Основы обработки металлов давлением

1. ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ (ОМД)

2. Обработка металлов давлением

Обработка металлов давлением заключается в пластическом изменении
формы и размеров деталей посредством их деформирования.
Основные задачи пластического деформирования:
- формообразование;
- улучшение структуры металла с целью повышения его
физико-механически свойств.
Исходными материалами ОМД являются слитки или заготовки массой 3...8
т, редко до 300 т (для получения специальных поковок).

3. Область применения ОМД

В автомобиле- и тракторостроении широко используется продукция
прокатного производства: лист, трубы, сортовой прокат.
Методом объемной штамповки получают заготовки для ответственных
деталей (коленчатые валы, крестовины кардана, шатуны и т.д.).
Листовая штамповка используется
при изготовлении кузовов легковых
автомобилей, кабин грузовых
автомобилей и тракторов и т.д.

4.

5. Величина деформации при обработке давлением

Абсолютные деформации:
Dh h0 h1
- обжатие
Dl l1 l0
- удлинение
B0
Db b1 b0 - уширение
Относительные деформации:
- относительное обжатие
b ( b1 b0 ) / b0 Db / b0
B1
D0
A0
h ( h0 h1 ) / h0 Dh / h0
Dh
h0
- относительное уширение
l ( l1 l 0 ) / l 0 Dl / l 0
- относительное удлинение
h1
A1
b0
b1
Коэффициенты деформации
h1 / h0 - коэффициент обжатия
l1 / l0 - коэффициент удлинения (вытяжка)
b1 / b0
C0
- коэффициент уширения
D1
C1
l0
l1

6. Схемы деформации

DI
D II
D III

7. Основные законы пластической деформации

• Закон постоянства объема
Используется: при определении объема
исходного металла; определения числа
переходов.
• Закон наименьшего сопротивления
Используется: при определении формы
поперечного сечения заготовки.
• Закон подобия
Используется: при моделировании обработки
крупногабаритных заготовок.

8. Закон постоянства объема

При первичной обработке давлением плотность металла изменяется
0,1...0,2%, за счет упругого уменьшения межатомных расстояний, которым
можно пренебречь.
h b l
1 1 1 1
h b l
2 2 2
h b l h b l
1 1 1
2 2 2
Логарифмируя полученное уравнение, найдем:
h
b
l
1
1
ln ln ln 1 0
h
b
l
2
2
2
или
0,
h
b
l
то есть при пластической деформации алгебраическая сумма трех главных
деформаций равна 0.

9. Закон наименьшего сопротивления

Каждая элементарная частица деформируемого тела перемещается в
направлении наименьшего сопротивления перпендикулярно действию
нагрузки (сил).
Р
А
А-А
А
1
3
2
4
Направление течения металла при осадке прямоугольного бруса
с большим коэффициентом трения

10. Закон подобия

Vн
b1
VМОД
b
h1
h
Fн
F
l
l1
Соотношение соответствующих сторон:
h b l M
h b l
1 1 1
где М – масштаб моделирования.
Отношения полных усилий деформации пропорциональны отношению
площадей сечения и равно квадрату масштабного моделирования:
P
F
Н Н M2
P
F
мод
мод

11. Пластичность

12.

13.

14.

Трекр < 0,3 Тпл

15.

Трекр > 0,6 Тпл

16. Нагревательные устройства

• по источнику энергии (пламенные и электрические);
• по назначению (прокатные, термические, кузнечные);
• по принципу действия (камерные и методические).
а)
б)
д)
в)
t1
е)
t2
а – шахтная нагревательная печь; б – камерная печь с выдвижным
подом; в – методическая печь; г – кузнечный горн; д – камерная
электрическая печь; е – установка индукционного нагрева

17. График нагрева заготовки

Температура, K
1
2
нагрев
остывание
3
Тk1
Тmax1
Время, с
1
1 – температура поверхности;
2 – температура сердцевины;
3 – разность температур между поверхностью и сердцевиной

18. Основные способы обработки давлением

а
г
б
в
д
е
а – прокатка; б – волочение; в – прессование; г – свободная ковка;
д – объемная штамповка; е – листовая штамповка

19.

Основные способы обработки
давлением
• Прокатка заключается в обжатии заготовки между двумя
вращающимися валками прокатного стана, в результате чего
толщина заготовки уменьшается, а длина и ширина
увеличивается.
• Волочение заключается в протягивании заготовки через
отверстие в матрице, площадь поперечного сечения заготовки
уменьшается и получает форму сечения отверстия матрицы.
• Прессование заключается в продавливании заготовки,
находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы,
форма и размеры которого определяют форму и сечение
прессуемого изделия – прутков, труб и фасонных профилей.
• Ковка (свободная ковка) заключается в обжатии заготовки
между верхним и нижним байками с применением
разнообразного кузнечного инструмента.

20.

Основные способы обработки
давлением
• Штамповкой называют процесс деформации
металла в штампах. Различают объемную горячую и
холодную листовую штамповку. При объемной
штамповке предварительно нагретую заготовку
деформируют в замкнутой полости штампа, формы и
размеры которой определяют форму и размеры
получаемой поковки.
• Листовая штамповка состоит в деформации в
холодном состоянии листовой исходной заготовки в
штампе, имеющем матрицы с прижимным кольцом и
пуансоном.