Способы обработки металлов давлением

В своей жизни люди уже не первый век пользуются возможностями, что предоставляют различные способы обработки металлов давлением. Процесс опирается на одно из главных свойств исходников – их пластичность. После обработки получают либо заготовку, либо конечную деталь, что по своему внешнему виду будет носить все параметры готового изделия с небольшой степенью потребности в дальнейшей обработке. Известные на сегодня способы обработки металлов давлением задействованы в таких сферах как:

• автомобилестроение;
• авиационная промышленность;
• тяжелое машиностроение и др.

Физические основы процесса

Те, кто изучал физику, знают, что атомы обладают способностью занимать устойчивое и в то же время новое для себя положение, если на них оказать сторонние влияние и применить воздействие нагрузкой, что превышает предел упругости исходного сырья. Можно оказать, что это классическое определение пластической деформации. Надо отметить, что материал меняет не только свои механические свойства. В значительной степени меняются и физико-химические характеристики металла.

На сегодня различают холодную и горячую обработку металлов с помощью давления. Под горячей понимается обработка, когда температура заготовки превышает уровень температуры рекристаллизации. Что касается холодной, то здесь процесс обработки происходит за счет использования температуры, которая значительно ниже аналогичного параметра, при коем происходит рекристаллизация.

Основные способы обработки металлов давлением

На сегодня металлургические предприятия всего мира освоили следующие способы обработки металлов:

• листовая штамповка;
• волочение;
• объемная штамповка;
• комбинированные методы;
• прокат;
• прессование;
• ковка.

Прокат

Под прокатом понимают особый вид пластической обработки, суть которого заключается в обжимке вращающимися валками прокатного стана исходной заготовки. Главная цель – уменьшить поперечное сечение заготовки и придать ей необходимый профиль. Вариантов проката может быть три:

• Поперечный используется для обработки тел вращательного типа, а это втулки, цилиндры и шары;
• Продольный считается самым распространенным. Он предполагает, что заготовка будет пропущена между валками, которые вращаются в разные стороны. При этом обжим заготовки осуществляется до той толщины, что соответствует аналогичной величине зазора между валками;
• Поперечно-винтовой является усредненным вариантом между двумя основными способами. Его используют для того чтобы выполнить заготовки полого типа.

Ковка

К операциям, которые совершаются при довольно высоких температурах, относится ковка. Состоит она в том, что заготовка на начальном этапе качественно нагревается до температуры, когда можно начать ковочный процесс. Каким именно будет этот параметр, зависит от марки металла, что требуется обработать. Известно три способа выполнения ковки:

• ручная;
• штамповка;
• ковка с использованием паровых, гидравлических или пневматических молотов.

Ручная, как и машинная (с помощью молотов) ковка сходи тем, что во время воздействия инструментом на металл, последний ничем не ограничен. В этом смысле штамповка сильно от них отличается, ибо этот процесс не является свободным. Это можно объяснить тем, что заготовка располагается в матрице определенного штампа, т.е. она ограничена с каждой из сторон. После штамповочного процесса металл принимает форму полости матрицы. Ковку используются как в единичном, так и мелкосерийном производстве. Для того чтобы получить поковку, предварительно разогретую заготовку помещают между бойками (ударными частями молота). В роли подкладных инструментов могут выступать:

• раскатка;
• обжимка;
• топор.

Прессование

В результате этого процесса металл с помощью пресса выдавливается из полости матрицы через отверстие, что в ней присутствует. Этот способ применяется тогда, когда следует обработать металлы высокой хрупкости. С помощью прессования можно получать как полые, так и сплошные профили из сплавов:

• титана;
• меди;
• алюминия;
• магния.

Все это чрезвычайно знакомо автомобилистам, авиаконструкторам, сантехникам, а также кто каждый день сталкивается с подвесками или лопатами, ибо подобным образом получаются детали для всех перечисленных сфер деятельности человека. Способы обработки металлов давлением, одним из которых является прессование, существенно отличаются друг от друга. Рассматриваемый вариант может быть как горячим, так и холодным. Такие очень пластичные материалы как алюминий (чистый), медь и олово обрабатываются в холодном режиме. А сплавы и металлы, что характеризуется тугоплавкостью, а это те, что содержат титан и никель, могут прессоваться исключительно только после того как их и применяемый инструмент нагрели. Прибегая к помощи прессования, можно получать детали самой различной формы и конфигурации, например с наружными или внутренними ребрами, а также периодическим или постоянным профилем по всей длине. Процесс прессования реализуется на прессах, где меняется матрица. Последние выполняются из штамповых жаропрочных сталей.

Волочение

В том случае, когда заготовка фасонного или круглого профиля в принудительном порядке протягивается через волоку, называется волочением. В качестве яркого примера можно привести обычную проволоку, которая получается путем протягивания через целый ряд фильер заготовки большого диаметра. В результате на выходе получается длинная проволока, что характеризуется гораздо меньшим диаметром. Процесс волочения можно классифицировать следующим образом:

По температуре

• холодное;
• горячее.

По кратности выполняемых переходов

• однократные;
• многократное - когда в результате процесса поперечное сечение заготовки постепенно уменьшается за счет нескольких переходов.

По чистоте обработки поверхности

• чистовое;
• черновое.

По типу волочения

• сухое, что выполняется через мыльный порошок;
• мокрое, что подразумевает прохождение через мыльную эмульсию.

Штамповка объемного типа

Способы обработки металлов давлением включают и такой процесс как придание заготовке определённой формы путем использования штампа. Однако при этом полости частей металла ограничивают его течение. На сегодня известно два вида штампов: закрытые и открытые. Если используются открытые штампы, то излишек металла просто выдавливается через зазор. После он будет удалён в результате механических действий. К использованию этого типа штампов прибегают в том случае, когда контроль за массой заготовки не нужен. Зазор для выхода металлического излишка в штампах закрытого типа отсутствует. Процесс обработки приходит в замкнутом пространстве, поэтому выполнение требований к итоговому объему здесь нужно просчитывать заранее.

Листовая штамповка

Листовая штамповка представляет собой получение определенных деталей из ленты или полос, которые ранее были изготовлены в результате проката. Штамповки могут быть двух типов:

• формообразующие, а это чеканка, раздача, гибкая отбортовка и вытяжка;
• разделительные, куда относятся пробивка, отрезка и вырубка.

Все процессы при листовой штамповке осуществляются на гидравлических и кривошипных прессах. Штампы здесь используются как основополагающий инструмент, что состоит из таких деталей как пуансоны и матрицы. Штамповка листовая привлекательна тем, что в большинстве случаев готовая деталь готова к эксплуатации. Это накладывает определенные требования по чистоте матриц и пуансонов.