Обработка металлов давлением

Сущность и значение процессов обработки металлов давлением

Способность металлов принимать пластическую дефор­мацию в горячем и холодном состоянии широко использу­ется в технике. При этом изменение формы осуществляет­ся преимущественно с помощью давящего на металл инст­румента, поэтому получение изделий таким способом называется обработкой металла давлением, или пластичес­кой обработкой.

Обработка металла давлением представляет собой важ­ный технологический процесс. 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.

Обработка металлов давлением основана на использо­вании пластичности металлов, способности твердого тела под действием внешних сил необратимо изменять форму без разрушения.

Процессы обработки давлением отличаются высокой производительностью. Так, при прокатке скорость выпус­ка готовой продукции составляет до 20-30 м/с, при горя­чей объемной штамповке за одну минуту на штамповоч­ном молоте или прессе изготавливают 2—3 поковки, при холодной листовой штамповке на одном прессе-автомате в одну минуту изготовляют до 1500 мелких деталей.

Основные виды обработки металлов давлением

Процессы обработки металлов давлением включают прокатку, волочение, прессование, объемную ковку и лис­товую штамповку.

Прокатка — процесс, при котором заготовка под дей­ствием сил трения втягивается в зазор между вращающи­мися валками и пластически деформируется ими (рис. 14).

Волочение — процесс протягивания катанного или прессованного прутка (или трубы) через постепенно сужа­ющееся отверстие в инструменте, называемом волочильной матрицей.

Прессование — процесс выдавливания металла из замк­нутой полости контейнера через матрицу, площадь отвер­стия которой меньше площади поперечного сечения исход­ной заготовки.

Ковка — процесс горячей обработки металлов давле­нием при помощи бойков или универсального подкладного инструмента. При ковке металл заготовки пластически де­формируется, постепенно приобретая заданную форму, раз­меры и свойства.

Объемная штамповка — придание заготовке заданной формы и размеров путем принудительного заполнения ма­териалом рабочей полости штампа. В отличие от ковки пластическое течение при штамповке ограничивается стен­ками матрицы.

Различают горячую и холодную объемную листовую штамповку.

Вовлечение

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 промышленности. Волочением получают проволо­ку с минимальным диаметром 0,002 мм, прутки диаметром до 100 мм, причем не только круглого сечения, трубы, главным образом небольшого диаметра с тонкой стенкой.

В результате волочения поперечное сечение заготовки уменьшается, а длина увеличивается.

Волочением обрабатывают стали разнообразного хими­ческого состава, а также практически все цветные метал­лы и их сплавы.

Волочение выгодно отличается от механической обра­ботки металла резанием, так как при этом отсутствуют отходы металла в виде стружки, а сам процесс производи­тельнее и менее трудоемок.

Технологический процесс волочения состоит из трех ос­новных стадий: подготовка металла (очистка от окалины, нанесение смазки, заделка концов), волочение по опреде­ленному режиму и отделка (удаление дефектов, правка, резка на мерные длины, маркировка, консервационная смазка и пр.).

Ковка и штамповка металла

Ковкой и штамповкой изготовляют металлические из­делия — поковки, из которых затем получают детали, иду­щие на сборку машин, приборов, агрегатов и т. д. В ряде случаев штамповкой получают непосредственно готовые детали.

Поковки отличаются от детали припуском — опреде­ленным слоем металла поковки, снимаемом при последую­щей механической обработке,

Ковку и штамповку применяют почти во всех отрас­лях промышленности и особенно в машиностроении. Про­цессы штамповки имеют также важное значение при про­изводстве неметаллических изделий.

38. Обработка металлов резанием

Резание металлов – это обработка металлов снятием стружки для придания изделию заданной формы, размеров и обеспечения определенного технологического качества поверхности. Резание металлов осуществляется на металлорежущих станках или вручную с помощью металлорежущего инструмента.

На машиностроительных заводах до 40–60 % деталей машин получают в результате обработки заготовок на металлорежущих станках.

В процессе обработки исходная заготовка и режущий инструмент получают рабочее движение от механизмов металлорежущих станков и перемещаются относительно друг друга. Для осуществления обработки резанием необходимо сочетание двух видов движения: главного движения резания и движения подачи.

Наиболее распространенными видами обработки металлов резанием явл-ся: точение, сверление, фрезерование, строгание, шлифование.

Обработку металлов резанием производят на металлорежущих станках при помощи режущего инструмента – однолезвийного (резцы) и многолезвийного с двумя и более режущими кромками (сверла, зенкеры, развертки и др.). Инструменты, изготовленные из абразивных материалов (например, шлифовальные круги), обеспечивают высокую точность обработки и относятся к многолезвийным, так как они имеют множество острых режущих кромок.

Точение (токарная обработка) – обработка наружных и внутренних поверхностей тел вращения резанием – характеризуется вращательным движением заготовки и поступательным движением режущего инструмента – резца. Разновидности точения: обтачивание, растачивание, подрезание, разрезание. При точении заготовке сообщается главное движение резания, а инструменту – движение подачи.

Сверление – широко распространенный метод получения отверстий резанием. Главное движение при сверлении – вращательное, а движение подачи – поступательное. Оба движения при сверлении отверстий на сверлильных станках сообщаются инструменту – сверлу. При сверлении отверстие получается небольшой точности, с шероховатой поверхностью, поэтому предварительно просверленные отверстия обрабатывают зенкером (зенкерование) и разверткой (развертывание).

Фрезерование – процесс обработки изделий многолезвийным режущим инструментом – фрезой. По сравнению с процессом точения, при фрезеровании в работе одновременно участвует несколько лезвий, поэтому фрезерование является более производительным способом обработки, чем точение. Каждый зуб фрезы работает периодически, а корпус – ее большей частью.

Строгание – предназначено для обработки длинных плоских поверхностей. Оно выполняется при прямолинейном возвратно-поступательном движении резца или заготовки – это движение является главным. После каждого двойного хода заготовка или резец перемещаются в поперечном направлении, совершая тем самым движение поперечной подачи.

Шлифование – процесс обработки заготовок резанием при помощи шлифовального круга-инструмента, имеющего форму тела вращения и состоящего из абразивных зерен и связующего их материала. При вращении круга наиболее выступающие из связки зерна, контактируя с заготовкой, снимают с ее поверхности тонкие стружки. Большинство из них, сгорая, образуют пучок искр. Обработка шлифованием в большинстве случаев является чистовой и отделочной операцией, обеспечивающей высокое качество обработанной поверхности и точность обработки. В некоторых случаях шлифование применяется для предварительной обработки заготовок, обдирки при снятии слоя до 6 мм.

39. Технология получения разъемных и не разъемных соединений

.Разъёмные соединения.

При сборке изделий применяют разъемные соединения. Они допускают разборку без повреждения сопрягаемых деталей. К ним относятся: резьбовые, клиновые, штифтовые, шлицевые, шпоночные и профильные соединения, а также соединения с помощью упругих элементов.

Резьбовые соединения весьма распространены в машиностроении. Их выполняет, применяя крепежные детали (болты, винты, шурупы, гайки, резьбовые шпильки); иногда резьбу выполняют непосредственно на самой детали. Болтовое и винтовое соединение, особенного часто применяется при массовом и крупносерийном пр-ве, т.к. возможно эффективно использовать современные ср-ва механизации и автоматизации.

Штифтовые соединения применяют для точной фиксации сопрягаемых деталей между собой, а иногда и для передачи сдвигающих сил перпендикулярно их оси. Шпоночные и шлицевые соединения используют для передачи крутящего момента. Шлицевые соединения целесообразно применять в массовом пр-ве, они более надежны и с их помощью можно передавать большие крутящие моменты. Профильные соединения имеют преимущества по сравнению со шпиночным: они имеют хорошее центрирование деталей, не имеют острых углов и резких переходов сечения, что желательно при термообработке

Технологии получения неразъёмных соединений

К неразъемных соединениям относятся: заклепочные соединения, сварка, пайка, склеивание и их комбинации.

Заклепочные соединения. Клепка – рабочий процесс, при котором происходит соединение двух или нескольких деталей посредством деформирования заклепок (расклепывания стержней), вставленных в просверленные в деталях отверстия.

По степени механизации клепочных работ различают клепку: ручную, механизированную (пневматическими молотками или переносными прессами); машинную (клепка на стационарном прессовом оборудовании); автоматическую, выполняемую на специальных клепочных автоматах.

Заклепки изготовляются из алюминиевых сплавов, низкоуглеродистых сталей, латуни, меди, титановых сплавов. Заклепочные соединения широко применяются в производстве летательных аппаратов (от 25 до 40 % массы всех соединений), автомобилей и других машиностроительных изделий.

Недостатки заклепочных соединений: низкая производ-сть; высокая трудоемкость и материалоемкость; отсутствие постоянства показателей прочности; неравномерность распределения нагрузки по отдел. заклепкам в направлении действия усилия; трудность контроля.

Достоинства: высокая прочность при вибрационных нагрузках.

Сварка – процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частицами при их нагревании и (или) пластическим деформированием.

Все способы сварки можно разделить на две основные группы: сварка плавлением и сварка пластическим деформированием.

Сварка плавлением происходит в 2 стадии. На первой стадии происходит разогрев кромок до их оплавления. При этом разрушается кристаллическая решетка и образуется жидкая металлическая ванна, общая для двух свариваемых заготовок, называемая сварочной ванной. Возникают межатомные связи между соприкасающимися атомами жидкой и твердой фаз. На второй стадии при охлаждении происходит кристаллизация с образованием межатомных связей.

При сварке давлением сближение поверхностных атомов достигается за счет совместной пластической деформации в зоне соединения. Необходимо кратковременное механическое воздействие на заготовки для их сжатия и сближения атомов до возникновения межатомных сил связи. Сварка давлением возможна лишь при том условии, что материал способен воспринимать значительные местные пластические деформации без разрушения. Часто для повышения пластичности материала места соединения нагревают.

Пайка – процесс получения неразъемного соединения заготовок без их расплавления путем смачивания сопрягаемых поверхностей жидким припоем с последующей его кристаллизацией. Для обеспечения растекания припоя по поверхности заготовок и хорошего смачивания заготовки нагревают, а также обрабатывают флюсами, которые растворяют и удаляют с поверхности оксиды, чем уменьшают поверхностное натяжение.

Припои представляют собой сплавы цветных металлов сложного состава. За счет изменения химического состава можно получать припои с разной температурой плавления. Способы пайки классифицируют в зависимости от используемых источников нагрева. При пайке в печах заранее собирают соединяемый узел, закладывают в него припой и наносят флюс, а затем помещают в печь. Припой расплавляется и заполняет зазоры между соединяемыми заготовками.

Склеивание – технологический процесс соединения деталей с помощью клея или растворителя, которые образуют прочную клеевую пленку, выдерживающую внешние нагрузки на деталь. В последние годы разработаны различные клеевые композиции, обеспечивающие высокую прочность, надежность и долговечность клеевых соединений. Современные клеи склеивают практически все однородные и разнородные материалы: металлы, пластмассы, резину, древесину, керамику, композиционные материалы.

40. Технологические процессы, химико-термическая обработка металлов