Обработка давлением

1. Раздел 3. Обработка заготовок методами пластического деформирования.

2. Обработка давлением

Обработка давлением включает в себя:
• Прокатка
• Штамповка (холодная и горячая)
• Прессование
• Волочение
• Ковка
• Вытяжка
2

3. Обработка давлением

Горячую обработку металла давлением проводят при
температурах, при которых металл становится пластичным и
неспособным к рекристализации. При рекристализации одни
кристаллические зерна образуются и растут за счет других зерен
той же фазы. В результате рекристализации обычно прочность и
твердость металлов снижается, а пластичность увеличивается.
3

4. Обработка давлением

Упругая деформация - деформации полностью исчезают после
прекращения действия внешних сил.
Пластическая деформация – необратимая(остаточная) деформации
после прекращения действия внешних сил.
Деформация тела сопровождается изменением его свойств: цвета,
электропроводности, растворимости в кислотах, магнитной
проницаемости.
4

5. Получение машиностроительных профилей

Машиностроительные профили – длинномерные изделия (у
которых длина значительно больше поперечных размеров) с
определенной формой поперечного сечения. Состав продукции
металлургического производства (в данном случае — профилей) по
маркам, размерам, форме, материалу называют сортаментом.
Весь сортамент машиностроительных профилей, полученных
обработкой давлением, можно разделить на 4 основные группы:
1)Сортовые профили
2)Листовой металл
3)Трубы
4)Периодические профили
5

6. Получение машиностроительных профилей

Сортовые профили делят на профили простой геометрической формы
(круг, шестигранник, квадрат) и фасонные (рельс, швеллер, двутавровый
и угловой профили)
6

7. Получение машиностроительных профилей

Трубы делят на бесшовные и сварные. Бесшовные трубы используют в
наиболее ответственных случаях в трубопроводах, работающих под
внутренним давлением, в агрессивных средах.
Периодические профили имеют периодически изменяющиеся форму и
площадь поперечного сечения вдоль оси заготовки. Эти профили
применяют как фасонную заготовку для последующей штамповки и как
заготовку под окончательную механическую обработку.
Для изготовления машиностроительных профилей применяют различные
виды обработки металлов давлением: прокатку, прессование, волочение,
гибку. Поэтому, кроме группирования по приведенным геометрическим
признакам, профили разделяют и по способу их изготовления.
7

8. Прокат

Прокатка – процесс обжатия заготовки между вращающимися
волками за счет сил трения.
Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число
валков могут быть различными.
По характеру перемещения металла в очаге деформации
прокатка может быть разделена на следующие виды:
продольная; поперечная и поперечно-винтовая.
8

9. Прокат

При обычной продольной прокатке (рис. 3.2, а) заготовка 1
деформируется валками 2, вращающимися в противоположных
направлениях с одинаковыми скоростями. Оси валков параллельны
друг другу, а расстояние между ними в процессе работы не меняется.
Металл деформируется в основном в продольном направлении.
9

10. Прокат

При поперечной прокатке (рис. 3.2, б) заготовка 1 деформируется двумя
валками 2, которые вращаются с одинаковыми скоростями в одном
направлении. Оси валков параллельны друг другу, как при продольной
прокатке. Прокатываемая заготовка круглого сечения вращается в валках и
по мере уменьшения расстояния между ними обжимается по диаметру.
Обжатие по диаметру сопровождается вытяжкой в поперечном
направлении, т. е. вдоль оси заготовки 1. Однако поперечная деформация
заготовки затруднена, так как ей препятствуют силы трения вдоль
образующих поверхностей обоих валков. В результате поперечной
прокатки при определенных условиях деформации в осевой зоне заготовки
возможно возникновение: полости в виде центрального отверстия или
кольцевого зазора; рыхлости; других внутренних дефектов.
10

11. Прокат

При поперечно-винтовой прокатке (рис. 3.2, в) валки 2, как и при
поперечной прокатке, вращаются с одинаковыми скоростями в одну
сторону. Оси валков при поперечно-винтовой прокатке перекошены одна
относительно другой, по крайней мере, в одной из координатных
плоскостей. Заготовку 1 подают в валки по направлению биссектрисы угла,
образованного осями валков. Вследствие перекоса осей валков заготовка
получает вращательно-поступательное движение, обеспечивающее
непрерывность процесса обработки. Во время прокатки заготовка
обжимается по диаметру и может в более благоприятных условиях
деформироваться в осевом направлении под действием осевой
составляющей окружной скорости валков.
11

12. Прокат

Непрерывность процесса обработки, являясь важным преимуществом
поперечно-винтовой прокатки. Однако основные закономерности
процесса определяет поперечная прокатка, так как углы перекоса
осей валков 2 при поперечно-винтовой прокатке относительно
невелики (0,5...10°). В результате поперечно-винтовой прокатки при
определенных условиях деформации также возможно возникновение
рыхлости или внутренней полости в осевой зоне заготовки, что
недопустимо для заготовок и профилей сплошного сечения. Однако
разрыхление металла при этом виде прокатки способствует
успешной прошивке гильз из сплошной заготовки.
Прошивка гильз на станах поперечно-винтовой прокатки (при помощи
оправки 3 и валков 2 соответствующей формы) является одним из
основных технологических процессов изготовления полых заготовок
для прокатки бесшовных труб.
12

13. Прокат

Область применения прокатанного металла огромна:
непосредственно в конструкциях (мостах, зданиях,
железобетонных конструкциях, железнодорожных путях,
станках машин и т. д.), в качестве заготовок для изготовления
деталей в механических цехах и заготовок для последующей
ковки и штамповки.
13

14. Прокат

Инструмент прокатного стана — это валки, которые в зависимости от
прокатываемого профиля могут быть гладкими (рис. 3.3, а),
применяемыми для прокатки листов, полос, лент и т. п.; ступенчатыми,
например, для прокатки полосовой стали, и ручьевыми (рис. 3.3, б) для
получения сортовых профилей (см. рис. 3.1, а). Ручьем 4 называют
кольцевой вырез на боковой поверхности валка, а совокупность двух
ручьев образует полость 5, называемую калибром (рис. 3.3, в). Каждая
пара ручьевых валков обычно образует несколько калибров.
14

15. Прокат

Валки состоят из рабочей части — бочки 1, а также шеек 2 и треф 3. Шейки
валков вращаются в подшипниках, которые у одного из валков могут
перемещаться специальным нажимным механизмом для изменения
расстояния между валками и регулирования взаимного расположения их
осей.
Комплект прокатных валков со станиной называют рабочей клетью.
Рабочая клеть вместе со шпинделем для привода валков, шестеренной
клетью для передачи вращения с одного на два вала, редуктором, муфтами
и электродвигателем образует рабочую линию стана.
Рабочие клети по числу и расположению валков могут быть 2-валковые; 4валковые (рис. 3.3, г), у которых два валка рабочих (прокатных) и два
опорных; многовалковые (рис. 3.3, д), у которых также два валка рабочих, а
остальные — опорные. Использование опорных валков позволяет
применять рабочие валки малого диаметра, благодаря чему увеличивается
вытяжка и снижаются деформирующие силы.
15

16. Прокат

Прокатные станы могут быть одноклетьевыми (с одной рабочей
клетью) и многоклетьевыми.
Наиболее совершенные многоклетьевые станы — непрерывные, у
которых рабочие клети располагают последовательно одну за другой.
Прокатываемая полоса через каждую клеть проходит только один
раз, т.е. число рабочих клетей этих станов равно требуемому числу
проходов полосы. Расстояние между клетями обычно меньше длины
прокатываемой полосы, следовательно, она прокатывается
одновременно в нескольких клетях. На непрерывных станах
достигается высокая производительность при полном исключении
ручного труда.
16

17. Прокат

По назначению прокатные станы подразделяют на станы для
производства полупродукта и станы для выпуска готового проката.
К первой группе относят обжимные станы для прокатки слитков в
полупродукт крупного сечения (блюминги, дающие заготовку для
сортового проката, и слябинги, дающие заготовку для листового
проката) и заготовочные — для получения полупродукта более
мелкого сечения.
К станам для производства готового проката относят сортовые,
листовые, трубные и специальные. Размер блюмингов, слябингов,
заготовочных и сортовых станов характеризуется диаметром бочки
валков.
17

18. Прокат

Исходной заготовкой при прокатке служат слитки. Слиток —
продукт металлургического производства, получаемый после
затвердевания расплавленного металла в металлических
формах (изложницах).
Слиток — это полуфабрикат, имеющий форму усеченной
пирамиды, призмы, цилиндра или конуса.
Применяют слитки из стали массой до 60 т, из цветных
металлов и их сплавов обычно массой до 10 т.
При производстве сортовых профилей стальной слиток массой
до 15 т в горячем состоянии прокатывают на блюминге, получая
заготовки квадратного (или близкого к нему) сечения (от
140×140 до 450×450 мм), называемые блюмами. Блюмы
поступают на заготовочные станы для прокатки заготовок
требуемых размеров или сразу на станы для прокатки крупных
профилей сортовой стали. На заготовочных и сортовых станах
заготовка последовательно проходит через ряд калибров.
18

19. Прокат

Применение системы калибров для последовательного получения
того или иного профиля, называют калибровкой.
Существует так же бесслитковая прокатка — получение проката
непосредственно после непрерывного литья, минуя операции
отливки слитков в изложницы, их предварительной прокатки в
обжимных прокатных станах или ковке, а также ряд вспомогательных
операций. В этом случае из плавильной печи жидкий металл
заливают в ковш, а из него на агрегате непрерывного литья и
прокатки металл поступает в кристаллизатор. Кристаллизатор и
следующие за ним поддерживающие и подающие ролики
обеспечивают непрерывное, равномерное поступление металла в
рабочие клети прокатного стана. Таким способом получают стальную
проволоку диаметром 8 мм, алюминиевую ленту толщиной 8...12 мм.
19

20. Прокат

При производстве листового проката стальной слиток массой до 50 т
в горячем состоянии прокатывают на слябинге или блюминге,
получая заготовку прямоугольного сечения с наибольшей толщиной
— 350 мм и шириной — 2300 мм, называемую слябом.
Слябы прокатывают большей частью на непрерывных станах горячей
прокатки, состоящих из двух групп рабочих клетей — черновой и
чистовой, расположенных друг за другом. Перед каждой группой
клетей сбивают окалину в окалиносбивателях. После прокатки полосу
толщиной 1,2...16 мм сматывают в рулон. К отделочным операциям
производства горячекатаного листа относятся правка, травление,
термическая обработка и др.
20

21. Прокат

Исходным материалом для холодной прокатки листа толщиной менее
1,5 мм обычно служат горячекатаные рулоны.
Способом холодной прокатки является рулонный. Предварительно
горячекатаный лист очищают травлением в кислотах с последующей
промывкой. Прокатку осуществляют на непрерывных станах, а также
на многовалковых станах. После холодной прокатки материал
проходит отделочные операции: отжиг в защитных газах, нанесение в
случае необходимости покрытий, разрезку на мерные листы и др.
При прокатке бесшовных труб первая операция — прошивка, т.е.
образование отверстия в слитке или круглой заготовке. Эту операцию
выполняют в горячем состоянии на прошивных станах, в которых
используется принцип поперечно-винтовой прокатки.
Последующую прокатку прошитой заготовки в трубу требуемых
диаметра и толщины стенки проводят на раскатных станах, после чего
осуществляют калибровку — волочение в холодном состоянии с
небольшими обжатиями через отверстие волочильного стана.
21

22.

23. Прокат

Сварные трубы изготовляют из плоской заготовки — ленты (называемой
штрипсом) или из листов, ширина которых соответствует длине (или
половине длины) окружности трубы.
Процесс изготовления сварной трубы включает в себя следующие
основные операции: гибку плоской заготовки в трубу, сварку кромок,
уменьшение (редуцирование) диаметра полученной трубы.
Для сварки чаще применяют следующие способы: печную сварку (в узкой
длинной газовой печи), сварку сопротивлением (нагрев при протекании
тока через металл) и дуговую (нагрев электрической дугой) под флюсом.
Периодические профили в основном изготовляют поперечной и
поперечно-винтовой прокаткой. На станах поперечно-винтовой прокатки
получают не только периодические профили, но и заготовки шаров,
роликов для подшипников качения.

24. Прокат

25. Прессование

Металл, заключенный в замкнутую форму, выдавливают через отверстие матрицы.
Схемы прямого и обратного прессования

26. Прессование

27. Прессование

Преимущества и недостатки прессования:
+Возможность деформирования малопластичных материалов
+Получение профилей сложной формы
+Высокая точность профиля
-Большие прилагаемые усилия для деформирования
-Сильный износ матриц и оборудования
-Большая отходность производства (до 40% отходов называемые
пресс-остаток)

28. Прессование

29. Волочение

Волочение — обработка металлов давлением. В результате
волочения (протягивания — обычно в холодном состоянии) изделий
круглого или фасонного профиля (прутков, труб и др.) через
отверстие (фильеру, волоку), площадь выходного сечения становится
меньше площади сечения заготовки.

30. Волочение

Волочильные станы состоят из рабочего
инструмента — волоки и устройства,
протягивающего материал (заготовку)
через волоку. Основная часть волоки —
волочильный глазок, представляющий
собой воронкообразный канал постепенно
уменьшающегося (в направлении
волочения) сечения, через который
протягивается обрабатываемый металл.
Волоку изготовляют из инструментальных
сталей, металлокерамических сплавов и
технических алмазов.

31. Волочение

Волочение применяют для заготовок сплошных (рис. 3.5, а) или полых деталей
(рис. 3.5, б), сечение которых по всей длине постоянно. В зависимости от
соотношения размеров заготовки и готового профиля волочение осуществляют
за один или несколько проходов. Число проходов для получения заданного
профиля определяется величиной допустимого относительного обжатия за один
проход. Величину относительного обжатия, %, определяют по формуле

32. Волочение

Если для получения необходимых профилей требуется деформация,
превышающая допустимую за один проход, применяют волочение
через ряд постепенно уменьшающихся по диаметру отверстий. Но
поскольку волочение осуществляют в условиях холодной
деформации, металл упрочняется. Для восстановления пластичности
упрочненный волочением металл подвергают промежуточному
Волочение труб можно выполнять
без оправки (для уменьшения
внешнего диаметра) и с оправкой
(для уменьшения внешнего
диаметра и толщины стенки). На
рис. 3.5, б показана схема
волочения трубы с применением
короткой удерживаемой оправки 3.
В этом случае профиль полученной
трубы определяется зазором между
волокой 2 и оправкой 3.

33. Волочение

Поскольку тянущая сила P , приложенная к заготовке, необходима не
только для деформирования металла, но и для преодоления сил трения
металла об инструменте, эти силы трения стараются уменьшить,
применяя смазку и полируя отверстие в волоке.
Волочением обрабатывают различные сорта стали и цветные металлы:
медь и ее сплавы, алюминий и его сплавы и др.
Сортамeнт изделий, изготовляемых волочением, очень разнообразен:
проволока, фасонные профили (пружинные и фасонные направляющие;
сегментные, призматические и фасонные шпонки; шлицевые валики;
опорные призмы и т.д.). Волочением калибруют стальные трубы с
диаметрами до 200 мм, стальные прутки с диаметрами 3...150 мм.

34. Гибка

Гибка - способ обработки металлов давлением, при котором
заготовке или ее части придается изогнутая форма.
Деформация заготовки должна быть пластической, а напряжения
изгиба должны превышать предел упругости металла, только в этом
случае заготовка сохранит приданную ей форму после снятия
нагрузки.

35. Гибка

36. Гибка

37. Гибка

38. Гибка

39. Гибка

40. Гибка

Фасонные тонкостенные профили, легкие, но жесткие, весьма
сложной конфигурации и большой длины можно получать методом
профилирования листового материала в холодном состоянии.
Процесс профилирования прокаткой на профилегибочных станах
заключается в постепенном изменении формы сечения плоской
заготовки до требуемого профиля при последовательном
прохождении полосы или ленты через несколько пар (до 20 и более)
вращающихся фигурных роликов.

41. Гибка

На рис. 3.6, а показано
последовательное изменение плоской
заготовки до требуемого профиля на
профилегибочном стане. Число пар
роликов, необходимое для
изготовления того или иного профиля,
зависит от сложности его
конфигурации. Заготовкой при
изготовлении гнутых профилей может
быть лента или полоса из стали или
цветных металлов толщиной 0,3...10
мм. Форма гнутых профилей (рис. 3.6,
б) может быть и относительно простой
(профиль открытого типа) и весьма
сложной (профили полузакрытого;
закрытого типа; с наполнителем).

42. Гибка

43. Горячая ковка и штамповка

Поковка - промежуточная заготовка или готовая деталь, полученная
обработкой металлов давлением (ковкой или объемной штамповкой).
Разнообразие форм и размеров поковок, сплавов, характера производства
обусловило создание различных способов изготовления поковок.
Поковки могут быть сгруппированы по признакам, определяющим
технологию их изготовления. Такие признаки — это масса, конфигурация,
марка сплава и тип производства.
Масса поковок (от сотен граммов до сотен тонн) определяет тип заготовки,
вид деформации и схему деформирования.
Исходные заготовки для получения поковок — слитки или сортовой прокат
круглого, квадратного или прямоугольного сечения.
Холодную деформацию используют для поковок малой массы
(ориентировочно менее 1 кг).
Давления, необходимые для формирования нагретого металла, ниже, чем
при холодной деформации. Поэтому для поковок с массой больше 1 кг

44. Горячая ковка и штамповка

Изготовление поковок можно осуществлять по схемам свободного
пластического течения между поверхностями инструмента или
заполнения металла в полость штампа (возможно в сочетании с
процессами выдавливания, ротационного обжатия). Для заполнения
полости штампа необходимо давление, значительно превышающее
давление при свободном пластическом течении металла. Вследствие
этого поковки большой массы затруднительно изготовлять
штамповкой.
Для особо тяжелых поковок (массой до 250 т) единственно
возможным способом изготовления является ковка — вид горячей
обработки металлов давлением, при котором деформирование
нагретой заготовки проводят, подвергая ее многократному
прерывистому ударному воздействию последовательно на отдельных
участках заготовки. В результате ударов заготовка, постепенно
деформируясь, приобретает заданные размеры и форму.

45. Горячая ковка и штамповка

Метал свободно течет в стороны, не ограниченные рабочими
поверхностями инструмента, а в качестве которого применяют плоские
или фигурные (вырезные) бойки, а также различный подкладной
инструмент. Таким образом, при ковке используют универсальный
(пригодный для изготовления различных поковок) инструмент, в то
время как для штамповки требуется специальный инструмент — штамп.
Изделия, полученные в штампах, называют штамповками, а изделия,
полученные методами объемной штамповки, — штампованными
поковками.
Изготовление штампа при небольшой партии одинаковых поковок
экономически невыгодно. Поэтому в единичном и мелкосерийном
производствах ковка обычно экономически более целесообразна. Чем
больше партия одинаковых поковок, тем более специализированным
может быть технологический процесс их изготовления, так как
применение более сложного, а значит, более дорогого инструмента и
специального оборудования экономически оправдано.

46. Горячая ковка и штамповка

Представить общую достаточно строгую классификацию форм
поковок трудно ввиду их большого разнообразия. Упрощенно поковки
можно подразделить, например, на такие группы: осесимметричные
типа дисков и колес и не осесимметричные типа рычагов, вилок,
крюков (рис. 3.7, д) с меньшим или большим соотношением
габаритных размеров.

47. Горячая ковка и штамповка

Кроме такого разделения поковок по типу деталей, при
технологических расчетах по конфигурации поковки подразделяют на
группы сложности. Критерием сложности поковки может быть
отношение объемов поковки и описанной вокруг нее простой
геометрической фигуры — призмы или цилиндра.

48. Ковка

Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности
основных и вспомогательных операций. Каждая операция определяется
характером деформирования и применяемым инструментом.
К основным операциям ковки относятся осадка, высадка, протяжка, обжатие,
раскатка, прошивка, отрубка, гибка.
Осадка — операция уменьшения высоты заготовки при увеличении площади ее
поперечного сечения.
Осаживают заготовки между бойками или подкладными плитами, которые могут
быть гладкими или с углублением, отверстиями (соответственно осадка без
истечения или с истечением).

49. Ковка

Показателем степени деформации металла при осадке ε, %, является
относительное обжатие:
При осадке отожженных заготовок между плоскими плитами предельно
допустимая степень деформации составляет для стали 60...70 %, а для алюминия
80...90 %, при осадке с истечением в полость — 70...80 % для стали, 80...90 %
для алюминия.
Силу осадки при подборе пресса рассчитывают в меганьютонах MH по формуле:

50. Ковка

Высадка — разновидность осадки (металл осаживают лишь на части
длины заготовки).
Протяжка — операция удлинения заготовки или ее части за счет
уменьшения площади ее поперечного сечения (на рис. 3.9, а
пунктиром показан контур первоначальной заготовки). Протяжку
проводят последовательными ударами или нажатиями на отдельные
участки заготовки, примыкающие один к другому, с подачей заготовки
вдоль оси протяжки и поворотами ее на 90° вокруг этой оси. При
каждом нажатии уменьшается высота сечения, увеличиваются ширина
и длина заготовки.

51. Ковка

Протягивать можно плоскими (см. рис. 3.9, a) и вырезными (рис. 3.9, в)
бойками. При протяжке на плоских бойках в центре изделия могут
возникнуть (особенно при протяжке заготовки с круглым сечением)
значительные растягивающие напряжения, которые приводят к
образованию осевых трещин. При протяжке в вырезных бойках силы,
направленные с четырех стороны к осевой линии заготовки,
способствуют более равномерному течению металла и устранению
возможности образования осевых трещин.

52. Ковка

Деформация при протяжке может быть выражена величиной уковки:
чем больше уковка, тем лучше прокован металл, тем больше степень
его пластической деформации, тем выше его механические свойства.
Поэтому протяжку применяют не только для получения поковок с
удлиненной осью (заготовки валов, рычагов, тяг и т.п.), но и для
большей уковки металла заготовки.

53. Ковка

Разгонка — операция увеличения ширины части заготовки за счет уменьшения ее
толщины (рис. 3.9, г).
Протяжка с обкаткой — операция увеличения длины пустотелой заготовки за счет
уменьшения толщины ее стенок (рис. 3.9, д). Протяжку выполняют в вырезных
бойках на конической оправке 4. Протягивают в одном направлении — к
сужающемуся концу оправки, что облегчает ее удаление из поковки.
Раскатка на оправке — операция одновременного увеличения наружного и
внутреннего диаметров кольцевой заготовки (цилиндра с отверстием) за счет
уменьшения толщины ее стенок (рис. 3.9, е) и незначительного увеличения длины.
Заготовка 7 опирается внутренней поверхностью на цилиндрическую оправку 9,
устанавливаемую концами на подставках 10, и деформируется между оправкой и
узким длинным бойком 8. После каждого нажатия заготовку поворачивают
относительно оправки.

54. Ковка

55. Ковка

Раскатка по оправке

56. Ковка

Протяжку с оправкой и раскатку на оправке часто применяют совместно. Вначале
раскаткой устраняют бочкообразность предварительно осаженной и прошитой
заготовки и доводят ее внутренний диаметр до требуемых размеров. Затем
протяжкой с оправкой уменьшают толщину стенок и увеличивают до заданных
размеров длину поковки.
Прошивка — операция получения полостей в заготовке за счет вытеснения
металла (см. рис. 3.8, г). Прошивкой можно получить сквозное отверстие или
углубление. Инструментом для прошивки служат прошивни (см. рис. 3.8, e)
сплошные и пустотелые; пустотелыми прошивают отверстия большого диаметра
(400...900 мм). При сквозной прошивке сравнительно тонких поковок применяют
подкладные кольца (см. рис. 3.8, д). Более толстые поковки прошивают с двух
сторон без подкладного кольца (см. рис. 3.8, г). Диаметр прошивня выбирают не
более 1/3...1/2 наружного диаметра заготовки; при большем диаметре прошивня
заготовка значительно искажается.

57. Ковка

Отрубка — операция отделения части заготовки (см. рис. 3.8, ж) по незамкнутому
контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента. Инструмент
для отрубки — топоры различной формы (рис. 3.8, з). Отрубку применяют для
получения из заготовок большой длины нескольких коротких, для удаления
излишков металла на концах поковок, а также прибыльной и донной частей
слитков и т. п.
При изготовлении небольшой партии поковки с относительно сложной
конфигурацией применяют так называемую штамповку в подкладных штампах (см.
рис. 3.8, к). Подкладной штамп может состоять из одной или двух частей, в
которых имеется полость с конфигурацией поковки или ее отдельного участка. В
подкладных штампах можно изготовлять головки гаечных ключей, диски со
ступицей, втулки с бортом и другие поковки.

58. Ковка

Чертеж поковки составляют на основании разработанного конструктором чертежа готовой
детали с учетом припусков, допусков и напусков (рис. 3.10).

59. Ковка

Припуск — это толщина поверхностного слоя металла поковки, подлежащего
удалению обработкой резанием (снятием стружки) для получения требуемых
размеров и качества поверхности готовой детали. Размеры детали увеличивают на
величину припусков в местах, которые подлежат обработке резанием. Припуск
зависит от размеров поковки, ее конфигурации, типа оборудования, применяемого
для изготовления поковки, и чем больше размеры поковки, тем больше припуск.
Допуск — допустимое отклонение от номинального размера поковки,
проставленного на ее чертеже, т. е. разность между наибольшим и наименьшим
предельными размерами поковки. Допуск назначают на все размеры поковки.
Конфигурацию поковки иногда упрощают за счет напусков.
Напуск — объема металла, добавляемый к поковке сверх припуска для упрощения ее
формы и, следовательно, процесса ковки. Напуски удаляют механической
обработкой.— объема металла, добавляемого к поковке сверх припуска для
упрощения ее формы и, следовательно, процесса ковки. Напуски удаляют
механической обработкой.

60. Ковка

Выбор заготовки осуществляют по ее массе, которая может быть
подсчитана по формуле:
Оборудование для ковки выбирают в зависимости от режима ковки данного
металла или сплава, массы поковки и ее конфигурации. Необходимую
мощность оборудования обычно определяют по приближенным формулам
или справочным таблицам.

61. Ковка

Ковку выполняют на ковочных молотах и ковочных гидравлических прессах.
Молоты — машины динамического, ударного действия для пластического
деформирования металлических заготовок. Продолжительность деформации заготовки
молотом составляет тысячные доли секунды. Металл деформируется за счет
кинетической энергии, накопленной падающими частями молота к моменту их соударения
с заготовкой. Поэтому при выборе молотов руководствуются массой их падающих частей.
Энергия, накопленная падающими частями молота, не вся расходуется на
деформирование заготовки. Часть ее теряется на упругие деформации инструмента и на
колебания шабота — детали, на которую устанавливают нижний боек. Чем больше масса
шабота, тем больше КПД. Практически масса шабота бывает в 15 раз больше массы
падающих частей.

62. Ковка

Видео с работой молота

63. Ковка

64. Ковка

Гидравлические прессы —
машины статического действия,
продолжительность
деформации на них может
составлять от единиц до
десятков секунд. Металл
деформируют, прилагая силы,
создаваемые с помощью
жидкости (водной эмульсии или
минерального масла),
подаваемой в рабочий цилиндр
пресса.
Последовательность операций
ковки устанавливают в
зависимости от конфигурации
поковки и технологических
требований на нее, вида
заготовки (слиток или прокат).

65. Горячая объемная штамповка

Штампом называют инструмент для придания заготовке заданной конфигурации с
помощью штамповки — пластической деформации заготовки давлением либо разделения
ее на части.
Наличие большого разнообразия форм и размеров заготовок, а также сплавов, обусловило
создание различных способов штамповки. В процессе штамповки характер пластического
течения металла в заготовке определяется типом штампа, то этот признак можно считать
основным для классификации способов штамповки.
В зависимости от типа штампа выделяют штамповку в открытых и закрытых штампах.

66. Горячая объемная штамповка

Штамповка в открытых штампах (рис. 3.12, а) характеризуется переменным зазором
между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла
— облой (заусенец), который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной
металл целиком заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой
выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять
высоких требований к точности заготовок по массе. Облой затем обрезают в специальных
штампах. Штамповкой в открытых штампах можно получать поковки практически всех
типов.

67. Горячая объемная штамповка

Штамповка в закрытых штампах (рис. 3.12, б, в) характеризуется тем, что полость штампа
в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной
частями штампа при этом постоянный и небольшой, так что образование облоя в нем не
предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой
штампуют. Нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя — выступ (на
прессах), или наоборот (на молотах).

68. Горячая объемная штамповка

Штамповка в закрытых штампах (рис. 3.12, б, в) характеризуется тем, что полость штампа
в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной
частями штампа при этом постоянный и небольшой, так что образование облоя в нем не
предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой
штампуют. Нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя — выступ (на
прессах), или наоборот (на молотах).

69. Горячая объемная штамповка

Закрытый штамп может иметь две взаимно-перпендикулярные плоскости разъема, т.е.
состоять из трех частей. Такой штамп применяют, в частности, в горизонтально-ковочных
машинах.(рис. 3.12, в)

70. Горячая объемная штамповка

При штамповке в закрытых штампах необходимо соблюдать равенство объемов заготовки
и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при
избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Следовательно, отрезка
заготовок должна быть высокоточной. В этом случае процесс получения заготовки
усложняется. Как правило, штамповкой в закрытых штампах получают диски, колеса,
втулки и кольца. Достоинство штамповки в закрытых штампах — уменьшение расхода
металла, поскольку нет отхода в облой. Поковки, полученные в закрытых штампах, имеют
более благоприятную структуру, так как волокна металла обтекают контур поковки, а не
перерезаются в месте выхода металла в облой. При штамповке в закрытых штампах
металл деформируется в условиях всестороннего неравномерного сжатия при больших
сжимающих напряжениях, чем в открытых штампах. Это позволяет получать большие
степени деформации и штамповать малопластичные сплавы.

71. Горячая объемная штамповка

72. Горячая объемная штамповка

Чертежи поковки составляют по чертежу детали. При получении поковки в открытом
штампе прежде всего необходимо правильно выбрать поверхность разъема, т.е.
поверхность, по которой соприкасаются между собой верхняя и нижняя половины штампа.
Обычно эта поверхность является плоскостью или сочетанием плоскостей.
Плоскость разъема должна быть выбрана такой, чтобы поковка свободно вынималась из
штампа.
В целях облегчения заполнения металлом полости штампа желательно выбрать плоскость
разъема таким образом, чтобы полости штампов имели наименьшую глубину.
При штамповке возможен сдвиг одной половины штампа относительно другой (см. рис.
3.12, а). Чтобы легко контролировать такой сдвиг, плоскость разъема должна пересекать
вертикальную поверхность поковки. Желательно плоскость разъема располагать так,
чтобы естественные уклоны поковки облегчили ее извлечение из штампа.

73. Горячая объемная штамповка

Все пересекающиеся поверхности поковки сопрягаются по радиусам. Это необходимо для
полости штампа для предохранения его от преждевременного износа и поломок. Радиусы
округления зависят от глубины полости. Внутренние радиусы r округления в 3–4 раза
больше, чем наружные радиусы R, равные обычно 1...6 мм.
При штамповке в штампах с одной плоскостью разъема нельзя получить сквозное
отверстие в поковке, поэтому наносят только наметку отверстия с перемычкой (см. рис.
3.13, б), удаляемой впоследствии в специальных штампах. Штамповкой не всегда можно
получить требуемую конфигурацию поковки, поэтому на отдельных участках поковки
могут быть сделаны напуски, упрощающие их форму.

74. Горячая объемная штамповка

Увеличив все размеры спроектированной поковки на величину усадки, получают чертеж
горячей поковки, по которому изготавливают полость штампа. При штамповке в открытых
штампах вокруг основного контура полости выполняют специальную облойную канавку.
Для обеспечения хорошего заполнения металлом полости штампа и повышения его
стойкости особенно большое значение имеет толщина облоя hоб , которую, как и другие
размеры облойной канавки, подсчитывают по формулам в зависимости от конфигурации
поковки. Чертеж поковки при штамповке в закрытых штампах с одной плоскостью
разъема составляют так же, как при штамповке в открытых, но плоскость разъема
выбирают по торцовой наибольшей поверхности детали (см. рис. 3.13, в).

75. Горячая объемная штамповка

Проектируя деталь, следует стремиться к наименьшей разности в площадях поперечных
сечений на различных участках длины детали, избегать тонких стенок, высоких ребер,
длинных отростков и тонких приливов, примыкающих к плоскости разъема.
Необходимо проверять в каждом отдельном случае целесообразность изготовления
деталей из двух или нескольких частей с последующей сваркой и, наоборот,
целесообразность объединения в одной поковке смежных деталей.\
Заготовками для горячей штамповки в большинстве случаев служит прокат круглого,
квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки
разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штамповку ведут и из прутка.
Мерные заготовки получают отрезкой различными способами: на кривошипных прессножницах, механическими пилами, газовой резкой и т.д. Поковки простой конфигурации,
не имеющие большой разности сечений по высоте (длине), обычно штампуют в штампах с
одной полостью – одноручьевых.

76. Горячая объемная штамповка

Ручей — углубление (полость) на соприкасающихся поверхностях штампа, форма которого
соответствует будущей форме заготовки, которую она должна иметь после обработки в
этом ручье.
Фасонные поковки получают путем последовательной формовки в различных ручьях.
Фасонную заготовку обычно получают в заготовительных ручьях штампов. Этот способ в
зависимости от характера производства осуществляют либо в одном многоручьевом
штампе (рис. 3.14), либо в нескольких одноручьевых, установленных на отдельных
штамповочных машинах. В первом случае в одном блоке расположены и полости (ручьи)
для получения фасонной заготовки, и ручьи для окончательного формообразования
поковки.
Ручьи в многоручьевых штампах подразделяют на заготовительные и штамповочные.
К заготовительным ручьям, служащим для получения фасонной заготовки, относятся
протяжной, подкатной, гибочный, площадка для осадки и др.

77. Горячая объемная штамповка

В многоручьевом штампе
чистовой ручей
расположен в центре
штампа, так как при
штамповке наибольшее
усилие возникает в нем.
По краям штампа
располагают ручьи, в
которых деформирующие
силы штамповки
наименьшие

78. Горячая объемная штамповка

Протяжной ручей служит для увеличения длины отдельных участков заготовки за счет
уменьшения площади их поперечного сечения.
Подкатной ручей служит для местного увеличения сечения заготовки (набора металла) за
счет уменьшения сечения рядом лежащих участков, т.е. для распределения объема
металла вдоль оси заготовки в соответствии с распределением его в поковке. При
обработке в подкатном ручье заготовку вращают вокруг оси после каждого удара.
Гибочный ручей применяют только при штамповке поковок, имеющих изогнутую ось; он
служит для придания заготовке формы, соответствующей форме поковки в плоскости
разъема. Из гибочного ручья в следующий ручей заготовку передают с поворотом на 90°
вокруг продольной оси поковки.

79. Горячая объемная штамповка

К штамповочным ручьям относят предварительный (черновой) и окончательный
(чистовой) ручей.
Чистовой ручей служит для получения готовой поковки и по конфигурации точно
соответствует горячей поковке.
Назначение чернового ручья заключается в основном в снижении износа чистового.
При наличии чернового ручья в нем происходит основное формообразование, в
чистовом же ручье получают требуемые размеры поковки. Черновой ручей применяют
при штамповке поковок сложной конфигурации.
При штамповке в открытых штампах черновой ручей облойной канавки не имеет.
Для горячей объемной штамповки применяют следующее оборудование: молоты,
горизонтально-ковочные машины, кривошипные прессы, гидравлические прессы и
машины для специализированных процессов производства.

80. Горячая объемная штамповка

81. Ротационная обжимка

В основе этих способов лежит процесс обжатия (радиальная деформация) прутковой
или трубной заготовки при вращении. При обжимке инструментом заготовки очаг
пластической деформации имеет локальный характер и постоянно перемещается по
заготовке, вследствие чего усилие, действующее на инструмент, меньше, чем при
штамповке.
Вальцовкой (вальцеванием) называют деформирование прутковых (или полосовых)
заготовок в ковочных вальцах (штампах, вращающихся в противоположные стороны).
При вальцовке на двух валах закрепляют вальцы - секторные штампы, имеющие ручьи 4
(рис.3.16, а).

82. Ротационная обжимка

Редуцированием называют способ формообразования давлением сплошных и полых
деталей — тел вращения переменного сечения вдоль оси. Редуцирование методом
ротационного обжатия осуществляют как в горячем, так и в холодном состоянии на
ротационно-ковочных машинах. На этих машинах происходит деформирование
(радиальное обжатие), подобное операции протяжки и заключающееся в местном
обжатии заготовки по ее периметру.

83. Ротационная обжимка

Поперечно-клиновая прокатка (рис. 3.16, в) позволяет получать заготовки валов и осей
с резкими ступенчатыми переходами диаметром от 12 до 130 мм. Деформирование
можно осуществлять инструментом в виде двух валков, валка и сегмента или двух
плоских плит. Наиболее рационально использование инструмента в виде двух плоских
клиновых плит, который прост в изготовлении и обеспечивает получение валов
сложной конфигурации с высокой точностью. Заготовка 2 из круглого прокатанного
прутка после нагрева автоматически перемещается в рабочую зону плоскоклиновых
плит 9, закрепленных в подвижных салазках стана. Далее заготовка прокатывается
между двумя плоскоклиновыми плитами 9, совершающими прямолинейное движение.

84. Ротационная обжимка

Раскатка – процесс получения кольцевых заготовок на раскаточных машинах между
роликами разных диаметров до требуемого размера.
Особенно широко раскатку применяют при
производстве колец подшипников (рис. 3.16, г).
Заготовка 2 представляет собой кольцо с
меньшим диаметром и большей толщиной
стенки, чем у поковки. При подаче и заготовке
2, надетой на валок 12, быстро вращающегося
валка 10 заготовка 2 и валок 12 начинают
вращаться. При дальнейшем сближении валков
12 и 10 увеличиваются наружный диаметр
заготовки за счет уменьшения ее толщины и
происходит ее контакт с направляющим
роликом 11, обеспечивающим получение
поковки правильной кольцевой формы. После
касания поковкой контрольного ролика 13
раскатка прекращается

85. Ротационная обжимка

Горячая накатка зубчатых колес широко применяется, в частности, в автомобильной и
тракторной промышленности. Сущность процесса — обжатие нагретой штучной или
прутковой заготовки в зубчатых валках.
Зубчатый валок получает принудительное вращение и радиальное перемещение.
Благодаря радиальному усилию зубчатый валок, постепенно вдавливаясь в заготовку,
формует на ней зубья. После накатки прутковой заготовки ее разрезают на отдельные
шестерни на полуавтоматических установках. Изготовление зубчатых колес методом
горячего накатывания повышает износостойкость и усталостную прочность зубьев на
30...50%.
Видео

86. Холодная штамповка

Холодную штамповку проводят без предварительного нагрева заготовки (в условиях
холодной деформации). Разнообразные операции холодной штамповки по характеру
деформации объединяют в две группы: разделительные и формоизменяющие. К
разделительным относят операции, в результате которых происходит полное или
частичное отделение одной части материала от другой по замкнутому или
незамкнутому контуру, а к формоизменяющим — операции, в результате которых
происходит изменение формы и размеров заготовки, перераспределение и заданное
перемещение объема металла.

87. Холодная штамповка

Листовая штамповка
Раскрой материала. Под раскроем
следует понимать разметку
расположения штампуемых
заготовок (деталей) на
металлической полосе, ленте, листе
и последующее вырубание (или
высечку) их из металла полосы и т. д.
Существует три типа раскроя: с
отходами (перемычками) по всему
контуру вырубаемой детали
(заготовки); с частичными отходами
по краям и торцам полосы (ленты);
без отходов.
η=
∑