Методы холодной обработки металлов

Холодная штамповка считается передовым методом в обработке металлов. С помощью этой технологии можно изготавливать различные детали, формы и конструкции.

Весь процесс упрощается за счёт того, что после холодной обработки детали не требуют дополнительного термического воздействия и готовы к использованию.

Чтобы понимать, как получаются готовые конструкции и формы, необходимо разобраться с особенностями процесса.

Методы холодной обработки металловМеталлический лист штемпеля

История возникновения процесса

Штамповка изделий из металла претерпевала изменения на протяжении всей истории. Первый подъём в этом процессе был отмечен в 1850-ее годы. С этого периода времени в штамповке металлов начали применяться станки, благодаря чему улучшилось качество готовой продукции.

Следующий подъём в процессе штамповки произошёл в 20 веке. Благодаря развитию новых технологий начала активно развиваться сфера автомобилестроения. С помощью штамповки изготавливались детали корпуса и внутренних механизмов автомобиля.

В 1930-е годы процесс штамповки начал использоваться в корабле- и самолетостроении. Спустя 20 лет эта технология получила популярность в области ракетостроения.

Существует несколько причин, объясняющих рост популярности этой технологии обработки деталей:

  1. Можно производить как готовые детали, так и заготовки для дальнейшей обработки. Форма и параметры могут быть любыми.
  2. В процессе штамповки можно изготавливать детали малой массы и высокой прочности.
  3. Высокая точность работ исключает необходимость в дополнительной обработке детали другими инструментами.
  4. Роторно-конвеерная линия, работающая автоматически, облегчала и ускоряла процесс производства.

С помощью холодной штамповки можно изготавливать конструкции и детали различных форм, однако касательно размеров есть ограничения. Эта технология рассчитана на производство заготовок массой до 1 тонны. Если нужна деталь большей массы, применять холодный способ обработки металла нецелесообразно.

Краткая характеристика

При холодной листовой штамповке заготовки обрабатываются на специальном оборудовании под большим давлением. Изменяется их форма и размер. Другие геометрические характеристики деталей остаются в изначальном состоянии.

В процессе штамповки металл становится гораздо прочнее. Однако при повышении прочности, увеличивается хрупкость металла.

Чтобы снизить влияние этого негативного фактора на состояние готовой детали, проводится дополнительный процесс термической обработки. Называется он рекристаллизационный отжиг.

Благодаря проведению этого этапа достигаются оптимальные показатели хрупкости и прочности металла.

Принцип проведения работы

Существует горячая и холодная обработка металлов. Если в процессе изготовления не используются этапы с использованием высоких температур (кроме рекристаллизационного отжига), значит, обработка называется холодной.

Процесс проходит с использованием специальных штампов, в которых металл упрочняется под воздействием высокого давления. В качестве заготовок используется металл, который прошёл этап прокатки.

На выходе получается лист или полоса, которую сворачивают в рулон и передают на штамповочную обработку.

Главная особенность этого процесса — температура до которой разогреваются заготовки должна равняться или быть ниже ковочной.

Методы холодной обработки металловПроведение работ

Оборудование и материалы

Для выполнения холодной штамповки важно правильно выбирать материалы. Чтобы делать детали различных форм и габаритов, используется низкоуглеродистая и легированная сталь, латунь, медь, магниевые сплавы. Очень популярна алюминиевая штамповка, в которой используется алюминий и его сплавы.

При изготовлении заготовок используется специальное оборудование. К нему относятся автоматы и прессы.

Прессовочные станки разделяются на две группы:

  1. Механические. К этой группе относится однопозиционное и многопозиционное оборудование. Во многопозиционных станках можно совмещать несколько операций, что ускоряет производство.
  2. Гидравлические. Они используются при мелкосерийном производстве. С помощью гидравлических прессов производят детали удлинённой формы. Такое оборудование обладает множеством преимуществ. Гидравлические прессы не боятся больших нагрузок, в них доступна регулировка усилий, появляется возможность изменять скорость движения ползуна. Если снизить скорость рабочей части в момент её соприкосновения с заготовкой, можно уменьшить динамический удар. Однако у гидравлических прессов есть серьёзные недостатки. Они имеют низкую производительность. Дополнительно к этому подвижный механизм имеет неравномерную скорость хода, из-за чего он быстро выходит из строя или повреждает заготовки.

Автоматы для проведения холодной штамповки могут выполнять различные операции — осадка, выдавливание, высадка, обжим, отрезка, калибровка, чеканка. От количества операций зависит возможность изготавливать сложные детали.

Прогрессивные способы штамповки листового металла

Существует несколько инновационных методов холодной штамповки:

  1. Обработка жидкостью. С помощью высокого давления и жидкости происходит деформация металла. В итоге он принимает форму матрицы. Этот способ используют для изготовления полых, продолговатых деталей.
  2. Штамповка взрывом. Чтобы изменить форму металла, используются взрывчатые газы (гексоген, метан, пропан). Благодаря взрыву создаётся высокое давление. Из-за этого изначальная заготовка принимает форму подготовленного заранее штампа. Давление, которое создают взрывчатые газы, позволяет производить детали большого размера и сложных форм. Главное преимущество такой обработки — минимальные затраты на обработку заготовок и исключение необходимости приобретения дорогостоящего оборудования.
  3. Обработка резиной. Этот способ используется только для обработки тонколистового металла (до 2 мм).
  4. Электрогидравлическая обработка. Особенность этого метода в том, что электрический заряд большого напряжения является энергоносителем. Разряд проходит по жидкости и вызывает ударную волну. Под воздействием давления изменяется форма заготовки. Ключевые преимущества этого метода — высокая точность и малые затраты энергии на производственный процесс.

Каждый год появляются новые технологии обработки металлов, которые экономичнее и производительнее старых.

Методы холодной обработки металловЭлектрогидравлическая обработка

Какие операции подразумевает холодная штамповка

Холодная штамповка металла подразумевает наличие различных этапов обработки заготовок. Их можно разделить на две большие группы:

  1. Разделительные операции. К ним относится грубая обработка заготовок. Сюда входят операции по вырезке, отрезке, обрезке, создании надрезов, зачистки листов, вырубке отверстий.
  2. Формоизменяющие операции. Сюда относится обжимка заготовок, калибровка, правка, осадка, высадка, формовка, чеканка, клеймение, гибка.

Также в отдельную группу можно выделить комбинированные операции, которые представляют собой соединение нескольких методов обработки. Таким образом удешевляются детали, получаемые холодной штамповкой.

Технология процесса

Технология обработки металла холодным методом подразумевает под собой выбор одной из нескольких операций:

  1. Выдавливание. Используется для изготовления прутковых заготовок.
  2. Холодная высадка. С помощью этого способа производят заклёпки, болты, гайки, шпильки, винты.
  3. Формовка. Для этой операции используются закрытые и открытые штампы. Таким образом изготавливаются детали сложной формы.

В первую очередь, составляется эскиз штампа. Затем проводится проверка и подгонка его размеров на компьютере. Обозначаются технологические отверстия в рабочих поверхностях штампа. Изготавливается форма. Для снижения прочности металла, заготовка подвергается термической обработке. Подготавливается поверхность будущей детали.

Проводится штамповка выбранным способом. Холодная штамповка металла подходит для серийного производства деталей и предметов различной формы. Главное ограничение — размер готовой конструкции. Если нужно изготовить большую деталь, то желательно выбрать горячий способ обработки.

( 1 оценка, среднее 4 из 5 )Методы холодной обработки металлов

Холодная обработка

ХОЛОДНАЯ ОБРАБОТКА металлов, способ изменения формы изделий из металла в холодном состоянии путем прокатки, волочения, штамповки, ковки и спайки, а также гл. обр. путем обработки резанием, производимой на станках и в меньшей степени ручными инструментами. В практике понятие холодная обработка ограничивается преимущественно различными видами слесарных работ, куда входят: разметка, рубка, опиловка, шабровка, притирка, слесарно монтажные работы, а также связанные с перечисленными ручными работами операции, выполняемые чаще на станках: сверление отверстий, развертывание, нарезка резьбы. Несмотря на значительный прогресс в методах современного машиностроения холодная обработка в узком смысле занимает весьма заметное место с характерной тенденцией к постепенному понижению удельного веса ее. Эта тенденция особенно заметна в таких операциях, как рубка, сверление, развертывание и нарезка резьбы, где ручная работа быстро вытесняется обработкой на станках. Аналогичный процесс вытеснения наблюдается, но в меньшей степени, в опиловке, шабровке, притирке и даже в инструментально-лекальном деле, где за последнее время появился ряд специальных станков.

В области слесарно-монтажных работ механизация не проявилась особенно заметно, но зато в этой области происходит резкое уменьшение удельного веса ручных работ за счет введения взаимозаменяемости механически обработанных деталей.

Читайте также:  Лазерная резка по дереву: выбор станка и оснащения, особенности выполнения работ

В наименьшей степени замена ручной работы обработкой на станках имеет место в разметке. В тех случаях, когда бывает невозможно заменить ручную обработку механической на станках, улучшения экономических показателей достигают, рационализируя методы работы.

Холодная обработка является благодарным полем для применения научной организации труда, основывающейся на наблюдении и определении эффективности различных методов работы, хронометраже и т. п.

В СССР вопросами научной организации труда занимается Центральный Институт Труда (ЦИТ), проведший ряд интересных работ, легших в основу преподавания слесарного дела в соответствующих учебных заведениях.

Разметка. Поковки и отливки перед пуском их в обработку обычно размечаются по чертежу. Процесс разметки заключается в нанесении на заготовку линий, ограничивающих излишний металл, который надлежит снять при обработке. Разметка производится на разметочных плитах (фиг.

1), установленных на козлах или кирпичных фундаментах в зависимости от их размера. Для разметки мелких изделий ходовой размер плит 1200 х 1200 мм, для крупных деталей плиты делаются размерами 1500 х 3000, 2000 х 5000, 4000 х 6000 мм и более. Разметочная плита по верхней своей плоскости хорошо выстрогана, пришабрена и выверена.

Устанавливается плита строго горизонтально по уровню.

Инструментами при разметке служат: простая масштабная стальная линейка длиной до 1000 мм и чугунный угольник или специальная, укрепленная на угольнике масштабная линейка с неподвижной а и подвижной б шкалами (фиг. 2), позволяющая вести отсчеты от осевых линий изделия.

Для расчерчивания параллельных линий на изделии применяется рейсмус (фиг. 3) с перемещающейся по вертикальной стойке чертилкой.

Для расчерчивания линий по линейке употребляется ручная чертилка — заостренный стальной закаленный пруток.

Построение прямых углов и линий, перпендикулярных одна к другой, осуществляется при помощи стального угольника в 90° с уширенной нижней полкой.

Расчерчивание окружностей и нанесение закруглений, а также перенос с масштабной линейки размеров и проверка расстояний на изделии производятся разметочным циркулем (фиг. 4).

Из других инструментов, необходимых для разметки, следует отметить разметочный штангенциркуль (фиг. 5), ватерпас, или уровень, транспортир (фиг. 6) и кернер для наметки точек (фиг. 7).

Установку размечаемых предметов на плите производят при помощи различного рода домкратиков и подкладок (фиг. 8 и 9).

Перед разметкой каждое изделие тщательно осматривается в отношении соответствия конфигурации заготовки с чертежом, проверяется наличие внешних пороков (трещин, раковин, недолитых мест, поломанных углов, всевозможных искривлений), а также размеры припусков.

При этом замеченные недостатки предварительно размеряются с тем, чтобы, приступая к разметке, получить уверенность, что они отойдут при дальнейшей обработке.

Чтобы обеспечить четкое нанесение линий на изделие, последнее покрывается тонким слоем белой шли цветной краски (мел, густо разведенный в воде, и т. п.).

Техника разметки состоит в том, что на размечаемую деталь в соответствии с чертежом наносятся сначала горизонтальные и вертикальные оси и линии, а затем окружности, закругления и наклонные линии.

Ручная резка металла осуществляется различными приемами. Для резки проволоки применяются кусачки длиной 75—250 мм (фиг. 10), а для листового железа — ручные ножницы с длиной лезвий 75—250 мм. Профильный металл большего сечения отрезают ручными (фиг. 11) или же приводными ножовками (см.

также Режущий инструмент). Производительность ножовки в 300 мм длиной равна приблизительно для круглой и квадратной стали 1,6 мм2 за один ход, для труб и уголков 1,0 мм2, для сложных профилей 0,7 мм2.

Число ходов в минуту для ручной и машинной ножовки без охлаждения 60—80, для машинной с охлаждением 80—120.

Рубка металла. Инструментами в процессе рубки являются зубило и молоток. При рубке б. или м. широких плоскостей применяется слесарное зубило. Для вырубания различных фигурных углублений (пазов, канавок и т. п.) применяется крейцмейсель. Слесарные молотки применяют весом 100—800 г.

Рубка зубилом производится следующим образом. Обрабатываемое изделие крепко зажимается в тиски; зубило держат в левой руке, а молоток в правой; зубилу дают наклон к поверхности губок тисков в 30—35°.

Основными моментами при рубке являются меткость удара молотком по зубилу, соразмерность силы удара и правильность движения молотка и руки. Число ударов молотком 30—60 в мин. Вес молотка должен подбираться соразмерно с физической силой работающего.

Обычно принимается вес молотка для учеников до 14лет — 0,4 кг, до 17 лет — 0,5 кг; для взрослых рабочих 0,6 кг; для сильных взрослых 0,8 кг. Производительность при рубке в сильной степени зависит от крепости обрабатываемого металла.

Сталь режется тяжелее чугуна, а потому стружку по стали берут меньше в 1,5—2 раза, чем при рубке чугуна. Выгоднее снимать за один раз тонкую стружку; работа при этом производится быстрее, чем в случае, если сразу брать толстую стружку.

Опиловка металла. Процесс опиловки, производимый ручным способом с помощью напильника, является одним из методов обработки поверхности металлического изделия с целью придания последнему б. или м. правильной поверхности.

Предмет закрепляется в тиски с таким расчетом, чтобы обрабатываемая часть выступала удобно и устойчиво из губок тисков. Элементом правильной обработки в тисках являются надлежащее положение работающего и уменье владеть напильником; корпус рабочего д. б.

устойчив в вертикальном положении с незначительным уклоном вперед, без колебания взад и вперед (без раскачивания). Правильное положение левой и правой руки по отношению к тискам видно из фиг. 12.

Практика опиловки металлических поверхностей заключается в том, что сначала снимают толстый слой металла большим драчевым напильником с крупной насечкой. Опиловку производят по диагонали сначала в одном направлении, а затем в другом. Поверка плоскости производится чаще всего обыкновенной линейкой.

После грубой обдирки для окончательной опиловки поверхности оставляют припуск 0,1—0,2 мм толщиной. Оставшийся тонкий слой спиливают личным или шлифным напильником. Точность обработки личными напильниками м. б. доведена до 0,05—0,02 мм, т. е. точности, достаточной для сопрягающихся друг с другом деталей.

При опиловке личными напильниками вязких металлов во избежание забивания впадин насечки стружкой напильник натирают мелом. Окончательная доводка иногда заканчивается шлифованием при помощи наждачной шкурки, навернутой на напильник, с покрытием изделия маслом.

Проверка поверхности изделия производится угольником и линейкой или «на краску»; последний метод описан ниже.

Шабровка плоских и криволинейных поверхностей, предварительно обработанных на станке или напильником, требуется в тех случаях, когда необходимо получить хорошо пригнанные друг к другу поверхности двух сопряженных деталей, например, направляющие в станках, подшипники шпинделя и т. п.

Для обнаружения выступающих мест на обрабатываемой поверхности применяют поверку «на краску», а именно: точную поверочную плиту покрывают тонким слоем растертой на льняном масле берлинской лазури, накладывают на изделие и передвигают по последнему, или наоборот; следы краски остаются на выступающих местах, которые и подвергаются дальнейшей шабровке; процесс повторяется, пока количество пятен не достигнет: 4—8 на 100 мм длины (или 1—4 на кв. дюйм) при грубой работе, 10—16 на 100 мм длины (или 10—16 на кв. дюйм) при обыкновенной шабровке, 18—25 на 100 мм длины (или 20—40 на кв. дюйм) при очень точной шабровке. Чугун шабрится всухую, а для стали шабер смачивается в мыльной воде или в скипидаре.

Притирка применяется в тех случаях, когда требуется особенно высокая точность изделия (в пределах допусков 0,001—0,003 мм) и особенно тщательная отделка, как, например, при обработке калибров, точных приборов и т. п.; припуск на притирку оставляется равным 0,02—0,05 мм, редко больше. Работа производится с помощью металлических притиров, в поверхность которых вдавлен шлифующий порошок.

Сверление отверстий м. б. произведено ручным или гораздо чаще механическим способом. В том и другом случае инструментом для сверления служит сверло, причем прибором для ручного сверления является дрель, трещетка или коловорот. При ручном сверлении применяют перовые или спиральные сверла.

Чаще всего применяются спиральные сверла; они лучше, чем перовые, как в отношении легкости работы, так и точности и чистоты отверстия. Числа оборотов сверл ручных сверлильных приборов достигают: в винтовых дрелях до 1400 об/мин., в дрелях с коническими шестернями до 300 об/мин., в коловоротах не более 60 об/мин. и в трещетке до 6 об/мин.

Читайте также:  Сверло победитовое по металлу 4мм

Величина подачи сверла при ручном сверлении за один оборот не превышает 0,05—0,1 мм.

Развертыванием отверстий разверткой снимается весьма тонкий слой металла, благодаря чему достигается точность и чистота отделки, которых нельзя получить путем сверления. Процесс развертывания можно производить ручным способом (вращая развертку воротком) или, чаще, на станках сверлильном, токарном или др.

Нарезание внутренней винтовой нарезки производится метчиками.

В случае изготовления внутренней нарезки вручную применяются слесарные метчики (2 или 3 в комплекте) с воротками; нарезание ведется со смазкой метчика мыльной водой для латуни, растительным маслом для стали, керосином для чугуна и алюминия; метчик вводят постепенно, вращая то вперед, то обратно и проверяя правильность положения оси метчика; при механической обработке применяются гаечные метчики на сверлильных или резьбонарезных станках. Наружная нарезка вручную изготовляется с помощью раздвижных или круглых плашек и клуппов. Техника нарезания резьбы остается примерно такая, как и при работе метчиками. При механической нарезке наружной резьбы применяют болторезные станки. Как метчики, так и плашки необходимо затачивать по мере их затупления.

В слесарном деле особое положение занимает лекальное дело — производство измерительных калибров, лекал или шаблонов. Заготовка калибра не представляет чего-либо особенного и ведется на токарных, фрезерных или других станках, далее она опиливается напильником вручную на станке или шлифуется.

Особенностью лекального дела является точная доводка лекал или калибров после закалки. Основным приемом при этом является притирка на станке, где возможно, или ручная при невозможности станочной работы. Доводка контролируется или точными измерительными инструментами (плитки Иогансона, точные микрометры, оптиметр и пр.

) или контршаблонами. Значительное применение ручная холодная обработка находит в слесарно-монтажном деле, охватывающем сборку, монтаж и ремонт машин.

В слесарно-монтажном деле основной задачей является сборка машины или части ее из отдельных деталей; при этом собранная машина должна удовлетворять определенным требованиям в отношении точности положения деталей.

Основными приемами работы, встречающимися в слесарно-монтажном деле, будут те элементарные операции, которые описаны выше (вырубка, опиловка, шабровка, нарезка и т. п.

); однако они являются лишь целью достижения определенного положения деталей машины в сборке и заданного соединения (свинчивания, склепывания, различного рода посадок деталей). Поэтому и инструменты слесаря-монтажника являются типичными слесарными: молотки, напильники, зубила и т. п. Однако в части измерительных средств монтажнику необходимо иметь дополнительные приборы, как то: уровни, отвесы, угольники, большие линейки и т. п., и наконец при монтаже большое значение имеют подъемные средства — тали, домкраты, краны и пр.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 25 — 1934 г.

Холодная обработка металлов

Обработка металлов может быть холодной или горячей. У каждого из этих способов есть свои преимущества и недостатки, технологические особенности и специальные методики.

Поскольку разные металлы имеют разные физические и механические свойства, для них выбираются различные методы обработки.

Наиболее экономный способ изготовления деталей и их заготовок – пластическая деформация. При таком воздействии давлением меняются физические и химические показатели готовых изделий, им придается необходимая форма и размер без нарушения целостности материала.

Холодная обработка металлов давлением часто используется в промышленных масштабах и на частных кузницах, поскольку она помогает быстро, без затрат энергии создавать самые различные продукты.

История холодной штамповки как технологии обработки металла

Известно, что человек нашел для себя такое полезное и многофункциональное ископаемое, как металл, еще в древние времена. Именно с того времени он и научился обрабатывать слитки, изготавливать из них оружие, предметы быта, украшения и другие полезные предметы.

  • В Древней Руси холодная обработка металлов методом штамповки была известна с конца первого тысячелетия, тогда мастера использовали технологию для производства посуды.
  • Принцип изготовления деталей и изделий заключается в том, что на лист железа механически воздействует штамп, после прессования получается готовый продукт.
  • Стоит отметить, что и древние, и современные изделия, изготовленные методом штамповки, отличаются высоким качеством.

Какие металлы поддаются холодной обработке

  1. Поскольку холодная обработка металлов – это процесс, в ходе которого изменяется форма и размер заготовок и изделий при комнатной температуре, или температуре, которая не приводит к рекристаллизации, есть только определенные виды материалов, которые ей поддаются.
  2. Степень подогрева металла зависит от его пластичности.

  3. Холодной обработке поддаются такие металлы:
  • Низкоуглеродистая сталь;
  • Латунь;
  • Бронза;
  • Медь;
  • Алюминиевая бронза;
  • Аустенитные и ферритные нержавеющие стали;
  • Сплавы, изготовленные на основе никеля;
  • Нелегированный алюминий и некоторые его сплавы.

Процессы холодной обработки металла

  • Обрабатывать металлы при комнатной температуре или температуре, ниже температуры рекристаллизации можно несколькими способами.
  • Деформирование материалов срезом или сдвигом, например, вырубка, перфорирование, обрезка и подобные действия можно проводить с деталями, которые не нагреваются до высоких температур.
  • Волочение, чеканка, правка растяжение также допустимы для металлов, находящихся в холодном или слегка нагретом состоянии.
  • Обработка давлением, которая включает в себя клепку, штамповку, холодную прокатку, холодную ковку, накатку резьбы и насечки, является наиболее популярным методом холодной обработки, так же, как и гибка различных деталей и их частей.
  • Холодная обработка обладает такими преимуществами:
  • Повышается предел прочность и предел эластичность металла;
  • Повышается твердость, но в то же время, и понижается пластичность;
  • Повышается качество поверхности и допуски на размеры;
  • Альтернатива для повышения твердости металлов, которые не поддаются термической обработке.

Недостатки холодной обработки:

  • Только определенные материалы с высокой пластичностью поддаются такой обработке;
  • Возникновение остаточного напряжения в материалах, повышение их хрупкости, для восстановления пластичности проводят отжиг;
  • Искажение и фрагментация зернистой структуры металла, устранить которую можно термической обработкой;
  • Сложность обработки больших деталей.

Как проводят холодную обработку металла

Работа с металлом всегда считалась прерогативой сильных и ловких мужчин-кузнецов, о которых ходили легенды и пересказы. Однако в наше время все изменилось, холодная обработка металлов, как и горячая, все чаще осуществляется специальными автоматизированными или автоматическими машинами.

Современные производства, которые хотят выпускать продукцию высокого качества, давно отказались от ручного труда, поскольку он малопроизводительный, кроме того, на выходе могут получиться бракованные изделия, исправить которые невозможно.

Специальные машины с программным обеспечением четко и слаженно выполняют все заданные им функции, контролирует их диспетчер, чье участие в процессе минимальное. Такие агрегаты позволяют налаживать серийное и массовое изготовление изделий из металла.

Где узнать о последних инновациях в сфере холодной обработки металла

  1. В ЦВК Экспоцентр будет проходить специализированная международная выставка «Металлообработка», на которой можно узнать, какими инновационными методами производится холодная обработка металлов на ведущих отечественных и зарубежных предприятиях.
  2. Экспоненты представят оборудование, инструменты и станки для работы с разными металлами, в том числе продемонстрируют технологии холодной обработки металла, а также поделятся своими последними достижениями в этой сфере и планами на будущее.
  3. Инструменты для ковки металлаОборудование для холодной ковки металла

Обработка металлов давлением – ОМД: разновидности и особенности технологии

ОМД, или обработка металлов давлением, возможна благодаря тому, что такие материалы отличаются высокой пластичностью.

Читайте также:  Установка отливов на крышу своими руками металл

В результате пластической деформации из металлической заготовки можно получить готовое изделие, форма и размеры которого соответствуют требуемым параметрам.

Обработка металла давлением, которая может выполняться по различным технологиям, активно используется для выпуска продукции, применяемой в машиностроительной, авиационной, автомобилестроительной и других отраслях промышленности.

Обработка листового металла давлением на прокатном станке

Физика процесса обработки металлов давлением

Сущность обработки металлов давлением состоит в том, что их атомы такого материала при воздействии на них внешней нагрузки, величина которой превышает значение его предела упругости, могут занимать новые устойчивые положения в кристаллической решетке. Такое явление, которым сопровождается прессование металла, получило название пластической деформации. В процессе пластической деформации металла изменяются не только его механические, но и физико-химические характеристики.

В зависимости от условий, при которых происходит ОМД, она может быть холодной или горячей. Различия их состоят в следующем:

  1. Горячая обработка металла выполняется при температуре, которая выше температуры его рекристаллизации.
  2. Холодная обработка металлов, соответственно, осуществляется при температуре, находящейся ниже температуры, при которой они рекристаллизуются.

Ковка раскаленной заготовки на молоте – вид горячей обработки металла давлением

Виды обработки

Обрабатываемый давлением металл в зависимости от используемой технологии подвергается:

Основные виды обработки металла давлением

Прокатка

Прокатка – это обработка давлением заготовок из металла, в ходе которой на них воздействуют прокатные валки. Целью такой операции, для выполнения которой необходимо использование специализированного оборудования, является не только уменьшение геометрических параметров поперечного сечения металлической детали, но и придание ей требуемой конфигурации.

На сегодняшний день прокатку металла выполняют по трем технологиям, для практической реализации которых необходимо соответствующее оборудование.

Продольная

Это прокатка, являющаяся одним из самых популярных методов обработки по данной технологии. Сущность такого способа обработки металла давлением заключается в том, что заготовка, проходящая между двумя валками, вращающимися в противоположные стороны, обжимается до толщины, соответствующей зазору между этими рабочими элементами.

Поперечная

По такой технологии обрабатывают давлением металлические тела вращения: шары, цилиндры и др. Выполнение обработки данного типа не предполагает, что заготовка совершает поступательное движение.

Поперечно-винтовая

Это технология, которая представляет собой нечто промежуточное между продольной и поперечной прокаткой. С ее помощью преимущественно обрабатываются полые металлические заготовки.

Ковка

Такая технологическая операция, как ковка, относится к высокотемпературным методам обработки давлением. Перед началом ковки металлическую деталь подвергают нагреву, величина которого зависит от марки металла, из которого она изготовлена.

Обрабатывать металл ковкой можно по нескольким методикам, к которым относятся:

  • ковка, выполняемая на пневматическом, гидравлическом и паровоздушном оборудовании;
  • штамповка;
  • ковка, выполняемая вручную.

При машинной и ручной ковке, которую часто называют свободной, деталь, находясь в зоне обработки, ничем не ограничена и может принимать любое пространственное положение.

Ручная ковка используется в кузнечных мастерских при изготовлении небольшого количества изделий

Машины и технология обработки металлов давлением по методу штамповки предполагают, что заготовка предварительно помещается в матрицу штампа, которая препятствует ее свободному перемещению. В результате деталь принимает именно ту форму, которую имеет полость матрицы штампа.

К ковке, относящейся к основным видам обработки металлов давлением, обращаются преимущественно в единичном и мелкосерийном производстве. Разогретую деталь при выполнении такой операции располагают между ударными частями молота, которые называются бойками. При этом роль подкладных инструментов могут играть:

  • обычный топор:
  • обжимки различных типов;
  • раскатка.

Прессование

При выполнении такой технологической операции, как прессование, металл вытесняется из полости матрицы через специальное отверстие в ней.

При этом усилие, которое необходимо для осуществления такого выдавливания, создается мощным прессом. Прессованию преимущественно подвергают детали, которые изготовлены из металлов, отличающихся высокой хрупкостью.

Методом прессования получают изделия с полым или сплошным профилем из сплавов на основе титана, меди, алюминия и магния.

Прессование в зависимости от материала изготовления обрабатываемого изделия может выполняться в холодном или горячем состоянии.

Предварительному нагреву перед прессованием не подвергают детали, которые изготовлены из пластичных металлов, таких как чистый алюминий, олово, медь и др.

Соответственно, более хрупкие металлы, в химическом составе которых содержится никель, титан и др., подвергаются прессованию только после предварительного нагрева как самой заготовки, так и используемого инструмента.

Установка холодного прессования изделий из листового металла

Прессование, которое может выполняться на оборудовании со сменной матрицей, позволяет изготавливать металлические детали различной формы и размеров. Это могут быть изделия с наружными или внутренними ребрами жесткости, с постоянным или разным в различных частях детали профилем.

Волочение

Основным инструментом, при помощи которого выполняется такая технологическая операция, как волочение, является фильера, называемая также волокой.

В процессе волочения круглая или фасонная металлическая заготовка протягивается через отверстие в фильере, в результате чего и формируется изделие с требуемым профилем поперечного сечения.

Наиболее ярким примером использования такой технологии является процесс производства проволоки, который предполагает, что заготовка большого диаметра последовательно протягивается через целый ряд фильер, в итоге превращаясь в проволоку требуемого диаметра.

Технологические процессы получения проволоки методом волочения

Классифицируется волочение по целому ряду параметров. Так, оно может быть:

  • сухим (если выполняется с применением мыльной стружки);
  • мокрым (если для его выполнения используется мыльная эмульсия).

По степени чистоты формируемой поверхности волочение может быть:

Линия волочения медной проволоки

По кратности переходов волочение бывает:

  • однократным, выполняемым за один проход;
  • многократным, выполняемым за несколько проходов, в результате которых размеры поперечного сечения обрабатываемой заготовки уменьшается постепенно.

По температурному режиму этот вид обработки металла давлением может быть:

Объемная штамповка

Сущность такого способа обработки металла давлением, как объемная штамповка, состоит в том, что получение изделия требуемой конфигурации осуществляется при помощи штампа. Внутренняя полость, которая сформирована конструктивными элементами штампа, ограничивает течение металла в ненужном направлении.

В зависимости от конструктивного исполнения штампы могут быть открытыми и закрытыми.

В открытых штампах, применение которых позволяет не придерживаться точного веса обрабатываемой заготовки, предусмотрен специальный зазор между их подвижными частями, в который может выдавливаться избыток металла.

Между тем использование штампов открытого типа вынуждает специалистов заниматься удалением облоя, образующегося по контуру готового изделия в процессе его формирования.

Особенностью горячей штамповки металла является воздействие высокой температуры, вследствие чего заготовка деформируется, принимая форму штампа

Между конструктивными элементами штампов закрытого типа такой зазор отсутствует, и формирование готового изделия происходит в замкнутом пространстве. Для того чтобы обрабатывать металлическую заготовку при помощи такого штампа, ее вес и объем должны быть точно рассчитаны.

Листовая штамповка

При помощи листовой штамповки готовые изделия получают из листового металла. В зависимости от того, какого результата необходимо добиться в процессе выполнения такой технологической операции, различают штамповку:

  1. разделительную (отрезка, вырубка и пробивка);
  2. формообразующую (гибка, вытяжка, раздача, отбортовка, чеканка и др.).

Для выполнения листовой штамповки используют гидравлические или кривошипно-шатунные прессы, рабочими органами которых являются штампы, состоящие из матрицы и пунсона.

Примеры изделий, изготовленных методом листовой штамповки

Качество готового изделия, которое обеспечивает листовая штамповка, позволяет не подвергать его последующей механической обработке. Для того чтобы обеспечить это качество, матрица и пунсон должны быть хорошо разработаны и изготовлены с высокой степенью точности.

Листовая штамповка – это одна из наиболее распространенных методик ОМД, которая активно применяется почти во всех отраслях промышленности. По такой технологии, в частности, производят как мельчайшие детали радиоэлектронных устройств, так и массивные кузова автотранспортных средств.

Получить более полное представление о способах обработки металла давлением, позволяет видео, демонстрирующее их в мельчайших подробностях.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector