Обработка металлов давлением (ОМД)

Процесс обработки металлов давлением – это придание материалу требуемой формы, размеров и физико-механических свойств без нарушения его сплошности путем пластической деформации. Существенными достоинствами ОМД являются: возможность значительного уменьшения отхода металла (до 20–70 %) по сравнению с обработкой резанием; возможность повышения производительности труда, т. к. в результате однократного приложения усилия можно значительно изменить форму и размеры деформируемой заготовки; изменение физико-механических свойств металла заготовки в процессе пластической деформации, которое можно использовать для получения деталей с наилучшими служебными свойствами (прочностью, жесткостью, сопротивлением износу и т. д.) при наименьшей их массе. Эти достоинства приводят к тому, что удельный вес ОМД в металлообработке неуклонно растет. Совершенствование технологических процессов ОМД, а также применяемого для этих целей оборудования приводит к расширению номенклатуры деталей, изготовляемых обработкой давлением, к увеличению диапазона деталей по массе и размерам, к повышению точности размеров полуфабриката, получаемого в результате ОМД.

Процессы ОМД по назначению подразделяют на два вида [16]:

1) для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов и других профилей); основные разновидности – прокатка, прессование и волочение;

2) для получения заготовок, близких по форме и размерам к готовому изделию; основные разновидности – ковка и штамповка.

Прокатка

Прокатка –вид обработки металлов давлением, при котором металл пластически деформируется между вращающимися валками. При этом силы трения Р_тр. между валками и заготовкой втягивают ее в межвалковый зазор, а нормальные силы, перпендикулярные к поверхности валков, производят деформирование заготовки (рис. 46). В процессе прокатки уменьшается толщина заготовки при одновременном увеличении ее длины и ширины.

Форма поперечного сечения прокатанного изделия называется профилем. Совокупность различных профилей разных размеров называется сортаментом. Сортамент разделяют на 4 основные группы: сортовой прокат, листовой, трубы и специальные виды проката. Профили сортового проката подразделяют на группы:

· простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник и т. д.);

· сложной, фасонной формы (швеллеры, двутавровые балки, рельсы, уголки и т. д.) [19…32].

Ковка

Ковка – вид горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется ударами универсального инструмента – бойком. Ковкой получают заготовки для последующей механической обработки. Эти заготовки называют поковками. Ковка применяется в индивидуальном и мелкосерийном производстве и разделяется на ручную и машинную. Ручной ковкой получают мелкие поковки в единичном производстве и при ремонтных работах с помощью наковальни и кувалды. Машинная ковка осуществляется на молотах и прессах и является пока единственным способом изготовления тяжелых поковок из слитков весом до 350 тонн. Молотами называются машины ударного действия. Продолжительность деформации на них составляет тысячные доли секунды. Для привода молотов используют пар, сжатый воздух или газ, жидкость под давлением, горючую смесь, взрывчатые вещества, магнитные и гравитационные поля. Основными типами молотов для ковки являются пневматические и паровоздушные. Паровоздушные молоты приводятся в действие соответственно паром или сжатым воздухом, подающимся от котлов или компрессоров. Поступая в рабочий цилиндр, энергоноситель разгоняет поршень и связанные с ним подвижные части молота до скорости 6–7 м/с.

Пневматические молоты используют сжатый воздух, который является пружиной, связывающей два поршня: рабочий и компрессорный. Компрессорный приводится в действие от коленчатого вала двигателя. Компрессор встроен в молот. Характеристикой мощности молота является вес падающих частей (суммарный вес всех частей молота, перемещающихся в его верхней части). Чем больше вес падающих частей, тем выше энергия удара верхнего бойка по заготовке. Вес падающих частей пневматических молотов колеблется от 50 до 1000 кг, а паровоздушных – от 1000 до 8000 кг.

Гидравлические прессы. Прессы развивают статическое усилие, и продолжительность деформации у них может составлять десятки секунд. В гидравлическом прессе усилие создается с помощью жидкости (водной эмульсии или минерального масла) высокого давления (200–500 атм.), подаваемой в рабочий цилиндр. Характеристикой мощности пресса является усилие, развиваемое им и передаваемое заготовке. Для ковки используются гидравлические прессы с усилием от 300 до 15000 т. Прессы используют для ковки очень крупных, тяжелых изделий – слитков весом до 350 т. На практике при выборе мощности необходимого оборудования для свободной ковки пользуются специальными справочниками, таблицами, формулами.