линии нарезаны ручьи (шары).
На трехвалковых станах можно получать прокат любой формы.
Область применения прокатного материала: непосредственно в конструкциях (мостах, зданиях и т.д.), в качестве заготовки для изготовления деталей в механических цехах и заготовки для последующей ковки и штамповки.
Прокатка: продольная, поперечная, поперечно-винтовая.
Профиль сортового проката: простой геометрической формы (круг диаметром 5-200мм, квадрат или прямоугольник 6х250, шестигранник, длина 2,4,6,9,12 и т.д. м). Листовой прокат: толстолистая (4-160 мм), тонколистая(0,2 – 4 мм), фольга (менее 0,2 мм).
Трубы стальные: бесшовные (диаметром 30-650 мм) и сварные (диаметром 10-1420мм).
Специальные виды проката: колесо, кольцо, зубчатые колеса, периодические профили и т.п.
Прессование металла
Процесс прессования представляет собой выдавливание металла, помещенного в замкнутую полость контейнера, через отверстие матрицы. Этот способ пластической обработки находит широкое применение при деформировании как в горячем, так и в холодном состоянии.
Прессованием изготовляют прутки диаметром 3.. .250 мм, трубы диаметрам20...400мм при толщине стенки 1,5...12 мм, полые профили с несколькими каналами сложного сечения, с наружными и внутренними ребрами, разнообразные профили с постоянным и изменяющимся (плавно или ступенчато) сечением по длине. Профили для изготовления деталей машин, несущих конструкций и других изделий, получаемые прессованием, часто оказываются более экономичными, чем изготовляемые прокаткой, штамповкой или отливкой с последующей механической обработкой. Кроме того, прессованием получают изделия весьма сложной конфигурации, что исключается при других способах пластической обработки.
К основным преимуществам прессования металла относятся:
возможность успешной пластической обработки в том числе мало пластичных металлов и сплавов; возможность получения практически любого поперечного сечения изделия, что при обработке металла другими способами не всегда удается; получение широкого сортамента изделий на одном и том же прессовом оборудовании с заменой только матрицы; производство изделий с высокими качеством поверхности и точностью размеров поперечного сечения, что во многих случаях превышает принятую точность при пластической обработке металла другими способами (например, при прокатке). К недостаткам получения изделий прессованием следует отнести:
повышенный расход металла на единицу изделия из-за существенных потерь в виде прессостатка; появление в некоторых случаях заметной неравномерности механических идругих свойств по длине и поперечному сечению изделия; сравнительно высокую стоимость прессового инструмента.
Волочение металла
Обработка металла волочением, т. е. протягивание прутка через отверстие, выходные размеры которого меньше, чем исходное сечение прутка, находит широкое применение в металлургической, кабельной и машиностроительной промышленностях. Волочением получают проволоку с минимальным диаметром 0,002 мм, прутки диаметром до 100 мм различного сечения, трубы небольшого диаметра и с тонкой стенкой. Применяются стали разнообразного химического состава, прецизионные сплавы, а также практически все цветные металлы (золото, серебро, медь, алюминий и др.) и их сплавы. Изделия, полученные волочением, обладают высоким качеством поверхности и высокой точностью размеров поперечного сечения. Если изделию требуется придать в основном эти характеристики, то такой вид обработки называют калибровкой.
Волочение чаще всего выполняют при комнатной температуре, когда пластическую деформацию большинства металлов сопровождает наклеп. Это свойство в совокупности с термической обработкой используют для повышения некоторых механических характеристик металла. Так, например, арматурная проволока диаметром 3... 12 мм из углеродистой конструкционной стали (0,70...0,90 ХС) при производстве ее волочением обеспечивает предел прочности 1400... 1900 МПа и предел текучести 1200...1500 МПа.
Волочение выгодно отличается от механической обработки металла резанием (строганием), фрезерованием, обточкой и пр., так как при этом отсутствуют отходы металла в виде стружки, а сам процесс заметно производительнее и менее трудоемок.
Волочением можно изготовлять полые и сплошные изделия часто сложного поперечного сечения, производство которых другими способами не всегда представляется возможным (например, тонкие изделия, прутки значительной длины).
Читайте также:
lektsia.com
Обработка металлов давлением
Обработка металлов давлением представляет собой важный технологический процесс металлургического производства. При этом обеспечивается не только придание слитку или заготовке необходимой формы и размеров, но совместно с другими видами обработки существенно улучшаются механические и другие свойства металлов.
Теория обработки металла давлением, созданная трудами многих отечественных и зарубежных ученых, являясь прикладной инженерной дисциплиной, непрерывно развивается в соответствии с растущими требованиями эффективности производства и качества изделий, получаемых пластической обработкой, при непрерывном увеличении их выпуска.
Теория пластической деформации металла развивается в трех взаимосвязанных направлениях:
1. физическое направление экспериментально и теоретически изучает механизм и физическую природу пластического формоизменения металла, определяет условия, при которых появляется пластическая деформация, рассматривает роль трения, устанавливает влияние температуры, скорости деформации, условий напряженного состояния на поведение металла при пластическом деформировании;
2. физико-химическое направление изучает связь химического состава металла и его фазового состояния с поведением металла при пластической обработке;
3. математическое направление решает вопросы напряженного и деформированного состояния в пластически обрабатываемом теле, определяет математические условия перехода тела в пластическое состояние.
Одним из существенных достоинств обработки металлов давлением является возможность значительного уменьшения отходов металла по сравнению с обработкой резанием. Другим достоинством является возможность повышения производительности труда, т.к. в результате однократного приложения усилия можно значительно изменить форму и размеры заготовки. Кроме того, пластическая деформация сопровождается изменением физико-механических свойств металла заготовки, которые можно использовать для получения деталей с требуемыми служебными свойствами (прочностью, жесткостью, сопротивлением износу, и т.п.) при наименьшей их массе. Эти и другие достоинства приводят к тому, что удельный вес обработки давлением неуклонно возрастает.
Основные операции обработки давлением классифицируют в зависимости от используемого инструмента, оборудования, температуры обрабатываемого металла и других признаков. В зависимости от применяемого инструмента, деформирующего металл, различают:
- штамповую обработку;
- бесштамповую обработку.
При штамповой обработке на машине используют специальный инструмент - штамп (отсюда и происходит название). С помощью штампа можно получать изделия одинаковых размеров.
При бесштамповой обработке на машине используют универсальный деформирующий инструмент, позволяющий получать различные размеры изделий одинаковой формы (круглый, квадратный, прямоугольный пруток, лист, ленту).
К операциям штамповой обработки относят:
- операции холодной листовой штамповки;
- операции холодной объемной штамповки;
- операции горячей (листовой и объемной) штамповки.
При операциях листовой штамповки в процессе пластического деформирования толщина исходной заготовки не меняется или изменяется незначительно.
При операциях объемной штамповки размеры исходной заготовки значительно изменяются по трем направлениям.
Основными операциями бесштамповой обработки являются:
- прокатка;
- волочение.
Операции холодной листовой штамповки делятся на три основные группы:
1. разделительные;
2. формообразующие;
3. комбинированные.
К разделительным операциям листовой штамповки относят отделение полное (отрезку, разрезку, обрезку, вырезку, вырубку, пробивку, зачистку, калибровку), или частичное (надрезку, просечку) металла от исходной заготовки. Результатом этих операций являются или готовые детали или заготовки, используемые для последующей обработки.
К формообразующим операциям относят: гибку, вытяжку, отбортовку, обжим, формовку и др. При формообразующих операциях исходная плоская заготовка деформируется в пространственную деталь. При этом, плоская заготовка локально (гибка, отбортовка, обжим, формовка), или полностью (вытяжка) деформируется.
К комбинированным операциям относят - различные комбинации одновременно выполняемых в одной или нескольких позициях штампа различных операций. Операции холодной объемной штамповки: выдавливание, высадка, чеканка и калибровка, накатка резьбы и зубчатых колес и др.
В холодной штамповке применяют разнообразные как металлические, так и неметаллические материалы.
Неметаллические штампуемые материалы разделяют на две группы. К первой группе относят: бумагу, картон, прессшпан, кожу, фетр, войлок, резину и прорезиненную ткань, хлопчатобумажные и шерстяные ткани и другие прокладочные материалы. Ко второй группе относят конструкционные, электроизоляционные и теплоизоляционные материалы:
- слоистые пластмассы - текстолит, гетинакс, стекло - текстолит, асботекстолит, фибра, древеснослоистые пластики и др.;
- блочные пластмассы - органическое стекло, целлулоид, винилпласт, поливинилхлорид, полиэтилен;
- асбестовые изделия - бумага асбестовая, картон асбестовый, гидроизол, паронит, асбометаллическое армированное полотно;
- слюда и миканиты: слюда (мусковит, флагонит, биотит), миканиты (коллекторный, прокладочный, формовочный и гибкий).
К металлическим относятся следующие металлы и их сплавы: железо, медь, алюминий, магний, цинк, никель, титан; обрабатывают штамповкой и менее распространенные металлы и их сплавы: молибден, тантал, кобальт, бериллий, цирконий, золото, серебро, платину и др.
Похожие статьи:
poznayka.org
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Обработка металлов давлением – технологический процесс получения заготовок необходимой формы и размеров путем пластической деформации. Обработка давлением применима к пластичным материалам (стали, медные, магниевые и алюминиевые сплавы и др.) и может производиться и в холодном и в нагретом состоянии.
При обработке металла в холодном состоянии зерна деформируются, сплющиваются и вытягиваются в направлении деформации. Прочность и твердость металла при обработке непрерывно увеличиваются, пластичность и вязкость – уменьшаются. Упрочнение металла при пластической деформации называется наклепом. Большая плотность дислокаций и высокая концентрация точечных дефектов в наклепанном слое препятствует свободному перемещению дислокаций и затрудняет дальнейшую пластическую деформацию.
При обработке металла в нагретом состоянии сопротивление деформации уменьшается за счет увеличения пластичности металла. Наклеп при деформировании уменьшается даже при небольшом нагреве, когда частично исчезают дефекты решетки. Деформированная форма зерен сохраняется. Это явление называется возвратом металла. При нагреве до более высокой температуры наклеп исчезает полностью. Процесс образования новых более совершенных зерен, за счет деформированных, называется первичной рекристаллизацией. При дальнейшем нагреве происходит вторичная рекристаллизация, сопровождающаяся ростом отдельных зерен за счет других.
Температура, при которой начинается рекристаллизация, называется температурным порогом рекристаллизации (Тр). Она связана с температурой плавления зависимостью А. Бочвара Тр = a × Тпл. Коэффициент a зависит от состава и структуры металла (для сплавов – 0,5-0,6, для технически чистых металлов – 0,3-0,4). Температуры плавления металла – в градусах Кельвина.
Если деформирование металла происходит при Т > Тр , то наклеп металла отсутствует: одновременно идут процессы упрочнения и разупрочнения – рекристаллизации. Такая деформация называется горячей. Если деформирование происходит при Т < Трек, то деформация называется холодной. Для каждого металла и сплава температура горячей обработки имеет не только нижний, но и верхний предел.
На рис. 10.1 показан интервал оптимальных температур 1 нагрева сталей, для горячей обработки давлением в зависимости от содержания углерода. Верхний предел зоны нагрева лежит на 150-200 °С ниже температуры начала плавления (линии солидуса), нижний – на 60-70 °С выше температур превращения перлита и цементита в аустенит. Зона 3 пережога находится на 100 °С выше зоны 2 перегрева. Пережженый металл идет только на переплавку. В зоне перегрева происходит интенсивный рост зерна. Крупнозернистая структура металла делает его непрочным и хрупким. Для исправления перегрева необходима термическая операция отжига, измельчающая зерно. Ниже линии нижних температурных пределов начинается зона наклепа. При горячей деформации зерно получается тем мельче, чем ближе 
окончание обработки к нижнему температурному пределу. Заготовки нагревают в пламенных или электрических печах (камерных, методических, индукционных). Нагревать заготовку нужно быстро, чтобы не успело вырасти крупное зерно, но равномерно, чтобы минимизировать термические напряжения. В отличие от простых камерных печей, в методических печах рабочее пространство разделено на три зоны: подогрева заготовки (600-800 °С), максимального нагрева (1200-1300 °С) и зону выдержки. В устройствах электроконтактного нагрева ток большой силы (при малом напряжении) проходит через заготовку, которая служит сопротивлением и разогревает ее. В индукционных печах заготовка находится внутри индуктора (соленоида) и нагревается под действием вихревых токов Фуко. В этом случае время нагрева сокращается в 15-20 раз. По сравнению с другими печами отсутствует обезуглероживание поверхности заготовки, меньше слой окалины.
Прокатка
Прокатка – вид обработки давлением, при котором металл пластически деформируется между вращающимися валками. Заготовка перемещается за счет сил трения. Толщина уменьшается, но увеличивается длина и ширина. Форма поперечного сечения проката называется профилем. Прокаткой обрабатывают сталь, цветные металлы и сплавы.
При продольной прокатке (рис. 10.2,а) заготовка деформируется между вращающимися в разные стороны валками и движется поступательно, перпендикулярно оси валков. Этим способом изготавливается около 90 % проката (весь листовой и профильный прокат). При поперечной прокатке (рис. 10.2,б) оба валка вращаются в одном направлении, заготовка круглого сечения – противоположном. Заготовка деформируется, но не движется вдоль оси валков. Поперечная прокатка применяется для производства изделий, представляющих собой тела вращения – заготовки для валов переменного сечения, зубчатые колеса. При поперечно-винтовой (косой) прокатке (рис. 10.2,в) валки расположены под углом, вращаются в одну сторону и придают заготовке вращательно-поступательное движение. За счет перекоса валков заготовка получает поперечную и продольную деформацию. Этим видом прокатки производят, например, бесшовные трубы.
Прокатные валки изготовляют из легированной стали или высокопрочного чугуна с отбеленной поверхностью. Они состоят из рабочей части – бочки 1, шеек 2 и трефы 3 (рис. 10.3). Шейки валков вращаются в подшипниках. Трефа соединяется с муфтой или шпинделем и предназначена для передачи крутящего момента на валок. Валки бывают гладкими и калиброванными, т. е. имеющими ручьи определенного профиля. Ручей – профиль канавки на боковой поверхности валка. Промежутки между ручьями – бурты. Калибром называют полость, составленную двумя смежными ручьями пары валков. Сначала заготовку обжимают в обжимных и черновых калибрах, затем – в чистовых.
Прокатку осуществляют на прокатных станах. Оборудование для деформирования металла называется основным, если оно располагается на главной линии прокатного стана (линии рабочих клетей).
Классификация прокатных станов. По числу валков в рабочей клети на двух- (дуо-стан), трех- (трио-стан) и многовалковые станы. По направлению вращения валков – на нереверсивные и реверсивные (с переменой направления вращения валков). По конструкции валков – на станы с гладкими и калиброванными валками. По назначению – на обжимные, сортовые, листовые, рельсовые, трубопрокатные и другие станы. По размеру – на мелко- и крупносортные станы. Крупносортные станы называют блюмингами или слябингами. На этих станах слитки массой до 15 тонн прокатывают в квадратные заготовки – блюмы (для сортового проката), либо в прямоугольные листовые заготовки – слябы (для листового проката).
Продукция прокатного производства – готовые изделия (балки, трубы, рельсы и др.), заготовки для последующей механической обработки. В зависимости от профиля, прокат делится на листовой, сортовой, трубный и специальный. Сортовой прокат делится на простой (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник) и фасонный (уголок, двутавр, тавр, швеллер, рельс). Листовой прокат делится на толсто- (до 160 мм) и тонколистовой (менее 4 мм). Листы толщиной менее 0,2 мм называют жестью или фольгой. Толстолистовой прокат получают только в горячем состоянии. Трубный прокат получают на трубопрокатных станах. Бесшовные горячекатаные трубы получают из заготовок круглого сплошного сечения прокаткой сначала на стане поперечно-винтовой прокатки, где заготовка получает винтообразное движение и внутри ее образуется полость, а затем на стане продольной прокатки (пилигримовый стан) из полой заготовки (гильзы) получают трубу требуемых размеров. Сварные трубы изготовляют из горячекатаной ленты (штрипса) на непрерывных прокатных станах. Штрипс завивают на калиброванных валках с непрерывной сваркой спирального или прямого шва автоматической сварочной головкой.
Волочение и прессование
Волочение – вид обработки металлов давлением, при котором заготовка в холодном состоянии протягивается через сужающееся отверстие – волоку (рис. 10.4). Выполняют волочение через ряд уменьшающихся отверстий. При волочении происходит наклеп металла, поэтому между переходами для снятия упрочнения делают отжиг материала с последующим травлением окалины. Волочением обрабатывают сталь, цветные металлы и их сплавы. Производят проволоку, калиброванные прутки и тонкостенные трубы различного профиля. Изделия получаются с высокой чистотой поверхности и точными размерами. Волока работает в жестких условиях, изготавливается из инструментальной стали или твердого металлокерамического сплава. При волочении тонкой проволоки – из технических алмазов. Для уменьшения трения, повышения стойкости инструмента и улучшения отвода тепла применяют жидкие и сухие смазки (минеральное масло, эмульсии, мыло, порошки графита, меди, молибдена). Волочильные станы состоят из станины с держателем для волоки и тянущего устройства. При волочении протягиваемый металл движется прямолинейно (цепной, реечный стан) или наматывается на барабан.
Прессование – вид обработки давлением, при котором нагретый металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие в матрице 2 в условиях всестороннего сжатия (рис. 10.5). Поэтому прессование единственный метод обработки материалов с низкой пластичностью (специальные стали, чугун, некоторые цветные металлы и сплавы). Металл принимает форму прутка простого или сложного сечения. Прессование проводится при температурах горячей обработки давлением.
Прямой метод прессования – металл выдавливается в направлении движения пуансона 4 (рис. 10.5,а), обратное прессование – металл движется навстречу движению пуансона (рис. 10.5,б). Из заготовки 3 прутки 1 сплошного сечения получают любым методом прессования, трубы – только прямым прессованием.
Инструмент (пресс-шайба 2, пуансон 4, камера прессования) работает в жестких условиях (большое давление, высокая температура) и быстро изнашивается. Его изготовляют из инструментальных сталей и жаропрочных сплавов. Для снижения износа инструмента применяют смазку: минеральные масла, графит, канифоль; при прессовании трудно деформируемых сталей и сплавов – жидкое стекло. Недостаток процесса: весь металл не выдавливается, остается пресс-остаток (до 20 %).
Ковка
Ковка– вид обработки металлов давлением, при котором металл деформируется на плоских бойках, ударами молота или давлением пресса. Изделия называют поковками. Ручная ковка имеет низкую производительность. Распространена машинная ковка. При ковке металл течет в стороны, не ограниченные рабочими поверхностями инструмента (рис. 10.6). Заготовка помещается между нижним (неподвижным) и верхним (подвижным) бойками молота или пресса. Процесс ковки состоит из основных и вспомогательных операций.
Осадка – уменьшение высоты заготовки за счет увеличения площади поперечного сечения. Высадка – осадка части заготовки. Выполняют при помощи оправки – подкладного инструмента. Протяжка – увеличение длины заготовки за счет уменьшения площади поперечного сечения. Выполняется последовательными ударами молота по соседним участкам заготовки с одновременным ее перемещением вдоль оси протяжки и поворотами на 90° вокруг оси. Раскатка на оправке – увеличение внутреннего и наружного диаметров кольцевой заготовки и уменьшении толщины стенок. Прошивкой получают в заготовке сквозные отверстия или полости (глухие отверстия). Инструмент – прошивень, отход металла – выдра. Рубка – отделение одной части заготовки от другой. Гибка – придает заготовке изогнутую форму по заданному контуру. Выполняют при помощи опор и приспособлений. Изготовляют угольники, скобы. Скручивание – поворот части заготовки вокруг продольной оси. Передача – вертикальное смещение одной части заготовки относительно другой. Выполняют при помощи дополнительных опор.
Штамповка
Штамповка – способ изготовления сложных изделий давлением за один рабочий ход специального инструмента – штампа. Различают объемную и листовую штамповку, которую проводят в горячем и холодном состоянии. При объемной штамповке металл заготовки простой формы, деформируется и заполняет всю полость штампа. При листовой штамповке толщина полученных деталей незначительно отличается от исходной толщины листа (заготовки). Объемная штамповка чаще бывает горячей, листовая – холодной. Горячую листовую штамповку применяют при обработке давлением металлов, которые не обладают достаточной пластичностью в холодном состоянии, толстых (свыше 20 мм) листов из низкоуглеродистых сталей.
Горячая штамповка. Горячей объемной штамповкой в специальных штампах из заготовок получают штампованные поковки. Штамп – металлическая форма, внутренняя поверхность которой соответствует будущей детали, состоит обычно из двух частей, в которых имеются полости – ручьи. Одна часть штампа закрепляется на шаботе молота или плите пресса, другая – в подвижной их части.
При штамповке в открытых штампах (см. рис. 10.7,а) между частями штампа имеется зазор высотой h, в который вытекает избыток металла – облой (заусенец). Облой закрывает выход из полости штампа и заставляет металл заполнять всю форму.
При штамповке в закрытых штампах (рис. 10.7,б) зазор очень мал, облоя нет. Расход металла меньше, лучше структура металла, но масса заготовки должна отмеряться очень точно.
Различают штамповку в одноручьевых и многоручьевых штампах. Одноручьевые штампы имеют одну полость. В них штампуют изделия простой конфигурации. В многоручьевом штампе деформация происходит сначала в заготовительных (черновых) ручьях, в которых выполняются операции вытяжки или гибки, затем – в штамповочных (предварительных и окончательных) ручьях. Штампы изготавливают из легированного чугуна (для листовой штамповки) и специальных штамповых сталей, обладающих высокой твердостью, вязкостью, жаропрочностью. Оборудование для горячей штамповки – паровоздушные штамповочные молоты, гидравлические прессы. Завершающие и отделочные операции: калибровка, термообработка, очистка, правка и чеканка.
Холодная штамповка имеет высокую производительность, низкую себестоимость, дает возможность получения простых и сложных деталей с высокой степенью точности и взаимозаменяемости. Холодное выдавливание – формирование сплошного или полого изделия за счет пластического течения металла из полости штампа через отверстие. Оно имеет много общего с прессованием и бывает прямое, обратное, комбинированное в зависимости от того через какое отверстие выдавливается металл. Холодная высадка – осадка части заготовки. Этим способом производят крепежные изделия. Холодная объемная штамповка производится аналогично горячей, но только в открытых штампах.
Разделительные операции холодной листовой штамповки. Отрезка – отделение части листа в штампах или на машинных ножницах. Вырубка, пробивка – отделение части листа по замкнутому контуру. В первом случае отделяемая внутренняя часть – деталь, во втором – отход.
Формообразующие операции. Правка – необходима для устранения неровностей и искривлений плоских деталей после вырубки, пробивки.
Вытяжка – получение пустотелых, открытых с одной стороны деталей из плоской заготовки. Гибка – изменение кривизны заготовки. Отбортовка – получение горловины или бортов вокруг предварительно пробитых отверстий. Обжим – операция, при которой уменьшается диаметр концевой части полой заготовки. Вальцовка (рельефная формовка) – получение из листа заготовок труб, гофрированной (волнистой) поверхности, например, накатывание резьбы на цоколях электроламп.
Штамповка взрывом. Установленная на матрице листовая заготовка опускается в воду, затем в воде, над поверхностью заготовки производится взрыв. Под действием давления жидкости заготовка деформируется и принимает форму матрицы. Электрогидравлическая штамповка подобна штамповке взрывом, только ударная волна возникает при пропускании электрического разряда через жидкость.
Специализированные процессы обработки давлением. К таким процессам относятся: обкатывание, раскатывание и калибрование отверстий, накатывание рифлений, зубьев, резьбы и т. д. Обкатыванием и раскатыванием можно проводить упрочнение плоских, конических и цилиндрических, наружных и внутренних поверхностей деталей.
Калиброванием отверстий называют однократное или многократное перемещение инструмента имеющего размеры несколько больше чем отверстие. Инструмент – шарик, специальная прошивка. Происходит сглаживание неровностей и упрочнение поверхности.
Накатывание служит для получения внешних фасонных поверхностей при вдавливании инструмента в материал заготовки. Этим методом выполняют резьбы, клейма, рифления на поверхности и т. д.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ
Несмотря на внедрение в машиностроение различных методов получения точных заготовок, обработка металлов резанием остается основным методом окончательной обработки деталей. Обработка металлов резанием – процесс срезания режущим инструментом слоя металла с заготовки в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей детали. Слой металла, который надо удалить, называют припуском на обработку. Удаление припуска ручным способом называют слесарной обработкой, на станках – механической обработкой.
Основы резания металлов
Движения рабочих органов станков делятся на рабочие, установочные и вспомогательные. Рабочие движения сообщаются инструменту и заготовке для срезания слоя металла. Установочные – определяют положение инструмента и заготовки перед началом резания, вспомогательные – установка и снятие инструмента и заготовок. К рабочим относят главное движение резания и движение подачи, т. е. поступательные или вращательные движения заготовки и инструмента.
Главное движение резания Dr определяет скорость деформирования и отделения стружки, движение подачи DS обеспечивает непрерывность процесса резания. Главное движение – одно, движений подачи может быть несколько. При точении главное движение резания – вращательное движение заготовки, резец совершает прямолинейное поступательное движение подачи (рис. 11.1,а).
При любом методе механической обработки на детали различают три вида поверхностей: обрабатываемая поверхность – поверхность заготовки, которая частично или полностью удаляется при обработке; обработанная поверхность образуется в результате обработки; поверхность резания образуется режущей кромкой инструмента.
Токарный резец состоит из рабочей и крепежной частей. Основные элементы рабочей части показаны на рис. 11.1,б. Для определения углов режущей части инструмента вводится статическая система координат – прямоугольная система координат с началом на вершине режущей кромки. В эту систему входят координатные плоскости (рис. 11.2): основная плоскость Рv – проводится через вершину режущей кромки перпендикулярно направлению скорости главного движения резания; плоскость резания Рn – плоскость, касательная к режущей кромке и перпендикулярная основной плоскости; главная секущая плоскость Рt – перпендикулярна линии пересечения основной плоскости и плоскости резания; рабочая плоскость Рsобразована взаимно перпендикулярными направлениями скоростей главного движения резания и движения подачи. В главной секущей плоскости Рt измеряют следующие углы (рис. 11.3). Главный передний угол g – угол между передней поверхностью резца и основной плоскостью. С увеличением угла g уменьшается деформация срезаемого слоя, снижаются силы резания, повышается качество обработанной поверхности, но снижается прочность лезвия, ухудшается отвод тепла от режущей кромки. Обычно угол g имеет значения от -10° до +20°. Главный задний угол a – угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Наличие угла a уменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверхностью резания и уменьшает износ инструмента. Угол заострения b – угол между передней и задней поверхностями. Главный угол в плане j – образуется проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением движения подачи, вспомогательный угол в плане j1 – образуется проекцией вспомогательной режущей кромки на эту же плоскость и направлением, противоположным движению подачи. Угол в плане при вершине резца e – между проекциями режущих кромок на основную плоскость (угол заострения в плане).
Процесс образования стружки. Резец деформирует находящийся перед ним металл. Когда напряжение превышает силы внутреннего сцепления частиц металла, происходит сдвиг элемента стружки. При движении резца отделяются второй и последующие элементы стружки. Плоскость, по которой происходит скалывание отдельных элементов стружки, называют плоскостью скалывания, а угол между плоскостью скалывания и направлением скорости резания – углом скалывания. При обработке вязких металлов (мягкая сталь, медь, алюминий) этот угол (30-35°) почти не зависит от геометрии резца и образуется сливная стружка в виде ленты, завивающейся в спираль. При обработке менее вязких металлов (стали повышенной прочности, некоторые марки латуни) образуется стружка скалывания: после образования нескольких витков она отламывается. Стружка надлома – совокупность отдельных частиц неправильной формы, получается при обработке хрупких металлов (чугун, бронза) и неметаллических материалов (мрамор, стекло).
Силы резания. Для отделения стружки режущий инструмент должен преодолеть силу сопротивления металла резанию, которая зависит от: усилий, возникающих при деформировании и отделении срезаемого слоя; силы трения стружки о переднюю поверхность режущего инструмента; силы трения поверхности резания на обрабатываемой детали о заднюю поверхность режущего инструмента.
Равнодействующая всех сил, действующих на режущий инструмент, называется силой резания Р. С увеличением твердости, прочности и вязкости обрабатываемого материала возрастает и сила резания. В зависимости от типа применяемых смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) сила резания уменьшиться на 3-25 % по сравнению с работой всухую. Знание сил резания необходимо при расчете на прочность инструментов и приспособлений, определения необходимой мощности станка. Для удобства экспериментального определения силы резания, ее раскладывают на составляющие, выходящие из вершины резца (рис. 11.4). Касательная составляющая силы резания Рz действует в направлении скорости главного вращательного движения резания. Осевая составляющая силы резания Рx действует параллельно оси главного вращательного движения резания. Радиальная составляющая силы резания Рy направлена по радиусу главного вращательного движения резания.
Параметры режима резания. Скорость главного движения резания (V) – скорость перемещения точки режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности в направлении главного движения. Для вращательного движения скорость резания(V) (м/мин)
V = p · D · n ·10-3.
Скорость движения подачи – скорость перемещения рассматриваемой точки режущей кромки в направлении движения подачи. Подача (S) – перемещение инструмента в направлении движения подачи за один оборот (мм/об).
Глубина резания (t) – расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, пройденное за один проход инструмента и измеренное перпендикулярно к последней (мм).
Выбор режима резания. Для каждого случая обработки существуют свои оптимальные режимы резания, которые зависят от материала обрабатываемой детали, материала инструмента и его геометрии, особенностей станка, требований к точности и качеству обработанной поверхности. В зависимости от материала детали выбирается и инструментальный материал. Существуют эмпирические формулы для расчета режимов резания. Практически режимы резания определяются по нормативным таблицам, приведенным в справочниках.
Образование нароста при резании. При резании пластичных металлов на передней поверхности инструмента скапливаются частицы обрабатываемого металла – образуется нарост. Металл прочно оседает на поверхности, когда силы трения между передней поверхностью инструмента и срезанным слоем металла становятся больше сил внутреннего сцепления материала стружки (рис. 11.5,а). Размеры и форма нароста постоянно меняются, нарост срывается и возникает вновь. Образование нароста полезно при черновой обработке, когда снимается большой слой металла и сила резания значительно возрастает. Нарост увеличивает угол заострения резца, при этом снижается сила резания и уменьшается износ инструмента. При чистовой обработке он вреден. Шероховатость обработанной поверхности увеличивается, точность обработки снижается, так как размеры нароста постоянно изменяются.
Упрочнение при резании. При обычных методах заточки режущая кромка имеет радиус закругления r » 0,02 мм (рис. 11.5,б). Инструмент срезает с заготовки стружку при условии, когда глубина резания больше или соизмерима с радиусом r. В стружку переходит слой металла, лежащий выше линии среза CD. Слой металла, лежащий между линиями 
AB и CD, будет упруго деформироваться. При работе режущая кромка затупляется и радиус возрастает. Расстояние между линиями AB и CD увеличивается, упругая деформация переходит в пластическую, на обработанной поверхности возникает наклеп. Упрочнение проявляется в повышении поверхностной твердости в 1,5-2 раза; глубина наклепанного слоя – 0,02-0,2 мм. Твердость, толщина упрочненного слоя зависят от способа обработки (максимальные – при сверлении), материала заготовки, геометрии инструмента, режима резания. При перемещении резца происходит упругое восстановление деформированного слоя на величину hу, в результате образуется контактная площадка шириной Н между обработанной поверхностью и задней поверхностью инструмента. Со стороны обработанной поверхности возникают силы нормального давления N и трения F. Чем больше упругая деформация, тем больше сила трения. Для уменьшения силы трения инструмента и предусматривается задний угол.
Износ и стойкость инструмента. Износ инструмента (рис. 11.6) происходит по передней поверхности (образуется лунка шириной b) или по главной задней поверхности (образуется ленточка износа шириной h). Образование ленточки износа уменьшает глубину резания, изменяет вылет резца – точность обработки снижается. Критерий износа – допустимая ширина ленточки износа h или лунки b. Для токарных резцов из быстрорежущей стали h, b = 1,5-2 мм, резцов с пластинами из твердого сплава h, b = 0,8-1,5 мм. Период стойкости инструмента (время работы между переточками) зависит от материала инструмента и заготовки, режима резания, геометрии инструмента, условий обработки. Нормативная стойкость токарных резцов – 30-90 мин., фрез – 6-8 час, абразивного инструмента – 1-80 мин. Износ инструмента вызывает рост силы резания, увеличивает деформацию заготовки и инструмента. Растет глубина наклепанного слоя на заготовке, увеличиваются силы трения и разогрев режущей кромки инструмента и обработанной поверхности.
infopedia.su
Обработка металлов давлением
СТАРООСКОЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра АиПЭ
Реферат
По курсу: « Технологические процессы производств и оборудования»
Тема: «Обработка металлов давлением»
Выполнил:
ст. гр. АТП 97 2д
Сивцов С.Н.
Проверил:
Кудрявцев В.С.
Старый Оскол, 2001
Содержание
Введение..................................................................................................................................... 3
Термомеханическая обработка металла.................................................................................. 5
Прокатка металлов.................................................................................................................... 6
Волочение металла.................................................................................................................... 8
Прессование металла.............................................................................................................. 11
Ковка и штамповка металла................................................................................................... 12
Литература............................................................................................................................... 13
Введение
Развитие народного хозяйства страны в значительной мере определяется ростом объема производства металлов, расширением сортамента изделий из металлов и сплавов и повышением их качественных показателей, что в значительной мере зависит от условий пластической обработки. Знание закономерностей обработки металлов давлением помогает выбирать наиболее оптимальные режимы технологических процессов, требуемое основное и вспомогательное оборудование и технически грамотно его эксплуатировать.
Металлы наряду со способностью деформироваться обладают также высокими прочностью и вязкостью, хорошими тепло- и электропроводностью. При сплавлении металлов в зависимости от свойств составляющих компонентов создаются материалы с высокой жаростойкостью и кислотоупорностью, магнитными и другими полезными свойствами.
Использование металлов человеком началось в глубокой древности (более пяти тысячелетий до н. э.). Вначале находили применение цветные металлы (медь, сплавы меди, золото, серебро, олово, свинец и др.), позднее начали применять черные — железо и сплавы на его основе.
Длительное время производство металлов носило примитивный характер и по объему было весьма незначительным. Однако в конце XIX в. мировая выплавка стали резко возросла с 0,5 млн. т в 1870 г. до 28 млн. т в 1900 г. Еще в большем объеме растет металлургическая промышленность в XX столетии. Наряду с увеличением выплавки стали появилась необходимость организовать в больших масштабах получение меди, цинка, вольфрама, молибдена, алюминия, магния, титана, бериллия, лития и других металлов.
Металлургическое производство подразделяется на две основные стадии. В первой получают металл заданного химического состава из исходных материалов. Во второй стадии металлу в пластическом состоянии придают ту или иную необходимую форму при практически неизменном химическом составе обрабатываемого материала.
Способность металлов принимать значительную пластическую деформацию в горячем и холодном состоянии широко используется в технике. При этом изменение формы тела осуществляется преимущественно с помощью давящего на металл инструмента. Поэтому полученное изделие таким способом называют обработкой металлов давлением или пластической обработкой .
Обработка металлов давлением представляет собой важный технологический процесс металлургического производства. При этом обеспечивается не только придание слитку или заготовке необходимой формы и размеров, но совместно с другими видами обработки существенно улучшаются механические и другие свойства металлов.
Прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка представляют собой различные виды обработки металлов давлением в пластическом состоянии.
Среди различных методов пластической обработки прокатка занимает особое положение, поскольку данным способом производят изделия, пригодные для непосредственного (в состоянии поставки) использования в строительстве и машиностроении (шпунт, рельсы, профили сельскохозяйственного машиностроения и пр.). Прокаткой получают также разнообразные виды заготовок, которые являются исходным материалом для других способов обработки. Так, горячекатаная и холоднокатаная листовая сталь, полосы и ленты в больших количествах идут для листовой штамповки. При ковке в штампах в качестве исходного продукта используют преимущественно катаную заготовку. Исходным материалом при волочении является катанка, получаемая на проволочных станах. Огромное значение прокатного производства в народном хозяйстве подтверждается ежегодным увеличением выпуска проката. Через валки прокатных станов проходит 75¸80% всего выплавляемого металла.
Развитие прокатного производства основывается на применении принципа непрерывности самого процесса и всех технологических операций (прокатка, термическая обработка, отделка и пр.). В данном случае большую роль играет внедрение достижений вычислительной техники и автоматизации на этой основе технологических процессов.
Наряду с непрерывным ростом прокатного производства расширяется сортамент, увеличивается выпуск эффективных металлоизделий, таких, как холоднокатаный лист, гнутые профили, прокат с упрочняющей термической обработкой, высокопрочные трубы, в том числе с защитными покрытиями, расширяется выпуск медной катанки, алюминиевой ленты, фольги и др. Широкое развитие получает комплекс мероприятии по улучшению потребительских свойств проката: прочности, пластичности, жаростойкости и хладостойкости, надежности и долговечности и других путем легирования, термической обработки, лужения, цинкования, нанесения неорганических и органических покрытий и пр.
Увеличение производства изделий, получаемых волочением, достигается усовершенствованием отдельных операций изготовления и всего технологического процесса, применением скоростного автоматизированного оборудования, выбором соответствующего волочильного инструмента и методов подвода и качества смазки.
Огромное развитие получают процессы прессования, позволяющие изготовлять профили практически с неограниченными возможностями по форме их сечения, особенно при обработке труднодеформируемых металлов и сплавов.
Область применения ковки и штамповки в современном массовом и крупносерийном производстве непрерывно расширяется и имеет тенденцию к внедрению специальных инструментов и штампов, механизации кузнечных и транспортных операций, специализации кузнечных цехов на выпуск однотипных изделий, что дает возможность осуществлять автоматизацию процессов, создавать поточные и автоматические линии производства поковок в сочетании с автоматизацией внутрицехового транспорта. В кузнечном и штамповочном производстве продолжают совершенствоваться способы нагрева металла путем применения электронагрева — индукционного и контактного.
Значительно возрастает производство изделий листовой штамповкой, особенно в сочетании со сваркой, клепкой, закаткой, что при сокращении трудоемкости сборочных работ снижает массу машин без уменьшения их прочности. Получают дальнейшее развитие холодная высадка, холодная объемная штамповка, калибровка, выдавливание и др.
Высокая производительность процессов обработки металлов давлением, сравнительно низкая их энергоемкость, а также незначительные потери металла при производстве изделий выгодно отличают их по сравнению, например, с обработкой металла резанием, когда требуемую форму изделия получают удалением значительной части заготовки в стружку. Существенным достоинством пластической обработки является значительное улучшение свойств металла в процессе деформирования.
Динамичный и пропорциональный рост черной и цветной металлургии, производство изделий из металлов и сплавов пластической обработкой основываются на дальнейшем развитии теории обработки металлов давлением, являющейся научной базой разработки технологических операций получения изделий из металлов и сплавов. Теория пластической обработки металлов позволяет оценить экономическую целесообразность принятого способа деформации, выявить влияние условий обработки на свойства получаемых изделий, определить силовые и энергетические параметры процесса и указать пути их рационального изменения, дает возможность управлять процессом обработки с точки зрения улучшения способности металлов пластически деформироваться. Знание закономерностей обработки металлов давлением помогает выбирать наиболее оптимальные режимы технологических процессов, требуемое основное и вспомогательное оборудование и технически грамотно его эксплуатировать.
Термомеханическая обработка металла
Успехи машиностроения, строительства и других отраслей промышленности в значительной мере определяются достижениями в области металлургического производства. Повышение прочности в сочетании с достаточной пластичностью металлов и сплавов позволяют уменьшить массу, а следовательно, и стоимость сооружений и машин при их эксплуатации и во многих случаях при изготовлении. Поэтому непрерывно стремятся улучшить механические характеристики металла как в состоянии поставки, так и при последующей обработке.
Известно, что пластическое деформирование и термическая обработка меняют свойства металлов. Объединение этих операций, максимальное их сближение и создание единого процесса термомеханической обработки обеспечивают заметное повышение механических характеристик, что позволяет экономить до 15...40% металла и более или увеличить долговечность изделий.
Длительное время пластическую обработку рассматривали в основном как операцию формирования, хотя известно, что 10...20% энергии, затрачиваемой на деформацию, идет на увеличение внутренней энергии дефектов кристаллической решетки. Перед окончательной термической обработкой от этой накопленной энергии освобождались и только после этого выполняли термические операции, приводившие металл к метастабильному состоянию с высокой прочностью и вязкостью. Между тем совмещение пластической деформации и фазовых (структурных) превращений или их сочетание в определенной последовательности вызывает повышение плотности дислокации, изменяет наличие вакансий и дефектов упаковки и может быть использовано для создания оптимальной структуры металла и формирования важнейших свойств — прочности и вязкости. Это совмещение пластической деформации и термического воздействия, целью которого является формирование требуемой структуры обрабатываемого тела, называют термомеханической обработкой (ТМО).
mirznanii.com
Развитие техники обработки металлов давлением / Литература по прессованию / Stanok-online.ru
Книга название: Развитие техники обработки металлов давлениемИздание: - Автор: Н.К. ЛаманГод печати: 1989Кол-во страниц: 236Формат: Djvu
Тысячи лет назад люди открыли металлургию, создали разнообразные способы обработки металлов и сплавов, воплощая их в жизненно необ-содимые им орудия труда, оружие, предметы домашнего обихода и высокохудожественные произведения прикладного искусства.Металлические орудия труда ускорили социальный прогресс человеческого общества. Именно в эпоху раннего металла возникают на рубеже тыс. до. н.э. древневосточные государства, ускорившие процесс распространения металлургии. Металл становится важнейшим фактором технического и культурного развития древних цивилизаций. Появившиеся вначале медные и бронзовые орудия труда, с которых собственно и начался процесс замены каменных орудий труда металлическими, однако еще не могли оказать большого влияния на хозяйственную сторону жизни первобытного общества. Лишь с освоением на рубеже II-I тыс. до н.э. способов выплавки железа из руд и появлением железных орудий труда и оружия происходят коренные изменения в технике, средствах труда обеспечивших господство рабовладельческого способа производства во всемирно-историческом масштабе. История становления и развития металлургии неразрывно связана со способами и процессами обработки металлов давлением, зарождение которых относится к появлению первых металлических изделий на земле. Наиболее ранним и важнейшим способом была ковка, появление которой совпало с периодом перехода человечества от каменного века к бронзовому.
Ковка была первым процессом, которым люди начали пользоваться для обработки самородной меди до того, как была освоена выплавка ее из руды. Этот вид обработки служил первобытным металлургам единственным и надежным средством повышения твердости меди путем ее нагар-товки ковкой, что оказало большое влияние на повышение механической прочности и твердости орудий труда и оружия. К числу древнейших способов обработки металлов давлением относятся также штамповка и волочение металлов, получивших широкое распространение еще в период рабовладельческого способа производства. Эти первые способы обработки металлов давлением непрерывно совершенствовались. На их основе создавались ковочные молоты, чеканочные и штамповочные машины, волочильные станы, все более широко распространявшиеся в различных областях материального производства. С накоплением технических знаний и производственного опыта, изобретательная мысль неустанно работала над созданием новых способов и процессов обработки металлов давлением. В результате, в период мануфактуры появился высокоэффективный процесс прокатки металлов, ставший в условиях машинно-фабричного производства одним из основных в металлургической и металлообрабатывающей технологии. Крупным техническим новшеством явилось изобретение способа прессования металлов, получившего широкое распространение в обработке металлов со второй половины XIX в.
Необходимо подчеркнуть, что все названные выше способы обработки металлов давлением, в том числе древнейшие из них не потеряли своего практического значения до сих пор. Более того, по мере развития науки и техники они непрерывно совершенствуются и воплощаются в новейших технических средствах, мощных машинах и оборудовании, оснащенных, как правило, системами комплексной механизации и автоматизации, находящихся на вооружении в металлургической и машиностроительной промышленности. В настоящее время большая часть выплавляемых черных и цветных металлов и их сплавов используется в народном хозяйстве в виде полуфабрикатов и изделий, изготовляемых с помощью способов обработки металлов давлением. Основными из них являются прокатка, ковка, штамповка, волочение, прессование и чеканка, занявшие важное место в истории материальной культуры и современном производстве. Обработка металлов давлением - комплекс технологических процессов, основанных на пластических свойствах металлов и их сплавов, под которыми понимается способность твердого тела необратимо изменять свою форму и размеры без разрушения. Значение обработки металлов давлением в современной технике и промышленности видно на примере прокатного производства, перерабатывающего в различные виды полуфабрикатов и изделий более 4/5 всей производимой в развитых странах стали. Напомним, что мировое производство стали составило в 1988 году около 720 млн. т.
По мере наращивания мощностей, дальнейшего развития техники прокатного производства доля катаной стали будет непрерывно возрастать. Прокаткой изготовляется широкая номенклатура изделий - горяче- и холоднокатаный лист, сортовой прокат, катаные трубы, толстые сорта проволоки, разнообразные детали для машин и механизмов - колеса, шары, кольца, профили переменного сечения. Стальной лист широко применяется в автомобилестроении, вагоностроении, аппаратостроении, кораблестроении, станкостроении, строительной индустрии. Катаные листы, прессованные и волоченые профили и трубы из алюминиевых, магниевых, титановых и бериллиевых сплавов являются основой конструкций летательных аппаратов, специальных видов машин и сооружений. Волоченые изделия широко применяются в машиностроении, приборостроении, электротехнике, электронике и химической промышленности. Чеканка - широкораспространенный способ обработки металлов, на котором основывается монетное производство.
Сейчас даже трудно назвать область материального производства, в которой не применялись бы катаные, кованые, штампованные, пресованные и волоченые пол o фабрикаты и изделия из черных и цветных металлов. Широкое распространение процессов обработки металлов давлением обусловлено их высокой производительностью, экономичностью, возможностью получать изделия, отличающиеся точностью заданных геометрических форм и размеров. При обработке давлением, в процессе пластической деформации улучшается структура литого металла, повышаются прочностные свойства изделий, что имеет большое значение для создания более надежных и долговечных машин, механизмов и оборудования и других технических средств. Обработка металлов давлением имеет неоспоримые преимущества перед обработкой металлов резанием, так как в процессе пластической деформации изделие приобретает форму и размеры, близкие к искомому продукту. В результате отпадает необходимость в дальнейшей обработке резанием, сопровождаемой потерей большого количества металла на стружку.
Скачать бесплатно книгу Развитие техники обработки металлов давлением
stanok-online.ru
/73-1.jpg)
