Обробка металів тиском

Міністерство науки і освіти України

Національний Горний Університет

Реферат

На тему: Обробка металів тиском

Дніпропетровськ 2010

1. Обробка металів тиском

Обробка тиском ґрунтується на використанні пластичної деформації матеріалів, тому, в основному, обробці тиском підлягають пластичні матеріали. Розрізняють такі види обробки тиском: прокатування, пресування, волочіння, кування і штампування.

2. Теоретичні відомості про обробку металів тиском

Для пластичної деформації металу потрібне напруження, більше від границі його пружності і менше від границі міцності (щоб не утворювалися тріщини).

Пластична деформація металу є наслідком зсувів, що відбуваються всередині і на межах зерен. У результаті пластичної деформації зерна видовжуються настільки, що нагадують волокна, таку структуру називають волокнистою.

Після деформації у холодному стані механічні, фізичні та хімічні властивості металів змінюються: твердість, міцність і крихкість збільшуються; пластичність, в'язкість, корозійна стійкість, густина та електропровідність зменшуються. Таку зміну властивостей називають наклепом. Основну масу сплавів (сталі) піддають обробці тиском у нагрітому стані. У холодному стані тиском обробляють тільки тонкі листові і штабові заготовки із сталі та заготовки з кольорових металів і сплавів.

Чим більше нагріти сталь, тим вона пластичніша і потрібно менше енергії на її деформацію. Але нагрівання сталі до температур, близьких до лінії “солідус”, приводить до перепалювання. Перепалений метал є непоправним браком.

Крім перепалу, дуже часто при нагріванні металів і сплавів може відбутися перегрівання металу, який супроводжується різким ростом зерна аустеніту, що приводить до утворення крупнозернистої структури після охолодження. Перегрітий метал також є браком, який можна виправити відпалом.

Температуру нагрівання і час витримування для кожного металу і сплаву визначають індивідуально. Для цього є відповідні емпіричні формули.

Нагрівання металів і сплавів проводять у горнах і різних печах.

3.Основні види обробки металів тиском

Прокатування. Прокатування проводять для того, щоб отримати листовий, сортовий, трубний, і спеціальний прокат. Суть прокатування полягає у пластичній деформації між валками (рис.23), які обертаються. Прокатування проводять як у гарячому, так і холодному стані.

Валки для прокатування відливають з відбіленого чавуну або з вуглецевої і легованої сталей. Їх виготовляють гладкими або каліброваними (з канавками “рівчаками” по колу). Перші використовуються для прокатування листової сталі, другі для сортового і фасонного прокату. Профіль, утворений суміжними канавками двох валків, називають калібром.

Прокатні стани можна класифікувати за: призначенням, кількістю валків у кліті, кількістю клітей і схемою їх розміщення.

За призначенням прокатні стани є: обтискні, заготовочні, сортові, листові та спеціальні.

За кількістю валків та їх розміщенням стани бувають дво-, три-, чотири- і багатовалкові та універсальні.

Універсальні стани мають горизонтальні та вертикальні валки і забезпечують обтискання заготовки з чотирьох сторін.

Сортові стани призначені для прокатування сортових і фасонних профілів.

До спеціальних належать стани для прокатування безшовних труб, залізничних коліс і бандажів, гусеничних траків.

Прокатні стани є нереверсивні і реверсивні (валки обертаються у прямому і зворотному напрямках).

Пресуванням називають спосіб обробки металів тиском, при якому метал видавлюють із замкнутої порожнини через отвір, площа поперечного перерізу якого менша, ніж заготовки.

Пресуванню піддають всі кольорові метали і сплави та деякі сталі. Пресування, в основному, проводять у підігрітому стані. Є два види пресування - пряме і зворотнє.

При прямому пресуванні виріб (рис.24) рухається у тому ж напрямку, що й прес-шайба, що його витискує, а при зворотньому виріб рухається назустріч прес-шайбі.

Пресовані вироби більш точні, ніж після прокатування. Пресуванням виготовляють вироби різного профілю з розміром перерізу від кількох до 400 мм.

Волочіння використовують для виготовлення дроту малого діаметру (від 0,01 до 4 мм), каліброваних прутків і тонких труб. Воно полягає у протягуванні під дією зовнішньої сили заготовки через отвір, переріз якого менший від перерізу заготовки (рис.25). Цей отвір називають очком, а інструмент - волокою (філь'єр).

Тепер поширені волочильні дошки - це інструмент з декількома філь'єрами з різними отворами. Філь'єри з отворами діаметром 0,5 мм виготовляють із рубіну або алмазу, всі решта - з твердого сплаву. Заготовку і дріт, одержаний волочінням, відпалюють для підвищення їх пластичності.

Волочіння проводять на волочильних станах. Вони складаються з двох частин: робочого інструменту - волоки і тягнучого пристрою. Тягнучі пристрої діляться на: ланцюгові, рейкові, гвинтові та барабанні.

Куванням називається обробка металу в пластичному стані (рис. 26) статичним або динамічним навантаженням (тиском). Виріб, виготовлений куванням, називають поковкою. Поковки можуть мати масу до 200 т.

Заготовку кують між нижнім (нерухомим) і верхнім (рухомим) бойками молота або преса із застосуванням різних інструментів.

Найважливішими операціями кування є: протягування, осаджування, згинання, пробивання, висаджування, рубання, прошивання та ін.

При протягуванні довжина поковки збільшується за рахунок висоти.

Місцеве осаджування називається висаджуванням.

Пресовані вироби більш точні, ніж після прокатування. Пресуванням виготовляють вироби різного профілю з розміром перерізу від кількох до 400 мм.

Волочіння використовують для виготовлення дроту малого діаметру (від 0,01 до 4 мм), каліброваних прутків і тонких труб. Воно полягає у протягуванні під дією зовнішньої сили заготовки через отвір, переріз якого менший від перерізу заготовки (рис.25). Цей отвір називають очком, а інструмент - волокою (філь'єр).

Тепер поширені волочильні дошки - це інструмент з декількома філь'єрами з різними отворами. Філь'єри з отворами діаметром 0,5 мм виготовляють із рубіну або алмазу, всі решта - з твердого сплаву. Заготовку і дріт, одержаний волочінням, відпалюють для підвищення їх пластичності.

Волочіння проводять на волочильних станах. Вони складаються з двох частин: робочого інструменту - волоки і тягнучого пристрою. Тягнучі пристрої діляться на: ланцюгові, рейкові, гвинтові та барабанні.

Куванням називається обробка металу в пластичному стані (рис. 26) статичним або динамічним навантаженням (тиском). Виріб, виготовлений куванням, називають поковкою. Поковки можуть мати масу до 200 т.

Заготовку кують між нижнім (нерухомим) і верхнім (рухомим) бойками молота або преса із застосуванням різних інструментів.

Найважливішими операціями кування є: протягування, осаджування, згинання, пробивання, висаджування, рубання, прошивання та ін.

При протягуванні довжина поковки збільшується за рахунок висоти.

Місцеве осаджування називається висаджуванням.

Прошивання - це виготовлення у заготовці отворів.

У ковальському виробництві використовують кувальні молоти (механічні та пароповітряні) і кувальні преси (гідравлічні, парогідравлічні).

Штампування - це пластична деформація заготовок, обмежена порожниною штампа і набуття заготовками зовнішньої форми цієї порожнини. Штампування розрізняють: об'ємне і листове.

Продуктивність штампування у десятки разів більша, ніж кування, а кваліфікація робітників потрібна значно нижча. При штампуванні досягається значно більша точність і чистота поверхні, ніж при куванні. Проте штампування вигідне при масовому і серійному виробництві. Штампування буває гарячим і холодним. Штампування здійснюється на пресах, молотах і кувальних машинах.

Об'ємне штампування використовується для виготовлення виробів досить складної форми (колінчасті вали, шатуни, диски і т.п.).

При листовому штампуванні розрізняють такі операції: розподільні (вирубування, пробивання, розрізання) і формозмінні (витягування, обтискання, роздавлювання і т.п.)

3.Нові методи обробки металів тиском

Останнім часом широкого розвитку зазнало листове штампування. Появилися нові способи листового штампування: рельєфне штампування; штампування витіканням, витискуванням; штампування гумою (матрицею служить гума); штампування рідиною (зусилля створює рідина, яка подається під тиском); штампування вибухом (зусилля штампування створює сила вибуху); штампування по частинах.

До нових методів прокатування можна віднести: без злиткове прокатування (у прокатний стан подається рідкий метал, а не злиток, або спеціальні заготовки); одержання зварних труб (формування плоскої заготовки у трубу, зварювання труби, обробка і правлення); спеціальні види прокатування (одержання періодичних профілів, коліс, бандажів, кілець і т.п.).

У галузі об'ємного штампування до нових методів можна віднести штампування у штампах з багатьма порожнинами (рівчаками). Це дає можливість здешевити сам процес штампування.

Широко застосовується у машинобудівній промисловості метод одержання листових матеріалів різного профілю на профілезгинаючих станах.