СУЩНОСТЬ И ВИДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

THE ESSENCE AND TYPES OF METALWORKING BY PRESSURE

Rauan Abishev

student, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Energy and information technology, Kostanay Regional University named after. A. Baytursynova,

Kazakhstan, Kostanay

Talgat Zhantugulov

scientific adviser, Senior Lecturer, Department of Mechanical Engineering, Kostanay Regional University named after. A. Baytursynova,

Kazakhstan, Kostanay

АННОТАЦИЯ

Обработка металла давлением основана на способности внешней силы воздействовать на деформируемое тело (заготовку) и при определенных условиях пластически деформировать его. Упруго деформируемые тела после устранения внешней силы полностью восстанавливают свою первоначальную форму и размер, при этом изменение формы и размера, вызванное внешней силой пластической деформации, сохраняется даже после устранения внешней силы.

ABSTRACT

Metal pressure treatment is based on the ability of an external force to act on a deformable body (workpiece) and, under certain conditions, plastically deform it. Elastically deformable bodies, after the elimination of an external force, completely restore their original shape and size, while the change in shape and size caused by the external force of plastic deformation persists even after the elimination of an external force.

Ключевые слова: металл, деформируемое тело, заготовка, внешние силы, пластическая деформация.

Keywords: metal, deformable body, workpiece, external forces, plastic deformation.

Обработка металла давлением (ОМД) - это процесс придания материалу желаемой формы, размера, физических и механических свойств без нарушения целостности пластической деформации материала. Основными преимуществами ОМД, помимо потенциального повышения производительности, являются значительное сокращение количества металлолома (до 20-70%) и возможность существенно изменять форму и размер деформируемой детали, а, следовательно, и ее физико-механические свойства, при однократном приложении усилия. Однократное приложение усилия может значительно изменить форму и размеры деформируемой детали, тем самым изменив физические и механические свойства обрабатываемой детали. Металлические заготовки, поддающиеся пластической деформации, предназначены для изготовления обработанных деталей с превосходными характеристиками (например, прочностью, жесткостью, износостойкостью) при минимальном весе. Эти преимущества привели к постоянному увеличению доли ОМД в металлообработке, а усовершенствования процессов и оборудования для ОМД способствовали ее дальнейшему расширению.

Виды обработки металлов давлением

Существуют следующие виды обработки металла давлением:

• Прокатка;
• Ковка;
• Прессование;
• Волочение;
• Объемная штамповка;
• Листовая штамповка;
• Комбинированная обработка металла давлением.

Прокатка металла под давлением

Прокатка нужна для придания металлу необходимой формы.

Продукт прижимается роликами, которые крутятся вместе. Имеется 3 типа прокатки:

Осевой - передвигаемый использованный материал протекает между роликами, вертящимися в различных направлениях, продукт уплотняется вплоть до толщины, одинаковой расстоянию между роликами.

Перпендикулярный - данный способ применяется с целью получения шара, конуса, цилиндра, а также иных крутящихся тел.

Поперечная пружина - данный способ применяется с целью производства, а также обрабатывания пустотелых элементов.

Ковка металлов

Ковка широко используется в металлообработке, это высокотемпературный процесс. В зависимости от качества и типа металла, его нагревают до высокой температуры и деформируют с помощью молотков, гидравлических, паровых или пневматических систем.

Ковка также включает в себя штамповку - процесс металлообработки, при котором нагретый металл помещается в матрицу и обрабатывают только в таком виде. Ковка широко используется в мелкосерийном производстве.

Прессование

Непрочные сплавы возможно подвергать обработке прессованием.

Прессование представляет собой процесс выдавливания помещенной в контейнер заготовки через отверстие в матрице.

Для прессования листа необходимы гидравлические или кривошипношатунные прессы. Основная энергия этих прессов поступает от матрицы, состоящей из пуансона и матрицы, воздействующей на металлическую деталь.  Во многих случаях за этими прессами не следует обработка металла. Это связано с тем, что формы и прессованные детали имеют четко определенные параметры и подлежат строгому расчету.

Штамповка листового металла - один из самых точных методов обработки металла. Поэтому она применяется во всех отраслях промышленности и металлургии - от авиации до судостроения, от автомобилестроения до микроэлектроники.

Волочение металлов

Волочение проволоки обычно включает в себя пропускание круглого металлического изделия через специальный пресс, называемый проволочной швейной машиной. Хорошим примером является волочение проволоки. Волочение проволоки выполняется:

- горячим и холодным способом,

-однократное и многократное,

-сухое и влажное (с использованием мыльного порошка и воды)

- черновая и чистовая обработка.

Объемная штамповка металлов

При этом способе обработки металла основным объектом является пуансон, через который проходит металл. Пуансон имеет углубления со всех сторон, поэтому ему легко придать желаемую форму. Пуансоны бывают двух типов: открытые и закрытые.

В открытых пуансонах есть специальный зазор для выдавливания излишков металла. В закрытых пуансонах такого зазора нет.

Листовая штамповка может проводиться двумя способами:

-разделительный;

-формообразующий.

Разделительный метод заключается в тиснении или нарезке изделия на дольки.

Теоретические основы обработки металла давлением

Обрабатывание металлов давлением сформирована в возможности железного использованного материала пластично изменять форму воздействием наружной мощи.

Рисунок 1. Схема пластической деформации скольжением:

а – исходное состояние кристалла; б – упругодеформированное состояние; в – упруго- и пластически деформированное состояние; г – состояние после пластической (остаточной) деформации по плоскости АВ

Нагрев металла под обработку давлением.

Для проведения процессов горячей пластической деформации металл необходимо нагреть выше 0,65–0,75 от абсолютной температуры плавления для повышения пластичности и снижения прочности

Рисунок 2. Изменение механических свойств стали с 0,15 % С в зависимости от температуры

Нагревать сталь до температур, близких к температуре плавления, нельзя, так как наступает пережог, выражающийся в окислении и оплавлении границ зёрен, нарушении связей между ними и, как следствие, полной потере пластичности. Пережог является неисправимым браком. Ниже температуры пережога лежит зона перегрева. Явление перегрева заключается в резком росте размеров зёрен и, как следствие, снижении механических свойств деформированных изделий. Брак по перегреву можно исправить отжигом. Таким образом, максимальную температуру нагрева, т. е. температуру начала горячей обработки давлением, следует назначать такой, чтобы не было ни пережога, ни перегрева. Заканчивать горячую обработку давлением следует также при вполне определенной температуре. Таким образом, каждый металл и сплав имеет свой строго определенный температурный интервал горячей обработки давлением. Нагрев желательно осуществлять с наибольшей скоростью, т. е. за как можно более короткое время. При этом в меньшей степени происходит рост зерна, снижаются отходы металла на угар (образование окалины за счёт взаимодействия с кислородом атмосферы печи), меньше углерода выгорает с поверхности стальных заготовок. Температура посадки металла в нагревательное устройство и скорость нагрева определяются его пластичностью и теплопроводностью в соответствующем температурном интервале.

Список литературы:

1. Иванов В.А. Специальные виды литья: Учебное пособие. — М.: МГИУ, 2007. — 316 с.
2. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали: Учебник для вузов. — М.: «Мир», 2003. — 528 с.
3. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: Учебное пособие / Под ред. В.С. Чередниченко. — М.: Изд. «ОмегаЛ», 2009. — 752 с.
4. Обработка металлов давлением / Под ред. Ю.Ф. Шевакина. — М: Интермет Инжиниринг, 2005. — 496 с.
5. Технология конструкционных материалов: Учебник для вузов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под ред. А.М. Дальского. — М.: Машиностроение, 2005. — 592 с.
6. Технология литейного производства: Литьё в песчаные формы: Учебник для вузов / Под ред. А.П. Трухова. — М.: «Академия», 2005. — 528 с.