2.9 Место обработки металлов давлением (омд)

среди методов формообразования деталей

Развитие народного хозяйства страны в значительной мере опреде­ляется ростом объема производства металлов, расширением сортамен­та изделий из металлов и сплавов и повышением их качественных по­казателей.

Металлы наряду со способностью деформироваться обладают также высокой прочностью и вязкостью, хорошей 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 XXI 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.

В основу технологии обработки металлов давлением положено развитие методов и средств формообразования полуфабрикатов и деталей из металлов и сплавов при наимень­ших затратах непосредственного и овеществленного труда по­средством пластической деформации (т. е. без снятия стружки).

Прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка представля­ют собой различные виды обработки металлов давлением в пластиче­ском состоянии.

Место процессов пластического деформирования в общем клас­сификаторе методов первичной технологии показано на рис. 1.

Множество процессов получения элементарных деталей и их полуфабрикатов из металлов и сплавов, применяемых в обществен­ном производстве, можно подразделить на следующие пять основ­ных классов, определяющих, соответственно пять основных видов первичной технологии (рис. 2.44).

Рис. 2.44. Принципиальная классификация первичной

техно­логии металлов и место в ней процессов

обработки металлов давлением

К_и.м. — коэффициент использования материала;

МЕ — металл;

F_в — внешние силы; СПЛ — сплав.

Прокаткой называется процесс деформирования металла в го­рячей или холодном состоянии вращающимися валками (рис. 2.45).

Прокаткой изготавливают: рельсы, балки, листы, ленты, прутки, различного поперечного сечения, а также трубы, гнутые профили, бан­дажи, зубчатые колеса, шары и т.д..

Рис. 2.45. Схема процесса и образцы продукции,

получаемые прокаткой

Волочение (рис. 2.46) заключается в протягивании заготовки че­рез отверстие в волоке. Протягивание осуществляется в холодном состоянии, что обеспечивает получение продукции с высокой точностью и хорошей чистотой поверхности. Исходным материалом при воло­чении является катанка, получаемая на проволочных станах.

Волочением изготавливают проволоку диаметром от нескольких микрон до 16 мм, высококачественные трубы с диаметром от 0,2 до 20 мм; а также сплошные и пустотелые профили разнообразной конфигурации и т.д.

Рис. 2.46. Схема процесса волочения

и образцы продукции, получаемые волочением

Прессование (рис. 2.46) заключается в выдавливании нагретой заготовки из контейнера через отверстие в матрице. Прессованием изготавливают простые и сложные, сплошные и пустотелые профили с постоянным или переменным поперечным сечением. Прессованием можно получить практически любые сложные профили.

Рис. 2.47. Примеры изделий получаемых прессованием

Свободная ковка состоит в деформировании нагретой заготовки универсальным инструментом (бойками). Свободная ковка применяется в единичном и мелкосерийном производстве фасонных поковок весом до 100-200 кг, в серийном и массовом производстве - при весе поковок свыше 1000 кг. Поковки весом более 2000 кг получают только свободной ковкой, причем вес поко­вок может достигать 250 т.

Рис. 2.48. Примеры изделий получаемых свободной ковкой

Горячая объемная штамповка заключается в деформировании нагретой заготовки с помощью специализированного инструмента (штампа), имеющего ручей, соответствующий по конфигурации форме будущей детали (рис. 2.49).

При объемной штамповке придание заготовке заданной формы и размеров осуществляется путем заполнения металлом рабочей плоско­сти штампа.

Горячая объемная штамповка является основным, высокопроизводительным и экономичным способом производства мелких и средних поковок в массовом и крупносерийном производстве. Применяется для изготовления фасонных деталей сложной формы весом до 1000 кг.

Рис. 2.49. Пример операций и продукции, получаемые горячей объемной штамповкой

Листовая штамповка (рис. 2.50) заключается в разрезке (разделении) или формоизменении плоской листовой или трубной заготовки с помощью специальных штампов.

Листовая штамповка является таким видом пластической обработ­ки металла, когда для получения деталей типа колпачков, втулок и других в качестве исходного материала используют лист или ленту. При этом обработка выполняется без значительного изменения толщины заготовки.

Рис. 2.50. Пример операций и продукции, получаемые

листовой штамповкой

Листовая штамповка – один из наиболее высокопроизводительных и автоматизированных способов получения разнообразных плоских и пространственных деталей в авто-, тракторостроении, самолето и приборостроении и других областях промышленности.

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.