Обработка металла давлением: виды и методы, особенности данного вида работы и необходимое оборудование

Металлы и их сплавы издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

Чтобы превратить металлические слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или изменить их форму, размеры и физико-химические свойства. За несколько тысячелетий было разработано и отлажено множество способов обработки металлов.

Обработка металла

Особенности обработки металла

Многочисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:

• механическая (обработка резанием);
• литье;
• термическая;
• давлением;
• сварка;
• электрическая;
• химическая.

Литье — один из самых древних способов. Он заключается в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию будущего изделия. Этим способом получают прочные отливки самых разных размеров и форм.

Про другие виды обработки будет рассказано ниже.

Сварка

Сварка также известна человеку издревле, но большинство методов были разработаны в последнее столетие. Сущность сварки заключается в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок двух деталей в единое неразъемное целое.

В зависимости от способа нагрева металла различают несколько групп сварочных технологий:

• Химическая. Металл нагревают выделяемым в ходе химической реакции теплом. Термитную сварку широко применяют в труднодоступных местах, где невозможно подвести электричество или подтащить газовые баллоны, в том числе под водой.
• Газовая. Металл в зоне сварки нагревается пламенем газовой горелки. Меняя форму факела, можно осуществлять не только сварку, но и резку металлов.
• Электросварка. Самый распространенный способ:
  • Дуговая сварка использует для нагрева и расплавления рабочей зоны тепло электрической дуги. Для розжига и поддержание дуги применяют специальные сварочные аппараты. Сварка ведется обсыпными электродами или специальной сварочной проволокой в атмосфере инертных газов.
  • При контактной сварке нагрев осуществляется проходящим через точку соприкосновения соединяемых заготовок сильным электротоком. Различают точечную сварку, при которой детали соединяются в отдельных точках, и роликовую, при которой проводящий ролик катится по поверхности деталей и соединяет их непрерывным швом.

Дуговая сварка

С помощью сварки соединяют детали механизмов, строительные конструкции, трубопроводы, корпуса судов и автомобилей и многое другое. Сварка хорошо сочетается с другими видами обработки металлов.

Электрическая обработка

Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.

Его применяют для прожигания отверстий в тонколистовом металле, при заточке инструмента и обработке заготовок из твердых сплавов. Он также помогает достать из отверстия обломившийся и застрявший кончик сверла или резьбового метчика.

Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.

Ультразвуковая обработка металла

К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.

К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине XX века к ним добавилась сварка. Каждый способ требует своих инструментов и приспособлений. С их помощью мастер либо создает отдельное художественное произведение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, придавая ему эстетическое наполнение.

Художественная чеканка

Чеканка — это создание рельефного изображения на поверхности металлического листа или самого готового изделия, например, кувшина. Чеканку выполняют и по нагретому металлу.

Способы механической обработки металлов

Большую группу способов механической обработки металлов объединяет одно: в каждом из них применяется острый и твердый по отношению к заготовке инструмент, к которому прикладывают механическое усилие. В результате взаимодействия от детали отделяется слой металла, и форма ее изменяется. Заготовка превышает размерами конечное изделие на величину, называемую «припуск»

Разделяют такие виды механической обработки металлов, как:

• Точение. Заготовка закрепляется во вращающейся оснастке, и к ней подводится резец, снимающий слой металла до тех пор, пока не будут достигнуты заданные конструктором размеры. Применяется для производства деталей, имеющих форму тела вращения.
• Сверление. В неподвижную деталь погружают сверло, которое быстро вращается вокруг своей оси и медленно подается к заготовке в продольном направлении. Применяется для проделывания отверстий круглой формы.
• Фрезерование. В отличие от сверления, где обработка проводится только передним концом сверла, у фрезы рабочей является и боковая поверхность, и кроме вертикального направления, вращающаяся фреза перемещается и вправо-влево и вперед-назад. Это позволяет создавать детали практически любой требуемой формы.
• Строгание. Резец движется относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В некоторых моделях станков закреплен резец, а двигается деталью. Применяется для создания продольных пазов.
• Шлифование. Обработка производится вращающимся или совершающим продольные возвратно- поступательные движения абразивным материалом, который снимает тонкие слои с поверхности металла. Применяется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий.

Шлифовка металла

Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.

Обработка давлением

Обработка металла давлением применяется для изменения формы детали без нарушения ее целостности. Существуют следующие виды:

Перед ковкой заготовку нагревают, опирают на твердую поверхность и наносят серию ударов тяжелым молотом так, чтобы заготовка приняла нужную форму.

Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в пламени горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова.

Современный кузнец воздействует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких тысяч тонн. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту транспортными системами.

Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.

Ковка

Для штамповки требуется две зеркальные по отношению друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий лист металла помещают между ними, а потом с большим усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл нагревают до точки пластичности. Такой процесс называют горячая штамповка.

Во время штамповки могут выполняться такие операции, как:

• гибка;
• вытягивание;
• осаживание;
• и другие.

С помощью штамповки выпускают широчайший ассортимент изделий — от корпусов бытовой техники до колесных дисков и бензобаков.

Обработка с помощью резки

Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей стандартных размеров и толщин. Чтобы разъединить лист или профиль на изделия или заготовки нужных размеров, применяют обработку резкой.

• Для профиля чаще всего используют резку абразивным кругом или дисковой пилой.
• Для раскроя листов металла применяют несколько видов резки:

• Ручная. Газосварщик с газовой горелкой вырезает куски металла нужного размера и формы. Применяется в небольших мастерских и на опытных производствах.
• Газовая. Установка газовой резки режет пламенем автоматизированной газовой горелки и позволяет не только быстро произвести раскрой листа, но и разложить вырезанные заготовки по контейнерам для доставки их на сборочные участки
• Лазерная. Режет металл лазерным лучом. Отличается высокой точностью и малым коэффициентом отходов. Кроме резки, может выполнять операции сварки и гравировки — нанесения на металл не удаляемых надписей.
• Плазменная. Режет металл факелом высокоионизированного газа — плазмы. Применяется для раскроя листов из твердых и специальных сплавов.

Лазерная резка

В условиях промышленного производства и средних или крупных серий на первый план выходит такое понятие, как коэффициент использования металла. Он повышается как за счет более плотной раскладки деталей по площади, так и за счет прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов

Химическая обработка металлов для повышения защитных свойств материала

Химическая обработка металла — это воздействие на него специальными веществами с целью вызвать управляемую химическую реакцию.

Выполняются как подготовительные операции для очистки поверхности перед сваркой или покраской, так и как финишные отделочные операции для улучшения внешнего вида изделия и защиты его от коррозии.

Цинкование металла

С помощью электрохимической обработки гальваническим методом наносят защитные покрытия.

Термические виды обработки металлов

Термическая обработка металлов применяется для улучшения их физико-механических свойств. К ней относя такие операции, как:

• отжиг;
• закалка;
• отпуск;
• старение;
• нормализация.

Термическая обработка стали

Термическая обработка заключается в нагревании детали до определенной температуры и ее последующем охлаждении по специальной программе.

Отжиг

Заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи.

Отжиг снижает твердость стали, но существенно повышает пластичность и ковкость.

Отжиг

Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига снимаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или механической обработке.

Закалка

При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в таком состоянии в течение определенного времени, за которое стабилизируются внутренние структуры металла.

Далее изделие быстро охлаждают в большом количестве воды или масла. Закалка существенно повышает твердость материала и снижает его ударную вязкость, повышая, таким образом, и хрупкость.

Применяют для элементов конструкций, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.

Отпуск

Проводится после закалки. Образец нагревают до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают медленно. Это позволяет компенсировать излишнюю хрупкость, появившуюся после закалки. Применяется в инструментальном производстве

Старение

Искусственное старение заключается в стимуляции фазовых превращений в массе металла. Его проводят при умеренном нагреве для придания материалу свойств, возникающих при естественном старении за долгое время.

Нормализация

Нормализация проводится для повышения ковкости без заметного снижения твердости за счет приобретения сталью мелкозернистой структуры.

Ее применяют перед закалкой и для повышения обрабатываемости резанием. Проводят так же, как и отжиг, но остывает заготовка на открытом воздухе.

Источник: https://stankiexpert.ru/tehnologii/obrabotka-metalla.html

Основные способы обработки металлов давлением

Обработку металлов давлением активно используют в современной промышленности. Данная отрасль металлообработки основана на пластичной деформации материала под действием внешних сил. Особенностью технологии является повышение физических и механических свойств в процессе изменения формы заготовки.

Деформация может быть упругой или пластичной. В первом случае после прекращения воздействия внешних сил заготовка восстанавливает первоначальные размеры. Во втором случае изделие сохраняет полученную форму. Полное изменение формы заготовки является суммой упругой и пластинчатой деформаций.

Технология обработки металлов давлением

Сущность обработки давлением заключается в изменении первоначальной формы заготовки под действием внешних сил. Такой метод позволяет получать изделия сложной формы. Вместе с этим улучшается кристаллическая структура материала и повышаются его механические свойства.

Способы обработки металлов давлением отличаются степенью нагрева заготовки. Холодный метод характеризуется температурой, значение которой ниже порога рекристаллизации металла. В этом случае для изменения формы к заготовке необходимо прикладывать значительные усилия. Горячий вид обработки отличается высокой степенью нагрева заготовки, который превышает температуру рекристаллизации.

Холодную штамповку считают экономным технологическим процессом. Уровень отходов металла не превышает 10 %. Для горячей обработки этот показатель составляет 20–25 %. Для сравнения: при механической металлообработке заготовок уровень отходов в виде стружки может достигать 50 %.

Рассмотрим основные способы обработки металлов давлением, а также особенности технологических процессов.

Прокатка металлов

При прокатке металлов основными инструментами, воздействующими на заготовку, являются специальные валки. От их формы зависят тип и структура будущего изделия.

Комплекс оборудования по производству деталей называется прокатным станом. С его помощью выпускают детали как холодным, так и горячим способом.

Существует три способа прокатки:

1. Продольная. Самый популярный метод обработки. Заготовку пропускают между двумя валками, которые вращаются в противоположные стороны. Изменение размеров готового проката производят путем регулировки зазора между рабочими элементами.
2. Поперечная. Способ характеризуется отсутствием поступательных движений в процессе обработки. Применяется для изготовления деталей цилиндрической формы: шаров, втулок и прочих тел вращения.
3. Поперчено/продольно-винтовая. Валки располагаются под определенным углом к заготовке. Таким образом металлу придают вращательное и поступательное движение. С помощью винтовой прокатки изготавливают сверла, цельнокатаные трубы, оси, а также изделия полой структуры.

На долю данной технологии приходится около 80 % всей выплавляемой стали. Поэтому методы производства постоянно совершенствуются. Например, на передовых предприятиях сейчас внедряют технологию бесконечной холодной прокатки. Для этого на стан устанавливают сварочную машину. Она соединяет рулоны или заготовки между собой. Таким образом на стан поступает фактически «бесконечная» полоса.

Ковка

Высокотемпературная операция, которая известна еще с древних времен. Степень нагрева зависит от характеристик металла. Как правило, температурный показатель не превышает 1000 °C. Этого достаточно для потери слитком прочности и приобретения повышенной пластичности, что позволяет мастеру кузнечного дела изготавливать различные детали для нужд производства или украшения интерьера.

Технологический процесс состоит из следующих этапов:

1. Разделка слитка на части заданных размеров.
2. Порубка – операция обработки наружной поверхности заготовки.
3. Получение чернового варианта изделия. Для этого удаляют лишний материал.
4. Удлинение детали путем уменьшения ее поперечного сечения. Такую операцию называют вытяжкой.
5. Пробой отверстий необходимого диаметра выполняют с помощью специального инструмента.
6. В случае необходимости изделию придают изгиб с помощью шаблона.
7. Завершающие операции. Это может быть чеканка, изменение рельефа или создание надписи на изделии.

Для ковки в промышленных условиях используют плоские бойки, которые представляют собой параллельные плиты и гидравлический пресс.

Преимущества технологии:

• улучшение механических свойств;
• возможность обработки деталей больших размеров, массой до 250 тонн;
• высокая автоматизация;
• низкая себестоимость производства.

Прессование

Одна из разновидностей обработки металлов давлением. Слиток закладывают в специальную форму закрытого типа. Пуансон вытесняет изделие из полости матрицы. В качестве силового агрегата используют мощный пресс.

Методом прессования изготавливают детали с различным профилем. В качестве основного материала используют металлы с высокой хрупкостью:

• медь;
• алюминий;
• олово;
• магний;
• титановые сплавы.

Использование сменной матрицы позволяет изготавливать детали различной формы.

Волочение

Самый востребованный метод в трубном производстве. Суть производственного процесса заключается в протягивании болванки через фильеру. Так называют специальные волоки, размер которых меньше поперечного сечения заготовки.

Наиболее распространенными методами волочения являются:

• безоправочное;
• профилировочное;
• длиннооправочное;
• короткооправочное;
• на самоустанавливающейся оправке.

В зависимости от требований технологического процесса заготовку могут подвергнуть предварительному нагреву. При использовании болванки большого размера ее могут пропускать через несколько фильер с постепенным уменьшением величины сечения.

Валки обычно изготавливают из инструментальной стали или твердых сплавов.

С помощью волочения можно изготовить детали с высокой точностью, например проволоку толщиной несколько микрометров.

Основным недостатком безоправочного волочения при производстве труб является низкое качество внутренней поверхности.

Объемная штамповка

Одна из самых распространенных технологий – обработка металла давлением. Предварительно нагретая болванка подвергается серии последовательных деформаций без нарушения целостности.

Для придания слитку окончательной формы используют специальные объемные штампы, которые повторяют контуры будущего изделия.

Термин объемная указывает на то, что геометрия и габариты заготовки меняются одновременно в двух или трех измерениях.

В качестве проката чаще всего используют материалы круглого или прямоугольного сечения.

Листовая штамповка

Разновидность технологии обработки металлов давлением, с помощью которой изготавливают плоские и объемные тонкостенные изделия из материала листового типа.

Листовую штамповку применяют для изготовления большого количества идентичных деталей высокой точности. В качестве материала применяют различные металлы и сплавы, а также некоторые виды пластмасс.

Существует множество разновидностей рабочего оборудования:

• кривошипно-шатунные;
• гидравлические;
• радиально-ковочные;
• электромагнитные.

Диапазон применения технологии очень широк: от производства тонкостенных корпусов для бытовой техники до изготовления элементов крупных морских судов.

Обработка металлов давлением – востребованная технология в современной промышленности. Ее используют как для изготовления заготовок, так и в качестве способа производства готовых изделий. Сейчас наиболее востребованным методом обработки металлов давлением является прокатка. Возможна ли ситуация, когда на первый план выйдут другие технологии? Напишите ваше мнение в блоке комментариев.

Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/obrabotka-metallov-davleniem.html

Обработка металла давлением. Все способы и нюансы

Один из технологических способов обработки металла — воздействие на него давлением. Особенность данного процесса — меняется внешний вид продукта и его физические свойства. При воздействии давлением увеличивается производительность.

Разные формы пластической деформации используются на современном производстве, для получения как окончательных деталей, так и исходного материала.

Основы процесса обработки давлением металла

Процедура опирается на физические свойства металла безвозвратно изменять свою форму под давлением внешней нагрузки без разрушения. Это основано на механическом свойстве атомов менять свое стабильное состояние на новое при воздействии сил, которые превышают упругость самого металла.

Обработка проводится горячим и холодным способом. При горячем методе температура заготовки выше, чем показатель рекристаллизации.

При холодном методе давление производится при показателях температуры ниже, чем у рекристаллизации.

Применяется несколько процессов воздействия на металл давлением:

• волочение;
• воздействие прессом;
• ковочный процесс;
• прокатный станок;
• объемный вариант штамповки;
• листовой метод;
• комбинированные методы.

Каждый из них отличается многими нюансами.

Прокатка

Для прокатки используется вращательный инструмент — валка. Заготовка втягивается в зазор между валками и приобретает необходимую форму детали. Прокатка имеет несколько разновидностей:

• Продольная: один из самых распространенных методов прокатки.
• Поперечная: заготовка в таком методе не делает поступательных движений.
• Поперечно-винтовая: средний вариант обработки между двумя методами обработки.

Последняя разновидность чаще применяется для изготовления полых заготовок. Прокатка является одним из наиболее широко применяемых методов создания металлических заготовок давлением. При помощи данного процесса получают: балки, рельсы, листы, прутковый материал, трубы.

На производстве несколько валков, соединенных в станину, получается клеть. Всем известный станок проката — это несколько клетей, которые имеют соединения. На прокатных станах используется, и горячий, и холодный метод обработки металла.

• В зависимости от готовой продукции, которую выпускает прокатный стан, их делян на: листопрокатные, трубопрокатные, рельсобалочные, а также специальные.
• Такие станки подразделяются на то, сколько валков расположено в нем.
• Важно знать: Новые и старые способы резки металла

Волочение

В данном метода обработки применяется принудительное пропускание профиля (круглого или фасонного) через фильеру. Ее еще называют волокой. Волока изготавливается из твердых сплавов, а также инструментальной стали и алмазов. Таким образом, изготавливается проволока.

При этом толщина и ширина сечения должны иметь соотношение не больше 20. В таком процессе через несколько фильер протягивается заготовка большого диаметра. Процесс волочения так же разделяется на виды.

1. По типу волочения: сухое или мокрое. При мокром волочении используется мыльная эмульсия, а при сухой обработке давлением применяется емкость с мыльным раствором.
2. Много- и однониточное волочение. Многониточное волочение допускает протягивание 8 одновременных заготовок.
3. По обработке поверхности: чистовое или черновое. Чистовое волочение используется как оканчивающая процедура, а черновой вариант является заготовительным.
4. По температурным показателям: холодный и горячий вариант.
5. По числу обработки: однократное или многократное. Считается по количеству протягиваний полосы через станок.

При помощи данной технологической процедуры получается проволока до 8 мм в диаметре. Волочение полых конструкций помогает произвести тонкостенные трубы небольшого диаметра.

Источник: https://dokmetall.ru/obrabotka-metalla-davleniem/

Обработка металлов давлением – ОМД: разновидности и особенности технологии

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

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

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.

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.

Источник: http://met-all.org/obrabotka/prochie/omd-obrabotka-metallov-davleniem-sposoby-vidy.html

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.

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,

1. 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 –
предназначенодля
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.

В некоторых случаях шлифование
применяется для предварительной
обработки заготовок, обдирки при снятии
слоя до 6 мм.

1. 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.

1. Достоинства:
   высокая прочность при вибрационных
   нагрузках.
2. Сварка
   – процесс
   получения неразъемных соединений
   посредством установления межатомных
   связей между соединяемыми частицами
   при их нагревании и (или) пластическим
   деформированием.
3. 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.

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.

1. Технологические процессы, химико-термическая обработка металлов

Источник: https://studfile.net/preview/5404774/page:6/