Технологические процессы изготовления заготовок методами пластической деформации
Для получения деталей применяют различные заготовки. Металлические заготовки изготавливают литьем, прокаткой, ковкой, штамповкой и другими способами.
Методами пластической деформации получают заготовки и» стали, цветных металлов и их сплавов, а также пластмасс, резины, многих керамических материалов и др. Широкое распространение методов пластической деформации обусловливается их высокой производительностью и высоким качеством изготавливаемых изделий. Важной задачей технологии является получение заготовок, максимально приближавшихся по форме и размерам к готовым деталям. Заготовки, получаемые методами пластической деформации, имеют минимальные припуски на механическую обработку, а иногда и не требуют ее вовсе. Структура металлической заготовки и ее механические свойства после пластической деформации улучшаются.
Обработка металлов давлением основана на пластической деформации. Этим методом изготавливают заготовки и изделия массой от нескольких граммов до сотен тонн из металлов и сплавов. Обработка металлов давлением включает: прокатку, ковку, штамповку, прессование и волочение. Это один из прогрессивных и распространенных методов получения заготовок деталей машин.
Обработка металлов давлением основана на свойстве пластичности обрабатываемого материала. Пластичность - это способность материала изменять свою форму необратимо и не разрушаясь под действием внешних сил. При обработке давлением изменяется форма заготовки без изменения ее массы.
Обработке давлением можно подвергать только те материалы, которые обладают пластичностью в холодном иди нагретом состоянии. Например, чугун обрабатывать давлением нельзя. Пластичность сплавов зависит от их состава, температуры деформирования (чем выше температура, тем больше пластичность; однако температура деформирования не должна превышать значения 0,4 Тпл), степени деформирования (с повышением степени деформирования пластичность уменьшается).
Пластическая деформация твердых тел происходит в результате смещения атомов по кристаллографическим плоскостям, в которых расположено наибольшее количество атомов. В результате искажения кристаллической решетки — наклепа при деформации в холодном состоянии свойства кристалла изменяются: увеличивается твердость, прочность, хрупкость; уменьшается пластичность, вязкость, коррозийная стойкость, электропроводность. Для восстановления пластических свойств, устранения наклепа производят раскристаллизационный отжиг, после которого материал приобретает прежние свойства. При этом материал из неустойчивого состояния наклепа постепенно переходит в устойчивое, равновесное состояние.
Прокатка является наиболее распространенным методом обработки давлением. Прокатке подвергают около 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов и сплавов. Суть прокатки состоит в пластическом деформировании заготовки между вращающимися валками прокатного стана.
Прокатанный металл используют непосредственно в конструкциях машин, механизмов оборудования, из него изготавливают металлические конструкции мостов, ферм, станины, клепаные и сварные изделия, железобетонные конструкции и др; он же служит заготовкой для механических цехов, а также для последующей ковки и штамповки.
Геометрическая форма поперечного сечения прокатного изделия называется его профилем, совокупность профилей разных размеров — сортаментом. Сортамент прокатанной продукции отличается огромным разнообразием и делится на пять групп:
I. Сортовой прокат, который подразделяется на две подгруппы:
а) профили простой геометрической формы (прямоугольник, квадрат, круг и др.)
б) профили сложной фасонной геометрической формы (швеллер, рельс, двутавровая балка и др.).
2. Листовой прокат, который также подразделяется на две
подгруппы:
а) тонколистовой (для стали толщиной 0,2—4 мм; для цветных металлов — 0,05 — 2 мм);
6) толстолистовой(4—60 мм для стали и до 25 мм для цветных металлов). Листовой прокат толщиной менее 0,2 мм называется фольгой.
3. Трубный прокат разделяется на:
а) бесшовные трубы (для стали диаметром 30—650 мм)
6) сварные (для стали диаметром 10—1420 мм). .
4. Периодический прокат. Профили этой группы проката представляют собой заготовку, геометрическая форма и площадь поперечного сечения которой периодически изменяется по ее длине. Периодический прокат применяется как заготовка для последующей штамповки.
5. Специальный прокат. Сюда относятся колеса, кольца, бандажи, шарики для шарикоподшипников и другая продукция законченной формы.
К основным технико-экономическим показателям прокатного производства относятся: расход металла на 1 т готовой продукции; часовая производительность прокатного стана; скорость прокатки; общая мощность главных приводов (кВт); выпуск продукции на единицу мощности главных приводов; выход годного проката (%); расход топлива на 1 т годного проката (тыс.кал.), энергии (кВт-ч); качество выпускаемой продукции; себестоимость продукции по видам сортамента; производительность труда.
Эти технико-экономические показатели характеризуют наличие и использование орудий труда — главной по своему значению и удельному весу части основных фондов предприятия. Расход металла на I т продукции рассчитывается по формуле:
где а, б и с — потери металла при прокатке соответственно на угар, обрезы и брак, t; G — вес готового проката, т; Кр — расходный коэффициент, характеризующий количество металла, израсходованного на 1 т годного проката.
Скорость прокатки можно определить по формуле: , где Д — диаметр валков, мм; n — число оборотов валков в минуту.
Часовая производительность прокатного стана Р: ,где 3600 — число секунд в 1 ч; Т — период прокатки, с; В g — масса слитков, т.
В структуре себестоимости продукции прокатного производства около 90% составляют затраты на металл. Из этого можно сделать вывод, что наиболее эффективными факторами снижения себестоимости продукции в прокатном производстве являются: снижение потерь металла по переделам; производство проката с минусовыми отклонениями; снижение брака; вторичное использование отходов.
К широко распространенным, методам обработки металлов давлением относятся ковка и объемная штамповка. Это — способы изготовления изделий, называемых поковками. Ковка — единственно возможный способ изготовления крупных изделий весом более 250 т типа валов гидрогенераторов, турбинных дисков, коленчатых валов судовых двигателей, валков прокатных станов и /т.п.
Ковку называют "свободной", потому что металл, пластически деформируясь под действием бойков молота или пресса, перемешается свободно в том направлении, где испытывает наименьшее сопротивление.
Специальные формы при ковке не применяют. Заготовка, которой является слиток, профильный или периодический прокат, помещается на плиту (наковальню.). Чередование в определенной последовательности основных и вспомогательных операций составляет процесс свободной ковки. К операциям свободной ковки относятся: осадка, прошивка, протяжка, гибка, рубка, скручивание и др.
При получении изделий методом объемной штамповки применяют специальную оснастку — штампы. Штампы — это металлическая пресс-форма, имеющая полость, размеры и конфигурация которой соответствуют размерам и конфигурации будущей детали. Объемная штамповка имеет ряд преимуществ по сравнению с ковкой.
Объемной штамповкой можно получать поковки сложной конфигурации, более высокой точности размеров и качества поверхности. Припуск на механическую обработку значительно {в 3-4 раза) ниже, чем при ковке, а следовательно, меньше потери металла в стружку и меньше объем последующей обработки. Кроме того, штамповка во много раз производительнее ковки. Поэтому объемную штамповку экономически целесообразнее применять в серийном и массовом производстве.
Максимальный вес поковок, получаемых объемной штамповкой, составляет 3 т. Объемной штамповкой производят заготовки ответственных деталей автомобилей, тракторов, самолетов, станков и т.п. Кроме объемной штамповки, существует листовая. Исходной заготовкой при листовой штамповке служит листовой прокат. Для изготовления деталей из тонколистового проката применяют холодную штамповку, при толстолистовой исходной заготовке (более 10 мм толщиной)— горячую.
Листовой штамповкой получают широкую номенклатуру деталей типа шайб, колец, чашек, скоб, втулок, элементов крепления, облицовки автомобиля и т.д. из малоуглеродистой, нержавеющей и других сталей; а также из сплавов на основе меди, алюминия, магния и др. К операциям листовой штамповки относятся: отрезка, вырубка по контуру, пробивка отверстий, гибка, вытяжка, обжим, отбортовка и др.
Достоинствами листовой штамповки являются: высокая производительность (30 000—40 000 деталей в смену с одного штампа), высокие точность размеров и качество поверхности получаемых деталей, широкие возможности автоматизации, технологического процесса.
К обработке металлов давлением относится также процесс волочения. Волочением называют процесс пластического деформирования заготовки путем ее протягивания через отверстие волоки или волочильной доски волочильного стана. В результате обрабатываемая заготовка приобретает сечение, размеры и форма которого соответствует размерам и форме этого отверстия. Исходной заготовкой для волочения служит катаный и прессованный металл. Волочение — это холодный вид обработки, давлением, в процессе которого заготовка упрочняется. Для снятия наклепа проводят рекристаллизацией отжиг. Волочением получают проволоку диаметром от 4 до 0,001 мм, прутки различного профиля.
Дата добавления: 2016-05-05; просмотров: 1603;