Обработка металлов давлением – ОМД: разновидности и особенности технологии

Способы обработки металлов давлением

Череповецкий завод металлоконструкций занимается обработкой металла под давлением. У нас вы можете заказать эту услугу по доступной цене, заполнив заявкой на сайте или позвонив нам.

Процесс обработки металла под давлением заключается в придании материалу необходимых размеров, формы и других свойств путем деформации без нарушения сплошности.

Особенности обработки давлением металлоконструкций:

• значительное уменьшение металлических отходов (до 20-70%) в сравнении с процессом обработки методом резки;
• повышение производительности труда на предприятии;
• получение металла с наилучшими служебными свойствами (прочностью, устойчивостью к износу и т. д.) при наименьшем весе.

Физические особенности процесса обработки

Данный процесс состоит в том, что на атомы материала воздействует внешняя нагрузка, уровень которой больше значения упругости. Такой процесс называется пластической деформацией, в ходе которой меняются различные параметры металла.

В зависимости от условия проведения, различают два основных способа обработки металла под давлением:

1. Горячий. Он выполняется в том случае, если температура обработки выше температуры, при которой металл рекристаллизуется.
2. Холодная. Соответственно, такой способ обработки возможен, если температура ниже температуры рекристаллизации.

Виды обработки металлов давлением

Существует несколько основных способов обработки давлением изделий из металла:

• прокатка;
• ковка;
• прессование;
• волочение;
• объемное штампование;
• листовое штампование;
• обработка комбинированными способами.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Прокатка металла

В чем заключается процедура прокатки? Это обработка металла давлением, в процессе которой на материал действуют прокатные валки. Для выполнения этой операции необходимо специализированное оснащение. Цель прокатки – сокращение размеров металлической детали, а также придание ей любой формы.

На сегодняшний момент прокатка металла выполняется по трем технологиям, для каждой из которых необходимо специализированное оборудование.

• Продольная – это один из самых популярных видов прокатки. Сущность метода заключается в том, что металлическая заготовка движется между двумя валками, которые вращаются в противоположные стороны, и сжимается до толщины зазора между ними.
• Поперечная – вид прокатки, в ходе которого обрабатываются металлические изделия вращения (например, шары или цилиндры). Не предполагает поступательное движение металла.
• Поперечно-винтовая – это прокатка, с помощью которой обрабатываются полые металлические изделия. Процедура представляет собой нечто среднее между двумя предыдущими.

Ковка металла

Ковка относится к методам обработки металла, которые возможны только под действием высокой температуры. Перед началом операции заготовку необходимо нагреть (при этом, уровень температуры зависит от марки металла). Затем приступают к непосредственной обработке изделия по одной из трех возможных технологий:

• штамповка;
• ручная ковка;
• ковка на пневматическом, паровоздушном или гидравлическом оборудовании.

Свободный вид ковки (т. е. машинный или ручной) предполагает отсутствие ограничение детали и возможность принимать любое положение в пространстве. Ручная чаще всего используется для малого количества изделий в кузнечных мастерских.

Технология обработки металла методом штамповки или машинным подразумевает размещение заготовки в матрице штампа, которая препятствует ее свободному движению. В результате изделие принимает форму, которая имеет полость матрицы.

Ковка наиболее часто применяется при единичном и мелкосерийном производстве. В ходе такой операции предварительно нагретую заготовку помещают между бойками – ударными частями молотка. При этом в качестве подкладного инструмента могут выступать: раскатка, топор или обжимки.

Прессование

Процедура прессования предполагает вытеснение металла из полости в матрице через специальное отверстие при помощи мощного пресса. Этот процесс применяется для деталей, изготовленных из хрупкого металла. Таким методом получают изделия полого или сплошного профиля, выполненного из алюминиевого, титанового и других сплавов.

Процедура бывает двух разновидностей – холодной и горячей, в зависимости от материала изготовления заготовки. Предварительная обработка под высокой температурой необязательна для деталей из пластичных металлов (меди, цинка и так далее). А непрочные металлы подвергаются прессованию только после нагрева детали и инструмента.

Прессование выполняется на оборудовании со сменной матрицей. Процедура позволяет изготавливать детали любых габаритов и формы, которые вам нужны.

Волочение

Волочение выполняется при помощи специализированного инструмента – фильеры или, по-другому, волоки. В ходе процедуры металлическая деталь проходит через отверстие в инструменте, в результате чего формируется изделие с необходимым профилем поперечного сечения. Наиболее часто волочение применяется для производства проволоки, в ходе которого заготовка протягивается через ряд волок, в итоге превращаясь в готовую деталь.

Волочение классифицируется по различным признакам. Оно может быть:

• сухим (для этого используется стружка из мыла);
• мокрым (если используется эмульсия из мыла).

По чистоте поверхности волочение бывает:

По кратности переходов:

• однократным (выполняется всего за один переход);
• многократным (выполняется за несколько операций, в результате которых габариты сечения постепенно уменьшаются).

По уровню температуры:

Объемная штамповка

Объемная штамповка – это вид обработки металла давлением, который заключается в том, что получение необходимой формы детали осуществляется с помощью штампа. При этом внутренняя полость, сформированная его элементами, препятствует движению металла в ненужном направлении.

Штампы бывают открытыми и закрытыми. В первых предусмотрен специальный зазор, в который выдавливаются излишки металла. Их применение позволяет не придерживаться точной массы обрабатываемой детали. Использование открытых штампов вынуждает специалистов заниматься удаление облоя, который образуется по контуру готового изделия.

Между элементами закрытого штампа отсутствует зазор, поэтому формирование изделие происходит в замкнутом в пространстве. Для использования такого штампа необходимо точно рассчитать массу и объем металлического материала.

Листовая штамповка

При помощи данной процедуры получают изделия из металла листового проката. В зависимости от желаемого результата процесс листовой штамповки подразделяется на два вида:

• разделительная;
• формообразующая.

В результате листовой штамповки получается готовое изделие, которое не нужно подвергать последующей обработке механическим способом. Для получения такого результата детали прессов должны быть изготовлены с высокой точностью и хорошо разработаны.

Наиболее распространенный вид обработки металла – листовая штамповка. Он активно используется во всех промышленных областях. По такой технологии изготавливают мелкие детали радиоэлектронных устройств и габаритные кузова автомобилей.

Обработка комбинированными методами

Комбинирование нескольких методов обработки металла давлением позволяет в результате получить изделие, которое полностью отвечает все вашим требованиям эксплуатации.

Один из комбинированных методов – это сочетание давления и сварки. Это дает возможность сделать процесс более простым и бюджетным, а также получить изделие с заданными параметрами. Однако, важно помнить, что, при использовании данного способа, место сварки может стать уязвимой частью конструкции.

Другой пример комбинированного метода – совмещение вытяжки и обжига. С его помощью можно легко уменьшить диаметр конечного изделия. А также можно добиться смены толщины продукта в процессе деформации.

Комбинируя холодный и горячий методы обработки давлением, легко добиться высокой прочности изделия.

Влияние давления на металл подразумевает использования технологических процессов, основанных на законах физики. При этом повышается производительность труда и конечные качества изделия.

Самым первым методом воздействия на металлические изделия с помощью давления является ковка, которая появилась благодаря выплавке металла и позволила изготавливать людям надежные и долговечные орудия труда.

Заказать услугу в ЧЗМК

Вы можете заказать обработку металла давлением в Череповецком заводе металлоконструкций. Мы работаем для вас более 55 лет. В нашей команде – только квалифицированные специалисты с большим опытом работы. Мы работаем быстро и качественно на современном оборудовании. За ходом процесса вы можете наблюдать самостоятельно с помощью онлайн-трансляции из производственных цехов.

Преимущества работы с нашим заводом:

• гарантия на изделия от 12 до 24 месяцев;
• выполнение заказов любой сложности и объемов;
• доставка во все регионы России;
• удобные способы оплаты (наличными или банковской картой).

Для оформления заказа звоните нам или оставляйте заявку на сайте. Мы с удовольствием проконсультируем вас и поможем определиться с выбором.

Основные способы обработки металлов давлением

Основные понятия обработки металлов давлением: сущность технологии и особенности производственного процесса. Разница между холодным и горячим методами обработки. Основные виды обработки металлов давлением.

Обработку металлов давлением активно используют в современной промышленности. Данная отрасль металлообработки основана на пластичной деформации материала под действием внешних сил. Особенностью технологии является повышение физических и механических свойств в процессе изменения формы заготовки.

Деформация может быть упругой или пластичной. В первом случае после прекращения воздействия внешних сил заготовка восстанавливает первоначальные размеры. Во втором случае изделие сохраняет полученную форму. Полное изменение формы заготовки является суммой упругой и пластинчатой деформаций.

Технология обработки металлов давлением

Сущность обработки давлением заключается в изменении первоначальной формы заготовки под действием внешних сил. Такой метод позволяет получать изделия сложной формы. Вместе с этим улучшается кристаллическая структура материала и повышаются его механические свойства.

Способы обработки металлов давлением отличаются степенью нагрева заготовки. Холодный метод характеризуется температурой, значение которой ниже порога рекристаллизации металла. В этом случае для изменения формы к заготовке необходимо прикладывать значительные усилия. Горячий вид обработки отличается высокой степенью нагрева заготовки, который превышает температуру рекристаллизации.

Холодную штамповку считают экономным технологическим процессом. Уровень отходов металла не превышает 10 %. Для горячей обработки этот показатель составляет 20–25 %. Для сравнения: при механической металлообработке заготовок уровень отходов в виде стружки может достигать 50 %.

Рассмотрим основные способы обработки металлов давлением, а также особенности технологических процессов.

Прокатка металлов

При прокатке металлов основными инструментами, воздействующими на заготовку, являются специальные валки. От их формы зависят тип и структура будущего изделия.

Комплекс оборудования по производству деталей называется прокатным станом. С его помощью выпускают детали как холодным, так и горячим способом.

Существует три способа прокатки:

1. Продольная. Самый популярный метод обработки. Заготовку пропускают между двумя валками, которые вращаются в противоположные стороны. Изменение размеров готового проката производят путем регулировки зазора между рабочими элементами.
2. Поперечная. Способ характеризуется отсутствием поступательных движений в процессе обработки. Применяется для изготовления деталей цилиндрической формы: шаров, втулок и прочих тел вращения.
3. Поперчено/продольно-винтовая. Валки располагаются под определенным углом к заготовке. Таким образом металлу придают вращательное и поступательное движение. С помощью винтовой прокатки изготавливают сверла, цельнокатаные трубы, оси, а также изделия полой структуры.

На долю данной технологии приходится около 80 % всей выплавляемой стали. Поэтому методы производства постоянно совершенствуются. Например, на передовых предприятиях сейчас внедряют технологию бесконечной холодной прокатки. Для этого на стан устанавливают сварочную машину. Она соединяет рулоны или заготовки между собой. Таким образом на стан поступает фактически «бесконечная» полоса.

Ковка

Высокотемпературная операция, которая известна еще с древних времен. Степень нагрева зависит от характеристик металла. Как правило, температурный показатель не превышает 1000 °C. Этого достаточно для потери слитком прочности и приобретения повышенной пластичности, что позволяет мастеру кузнечного дела изготавливать различные детали для нужд производства или украшения интерьера.

Технологический процесс состоит из следующих этапов:

1. Разделка слитка на части заданных размеров.
2. Порубка – операция обработки наружной поверхности заготовки.
3. Получение чернового варианта изделия. Для этого удаляют лишний материал.
4. Удлинение детали путем уменьшения ее поперечного сечения. Такую операцию называют вытяжкой.
5. Пробой отверстий необходимого диаметра выполняют с помощью специального инструмента.
6. В случае необходимости изделию придают изгиб с помощью шаблона.
7. Завершающие операции. Это может быть чеканка, изменение рельефа или создание надписи на изделии.

Для ковки в промышленных условиях используют плоские бойки, которые представляют собой параллельные плиты и гидравлический пресс.

• улучшение механических свойств;
• возможность обработки деталей больших размеров, массой до 250 тонн;
• высокая автоматизация;
• низкая себестоимость производства.

Прессование

Одна из разновидностей обработки металлов давлением. Слиток закладывают в специальную форму закрытого типа. Пуансон вытесняет изделие из полости матрицы. В качестве силового агрегата используют мощный пресс.

Методом прессования изготавливают детали с различным профилем. В качестве основного материала используют металлы с высокой хрупкостью:

• медь;
• алюминий;
• олово;
• магний;
• титановые сплавы.

Использование сменной матрицы позволяет изготавливать детали различной формы.

Волочение

Самый востребованный метод в трубном производстве. Суть производственного процесса заключается в протягивании болванки через фильеру. Так называют специальные волоки, размер которых меньше поперечного сечения заготовки.

Наиболее распространенными методами волочения являются:

• безоправочное;
• профилировочное;
• длиннооправочное;
• короткооправочное;
• на самоустанавливающейся оправке.

В зависимости от требований технологического процесса заготовку могут подвергнуть предварительному нагреву. При использовании болванки большого размера ее могут пропускать через несколько фильер с постепенным уменьшением величины сечения.

Валки обычно изготавливают из инструментальной стали или твердых сплавов.

С помощью волочения можно изготовить детали с высокой точностью, например проволоку толщиной несколько микрометров.

К слиткам для волочения предъявляют повышенные требования, поскольку большая часть дефектов переходит на готовое изделие.

Основным недостатком безоправочного волочения при производстве труб является низкое качество внутренней поверхности.

Объемная штамповка

Одна из самых распространенных технологий – обработка металла давлением. Предварительно нагретая болванка подвергается серии последовательных деформаций без нарушения целостности. Для придания слитку окончательной формы используют специальные объемные штампы, которые повторяют контуры будущего изделия.

Термин объемная указывает на то, что геометрия и габариты заготовки меняются одновременно в двух или трех измерениях.

В качестве проката чаще всего используют материалы круглого или прямоугольного сечения.

Листовая штамповка

Разновидность технологии обработки металлов давлением, с помощью которой изготавливают плоские и объемные тонкостенные изделия из материала листового типа.

Листовую штамповку применяют для изготовления большого количества идентичных деталей высокой точности. В качестве материала применяют различные металлы и сплавы, а также некоторые виды пластмасс.

Существует множество разновидностей рабочего оборудования:

• кривошипно-шатунные;
• гидравлические;
• радиально-ковочные;
• электромагнитные.

Диапазон применения технологии очень широк: от производства тонкостенных корпусов для бытовой техники до изготовления элементов крупных морских судов.

Обработка металлов давлением – востребованная технология в современной промышленности. Ее используют как для изготовления заготовок, так и в качестве способа производства готовых изделий. Сейчас наиболее востребованным методом обработки металлов давлением является прокатка. Возможна ли ситуация, когда на первый план выйдут другие технологии? Напишите ваше мнение в блоке комментариев.

Технология обработки металлов давлением

Процесс обработки металлов давлением (ОМД) – это придание материалу требуемой формы, размеров, физико-механических свойств без нарушения его сплошности путем пластической деформации. Обработка металлов давлением основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил. Нарушение сплошности строения материала деформируемой заготовки в большинстве случаев недопустимо и приводит к браку.

а – прокатка; б – прессование; в – волочение;

г – ковка; д – штамповка; е – вытяжка

Рисунок 13 – Схемы основных видов обработки металлов давлением

Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида:

1) для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения. Основными разновидностями таких процессов являются прокатка (рис. 13 а), прессование (рис. 13 б) и волочение (рис. 13 в).

2) для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих приближенно формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества. Основными разновидностями таких процессов являются ковка (рис. 13 г) и штамповка (рис. 13 д).

Прокатное производство.

Прокатке подвергают до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. При прокатке металл пластически деформируется вращающимися валками. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными. Выделяют три основных вида прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую.

При продольной прокатке (рис. 13 а, 14 а) заготовка 2 деформируется между двумя валками 1, вращающимися в разные стороны, и перемещается перпендикулярно к осям валков. При поперечной прокатке (рис. 14 б) валки 1, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке 2 и деформируют ее. При поперчно-винтовой прокатке (рис. 14 в) валки 1 расположены под углом и сообщают заготовке 2 при деформировании вращательное и поступательное движения.

Для нормального протекания процесса, особенно для его начала в период захвата, необходима определенная величина сил трения. Со стороны валков на заготовку действуют нормальные силы N и сила трения T. Для обеспечения захвата заготовки валками необходимо, чтобы тангенс угла захвата был меньше коэффициента трения. При горячей прокатке стали гладкими валками угол захвата равен 15-24°, при холодной – 5-8°.

Рисунок 14 – Схема основных видов прокатки

Таким образом, степень обжатия заготовки при прокатке в значительной степени определяется углом захвата или коэффициентом трения между валками и заготовкой. Для его увеличения часто на поверхность валков наносят риски, рифления, специальные наплавочные валики, повышая тем самым допустимую величину абсолютного обжатия.

Инструментом прокатки являются валки, которые могут быть гладкими для проката листов, полос либо с фигурными вырезами – ручьями. Совокупность соответствующих вырезов в верхнем и нижнем валках образует калибр. Пара валков обычно имеет несколько калибров.

Форму поперечного сечения продукции, получаемой при прокатке, называют профилем. Совокупность форм и размеров профилей, получаемых прокаткой, называют сортаментом (рис. 15).

Хотя сортамент прокатных изделий весьма обширен, все же пред­ставляется возможным весь прокат разбить на следующие основные четыре группы: сортовой, листовой, трубы, специальные виды проката (бандажи, колеса, периодические профили и пр.). Наиболее разнообразной является группа сортового проката, который подразделяется на простые и фасонные профили. Прокат в виде круга, квадрата, полос плоского сечения относится к простым профилям. Прокат сложного поперечного сечения относится к фасонным профилям.

Рисунок 15 – Разновидности профилей проката

В зависимости от назначения фасонные профили подразделяются на профили общего или массового потребления (угловой профиль, швеллеры, двутавровые балки, шестигранные профили и др.) и профили специального назначения (рельсы железнодорожные широкой и узкой колеи, рельсы трамвайные, профили сельскохозяйственного машиностроения, электропромышленности, нефтяной промышленности и др.). В прокатных цехах производят более 1600 размеров простых профилей, более 1100 фасонных профилей общего потребления и примерно 1350 размеров профилей специального назначения.

Волочение металла — это процесс протягивания прутка через отверстие, размеры которого меньше, чем исходные размеры прутка. При этом длина прутка увеличивается, а поперечное сечение приобретает форму отверстия с одновременным уменьшением поперечного сечения. Волочение выполняется тяговым усилием, приложенным к переднему концу обрабатываемой заготовки. Волочение производят в холодном состоянии. Данным способом получают проволоку всех видов, прутки с высокой точностью поперечных размеров и трубы разнообразных сечений.

Основной инструмент при волочении сплошных профилей – волоки различной конструкции, а при волочении полых профилей – волоки и оправки к ним. Волочение осуществляют на волочильных станах, состоящих из тянущего устройства и волочильного инструмента.

Обработка металла волочением находит широкое применение в металлургической, кабельной и машиностроительной промышленности. Волочением получают проволоку с минимальным диаметром 0,002 мм, прутки диаметром до 100 мм, причем не только круглого сечения, трубы главным образом небольшого диаметра и с тонкой стенкой. Волочением обрабатывают стали разнообразного химического состава, прецизионные сплавы, а также практически все цветные металлы (золото, серебро, медь, алюминий, и др.) и их сплавы. Изделия, полученные волочением, обладают высоким качеством поверхности и высокой точностью размеров поперечного сечения. Если изделию требуется придать в основном эти характеристики, то такой вид обработки называют калибровкой.

Волочение выгодно отличается от механической обработки металла резанием (строганием), фрезерованием, обточкой и прочее, т. к. при этом отсутствуют отходы металла в виде стружки, а сам процесс заметно производительнее и менее трудоемок. Волочением можно изготовлять полые и сплошные изделия часто сложного поперечного сечения, производство которых другими способами не всегда представляется возможным (например, тонкие изделия, прутки значительной длины).

При волочении ряда профилей (квадратный, треугольный, шестиугольный) используют составные волоки, которые отличаются высокой универсальностью, т. к. в одной и той же волоке, меняя профиль отверстия соответствующей перестановкой отдельных пластин, можно получать различные размеры профиля. Кроме составных волок при производстве прутков и главным образом труб применяют шариковые и роликовые волоки. При получении профилей сложной формы при­меняют дисковые волоки, в которых рабочие поверхности волочильного канала образуются поверхностями свободно вращающихся дисков (неприводных валков-роликов).

В качестве исходного материала для волочения применяют катаную и прессованную заготовки. При производстве алюминиевой, медной и другой проволоки в качестве исходной заготовки используют катанку, получаемую непосредственно из плавильной печи через кристаллизатор и непрерывный прокатный стан. Независимо от способа получения исходная заготовка перед волочением проходит тщательную предварительную подготовку, которая заключается в проведении того или иного вида термической обработки, удалении окалины и подготовке поверхности для закрепления и удержания на ней смазки в процессе волочения. Эти предварительные операции обеспечивают нормальное выполнение пластической деформации в волочильном отверстии, способствуют получению высокого качества поверхности изделия, уменьшают усилие и энергию на волочение и снижают износ волочильного инструмента.

При производстве проволоки и прутков волочением большое внимание уделяют подготовке поверхности продукта обработки перед волочением. Удаление окалины в калибровочных и волочильных цехах производят механическим, химическим и электрохимическим способами, а также комбинациями этих способов.

Прессование металла — это процесс выдавливания металла из контейнера через одно или несколько отверстий в матрице с площадью меньшей, чем поперечное сечение исходной заготовки. При прессовании реализуется одна из самых благоприятных схем нагружения, обеспечивающая максимальную пластичность – всестороннее неравномерное сжатие.

Этот способ пластической обработки находит широкое приме­нение при деформировании как в горячем, так и в холодном состоянии металлов, имеющих не только высокую податливость, но и обладающих значительной природной жесткостью, а также в одинаковой мере применим для обработки металлических порошков и неметаллических материалов (пластмасс и др.).

Прессованием изготовляют прутки диаметром З-250 мм, трубы диаметром 20 – 400 мм при толщине стенки 1,5 – 12 мм, полые профили с несколькими каналами сложного сечения, с наружными и внутренними ребрами, разнообразные профили с постоянным и изменяющимся (плавно или ступенчато) сечением по длине. Профили для изготовления деталей машин, несущих конструкций и других изделий, получаемые прессованием, часто оказываются более экономичными, чем изготовляемые прокаткой, штамповкой или отливкой с последующей механической обработкой. Кроме того, прессованием получают изделия весьма сложной конфигурации, что исключается при других способах пластической обработки.

К основным преимуществам прессования металла относятся: возможность успешной пластической обработки с высокими вытяжками (в том числе малопластичных металлов и сплавов); возможность получения практически любого поперечного сечения изделия, что при обработке металла другими способами не всегда удается; универсальность применяемого оборудования, позволяющего легко переходить на производство профилей различных конфигураций; производство изделий с высокими качеством поверхности и точностью размеров поперечного сечения, что во многих случаях превышает принятую точность при пластиче­ской обработке металла другими способами (например, при прокатке).

К недостаткам получения изделий прессованием следует отнести: повышенный расход металла на единицу изделия из-за существенных потерь в виде пресс-остатка; появление в некоторых случаях заметной неравномерности механических и других свойств по длине и попереч­ному сечению изделия; сравнительно высокую стоимость прессового инструмента.

Процесс прессования выполняется в условиях равномерного всестороннего сжатия металла, что положительно сказывается на увеличении его пластичности. Поэтому прессованием можно обрабатывать металлы и сплавы с низкой природной пластичностью. Однако трехосное сжатие вызывает необходимость значительных усилий при обработке. Поэтому прессование требует повышенного расхода энергии на единицу объема деформируемого тела. В качестве силового агрегата для прессования наибольшее распространение получили гидравлические прессы с усилием прессования 1000-1500 т. Они не боятся перегрузки, позволяют регулировать в широких пределах скорость перемещения силового плунжера, легко автоматизируются, в том числе с помощью систем программного управления.

Производство бесшовных и сварных труб.

Трубы подразделяют на бесшовные и сварные. Бесшовные трубы прокатывают диаметром 30-650 мм с толщиной стенки от 2 до 160 мм, сварные – диаметром от 5 до 2500 мм. Материалом для производства труб могут быть как углеродистые, так и легированные стали, цветные металлы. В качестве заготовки для производства бесшовных труб применяют круглые или граненые слитки, а также круглые катаные прутки большого диаметра. Основной операцией является прошивка заготовки, т.н. получение в заготовке сквозного отверстия. Перед прошивкой заготовку нагревают в методической печи до температуры горячей обработки давлением и направляют на прошивочный стан с двумя бочкообразными валками, оси которых расположены под углом 10-15° друг к другу.

Таким образом, при прошивке отверстия используется принцип поперечно-винтовой прокатки. В результате вращательно-поступательного движения заготовки при достаточно большой степени обжатия в центре заготовки возникают весьма значительные радиальные растягивающие напряжения, вызывающие течение металла от центра к периферии. Металл в центре доводится до состояния разрыхления, и заготовка легко прошивается неподвижным прошвинем, надвигаясь на него в результате поступательного движения заготовки. Прокатка производится несколько раз; каждый раз трубы вместе с оправкой поворачиваются в валках на 90°. Способ позволяет получать трубы диаметром 57-426 мм с толщиной стенки 3-30 мм.

Сварные трубы из низкоуглеродистых и низколегированных сталей изготавливают из прокатных полос, называемых штрипсами, или листов, ширина которых равна длине диаметра (или половине диаметра трубы). Процесс производства трубы включает в себя формовку плоской заготовки в трубу, сварку (печную, электрическую, газовую), правку, калибровку.

Печной сваркой получают трубы небольшого диаметра до 10-114 мм и толщиной 2-5 мм из низкоуглеродистой стали. Процесс включает в себя нагрев полос в газовой печи до 1300-1350°C, формовку нагретого участка в сварочной воронке и обжатие со значительной пластической деформацией. Большое распространение при производстве труб большого диаметра для магистральных трубопроводов получил способ с применением электросварки под флюсом.

Производят сварные трубы с прямыми и спиральными швами. По первой технологии из листа формируют трубную заготовку, затем ее сваривают с наложением наружного и внутреннего швов. При производстве труб со спиральным швом в качестве исходной заготовки используют ленту, которую сворачивают по спирали в трубу нужного диаметра и затем сваривают по кромке наружным и внутренним швами. Прочность, а главное надежность, труб со спиральным швом выше, чем с прямым.

Объемная штамповка – вид обработки металлов давлением, при котором формообразование поковки осуществляется пластическим деформированием заготовки в специальном инструменте – штампе. Полости в верхней и нижней частях штампа называют ручьями штампа. Течение металла в штампе ограничивается поверхностями полости штампа, и в конечный момент штамповки при смыкании они образуют единую замкнутую полость, соответствующую по конфигурации штамповке.

Исходным материалом для горячей объемной штамповки служат прокатанные или прессованные прутки круглого, квадратного или прямоугольного сечения, а также периодический прокат. Штамповку можно вести непосредственно от прутка с последующим отделением его от штампованной части, однако чаще предварительно от прутка отрезают мерные куски.

Штамповке подвергают чаще всего углеродистые или низколегированные стали, реже цветные металлы и сплавы. Основными достоинствами горячей объемной штамповки являются: высокая производительность (до сотен поковок в час); меньшие припуски и допуски, чем при ковке (это приводит к упрощению механической обработки и снижению ее трудоемкости); квалификация штамповщика может быть существенно меньшей, чем кузнеца.

Процесс штамповки выполняется в зависимости от вида поковки, рода материала и характера производства на установках различного вида. Наиболее широкое распространение получила штамповка на молотах, прессах, горизонтально-ковочных машинах и другом оборудовании. Молоты представляют собой машины динамического действия на обрабатываемый металл и чаще всего характеризуются массой падающих частей.

В зависимости от типа штампа горячую объемную штамповку подразделяют на штамповку в открытых штампах, штамповку в закрытых штампах и в штампах для выдавливания.

К листовой штамповке относятся методы получения деталей и изделий, для которых в качестве исходной заготовки используют листовой материал, трубные заготовки, катаные и гнутые профили. Листовую штамповку осуществляют как в холодном, так и подогретом состоянии. Горячей листовой штамповкой получают крупногабаритные детали паровых и гидравлических турбин большой мощности, детали прессов, прокатных станов и другие.

Обработка металлов давлением: виды и способы

Существует большое количество технических вариантов обрабатывания металлических изделий: как ручных, так и автоматизированных (при эксплуатации специального оборудования). Однако несмотря на широкий выбор, простые обыватели и настоящие профессионалы нередко выбирают способ обработки металла давлением. Отличительной чертой пластической деформации является не только изменение формы детали, но и ее физических, механических свойств. Благодаря этому технология активно применяется в разных сферах промышленности и производства. Еще одна причина популярности – таким образом можно значительно повысить производительность и сэкономить расходование сырья, чем при помощи иных аналогичных методик.

Что такое обработка металлов давлением

ОМД представляет собой изменение параметров и размера заготовок благодаря влиянию на них внешними условиями с дальнейшим сохранением и закреплением полученного результата. Такой эффект достигается за счёт высокой пластичности материалов, поддающихся отделке. После завершения всех рабочих этапов удаётся получить готовое изделие, форма и габариты которого полностью соответствует заявленным заказчиком требованиям. Для увеличения пластичности, перед работой с этим материалом, его прогревают до высоких температурных показателей. Для любой разновидности существуют установленные критерии нагрева, которые имеют четкую зависимость от физико-химических показателей.

Суть обработки металлов посредством давления определяется тем фактом, что атомы при взаимодействии со сторонними факторами обретают тенденцию и склонны принимать иное, устойчиво стабильное положение в кристаллической форме решетке. Важно, чтобы величина этого воздействия была больше допустимого значения пределов металлической упругости. Данный процесс называется пластическая деформация, которая способна изменить не только внешний критерий оценки и габариты изделия, но и его физико-химические параметры. Чтобы обеспечить правильность выполнения с технической точки зрения, нужно обладать профессиональным подходом, иметь необходимое оснащение. Подобрать качественное оборудование легко и удобно в каталоге компании «Сармат».

Разновидности

На основании условий, в которых осуществляется ОМД, специалисты выделяют два направления. Они пользуются примерно одинаковой популярностью на современном рынке, но последняя относится к более инновационной методике. Их отличительными особенностями являются:

• Холодная разновидность, напротив, имеет температурный уровень, ниже рекристаллизации.
• Вид – горячая обработка металлов давлением выбирается при температурных показателях, превышающих баланс нагрева при рекристаллизации материала.

Схемы основных категорий металлообработки

В основе лежит получение заготовки, соответствующей техническому заданию и формату посредством пластической деформации. Доминирующая особенность пластинчатости (в сравнении с упругим аналогом) — это сохранение деформированных форм и параметров после устранения внешних сил, оказывающих влияние. Достижение такого результата объясняется тем, что атомы движутся относительно друг друга на величины, превышающие межатомное расстояние и, после прекращения воздействия на них, не способны вернуться в исходное положение.

Горячая и холодная штамповка металла известна на протяжении многих столетий. Последняя раньше была основным методом изготовления металлической посуды. Это связано с тем, что её отличает быстрота исполнения, отличное качество и доступная стоимость. Такие параметры особенно ценны при массовом производстве и крупном бизнесе, требующем быстрого создания товаров в больших объемах.

Прокатка

Эта разновидность ОМД подразумевает под собой применение двух движущихся валиков, которые обжимают изделие с обеих сторон. Скорость их вращения устанавливается самостоятельно. Целью этой манипуляции является снижение геометрических данных поперечного сечения, а также достижение желаемой конфигурации. Деформация заготовки происходит за счёт трения (толщина минимизируется, а длина и ширина — увеличивается). Данным методом могут обрабатываться металлические листы и ленты, но при условии применения гладких валков. Помимо этого, методика используется при работах с деталями фасонного профиля, но с привлечением ручьевого валка. Типы прокатки металла:

1. Продольная — изделие пропускается через движущиеся в разных направлениях валки, из-за чего оно обжимается до толщины расстояния между ними.
2. Поперечная — эта разновидность необходима для преобразования материала в форму шара, конуса, цилиндра или друг вращающихся тел. Таким образом изготавливают бесшовные балки и многие строительные предназначения для работы.
3. Поперечно-винтовая — в большинстве случаев, она используется для создания и переработки полых заготовок.

Помимо этого, в зависимости от присутствия или отсутствия подогрева, в качестве подготовительного процесса работы, специалисты выделяют холодную или горячую прокатку металла.

Ковка

Данная технология отнесена к категории высокотемпературных способов металлической обработки. Пред тем, как приступить к делу, деталь нагревается до высоких температурных показателей. Температура выставляется и зависит от вида материала, из которого выполнено изделие. Сегодня применяется несколько методов. Важно выделить:

• Ручная — осуществляется руками мастера и применяется по мере необходимости изготовить небольшую партию заказа. Они не ограничены в рабочей зоне, поэтому формируют любое положение в пространстве.
• Штамповки — предусматривают подготовительные работы, в виде помещения заготовки в штамповую матрицу, не позволяющей ей свободно перемещаться. Благодаря этому она полностью повторяет форму матричной полости.
• С применением дополнительного специализированного оснащения (пневматического, гидравлического или паровоздушного).

Метод ковки при обработке металлов давлением, в подавляющем большинстве, выбирается для разовых заказов и мелкосерийного производства. Перед тем как приступить к этой процедуре, деталь разогревается и помещается между двумя ударными положениями молота (бойки). Помимо бойки можно использовать также топор, раскатку или обжимку. Основными ковочными операциями служат:

1. Осадка — уменьшение высоты болванки за счёт увеличения площади поперечного сечения.
2. Высадка — это, своего рода, осадки. Проведение этого этапа требует наличия оправки (подкладной инструмент).
3. Протяжка — увеличение длины посредством снижения площади поперечного сечения.
4. Раскатка на оправе — внутренний и внешний диаметр увеличивается, а стенозная толщина уменьшается.
5. Пошивка — создание сквозных или глухих отверстий. Рабочим инструментом выступает прошивень, а для отвода необходима выдра.
6. Скручивание — поворот определенного участка вокруг продольной оси.

Прессование

Этот вид ОМД подразумевает под собой помещение металлического предмета в специальную форму с дальнейшим выдавливанием через имеющееся отверстие. Эти процессы происходят за счёт мощного пресса и давления, которое способствует выталкиванию. При этом важно помнить, что площадь отверстия не должна превышать площадь сечения используемого изделия. При выполнении этой работы деталь приобретает вид прута, форма и технические свойства которого устанавливаются в зависимости от отверстия. Эта методика отличается простотой и высокой эффективностью. Она часто применяется для оловянных, медных, свинцовых, алюминиевых или цинковых предметов.

На основании того, какой материал используется, прессование металла бывает холодного и горячего типа. Если изделие выполнено из алюминиевого, оловянного, медного или прочего вещества, то оно не нагревается. Если используемые предметы имеют в составе никель или титан, осуществляется нагрев заготовки и рабочего инструмента. Выделяют 2 метода:

1. Прямой — выдавливание осуществляется в направление движения пуансона.
2. Обратный — перемещается навстречу движениям пуансона.

Использование этой тактики ОМД нередко сокращает срок эксплуатации, в связи с чем рекомендуется периодически наносить на рабочие поверхности минеральные масла, графит, канифоль или жидкое стекло. Несмотря на множество достоинств этой обработки, её главным недостатком считается большой пресс остаток (порядка 20%) в прессовочной камере.

Волочение металла

Главным инструментом, используемым в этой методике, является фильера (или волока). Овальная или фасонная форма пропускается через фильерное отверстие, из-за чего создаётся необходимый профиль с поперечным сечением. Лучший пример исполнения этой техники — это создание проволоки, подразумевающее протягиванием заготовки с большим диаметром через несколько фильеров. В результате этих действий происходит его превращение в изделие нужного размера. Технология пользуется спросом при необходимости получения деталей маленького диаметра, создании фасонных профилей, производстве тонкостенных труб и калибровки.

Материалом для волоки может быть инструментальная сталь, металлокерамический сплав или технический алмаз (при тонкой проволоке). Целью этой техники служил уменьшение трения, повышение стойкости инструментария и улучшение отвода тепла.

Существует несколько разделений волочения по разным критериям. Одной из них является:

• Сухое — в случае привлечения мыльной стружки.
• Мокрое волочение предполагает работу с мыльной эмульсией.

Также к основным категориям обработки металлов давлением на практике относятся следующие разновидности:

1. Однократное — осуществляемся единственным проходом.
2. Многократное — требует более одного прохода, благодаря чему осуществляется постепенное снижение поперечного сечения.

Объемная штамповка

Это технологический процесс, в результате которого происходит пространственное изменение различных объемных заготовок, имеющих простейшую геометрическую конфигурацию (цилиндрическую, призматическую и т.п.), для того, чтобы изготовить из них детали гораздо более сложной формы. Такой эффект реализуется посредством специального штампа. Исходя из конструктивной реализации, эта методика делится на 2 основных вида:

1. Открытая — даёт возможность не придерживаться весовой точности. В ней предусмотрен зазор, расположенный между их движущимися элементами, куда отправляется лишний объём материала. Работая с открытым типом, необходимо удалить облой, который формируется по контуру.
2. Закрытая — эта холодная и горячая обработка металлов под давлением не имеет специальных отверстий, а создание изделия проводится в ограниченном пространстве. Но важным условием является грамотный расчёт габаритов (вес и объём).

Листовая

Исходя из ожидаемого результата, эта разновидность ОМД делится на:

• Разделительную — включает в себя пробивку, отрезку и вырубку.
• Формообразующую — состоит из таких элементов, как чеканка, а также гибка и раздача и т.д.

При работе с этой методикой требуется гидравлический пресс или кривошипно-шатунный. Главной деталью этого оборудования считается штамп из матричных элементов и пунсона. Отличительной особенностью метода является отсутствие необходимости обрабатывать в дальнейшем. Для обеспечения высококачественного эффекта, применяемые детали должны иметь высокую точность.

Сегодня самым популярным и распространенным способом обработки является штамповка листового металла под давлением. Она пользуется спросом среди большинства промышленных отраслей, что значительно расширяет область применения. С ее помощью производятся как небольшие элементы радиоэлектронных аппаратов, так и кузова автомобилей и иных транспортных средств.

Комбинированная

Эта разновидность ОМД актуальна при возникновении необходимости одновременного использования нескольких технологий. Комбинировать можно любые доступные на сегодняшний день методы. Их определение зависит от конечной цели, желаемого результата и текущего технического оснащения. На практике комбинирование проводится достаточно часто, так как это дает возможность создавать более сложные формы и конфигурации.

На практике используется схема прокатки, которая позволяет оптимизировать производственный процесс и ускорить обработку. Благодаря высокому уровню пластичности используемого в производстве сырья, выбор наиболее подходящей технологии проходит исходя из конечной цели изготовителя. Показатели способствуют созданию продукта необходимых размеров, заданным показателям или конкретным тех.заданиям. Максимальное количество промышленных отраслей задействуют в своем рабочем процессе разнообразные методы и технологии. При этом учитываются такие обязательные факторы, как общие условия, при которых проводится изготовление и направление деятельности предприятия.

Работа с металлическими изделиями — это сложный, кропотливый и длительный процесс, требующий ответственного подхода. Для достижения желаемого и технически верного результата обязательно требуется привлечение специалистов и оборудования. Добиться этого в домашних условиях практически невозможно, поэтому крайне важно обратиться в проверенную фирму, которая сможет предоставить достаточное количество оборудования, способного удовлетворить требования заказчика. Компания «Сармат» обладает этими возможностями, позволяя реализовать самые сложные задумки.

Виды обработки металлов давлением

К основным видам обработки металлов давлением относятся: прокатка, прессование, волочение, свободная ковка, штамповка.

Прокатка — процесс обжатия металла между вращающимися валками прокатного стана (рис. 17). Рабочим инструментом для прокатки металлов служат валки. Рабочая часть валка, непосред-

Рис. 17. Схемы прокатки:

а — продольная; б — поперечная; в — поперечно-винтовая; 1 — валики; 2 —

заготовка; 3 — дорн

ственно соприкасающаяся с металлом в процессе обработки, называется бочкой. Для прокатки листов, пластин используются валки с гладкой бочкой, для получения фасонного и сортового проката применяются калиброванные валки. На бочке калиброванного валка по окружности выточены канавки (ручьи) требуемой формы. Смежные ручьи при наложении валков одного на другой образуют просветы определенного профиля, называемые калибром. Площадь поперечного сечения последующего меньше предыдущего, последний калибр валков имеет форму, соответствующую окончательному профилю конечного проката.

Валки монтируют в подшипниках на опорах станин. Они получают вращательное движение от электродвигателя. Станины вместе с валками образуют рабочую клеть, которая является главной частью прокатного стана. Предусмотрено специальное устройство для регулирования зазора между валками.

Прокаткой получают заготовки для последующей обработки давлением, резанием, а также готовые изделия (трубы, балки, рельсы и др.), называемые прокатом. Прокат имеет определенный профиль (форма поперечного сечения) и размеры.

Прокат подразделяется на листовой, сортовой (простого профиля — сталь квадратная, круглая, треугольная и др; фасонного профиля — швеллеры, уголки, двутавровые, тавровые балки и др.) и специальный (шестерни, шарики, колесные бандажи).

Прокат в вагоностроении используют в основном как исходный материал для изготовления деталей, не подвергаемых дальнейшей обработке и поступающих непосредственно на сборку.

Листовой прокат применяется для изготовления металлической обшивки кузовов и крыш грузовых и пассажирских вагонов, листов металлического пола вагонов, заготовок для полуднищ котлов цистерн и др. Балки фасонного профиля идут на изготовление рам и каркаса кузова вагонов. Прокатка применяется при изготовлении вагонных колес, осей колесных пар вагонов и др.

Примерами периодического и специального прокатов, применяемых в вагоностроении, могут быть: периодический прокат листов обшивки полувагонов и специальный прокат профилей упорных плит автосцепки, клина автосцепки и др.

Из проката повышенной прочности изготавливаются цилиндрические пружины тележек вагонов.

Метод непрерывного литья с последующей прокаткой используется для получения бесстыкового, т.е. без соединения концов проводов пайкой и сваркой, контактного провода для электрифицированных железных дорог.

Прессование — это выдавливание нагретого металла из закрытого контейнера через отверстия матрицы (рис. 18). Профиль отверстия в матрице соответствует требуемому профилю изделия.

Процесс прессования осуществляется двумя способами: прямым и обратным.

Рис. 18. Схемы прессования:

а — прямое; б — обратное; / — пруток; 2 — матрица; 3 — нагретый слиток; 4 — контейнер; 5 — пресс-шайба; 6 — пуансон

При прямом прессовании нагретая заготовка помещается в замкнутую полость контейнера. На одном конце контейнера закреплена матрица с отверстием, а в другой конец входит пуансон пресса. Под действием давления пуансон выдавливает металл из контейнера через отверстие матрицы. Направление выдавливания металла через отверстие матрицы совпадает с направлением движения пуансона, поэтому прессование называется прямым. Прямое прессование применяется для изготовления труб, прутков, профилей.

При обратном прессовании пуансон делают полым, на его конце крепят матрицу.

Подвижная матрица перемещается вместе с пуансоном и давит на нагретую заготовку, помещенную в контейнере. Металл выдавливается через отверстие матрицы навстречу движению пуансона. При обратном прессовании необходимое усилие прессования меньше на 25—30 %, чем при прямом, так как отсутствует трение металла заготовки о стенки контейнера. Поэтому этот метод применяется для изготовления изделий сплошного сечения. Однако конструкция прессов для прессования усложняется.

Процесс прессования позволяет получать изделия сложных профилей и по сравнению с прокаткой обеспечивает большую точность размеров, что исключает отделочные операции.

Недостатком метода является быстрый износ рабочего инструмента.

Волочение — это протягивание обрабатываемого металла через постепенно сужающееся отверстие, размеры которого меньше сечения материала.

Инструментом для волочения являются волочильные доски (волоки), в которых сделаны отверстия (глазки), через которые протягивается заготовка. Получили распространение доски со вставными глазками-фильерами.

Волочение производится в основном в холодном состоянии, при этом протягиваемый металл наклепывается. Для устранения наклепа применяется рекристаллизационный отжиг.

Исходным материалом для волочения являются горячекатаный сортовой прокат (круглый, квадратный, шестигранный и др.), проволока, трубы.

Свободная ковка — это пластическая деформация нагретого металла под действием последовательных ударов бойка молота или под давлением пресса. Металл деформируется и течет во все стороны в пространстве между бойками и принимает требуемую форму.

Изделия, полученные ковкой, называются поковками. Чаще всего поковка является заготовкой для дальнейшей механической обработки.

Ковка улучшает структуру и механические свойства обрабатываемого металла. Она измельчает зерна, устраняет внутренние пузыри и раковины.

Ковка подразделяется на ручную и машинную. При машинной ковке заготовку укладывают на нижний боек ковочного молота или пресса и деформируют ее с помощью ударов верхнего подвижного бойка ковочного молота или под давлением пресса. Исходным материалом для обработки служит прокат, стальные слитки или специальные кузнечные заготовки.

Наиболее характерными ковочными операциями являются: осадка, протяжка, гибка, прошивка, рубка и кузнечная сварка.

Осадка — уменьшение высоты заготовки за счет увеличения поперечного сечения (шестерни, диски). При неполной осадке осаживается только одно место заготовки (например, головка болта) — операция называется высадка. Увеличение длины заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения называется протяжкой.

Гибка придает заготовке изогнутую форму (кронштейны, скобы, крюки). Для получения отверстия в поковке применяется прошивка.

Рубка служит для разделения заготовки на части. Инструментами для рубки служат топоры различной формы. Соединяют металлические части заготовок кузнечной сваркой.

Штамповка — способ изготовления изделий с помощью штампов, рабочая полость которых определяет конфигурацию обрабатываемой заготовки.

Штамповка бывает объемной и листовой.

Объемная штамповка (рис. 19) применяется для изготовления поковок сложной геометрической формы (заготовок зубчатых колес, дисков, коленчатых валов, шатунов и др.). Чаще всего объемная штамповка выполняется в горячем состоянии. Штампы для горячей штамповки состоят из верхней и нижней частей.

Полость внутри штампа называется ручьем и имеет форму изделия (поковки).

Рис. 19. Схема штамповки заготовки в одноручьевом штампе:

1,4 — верхняя и нижняя части штампа; 2 — исходная заготовка; 3 — облой- ная канавка; 5 — облой

В процессе штамповки нагретая заготовка укладывается в ручей нижней части штампа. При ударах или под давлением верхней части штампа металл течет во все стороны, заполняя полость ручья. При последующих ударах металл уплотняется и заполняет весь ручей. В результате получается поковка, точно воспроизводящая форму ручья штампа. Каждый штамп предназначен для получения только одной определенной поковки.

Простые по форме поковки штампуют в одноручьевых штампах, сложные поковки — в нескольких штампах или в нескольких штамповочных ручьях одного штампа, постепенно приближая форму исходной заготовки к форме и размерам поковки. Штамповкой в одно- или многоручьевых штампах (2—4 ручья) изготовляют такие детали вагонов, как упорная плита, тяговый клин и маятниковые подвески автосцепного устройства, закладки и распорки три- ангелей, серьги центрального подвешивания тележек, многие детали рам и кузовов и др.

Цельнокатаные колеса вагонов производят комбинированным методом ковки и прокатки, а также методом последовательной штамповки в трехсекционном штампе на прессе без применения прокатки.

С помощью горячей штамповки детали вагонов получают в готовом виде или обеспечивают получение форм и размеров поковок, близких к формам и размерам готовых деталей.

Широкое применение горячей штамповки для изготовления деталей вагонов обуславливается ее преимуществами перед свободной ковкой: более высокой производительностью, возможностью получения поковок сложной конфигурации с минимальными припусками на механическую обработку, меньшим расходом металла на изготовление детали.

Листовая штамповка применяется для изготовления из листового или полосового материала плоских или тонкостенных изделий. Обычно выполняется в холодном состоянии. Операции листовой штамповки подразделяются на разделительные и формоизменяющие.

При разделительных операциях происходит отделение частей металла:

• — вырубка — получение заготовки замкнутого контура;
• — пробивка — в детали образуется отверстие нужной формы;
• — отрезка или резка — от листа или полосы отделяется часть металла;
• — надрезка — отделение металла не по всему контуру;
• — просечка — вырубка или пробивка неметаллических материалов.

Формоизменяющие операции изменяют форму заготовки. Плоская или полая заготовка превращается в пространственную деталь необходимой формы.

Формоизменяющими операциями являются:

• — правка — выпрямление изогнутой детали;
• — гибка — плоской заготовке придают изогнутую форму;
• — вытяжка — получение из плоской заготовки полой пространственной детали;
• — отбортовка — образование борта по наружному контуру или в отверстии;
• — закатка — образование кольцевого закругления по контуру изделия.

Основные операции листовой штамповки применяют при изготовлении вагонных деталей из листов и профилей. Например, гибкой получают гнутые профили дуг крыши пассажирских и грузовых вагонов.

Ковка и штамповка выполняются на молотах или прессах.

Молот — машина, придающая поковке заданную форму за счет энергии удара падающих частей. Основной характеристикой молота является вес падающих частей (от 150 кг до 16 т). Чаще всего используются паровоздушные и пневматические молоты.

Паровоздушные молоты применяются для ковки и штамповки. Они работают за счет энергии сжатого воздуха или пара.

Пневматические молоты предназначены в основном для свободной ковки. На прессах производится ковка, горячая и холодная штамповка, прессование. Прессы работают при помощи давления.

Виды обработки металлов давлением: расписываем во всех подробностях

Обработка материалов давлением основана на их пластичности. В результате процесса можно получить конечную деталь либо заготовку, близкую по форме к готовому продукту. Различные виды обработки металлов давлением применяются в машиностроении, авиационной промышленности, автомобилестроении и пр.

Блок: 1/3 | Кол-во символов: 330
Источник: https://elsvarkin.ru/obrabotka-metalla/osnovy-obrabotki-metallov-davleniem/

Физические основы обработки металлов давлением

Обработка материалов давлением основана на механическом свойстве атомов занимать новое устойчивое положение при воздействии на них нагрузки, превышающей предел упругости материала. Это называется пластической деформации. Помимо механических, изменяются и физико-химические свойства металла. Штампованные детали

Существует горячая и холодная обработка металлов давлением

• Горячей называется обработка при температуре заготовки выше температуры рекристаллизации;
• Холодная обработка материалов давлением происходит при температуре заготовки ниже температуры рекристаллизации.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 619
Источник: https://elsvarkin.ru/obrabotka-metalla/osnovy-obrabotki-metallov-davleniem/

Сущность обработки металлов давлением

Обработка металлов давлением основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил.

Если при упругих деформациях деформируемое тело полностью восстанавливает исходные форму и размеры после снятия внешних сил, то при пластических деформациях изменение формы и размеров, вызванное действием внешних сил, сохраняется и после прекращения действия этих сил. Упругая деформация характеризуется смещением атомов относительно друг друга на величину, меньшую межатомных расстояний, и после снятия внешних сил атомы возвращаются в исходное положение. При пластических деформациях атомы смещаются относительно друг друга на величины, больше межатомных расстояний, и после снятия внешних сил не возвращаются в своё исходное положение, а занимают новые положения равновесия.

Холодная штамповка как технология известна достаточно давно. Ещё в конце первого тысячелетия древнерусские мастера стали применять метод холодной штамповки для производства металлической посуды. Саму холодную штамповку отличает достаточно высокое качество получаемых изделий, высокая скорость их изготовления, а также низкая цена на само изделие — разумеется, как уже было отмечено, при массовом их производстве. Холодная штамповка заключается в механическом воздействии штампа в процессе прессования листов металла, итогом которого получаются готовые изделия. Таким образом, сам штамп выступает в роли технологической насадки для прессовального механизма, его можно использовать только для одной операции. Кроме того, операции холодной штамповки легко поддаются автоматизации, в том числе могут проводиться с помощью промышленных роботов, что способно сделать производство методом холодной штамповки ещё более выгодным.

Холодная штамповка технологически подразделяется на два основных вида. Первый — это операции разделительные. Наименование операции зависит от контура разделения. Если разделение происходит по незамкнутому контуру, это операции резки, если по замкнутому контуру: операции пробивки (различные отверстия) и вырубки (различные плоские детали, например, круглой формы в плане). Второй тип операций — операции формоизменения: гибка, вытяжка, формовка, а если исходная заготовка труба — раздача и обжим. Иногда операции двух типов объединяют — например, производят одновременно вытяжку и рубку или гибку и обрезку. В таком случае применяются так называемые комбинированные штампы. Для операций холодной штамповки необходимо использовать металлы и сплавы, которые обладают гибкостью, пластичностью, а также дешевизной.

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 2629
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2_%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%BC

Ковка

Высокотемпературная операция, которая известна еще с древних времен. Степень нагрева зависит от характеристик металла. Как правило, температурный показатель не превышает 1000 °C. Этого достаточно для потери слитком прочности и приобретения повышенной пластичности, что позволяет мастеру кузнечного дела изготавливать различные детали для нужд производства или украшения интерьера.

Технологический процесс состоит из следующих этапов:

1. Разделка слитка на части заданных размеров.
2. Порубка – операция обработки наружной поверхности заготовки.
3. Получение чернового варианта изделия. Для этого удаляют лишний материал.
4. Удлинение детали путем уменьшения ее поперечного сечения. Такую операцию называют вытяжкой.
5. Пробой отверстий необходимого диаметра выполняют с помощью специального инструмента.
6. В случае необходимости изделию придают изгиб с помощью шаблона.
7. Завершающие операции. Это может быть чеканка, изменение рельефа или создание надписи на изделии.

Для ковки в промышленных условиях используют плоские бойки, которые представляют собой параллельные плиты и гидравлический пресс.

• улучшение механических свойств;
• возможность обработки деталей больших размеров, массой до 250 тонн;
• высокая автоматизация;
• низкая себестоимость производства.

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 1253
Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/obrabotka-metallov-davleniem.html

Виды обработки

Обрабатываемый давлением металл в зависимости от используемой технологии подвергается:

1. прокатке;
2. ковке;
3. прессованию;
4. волочению;
5. объемному штампованию;
6. листовому штампованию;
7. обработке, выполняемой комбинированными способами.

Основные виды обработки металла давлением

Прокатка

Прокатка – это обработка давлением заготовок из металла, в ходе которой на них воздействуют прокатные валки. Целью такой операции, для выполнения которой необходимо использование специализированного оборудования, является не только уменьшение геометрических параметров поперечного сечения металлической детали, но и придание ей требуемой конфигурации.

Виды прокатных валков

На сегодняшний день прокатку металла выполняют по трем технологиям, для практической реализации которых необходимо соответствующее оборудование.

Это прокатка, являющаяся одним из самых популярных методов обработки по данной технологии. Сущность такого способа обработки металла давлением заключается в том, что заготовка, проходящая между двумя валками, вращающимися в противоположные стороны, обжимается до толщины, соответствующей зазору между этими рабочими элементами.

По такой технологии обрабатывают давлением металлические тела вращения: шары, цилиндры и др. Выполнение обработки данного типа не предполагает, что заготовка совершает поступательное движение.

Это технология, которая представляет собой нечто промежуточное между продольной и поперечной прокаткой. С ее помощью преимущественно обрабатываются полые металлические заготовки.

Виды прокатки металла

Ковка

Такая технологическая операция, как ковка, относится к высокотемпературным методам обработки давлением. Перед началом ковки металлическую деталь подвергают нагреву, величина которого зависит от марки металла, из которого она изготовлена.

Обрабатывать металл ковкой можно по нескольким методикам, к которым относятся:

• ковка, выполняемая на пневматическом, гидравлическом и паровоздушном оборудовании;
• штамповка;
• ковка, выполняемая вручную.

При машинной и ручной ковке, которую часто называют свободной, деталь, находясь в зоне обработки, ничем не ограничена и может принимать любое пространственное положение.

Ручная ковка используется в кузнечных мастерских при изготовлении небольшого количества изделий

Машины и технология обработки металлов давлением по методу штамповки предполагают, что заготовка предварительно помещается в матрицу штампа, которая препятствует ее свободному перемещению. В результате деталь принимает именно ту форму, которую имеет полость матрицы штампа.

К ковке, относящейся к основным видам обработки металлов давлением, обращаются преимущественно в единичном и мелкосерийном производстве. Разогретую деталь при выполнении такой операции располагают между ударными частями молота, которые называются бойками. При этом роль подкладных инструментов могут играть:

• обычный топор:
• обжимки различных типов;
• раскатка.

Прессование

При выполнении такой технологической операции, как прессование, металл вытесняется из полости матрицы через специальное отверстие в ней. При этом усилие, которое необходимо для осуществления такого выдавливания, создается мощным прессом. Прессованию преимущественно подвергают детали, которые изготовлены из металлов, отличающихся высокой хрупкостью. Методом прессования получают изделия с полым или сплошным профилем из сплавов на основе титана, меди, алюминия и магния.

Прессование в зависимости от материала изготовления обрабатываемого изделия может выполняться в холодном или горячем состоянии. Предварительному нагреву перед прессованием не подвергают детали, которые изготовлены из пластичных металлов, таких как чистый алюминий, олово, медь и др. Соответственно, более хрупкие металлы, в химическом составе которых содержится никель, титан и др., подвергаются прессованию только после предварительного нагрева как самой заготовки, так и используемого инструмента.

Установка холодного прессования изделий из листового металла

Прессование, которое может выполняться на оборудовании со сменной матрицей, позволяет изготавливать металлические детали различной формы и размеров. Это могут быть изделия с наружными или внутренними ребрами жесткости, с постоянным или разным в различных частях детали профилем.

Волочение

Основным инструментом, при помощи которого выполняется такая технологическая операция, как волочение, является фильера, называемая также волокой. В процессе волочения круглая или фасонная металлическая заготовка протягивается через отверстие в фильере, в результате чего и формируется изделие с требуемым профилем поперечного сечения. Наиболее ярким примером использования такой технологии является процесс производства проволоки, который предполагает, что заготовка большого диаметра последовательно протягивается через целый ряд фильер, в итоге превращаясь в проволоку требуемого диаметра.

Технологические процессы получения проволоки методом волочения

Классифицируется волочение по целому ряду параметров. Так, оно может быть:

• сухим (если выполняется с применением мыльной стружки);
• мокрым (если для его выполнения используется мыльная эмульсия).

По степени чистоты формируемой поверхности волочение может быть:

Линия волочения медной проволоки

По кратности переходов волочение бывает:

• однократным, выполняемым за один проход;
• многократным, выполняемым за несколько проходов, в результате которых размеры поперечного сечения обрабатываемой заготовки уменьшается постепенно.

По температурному режиму этот вид обработки металла давлением может быть:

Объемная штамповка

Сущность такого способа обработки металла давлением, как объемная штамповка, состоит в том, что получение изделия требуемой конфигурации осуществляется при помощи штампа. Внутренняя полость, которая сформирована конструктивными элементами штампа, ограничивает течение металла в ненужном направлении.

В зависимости от конструктивного исполнения штампы могут быть открытыми и закрытыми. В открытых штампах, применение которых позволяет не придерживаться точного веса обрабатываемой заготовки, предусмотрен специальный зазор между их подвижными частями, в который может выдавливаться избыток металла. Между тем использование штампов открытого типа вынуждает специалистов заниматься удалением облоя, образующегося по контуру готового изделия в процессе его формирования.

Особенностью горячей штамповки металла является воздействие высокой температуры, вследствие чего заготовка деформируется, принимая форму штампа

Между конструктивными элементами штампов закрытого типа такой зазор отсутствует, и формирование готового изделия происходит в замкнутом пространстве. Для того чтобы обрабатывать металлическую заготовку при помощи такого штампа, ее вес и объем должны быть точно рассчитаны.

Листовая штамповка

При помощи листовой штамповки готовые изделия получают из листового металла. В зависимости от того, какого результата необходимо добиться в процессе выполнения такой технологической операции, различают штамповку:

1. разделительную (отрезка, вырубка и пробивка);
2. формообразующую (гибка, вытяжка, раздача, отбортовка, чеканка и др.).

Для выполнения листовой штамповки используют гидравлические или кривошипно-шатунные прессы, рабочими органами которых являются штампы, состоящие из матрицы и пунсона.

Примеры изделий, изготовленных методом листовой штамповки

Качество готового изделия, которое обеспечивает листовая штамповка, позволяет не подвергать его последующей механической обработке. Для того чтобы обеспечить это качество, матрица и пунсон должны быть хорошо разработаны и изготовлены с высокой степенью точности.

Листовая штамповка – это одна из наиболее распространенных методик ОМД, которая активно применяется почти во всех отраслях промышленности. По такой технологии, в частности, производят как мельчайшие детали радиоэлектронных устройств, так и массивные кузова автотранспортных средств.

Получить более полное представление о способах обработки металла давлением, позволяет видео, демонстрирующее их в мельчайших подробностях.

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 8159
Источник: http://met-all.org/obrabotka/prochie/omd-obrabotka-metallov-davleniem-sposoby-vidy.html

Волочение

Под волочением подразумевается способ изменения металла давлением, во время которого деталь протягивают через фильеру.

В зависимости от конкретных условий, она может предварительно нагреваться. В зависимости от цели, заготовка может поддаваться волочению один раз, или проходить через несколько фильер, что подразумевает постепенное уменьшение ее поперечного сечения.

В большинстве случаев таким способом обрабатывают прокатные материалы. Волоки, через которые осуществляется волочение, могут состоять из алмаза, твердых сплавов или инструментальной стали. Для проведения процедуры происходит захват заостренного конца прутка клещами, с помощью которых и осуществляется волочение. Этот метод обработки металла давлением используется для изготовления проволоки (толщиной от нескольких микрометров до шестнадцати миллиметров), тонкостенных труб и других пустотелых профилей.

Объемная штамповка

Одна из самых распространенных технологий – обработка металла давлением. Предварительно нагретая болванка подвергается серии последовательных деформаций без нарушения целостности. Для придания слитку окончательной формы используют специальные объемные штампы, которые повторяют контуры будущего изделия.

Термин объемная указывает на то, что геометрия и габариты заготовки меняются одновременно в двух или трех измерениях.

В качестве проката чаще всего используют материалы круглого или прямоугольного сечения.

Блок: 7/8 | Кол-во символов: 525
Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/obrabotka-metallov-davleniem.html

Кол-во блоков: 9 | Общее кол-во символов: 14394
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору: