Технология обработки металлов давлением

Содержание

Обработка материалов давлением основана на их пластичности. В результате процесса можно получить конечную деталь либо заготовку, близкую по форме к готовому продукту. Различные виды обработки металлов давлением применяются в машиностроении, авиационной промышленности, автомобилестроении и пр.

Физические основы обработки металлов давлением

Обработка материалов давлением основана на механическом свойстве атомов занимать новое устойчивое положение при воздействии на них нагрузки, превышающей предел упругости материала. Это называется пластической деформации. Помимо механических, изменяются и физико-химические свойства металла. Технология обработки металлов давлениемШтампованные детали

Существует горячая и холодная обработка металлов давлением.

  • Горячей называется обработка при температуре заготовки выше температуры рекристаллизации;
  • Холодная обработка материалов давлением происходит при температуре заготовки ниже температуры рекристаллизации.

Закалка и отпуск – очень важные этапы работы со сталью. Как правильно их выполнять, мы можете узнать, прочитав эту статью.

Существуют различные виды обработки материалов давлением:

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

Обработка металлов давлением: прокатка

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

Способы прокатки

Существует три способа прокатки металла:

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

Ковка

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

Способы ковки:

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

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

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

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

  • топор;
  • обжимка;
  • раскатка.

Прессование

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

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

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

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

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

Волочение

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

Операция классифицируется:

  • по типу волочения:
  1. сухое (через мыльный порошок);
  2. мокрое (через эмульсию мыльную).
  • по чистоте обработки поверхности:
  1. черновое;
  2. чистовое.
  • по кратности переходов:
  1. однократное;
  2. многократное (с несколькими переходами с постепенным уменьшением поперечного сечения заготовки).
  • по температуре:
  1. холодное волочение;
  2. горячее волочение.
Читать также:  Умные самоделки для дома

Объемная штамповка

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

Существует две разновидности штампов: открытые и закрытые.

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

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

Листовая штамповка

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

Существуют два основных вида операций:

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

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

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

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

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

Применение обработки металлов и сплавов давлением позволяет вносить изменения в первоначальною форму изделий и сохранить
полученный результат после трансформации. Благодаря использованию различных методов обработки можно не только изменить форму заготовки,
но и улучшить ее кристаллическую структуру и механические свойства.Такие технологии применяются в различных отраслях
деятельности – от автомобилестроения до авиапромышленности. Они позволяют получить изделия любых размеров как крупных, так и малых.

Основы теории: сущность технологии обработки металлов давлением

Главная особенность заключается в обработке путем пластического деформирования, не снимая стружки верхнего слоя.Данный процесс основан
на механическом свойстве атомов, при котором они могут занимать и сохранять новое положение при внешнем воздействии, превышающим предельные
показатели упругости изделия. Причем при этом процессе показатели плотности и масса материала практически не изменяются.

При деформации формы изделий количество отходов не превышает 25%. Данный метод является наиболее быстрым, поэтому обеспечивает
высокий уровень производительности труда. Применяя обработку давлением можно получить не только крупные, но и мелкие детали. Например, фольгу или проволоку.
Пластичная деформация происходит методом скольжения или двойникования.

Подразумевает последовательное движение дислокаций по кристаллографическим плоскостям. Дислокации являются линейными дефектами
кристаллической решетки, расположенной вдоль прерванных плоскостей кристалла. При перемещении дислокаций путем микроскачков
образуются новые дислокации. В результате метод скольжения заключается в создании большого количества микроскачков дислокаций по различным плоскостям.

При этом методе части монокристалла располагаются симметрично к обрабатываемой плоскости. Такой процесс обеспечивается благодаря движению дислокаций –
поворотам частей монокристалла в зеркально обратное положение.

Виды обработки металлов давлением: горячая и холодная

При применении холодного вида образуется первичная волокнистая микроструктура металла с зернами, вытянутыми по
направлению деформации. Также происходит повышение показателей прочности материала. Другими словами образуется наклеп, при котором
уменьшается уровень пластичности. Данный процесс происходит при температуре ниже, чем градус рекристаллизации материала.

Для горячей обработки применяют температуру выше, чем температура плавления металла. При рекристаллизации материала
происходит обновление микроструктуры волокон. При этом сохраняется исходное строение металла, а микроструктура становится равномерной
без дополнительного упрочнения.

Технология обработки металлов давлением

Методы и способы обработки металлов давлением

  • Прокатка.
  • Прессование.
  • Ковка.
  • Волочение.
  • Объемная штамповка.
  • Листовая штамповка.

Обработка металла давлением: прокатка

Наиболее популярный метод, при котором валки прокатного стана обжимают исходную деталь. При этом уменьшается поперечное
сечение изделия и оно приобретает заданную форму.

Читать также:  Схема освещения с датчиком движения и выключателем

Прокатка разделяется на три подвида по направлению воздействия:

  • Продольная – валки вращаются в разные стороны и обжимают деталь до размера зазора, находящегося между ними.
  • Поперечная – используется для деформации тел вращения – цилиндры, втулки и т.д.
  • По финальной форме детали выделяют следующие виды прокатки:
  • Листовая – броневая, толстолистовая и тонколистовая сталь.
  • Сортовая – простые и фасонные профили.
  • Прокатка труб – сварные и бесшовные.

Прессование как метод обработки металлов давлением

Материал выдавливается при помощи гидравлического пресса через отверстие в полости матрицы. Данный способ
применяют при работе с хрупкими цветными металлами для получения прутков, труб и профилей.

Варианты истечения материала при воздействии:

  • Прямое.
  • Обратное.

Различают два вида прессования:

  • Холодное – работа с материалами в холодном состоянии.
  • Горячее – работа с материалами после их предварительного нагрева.

Составные элементы оборудования для прессования:

  • Нагревательный элемент.
  • Устройство для подачи материала.
  • Прессовая установка.
  • Сторона пресса на выходе.
  • Механизм гидропривода.

Обработка металлов давлением: ковка

Процесс происходит при особенно высоких температурных показателях. Деталь нагревают до температуры ковки,
которая варьируется в зависимости от используемой марки материала. Затем ее помещают между ударными частями молота. Процесс
деформации происходит при ударах бойков. Технология используется для мелкосерийного малого производства.

Выделяют несколько вариантов ковки:

  • Машинная – относится к свободному виду, так как деталь не ограничена формой матрицы при ее обработке.
  • Штамповка – не свободная ковка, потому что заготовка ограничивается размерами и формой полости, в которой находится материал при обработке.
  • Ручная – вариант, при котором материал обрабатывается мастером вручную.
  • Обработка металла под давлением: волочение

    Материалу придается новая форма путем принудительного протяжения детали круглого профиля через специальное отверстие –
    фильеру, чей размер меньше чем диаметр заготовки. Таким методом можно получить проволоку, прутки и трубы.

    Классификация волочения

    Исходя из типа операции выделяют:

    • Сухое с использованием мыльного порошка.
    • Мокрое с применением мыльной эмульсии.

    Исходя из типа операции выделяют:

    • Черновое.
    • Чистовое.

    Отталкиваясь от числа фильер различают:

    • Однократное.
    • Многократное с уменьшенным диаметром каждой последующей фильеры.

    Исходя из температурных показателей различают:

    • Холодное.
    • Горячее.

    Обработка металлов давлением: объемная штамповка

    Качественным развитием методов резки металлических изделий стала идея их нагрева и разделения путем выдувания расплавленных
    частиц. Такие способы намного быстрее механических, но имеют некоторые отличительные особенности.

    Газокислородная резка

    При воздействии на материал высоких температур он ограничен размерами штампа, что позволяет получить деталь необходимой формы.
    Такой метод применяют при крупносерийном массовом производстве.

    Выделяют два вида штампов:

    • Открытый.

    Облой, то есть излишек материала выдавливается в специальный зазор между активными частями агрегата. Облой удаляется механически.
    Преимущество открытых штампов состоит в том, что масса детали не облагается особыми требованиями.

    • Закрытый.

    В отличие от открытых здесь зазор отсутствует. Пространство для материала полностью герметично, поэтому образование облоя не происходит.
    Для такого вида необходимо детально рассчитывать объем обрабатываемого изделия.

    Листовая штамповка как метод обработки металлов давлением

    Процесс позволяет получить тонкостенные детали путем деформирования заготовленных листов, полос или лент материала, и придания ему требуемой формы.

    Различают два способа проведения данного процесса:

    • Разделительный. К нему относятся вырубка, резка и пробивка.
    • Закрытый. В отличие от открытых здесь зазор отсутствует. Пространство для материала полностью герметично, поэтому образование облоя не происходит.
    • Формообразующий. В его число входят вытяжка, раздача, чеканка, гибка, отбортовка.

    Для реализации штамповки применяют такие инструменты, как штампы (матрицы, пуансоны). Процесс происходит на кривошипных машинах и гидравлическом оборудовании,
    согласно технологии обработки металлов давлением. После штамповки форма изделия является финальной,и не требует дополнительных механических манипуляций. Исходя из чего
    расчеты матриц и пуансонов, и производить их согласно техническим нормам.

    Листовую штамповку применяют в различных сферах деятельности. Изделия, полученные штамповкой, всегда в точности соответствуют расчетам, поэтому
    данный метод применяют для изготовления особенно мелких деталей.

    Технология обработки металлов давлением

    Свяжитесь с нами

    Для каждого из способов обработки металлов давлением применяется конкретное оборудование. Для полноценного металлообрабатывающего производства
    необходима закупка и других машин. В компании «Роста» представлен широкий ассортимент надежных ленточнопильных станков российского производства,
    которые реализуются по выгодной цене. Высокое качество и технические характеристики, доступная стоимость, многолетний срок эксплуатации –
    все это составляющие станков от нашей компании.

    Читать также:  Устройство сварочного выпрямителя вд 306

    Оптимизируйте ваш бизнес и повысьте количество прибыли компании – закажите оборудование в компании «Роста» для решения любых задач
    производства на вашем предприятии. Свяжитесь с нами по одному из контактных телефонов для уточнения вопросов о сотрудничестве и получения грамотных
    консультаций по ассортименту оборудования.

    Пластические свойства всех видов металлов с успехом позволяет использовать обработка металлов давлением.

    Технология подразумевает изменение форм и размеров заготовок за счет воздействия на них внешних сил с последующим сохранением результата. После прекращения воздействия давления форма и размеры изделия не меняются.

    С целью увеличения пластичности металл перед началом обработки давлением нагревают до определенной температуры. Для каждого вида материала эта температура определяется индивидуально, в зависимости от его специфических физико-химических характеристик.

    По сравнению с механической обработкой или литьем рассматриваемая технология имеет безусловные преимущества. Например, она позволяет гарантировать экономное расходование сырья, что не присуще для других методик. Кроме того, обработка давлением отличается впечатляющей производительностью. Поэтому технология получила сегодня широкое распространение.

    Способы обработки металлов под воздействием давления

    В зависимости от того, с каким исходным сырьем приходится работать и какого результата необходимо добиться, выделяют несколько способов обработки:

    Все варианты используются в современной промышленности и производстве металлических изделий. Поэтому каждому из них необходимо уделить внимание ниже.

    Обработка металлов прокаткой

    Данная технология обработки металлов давлением подразумевает его обжатие между двумя движущимися валками. Методом прокатки могут обрабатываться металлические листы или ленты, и в таком случае используются гладкие валки. Кроме того, технология подходит для производства деталей фасованного профиля, и тогда применяют ручьевые валки. В зависимости от наличия или отсутствия подогрева заготовки перед обработкой прокатка может быть горячей или холодной.

    Прессование металлов

    Прессование подразумевает, что некоторое количество металла, заключенное в специальную форму, выдавливается из нее через отверстие за счет давления. Площадь отверстия должна быть меньше площади сечения исходного материала. В процессе прессования металл принимает вид прутка, форма и характеристики которого зависят от особенностей отверстия. Технология подходит для работы со свинцом, оловом, медью, алюминием, цинком, сплавами. Она проста, но высокоэффективна.

    Волочение металлов

    Данный способ обработки подразумевает протягивание металлической заготовки через так называемый «волочильный глазок» – постепенно сужающееся отверстие. В результате происходит увеличение длины заготовки и уменьшение ее поперечного сечения. Рабочим инструментом волочильных станков является волока, а ее основной частью – волочильный глазок. Этот процесс может осуществляться после предварительного нагрева заготовки или без него.

    Технология волочения может использоваться для:

    • получения проволоки малого диаметра;
    • производства фасонных профилей для изготовления направляющих, шпонок и т.д.;
    • производства тонкостенных труб;
    • калибровки.

    Обработка металлов штамповкой

    В соответствии с этой технологией обработка металлов давлением и придание им необходимых форм осуществляется в штампах, а следовательно, определяется их конфигурациями. Штамповка предназначена для серийного производства заготовок, и осуществляется она на молотах или прессах. Может производиться как с предварительным нагревом, так и без нагрева заготовок. В зависимости от требований, предъявляемых к готовым изделиям, штамповка бывает листовой или объемной.

    Свободная ковка металлов

    Свободная ковка плохо подходит для массового производства, но при изготовлении отдельных деталей она незаменима. Суть технологии заключается в том, что заготовку нагревают до необходимой температуры в специальной печи, а затем помещают на наковальню и придают ей требуемую форму и размеры ударами молота. Ковка может быть ручной или машинной – оба варианта востребованы сегодня на рынке.

    Оборудование для обработки металлов давлением на выставке

    Для обработки металлов за счет воздействия давления используется самое разнообразное оборудование. И если вы заинтересованы в том, чтобы узнать о нем как можно больше, не пропустите международную выставку «Металлоообработка» в ЦВК «Экспоцентр».

    Оставить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *