- прокатка
- пресування
- волочіння
- кування
- об'ємне штампування
- Листове штампування
- Отримання деталей, які не потребують обробки
- Фізичні процеси, що відбуваються при куванні і об'ємної штампування фланців і фланцевого кріплення
- Порівняльна характеристика кування і об'ємного штампування фланців і кріпильних виробів
- висновок
- Список літератури
Обробка металів тиском заснована на здатності металевої заготовки пластично деформуватися, тобто змінювати форму і розміри в результаті додатка зовнішньої сили. Пластична деформація, на відміну від пружної, є незворотною, тобто після зняття навантаження форма і розміри заготовки не відновлюються. 
Мал. 1. Схема деформації циліндричної
заготовки при її осаді в ідеальних умовах
(Без урахування сил тертя)
Розрізняють деформацію абсолютну, тобто абсолютна зміна будь-якого геометричного параметра тіла, що деформується, і відносну, яка визначається як відношення абсолютного зміни цього параметра до його первісного значення. При осаді циліндричної заготовки її початкова висота Н0 зменшується до кінцевої висоти Н; в цьому випадку значення абсолютної деформації? Н = Н0- Н; ступінь деформації (стиснення) всієї заготовки характеризується відносною деформацією ε =? Н / Н0.
Абсолютна деформація заготовки здійснюється з певною швидкістю, званої швидкістю деформування Hv =? Н / τ, де τ - час деформації. Швидкість деформування слід відрізняти від швидкості деформації, під якою розуміють зміна відносної деформації в одиницю часу. На ділянці? Н середня швидкість деформації εv = ε / τ. Одиницею швидкості деформації є з-1. При осаді заготовки з постійною швидкістю деформування швидкість деформації безперервно збільшується, оскільки за один і той же час зростає відносна деформація (зворотна картина спостерігається при розтягуванні). Допустима ступінь деформації металевої заготовки при її обробки тиском визначається пластичністю металу і його опором деформації. Пластичність - властивість металу деформуватися без руйнування. Кількісно пластичність оцінюють при випробуванні зразка на розтяг, стиск і кручення за значенням граничної відносної деформації, відповідної появі перших ознак руйнування. Пластична деформація заготовки починається і закінчується при певних напругах, що виникають під дією зовнішньої сили і характеризують таку властивість металу, як опір деформації.
При пластичної деформації в металі одночасно протікають процеси двох видів - зміцнюючі (підвищують напругу протягом металу), що залежать в основному від відносної деформації, і разупрочняется, що залежать від температури і часу деформації. Збільшення швидкості деформації призводить до зменшення часу протікання разупрочняется процесів, в результаті чого зростає опір металу деформації. При цьому пластичність металу, як правило, знижується. Найбільший вплив на інтенсивність протікання разупрочняется процесів в металі надає температура його нагрівання. При нагріванні металів пластичність різко підвищується, а опір деформації знижується, тому більшість металів і сплавів піддають гарячої обробці тиском (вихідну заготовку нагрівають спеціальним пристроєм, а потім обробляють на деформуючий машині). Винятки становлять свинець, мідь, низьковуглецевих сталі і інші, які досить пластичні в холодному стані і можуть оброблятися без нагріву.
↑ На початок
Основними видами такої обробки є прокатка, пресування, волочіння, кування, об'ємна штампування, листове штампування.
Мал. 2 Схеми гарячої обробки заготовки тиском при поздовжньої
прокатці (а), пресуванні (б), волочіння (в), куванні (г), об'ємної (д)
і листової (е) штампуванні: 1, 2 - валки, 3 - заготовка, 4, 11 - пуансони,
5, 12 - матриці, 6 - волока, 7 - кліщі,
8, 9 - рухливий і нерухомий бойки, 10 - порожнина, 13 - виріб.
↑ На початок
прокатка
Прокатка здійснюється шляхом обтиску заготовки між обертовими вовками. Розрізняють поздовжню, поперечну і поперечно-гвинтову прокатку. При поздовжньої прокатці (рис. 2, а) валки 1 і 2 обертаються в різні боки, при цьому товщина заготовки 3 зменшується, а довжина збільшується. Для прокатки листів застосовують валки з гладкою поверхнею, а для прокатки сортових профілів (прутків круглого і квадратного перерізів, прутків шестигранного перетину, для виготовлення заготовок і виробництва гайок , Болтів), балок, швелерів, рейок - фасонні.
Машини, на яких здійснюють прокатку, називають прокатними станами. На прокатних станах з сталевих злитків отримують блюми (великі заготовки квадратного або прямокутного перерізу) і сляби (заготовки з обтиснутими бічними крайками). Блюм є напівфабрикатом для подальшої прокатки профілів постійного і змінного по довжині перетину, а так само заготовками для кування, сляби - напівфабрикатом для прокатки листа. Заготовки з періодично повторюваними по довжині перетинами, одержувані поздовжньої або поперечно-гвинтової прокаткою, називають періодичним прокатом. Його використовують як напівфабрикат для подальшої штампування деталей з витягнутою віссю, наприклад балки, осі, вали.
Різновидом поздовжньої прокатки є вальцювання, яку виконують на кувальних вальцях. Вальцовку зазвичай застосовують з метою отримання фасонних заготовок для подальшої штампування (формувальна вальцовка) і рідше - для отримання вальцьових поковок (штамповочная вальцовка). Різновидом поперечної прокатки є поперечно-кленова прокатка, за допомогою якої в ковальських цехах об'ємного штампування отримують валики, свердла і інший інструмент.
↑ На початок
пресування
Пресування (рис. 2, б) полягає у витісненні металу заготовки 3 з контейнера в отвір матриці 5 під дією пуансона 4. В результаті перетин заготовки зменшується, а довжина, відповідно, збільшується. Поперечний переріз пресованого вироби має форму отвору матриці; залишився в контейнері метал (прес-залишок), що є технологічним відходом, відрізають. Пресування, як правило, здійснюють на гідравлічних пресах, виготовляючи прутки і профілі складної форми. Процес отримання вироби типу болти, частіше головку болта формують висадкою, куванням. Процес отримання вироби типу стрижня з головкою, коли залишається в контейнері метал є частиною вироби, називають видавлюванням. Цей спосіб широко застосовують, наприклад, для виготовлення клапанів двигунів внутрішнього згоряння. Найбільш поширеним обладнанням для видавлювання є вертикальні гідравлічні або механічні преси.
↑ На початок
волочіння
Волочіння (рис. 2, в) полягає в протягуванні раніше катанной або пресованої заготовки 3 через отвір (фільєру) волоки 6, в результаті чого поперечний переріз виробів дещо зменшується. Цей вид обробки застосують для підвищення точності і поліпшення поверхні виробу і здійснюють на волочильних верстатах. Загострений кінець заготовки захоплюють кліщами 7, до яких прикладають тягне зусилля. Кліщі встановлені в каретці, що приводиться в рух від електродвигуна через ланцюгову передачу.
↑ На початок
кування
Кування (рис. 2, г) - це процес обробки заготовки 3 рухомим бойком 8 на нерухомому 9. Метал вільно тече в напрямках, необмежених поверхнею інструменту. Розрізняють ручне кування, коли коваль вдаряє кувалдою по нагрітої заготівлі, вміщеній на ковадло, і машинну, при якій бойки закріплені в робочому просторі деформирующей машини молота або преса. На нашому ковальському виробництві вільної машинної куванням виготовляється незначна кількість заготовок фланців.
↑ На початок
об'ємне штампування
Об'ємне штампування (рис. 2, д) відрізняється від кування тим, що бойки 8 і 9 мають порожнину 10 (струмок, гравюру), відповідну конфігурації вироби, наприклад комірний фланець. При штампуванні протягом металу в бік обмежена поверхнею інструменту, тому при змиканні половин штампа (бойків) метал заповнює струмок. заготівля комірні фланців , Виконана об'ємної штампуванням, превалює в заготівельному виробництві фланців і інших деталей трубопроводів .
↑ На початок
Листове штампування
Листове штампування (рис. 1.2, е) - виготовлення виробу 13 з листового металу за допомогою штампа (пуансона 11 і матриці 12). Цей вид гарячої обробки застосовують зазвичай для отримання виробів з товстолистових або нізкопластічних металевих заготовок і здійснюють на листоштампувальних пресах. Наше метизное виробництво успішно виготовляє таким методом плоскі шайби , Іноді - квадратні. Квадратні шайби з листового нержавіючого прокату з економічних розрахунках (зниження собівартості) також виконуються рубкою на гільйотинах.
↑ На початок
Отримання деталей, які не потребують обробки
Прокатку, пресування, волочіння широко застосовують в металургійному виробництві. Отримувані вироби можуть використовуватися в готовому вигляді без подальшої обробки (труби, профілі), а так же служити напівфабрикатом для інших деталей, одержуваних в процесі подальшої обробки в ковальських і листоштампувальних цехах. Виготовлення деталей трубопроводу, а саме, переходів концентричних і ексцентричних низького тиску і малих умовних діаметрів відбувається за вказаною технологією. І все-таки основу ковальсько-штампувального виробництва становить кування і об'ємна штампування.
↑ На початок
Фізичні процеси, що відбуваються при куванні і об'ємної штампування фланців і фланцевого кріплення
Що ж відбувається з металом в процесі кування і штампування? Наведемо ці процеси математично. При куванні і об'ємної штампування деформують зусилля передаються заготівлі через поверхню її контакту з рухомим інструментом. Середнє питоме зусилля можна визначити як відношення повного зусилля деформування до площі контакту, наприклад, при осіданні (див. Рис. 1)
р = Р / F, де р - середнє питоме зусилля в даний момент деформації (при відносній деформації ε =? Н / Н0; Р - зусилля опади; F - поточна площа контакту з інструментом. Площа F визначають з умови сталості обсягу, згідно з яким обсяг тіла до пластичної деформації дорівнює його обсягу після деформації, тобто
F = V / H,
де V - об'єм заготівлі
V = π * D20H0 / 4
Питоме зусилля практично завжди можна виразити як p = kσT, де σT - напруга, що враховує природу оброблюваного металу і температуру деформації (межа плинності, значення якого вибирається за довідковими даними; при гарячої деформації замість межі текучості в розрахунках часто використовується межа міцності); k - безрозмірний коефіцієнт, що враховує схему процесу деформації, швидкість деформації, тертя на поверхні контакту, а так само масштабний фактор, що відображає неоднакову ступінь охолодження нагрітих заготовок різних розмірів.
Мал. 3. Схема опади циліндричної заготовки
при дії сил тертя.
Тертя на поверхні контакту між заготовкою і інструментом ускладнює протягом поверхневих шарів заготовки, збільшує неоднорідність деформації, призводить до зростання питомої і повного зусиль деформування. При осаді в результаті дії сил тертя Т (рис. 3) циліндрична заготовка набуває бочкообразность, а дійсна площа контакту F1 виявляється менше площі F, так як D1 (див. Рис 1). Для усунення шкідливої дії тертя при гарячому штампуванні застосовують технологічні мастила.
↑ На початок
Порівняльна характеристика кування і об'ємного штампування фланців і кріпильних виробів
Вироби, одержувані в результаті кування або об'ємного штампування, називають поковкою. Поковки для однієї і тієї ж деталі ( фланці плоскі або комірні, фланці посудин і апаратів, заглушки фланцеві , поворотні заглушки ) Можна отримати обома способами, однак точність поковок буде різною. При об'ємної штампування (див. Рис. 2, д) кування є по суті, відбиток струмка. Інструмент при об'ємної штампування є спеціалізованим, тобто призначений для деталей одного найменування, наприклад фланець комірні одного типорозміру. Форма і розміри поковки максимально наближені до форми і розмірів фланця комірного, для отримання якого, як правило, потрібно лише незначна механічна обробка (іноді обробка різанням взагалі не потрібно для серійних спеціальних деталей).
Рис 4. Схеми виготовлення нержавіючого комірного фланця (а) і сталевого болта (б) способами кування і об'ємного штампування: I - готові деталі, II - ковані поковки, III - штамповані поковки.
На рис. 4, а показаний комірний фланець (I) з нержавіючої сталі і поковки цієї деталі, отримані куванням (II) і штампуванням (III). Для виготовлення комірного фланця ковану поковки механічно обробляють по всій поверхні. Штамповану поковки фланця піддають незначною обробці різанням, а за деякими поверхонь обробки не потрібно. В даному випадку витрата дорогого нержавіючого металу при застосуванні кування більш, ніж в три рази більше, ніж при штампуванні. На малюнку 4, б показаний сталевий нержавіючий болт з різьбою М36 (I) і поковки для його виготовлення - кована (II) і штампована (III). Ковану поковки також обробляють по всій поверхні, а на штампованої потрібно тільки нарізати різьблення.
Таким чином, виготовлення деталей об'ємної штампуванням вимагає значно менше витрати металу, ніж куванням. При обробці штампованих поковок скорочується трудомісткість обробки різанням і витрата ріжучого інструменту. Важливою перевагою об'ємного штампування є її висока продуктивність (наприклад, виготовлення болта з нержавіючої сталі штампуванням на горизонтально-кувальної машині або гвинтовому пресі можливо за один робочий хід машини, в той час як при куванні для цього потрібно до 10-15 ударів молота). Однак недоліком об'ємної поковки є необхідність застосування спеціального і складного інструменту (штампів) для виготовлення фланців різних типорозмірів , Що призводить до подорожчання цього процесу.
Перевагою кування є можливість за допомогою простого і недорогого інструменту виготовляти поковки різноманітної форми і будь-якої маси - від найменших (кріпильні вироби) до дуже великих фланців судин і апаратів. Однак кування деталей, особливо складної форми, вимагає високої кваліфікації коваля.
Об'ємну штампування ми застосовуємо в серійному виробництві фланців і кріпильних виробів, там особливо необхідні висока продуктивність і велика точність поковок. У цих умовах інструмент тривалий час знаходиться в експлуатації, тому витрати на його виготовлення окупаються.
Рис 5. Графік залежності собівартості деталі
від кількості поковок в партії:
1 - при штампуванні, 2 - при куванні.
Собівартість, а отже, і ціна фланців і кріпильних виробів, що виготовляються з штампованих поковок, залежить від кількості поковок в партії (рис. 5): зі збільшенням кількості штампованих поковок собівартість деталі помітно зменшується (крива 1); при куванні кількість поковок в партії не робить такого помітного впливу на собівартість деталі (крива 2). Точка перетину кривих відповідає такій кількості деталей N 0, виготовлення якого і куванням, і штампуванням дає однакову собівартість C 0 при виготовленні партії, де N> N 0, доцільніше штампування, при менших обсягах виробництва економічно вигідніше кування.
↑ На початок
висновок
Об'ємну штампування зазвичай застосовують в серійному і масовому виробництві деталей трубопроводів, де особливо необхідні висока продуктивність і велика точність поковок. У зв'язку з тенденцією до збільшення серійності в машинобудуванні об'ємна штампування набуває все більшого поширення.
↑ На початок
Список літератури
- Брюханов О.М. Кування і об'ємна штампування .. - М .: Машинобудування, 1975. - 408 c.
- Кузьминцях В.Н. Кування на молотах та пресах .. - М .: Вища школа, 1979. - 256 c.
- Бойцов В.В., Трофимов І.Д. Гаряча об'ємна штампування: Учеб. для СПТУ. - 2-е изд., Перераб. і доп .. - М .: Вища. шк., 1988. - 264 c.
- Охріменко Я.М Технологія ковальсько-штампувального виробництва: Підручник для вузів .. - М .: Машинобудування, 1976. - 560 c.
Отримавши доступ до даної сторінки, Ви автоматично приймаєте Користувача угода .
На ділянці?