Строение металлов (стр. 23 из 48)

3. Размеры. Диапазон размеров (толщин) прокатываемого металла довольно широк. От толстолистового проката (> 200мм) до фольги толщиной до 0,001мм.

4.Точность. Если при прокатке в горячем состоянии точность составляет десятые доли мм, что сооответствует 12-14 квалитетам точности, то при прокатке без нагрева точность может быть существенно выше и при прокатке фольги достигает тысячных долей милиметра.

5.Шероховатость. Также зависит от наличия нагрева и при горячей про-катке шероховатость существенно выше (до Rz 320), при холодной же прокатке (фольга) может быть получена весьма низкая шероховатость (менее Ra 0,63).

Рис. 3.31. Основные профили сортового проката

3.11.2 Прессование

Прессованием называется процесс выдавливания металла из замкнутой полости (контейнера) через профильное отверстие матрицы (рис.3.32).

Оборудование. Горизонтальные и вертикальные гидравлические прессы с усилием 300-25000 тонн.

Матрицы, пуансоны для прессования изготавливают из особопрочных сталей и сплавов, так как давления при прессовании весьма велики. Поэтому таким методом получают в основном изделия из алюминиевых и медных сплавов.

Форма получаемого профиля может быть весьма сложной, этот метод обеспечивает получение наиболее сложных профилей, таких как оребренные трубы для теплообменных аппаратов, строительные профили (профили рам из легких сплавов).

Рис. 3.32. Схема выдавливания металла через профильное отверстие и

получаемые профили.

Точность и качество поверхности получаемых профилей также весьма высоки, так как практически определяются качеством матрицы, точность и шероховатость поверхностей которой может быть достигнута в процессе изготовления. Конечно, в процессе работы матрица изнашивается, что ухудшает вышеуказанные параметры изделия.

3.11.3 Волочение

Процесс обжатия металла заготовки при протаскивании ее через волоку -инструмент с отверстием, сечение которого меньше исходного сечения заготовки (рис.3.33).

В результате процесса поперечное сечение заготовки уменьшается , а длина ее увеличивается. Волочение применяется без нагрева заготовки для получения тонкой проволоки (от 0,002мм до 4мм).

За один цикл обжатия в волоке нельзя значительно уменьшить сечение заготовки, так как усилие может быть приложено только к выходящему из волоки концу заготовки и, при чрезмерном усилии, проволока может просто порваться.

Волочением можно также калибровать (с целью повышения точности) прутки различного профиля, тонкостенные трубы и т.д.

Оборудованием являются специальные волочильные станы, на которых за один цикл проволока может получать несколько обжатий.

Заготовками для волочения является продукция прокатного производства (проволока "катанка" диаметром 6мм).

Волочением получают всю проволоку для электротехнической и электронной промышленности, стальную проволоку для машиностроения, строительства и т.д.

Точность профиля достигает 6 квалитета, а шероховатость поверхности может быть обеспечена менее 0,32мкм.

Волоки, работающие в чрезвычайно напряженном режиме и подвергающиеся интенсивному истиранию, выполняются из сверхтвердых металлокерамических сплавов и кристаллов (алмаз).

3.11.3 Ковка

Ковкой называется процесс горячей обработки металлов давлением, при котором на заготовку воздействуют ударами кувалды, бойка молота, нажатием бойка пресса или другим универсальным инструментом (рис. 3.34).

Рис. 3.34. Примеры обработки металлов ковкой

Исходная заготовка при ковке - слиток или отрезок проката. Ручная ковка в настоящее время применяется в ремонтных работах и художественной обработке металла.

Машинная ковка осуществляется на кузнечно-прессовых машинах: ковочных молотах с массой падающих частей от 0,5 до 16т, ковочных прессах с усилием от 500 до 100000т.

Технологические возможности ковки

Материал заготовки. В основном производятся стальные поковки, которые куются при температуре 900-1300°С. Хотя ограничено производятся поковки из цветных материалов. Свойства материала при ковке значительно улучшаются, так как происходит дробление кристаллов металла, выравнивание химического состава, может быть создана целесообразно направленная мелкокристаллическая структура металла.

Поэтому в ряде случаев ковку применяют при изготовлении заготовок ответственных деталей машин (валов, роторов турбин, стволов пушек, и т. д.).

Форма получаемых в промышленности изделий обычно весьма проста, хотя в художественной ковке форма ограничена только фантазией художника.

Размеры заготовок могут быть очень велики. Например, поковка гребного вала корабля, ротора крупной турбины. Масса поковок может составлять десятки тонн. Конечно, невозможно было бы пластически деформировать такую огромную заготовку всю целиком из-за отсутствия соответствующего оборудования, но при ковке возможна местная пластическая деформация заготовки и, естественно, крупногабаритные поковки проковывают последовательно по участкам.

Точность поковок соответствует 14 квалитету и грубее, а шероховатость поверхности обычно весьма высока (> 300 мкм), поэтому поковки обрабатываются резанием и другими методами при получении из них деталей машин.

Применение при ковке универсального инструмента значительно удешевляет подготовку производства, поэтому ковка применяется в индивидуальном и мелкосерийном производстве.

3.11.5. Горячая объемная штамповка

При этой обработке металл заготовки деформируется во всем объеме, причем течение его ограничивается полостью штампа. При этом форма

получаемого изделия соответствует форме штампа. Естественно, что по сравнению со свободной ковкой процесс значительно более производителен, но требует изготовления специальной оснастки штампов (рис.3.35). Поэтому в основном применяется в серийном и массовом производстве.

Рис. 3.35. Схема горячей объемной штамповки

Деформация всего объема заготовки требует , несмотря на ее нагрев, значительных усилий, действующих на штамп, поэтому габариты (масса )

заготовок обычно ограничена (менее 250кг).

Материал при высоких степенях пластической деформации также как и при ковке уплотняется, измельчается зерно, что приводит к улучшению механических свойств изделия. Поэтому процесс применяется при производстве заготовок весьма ответственных изделий: валов, зубчатых колес, турбинных лопаток и т.д.

Точность получаемых заготовок также значительно выше, чем при ковке и достигает 12 квалитета.

Шероховатость же поверхности, из-за наличия окалины на поверхности нагретой заготовки высока ( 100 - 500мкм).

Обьемная штамповка иногда проводится в холодном состоянии и в этом случае точность и шероховатость могут быть значительно улучшены. Однако трудно обеспечить большую степень пластической деформации заготовки и инструмент (штамп) быстро изнашивается.

3.11.6. Листовая штамповка

Листовой штамповкой называется процесс деформации листовой заготовки на прессе с помощью штампа.

При штамповке вырубке (рис.3.36) происходит срез материала между краями сложноконтурного пуансона и эквидистантной к нему по контуру матрицей. Пуансон и матрица выполняются из материалов значительно более твердых, чем материал заготовки (закаленная сталь, металлокерамический твердый сплав).

Листовая штамповка

вырубка Пуансон

Матрица

Профили получаемых изделий

Рис. 3.36. Схема операции листовой штамповки (вырубка)

Обычно тонколистовой материал (< 10мм) вырубают без подогрева заготовки, при большей же толщине требуется подогрев. Таким образом, производятся заготовки сложного контура из пластичных металлов.

Размеры заготовок определяются размерами штампов и обычно не превышают 1м.

Точность определяется точностью изготовления матрицы и может достигать 6-7 квалитетов.

Шероховатость же поверхности среза в зоне разрушения материала высока, но может быть уменьшена с помощью специальных приемов (чистовая штамповка вырубка).

Штамповка вырубка широко применяется в машиностроении, радиоэлектронной промышленности, аэрокосмической промышленности.

3.11.7. Штамповка вытяжка

Вытяжка позволяет создавать из плоского листа объемные детали за счет значительной пластической деформации (рис.3.37), при которой происходит не только гибка, но и вытяжка материала со значительным изменением его толщины. Поэтому такой метод обработки позволяет обрабатывать только особо пластичные материалы (малоуглеродистая сталь <0,1% С, алюминиевые сплавы, латунь).

Заготовка

Прижим

Матрица

Пуансон

Рис. 3.37. Схема штамповки вытяжки