«Обробка металів тиском»

Вид материала

Документы

Содержание Термомеханічна обробка металу Прокатка металів Волочіння металу Пресування металу Кування й штампування металу

Подобный материал:

• Робоча програма загальні методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни, 156.9kb.
• «Теорія технічних систем», 704.49kb.
• Практикум з технічної праці (навчальний модуль „Ручна обробка металів ) форма навчання:, 190.72kb.
• Назва реферату: Корозія металів І способи захисту від корозії Розділ, 88.75kb.
• Обробка металу один з видів народного мистецтва, який передбачає виготовлення виробів, 70.01kb.
• Урок 13 Тема: Властивості металів, 123.56kb.
• Робоча навчальна програма кредитного модуля з дисципліни "Цифрова обробка сигналів", 410.54kb.
• О. Й. Любич, В. О. Пчелінцев Фізичні основи металургії кольорових І рідкоземельних, 2672.02kb.
• Карбування металів як один з давніх видів народного декоративно-прикладного мистецтва, 238.65kb.
• Обробка сировини. Виробництво напівфабрикатів обробка овочів І грибів значення овочів, 196.83kb.

Міністерство освіти і науки України

Дрогобицький державний педагогічний університет

ім. Івана Франка


Індивідуальне завдання

на тему:


«Обробка металів тиском»


Виконав: студент I курсу,

групи ПрН-14

Сосяк Мар’ян


Дрогобич 2007


Зміст

Вступ

Розвиток народного господарства країни значною мірою визначається ростом обсягу виробництва металів, розширенням сортаменту виробів з металів і сплавів і підвищенням їхніх якісних показників, що значною мірою залежить від умов пластичної обробки. Знання закономірностей обробки металів тиском допомагає вибирати найбільш оптимальні режими технологічних процесів, необхідне основне й допоміжне устаткування й технічно грамотно його експлуатувати.

Метали поряд зі здатністю деформуватися мають також високу міцність і в'язкість, добру тепло- і електропровідність. При сплавці металів, залежно від властивостей складових компонентів, створюються матеріали з високою жаростійкістю й кислотостійкистю, магнітними й іншими корисними властивостями.

Використання металів людиною почалося в далекій давнині (більше п'яти тисячоліть до н.е.). Спочатку знаходили застосування кольорові метали (мідь, сплави міді, золото, срібло, олово, свинець й ін.), пізніше почали застосовувати чорні - залізо й сплави на його основі.

Тривалий час виробництво металів носило примітивний характер і по обсязі було досить незначним. Однак наприкінці XIX ст. світова виплавка сталі різко зросла з 0,5 млн. т. в 1870 р. до 28 млн. т. в 1900 р. Ще в більшому обсязі росте металургійна промисловість в XX столітті. Поряд зі збільшенням виплавки стали з'явилася необхідність організувати в більших масштабах одержання міді, цинку, вольфраму, молібдену, алюмінію, магнію, титану, бериллия, літію й інших металів.

Металургійне виробництво підрозділяється на дві основні стадії. У першій одержують метал заданого хімічного складу з вихідних матеріалів. У другій стадії металу в пластичному стані надають ту або іншу необхідну форму при практично незмінному хімічному складі оброблюваного матеріалу.

Здатність металів приймати значну пластичну деформацію в гарячому й холодному стані широко використається в техніці. При цьому зміна форми тіла здійснюється переважно за допомогою інструмента, що давить на метал. Тому отриманий виріб таким способом називають обробкою металів тиском або пластичною обробкою.

Обработка металів тиском являє собою важливий технологічний процес металургійного виробництва. При цьому забезпечується не тільки задання злитку або заготовці необхідної форми й розмірів, але разом з іншими видами обробки істотно поліпшуються механічні й інші властивості металів.

Прокатка, волочіння, пресування, кування, штампування являють собою різні види обробки металів тиском у пластичному стані.

Серед різних методів пластичної обробки прокатка займає особливе місце, оскільки даним способом роблять вироби, придатні для безпосереднього (у стані поставки) використання в будівництві й машинобудуванні (шпунт, рейки, профілі сільськогосподарського машинобудування й ін.). Прокаткою одержують також різноманітні види заготовок, які є вихідним матеріалом для інших способів обробки. Так, горячокатана й холоднокатана листова сталь, смуги й стрічки в більших кількостях ідуть для листового штампування. При куванні в штампах як вихідний продукт використають переважно катану заготовоку. Величезне значення прокатного виробництва в народному господарстві підтверджується щорічним збільшенням випуску прокату. Через валки прокатних станів проходить 75-80% усього виплавлюваного металу.

Розвиток прокатного виробництва ґрунтується на застосуванні принципу безперервності самого процесу й всіх технологічних операцій (прокатка, термічна обробка, обробка й ін.). У цьому випадку більшу роль грає впровадження досягнень обчислювальної техніки й автоматизації на цій основі технологічних процесів.

Поряд з безперервним зростанням прокатного виробництва розширюється сортамент, збільшується випуск ефективних металовиробів, таких, як холоднокатаний аркуш, гнуті профілі, прокат зі зміцнюючою термічною обробкою, високоміцні труби, у тому числі із захисними покриттями, розширюється випуск мідної катанки, алюмінієвої стрічки, фольги й ін. Широкий розвиток одержує комплекс заходів, щодо поліпшення споживчих властивостей прокату: міцності, пластичності, жаростійкості й холодостійкості, надійності й довговічності й інших шляхом легування, термічної обробки, лудіння, цинкування, нанесення неорганічних й органічних покриттів та ін.

Збільшення виробництва виробів, одержуваних волочінням, досягається вдосконаленням окремих операцій виготовлення й усього технологічного процесу, застосуванням швидкісного автоматизованого устаткування, вибором відповідного волочильного інструмента й методів підведення і якості змащення.

Величезний розвиток одержують процеси пресування, що дозволяють виготовляти профілі практично з необмеженими можливостями за формою їхнього перетину, особливо при обробці складнодеформованих металів і сплавів.

Область застосування кування й штампування в сучасному масовому й крупносерійному виробництві безупинно розширюється й має тенденцію до впровадження спеціальних інструментів і штампів, механізації ковальських і транспортних операцій, спеціалізації ковальських цехів на випуск однотипних виробів, що дає можливість здійснювати автоматизацію процесів, створювати потокові й автоматичні лінії виробництва кувань у сполученні з автоматизацією внутріцехового транспорту. У ковальському й штампувальному виробництві продовжують удосконалюватися способи нагрівання металу шляхом застосування електронагріву - індукційного й контактного.

Значно зростає виробництво виробів листовим штампуванням, особливо в сполученні зі зварюванням, клепкою, закачуванням, що при скороченні трудомісткості складальних робіт знижує масу машин без зменшення їхньої міцності. Одержують подальший розвиток холодне висадження, холодне об'ємне штампування, калібрування, видавлювання й ін.

Висока продуктивність процесів обробки металів тиском, порівняно низька їхня енергоємність, а також незначні втрати металу при виробництві виробів вигідно відрізняють їх у порівнянні, наприклад, з обробкою металу різанням, коли необхідну форму виробу одержують видаленням значної частини заготівлі в стружку. Істотним достоїнством пластичної обробки є значне поліпшення властивостей металу в процесі деформування.

Динамічний і пропорційний ріст чорної й кольорової металургії, виробництво виробів з металів і сплавів пластичною обробкою ґрунтуються на подальшому розвитку теорії обробки металів тиском, що є науковою базою розробки технологічних операцій одержання виробів з металів і сплавів. Теорія пластичної обробки металів дозволяє оцінити економічну доцільність прийнятого способу деформації, виявити вплив умов обробки на властивості одержуваних виробів, визначити силові й енергетичні параметри процесу й указати шляхи їхньої раціональної зміни, дає можливість управляти процесом обробки з погляду поліпшення здатності металів пластично деформуватися. Знання закономірностей обробки металів тиском допомагає вибирати найбільш оптимальні режими технологічних процесів, необхідне основне й допоміжне устаткування й технічно грамотно його експлуатувати.

Термомеханічна обробка металу

Успіхи машинобудування, будівництва й інших галузей промисловості значною мірою визначаються досягненнями в області металургійного виробництва. Підвищення міцності в сполученні з достатньою пластичністю металів і сплавів дозволяють зменшити масу, а отже, і вартість споруджень і машин при їхній експлуатації й у багатьох випадках при виготовленні. Тому безупинно прагнуть поліпшити механічні характеристики металу як у стані поставки, так і при наступній обробці.

Відомо, що пластичне деформування й термічна обробка міняють властивості металів. Об'єднання цих операцій, максимальне їхнє зближення й створення єдиного процесу термомеханічної обробки забезпечують помітне підвищення механічних характеристик, що дозволяє заощаджувати до 15...40% металу й більше або збільшити довговічність виробів.

Тривалий час пластичну обробку розглядали в основному як операцію формування, хоча відомо, що 10...20% енергії, затрачуваної на деформацію, іде на збільшення внутрішньої енергії дефектів кристалічних ґрат. Перед остаточною термічною обробкою від цієї накопиченої енергії звільнялися й тільки після цього виконували термічні операції, що приводили метал до метастабільного стану з високою міцністю й в'язкістю. Тим часом сполучення пластичної деформації й фазових (структурних) перетворень або їхнє сполучення в певній послідовності викликає підвищення щільності дислокації, змінює наявність вакансій і дефектів упакування й може бути використане для створення оптимальної структури металу й формування найважливіших властивостей — міцності й в'язкості. Це сполучення пластичної деформації й термічного впливу, метою якого є формування необхідної структури оброблюваного тіла, називають термомеханічною обробкою (ТМО).

При ТМО обидва процеси - пластична деформація й термічна обробка - можуть сполучатися в одній технологічній операції, але можуть проводитися з розривом за часом. Однак фазові перетворення при цьому повинні виконуватися в умовах підвищеної щільності дефектів ґрат, що виникають завдяки пластичній деформації металу. В умовах ТМО сполучення пластичної й термічної обробок для різних матеріалів визначається вихідним структурним станом, чутливістю до цих впливів і наслідків впливу.

ТМО сталі виконується головним чином по трьох схемах: високотемпературна (ВТМО), низькотемпературна (НТМО) і попередня термомеханічна обробка (ПТМО).

ВТМО — термообробка з деформаційного нагрівання з наступною низькою відпусткою. Контрольована прокатка, будучи різновидом ВТМО, являє собою ефективний спосіб підвищення міцності, пластичності й в'язкості низьколегованих сталей. Основна ідея цього виду обробки полягає в підборі режимів прокатки й охолодження після прокатки, що забезпечує одержання дрібного й однорідного зерна в готовому прокаті. Найбільше успішно це досягається зниженням температури прокатки в останніх трьох — п'ятьох проходах до 780...850°С при збільшенні ступеня деформації до 15...20% і вище за прохід.

НТМО полягає в нагріванні стали до 1000...1100°С, швидкому охолодженні до температури метастабільного стану аустеніту (400...600°С) і високого ступеня (до 90% і вище) деформації при цій температурі. Після цього виконується загартування на мартенсит і відпустку при 100…400^оС. Цей спосіб застосовується до легованих сталей.

ПТМО характерна простотою виконання технологічного процесу: холодна пластична деформація (підвищує щільність дислокацій), дорекристалізаційне нагрівання, загартування зі швидкісного нагрівання, відпустка, При цьому перерва між холодною деформацією й нагріванням під загартування не регламентується, що значно спрощує технологічний процес ПТМО.

Прокатка металів

Прокатка металів є таким видом пластичної обробки, коли вихідна заготовка обжимається обертовими валками прокатного стану з метою зменшення поперечного переріза заготовки й додання їй заданої форми. Існує три основних способи прокатки:

• поздовжня,
  
• поперечна,
  
• поперечно-гвинтова (або коса).
  

При поздовжній прокатці деформування заготівлі здійснюється між обертовими в різні сторони валками. Осі прокатних валків й оброблюваної заготівлі паралельні (або перетинаються під невеликим кутом). Обидва валки обертаються в одному напрямку, а заготовока круглого перетину - у протилежному. У процесі поперечної прокатки оброблювана заготовока втримується у валках за допомогою спеціального пристосування. Обтиснення заготівлі по діаметрі й додання їй необхідної форми перетину забезпечуються відповідним профілюванням валків і зміною відстані між ними. Даним способом роблять вироби, що представляють собою тіла обертання (кулі, осі, шестірні й ін.).

Поперечно-гвинтова або коса прокатка виконується в обертових в одному напрямку валках, установлених у прокатній кліті під деяким кутом один до одниго. Стани косої прокатки використають при виробництві труб, головним чином для прошивання злитка або заготівлі в гільзу. У момент зіткнення металу з обертовими валками, що мають нахил до осі оброблюваної заготівлі, виникають сили, спрямовані уздовж осі заготівлі, і сили, спрямовані по дотичній до її поперечного переріза. Спільна дія цих сил забезпечує обертання, втягування оброблюваної заготівлі в щілину, що звужується, і деформування.

Хоча сортамент прокатних виробів досить великий, все-таки представляється можливим весь прокат розбити на наступні основні чотири групи: сортові, листовий, труби, спеціальні види прокату (бандажі, колеса, періодичні профілі й ін.). Найбільш різноманітною є група сортового прокату, що підрозділяється на прості й фасонні профілі. Прокат у вигляді кола, квадрата, смуг плоского перетину ставиться до простих профілів. Прокат складного поперечного переріза ставиться до фасонних профілів. Залежно від призначення фасонні профілі підрозділяються на профілі загального або масового споживання (кутовий профіль, швелери, двотаврові балки, шестигранні профілі й ін.) і профілі спеціального призначення (рейки залізничні широкої й вузької колії, рейки трамвайні, профілі сільськогосподарського машинобудування, електропромисловості, нафтовій промисловості й ін.). У прокатних цехах роблять більше 1600 розмірів простих профілів, більше 1100 фасонних профілів загального споживання й приблизно 1350 розмірів профілів спеціального призначення.

Весь сортовий прокат підрозділяється на чотири групи: сталь крупносортна, середньосортна, низькосортна й катанка діаметром від 5,5 до 9 мм.

Залежно від способу виробництва й товщини листовий прокат підрозділяється на три основних групи: гарячокатані товсті листи товщиною 4 мм і більше, гарячокатані тонкі листи товщиною менше 4 мм і холоднокатані листи всіх розмірів. Листовий прокат зі сталі й кольорових металів використається в найрізноманітніших галузях промисловості. Тому листову сталь часто підрозділяють по призначенню, так, наприклад, що зварює корпусна сталь суднобудування (ДЕРЖСТАНДАРТ 5521-76), гарячекатана груболистова конструкційна якісна вуглецева сталь товщиною від 4 до 14 мм і низьколегована сталь для казанобудування й посудин, що працюють під тиском (ДЕРЖСТАНДАРТ 5520-69), рулонна холоднокатана сталь товщиною 0,02-4 мм й ін.

Відповідно до ГОСТ труби, виготовлені на прокатних станах, підрозділяються на дві групи: безшовні й зварені (зі швом). Крім круглих труб роблять також профільні труби й зі змінними розмірами перетину по довжині. Обсяг виробництва труб збільшується з кожним роком. Найбільше помітно росте виробництво зварених і холоднокатаних труб.

Довший час одержання готового прокату виконувалося за технологічною схемою «злиток - готовий прокат». У цих умовах одержували злиток невеликої маси й вибирався він з таким розрахунком, щоб безпосередньо з нього можна було одержати необхідний виріб за одне нагрівання. Однак у міру розвитку машинобудування й металургії, головним чином високопродуктивних способів одержання стали, виникла необхідність розливати сталь у злитки значної маси-6...10 т і більше. Одержання готового прокату з такого злитка за одне нагрівання не завжди є можливим. Із цієї причини почали будувати обтискні стани, завдання яких складалася в обробці злитка в заготівлю. Дана обставина привела до нової технологічної схеми: злиток - напівпродукт (заготовка) - готовий прокат.

Прокатне виробництво металургійного заводу відповідно до цієї технологічної схеми включає систему станів, що забезпечують одержання напівпродукту у вигляді слябів, блюмів й інших заготовок, і систему станів, які випускають готовий прокат у вигляді сортової сталі, горяче й холоднокатаних листів, стрічок, труб й ін.. Тому прокатні цехи, як правило, мають у своєму складі: обтискні (блюмінги, слябінги) і заготовочні стани, що є основними агрегатами, що зв'язують сталеплавильні цехи й прокатні стани, що випускають готовий прокат; сортові стани (рейкобалкові, крупно-, середньо-, мілкосортні й дротові); листопрокатні стани; трубні стани й ін.

Поряд з такою широко розповсюдженою технологічною схемою спостерігається перехід до схеми «лита заготовока - готовий прокат». Цьому сприяє успішне освоєння розливання стали в заготовки квадратного й прямокутного перетинів, що мало поширення лише в кольоровій металургії. Безперервне лиття сталевих заготовок тривалий час не застосовувався через значні труднощі виконання технологічного процесу самого розливання. Однак цей процес забезпечує одержання хімічно більше однорідної щільної заготовки, що різко підвищує вихід придатного.

Застосування безперервного розливання стали знижує собівартість металургійного переділу, тому що при цьому усувається необхідність у дорогому устаткуванні обтискних цехів, виключаються витрати на зміст обслуговуючого й адміністративного персоналу. Установлено, що собівартість прокату в цих умовах знижується на 8...10% при поліпшенні в багатьох випадках механічних властивостей й інших характеристик стали..

Безперервним литтям стали виготовляють сляби перетином до 300х2030, 300х2320 мм, квадратні заготівлі перетином до 320х320 мм, а також круглі порожні трубні заготівлі. Технологічна схема одержання того або іншого виду готового прокату передбачає включення всіх необхідних послідовних операцій обробки, починаючи з підготовки злитка або заготівлі для нагрівання й кінчаючи завершальною обробкою й визначенням якості готового прокату. Разом з тим варто мати на увазі, що технологія виготовлення навіть того самого виду виробу може якоюсь мірою відрізнятися, якщо виробництво його здійснюється на іншому прокатному стані, хоча основні операції виготовлення мають багато загального.

До основних технологічних операцій будь-якої технологічної схеми виробництва прокату варто віднести: підготовку вихідних матеріалів; нагрівання перед прокаткою (крім холодної прокатки, коли, однак, часто потрібно інша операція - відповідна термічна обробка); гарячу й холодну прокатку; калібрування й виробництво гнутих профілів; обробку з операціями різання, виправлення, термічної обробки, видалення поверхневих дефектів, травлення й ін.

Волочіння металу

Волочіння металу — це протягання виробу круглого або фасонного профілю через отвір волочильного очка (волоку), площа вихідного перетину якого менше площі перетину вихідного виробу. Волочіння виконується тяговим зусиллям, прикладеним до переднього кінця оброблюваної заготівлі. Даним способом одержують дріт всіх видів, прутки з високою точністю поперечних розмірів і труби різноманітних перетинів.

Обробка металу волочінням знаходить широке застосування в металургійній, кабельній і машинобудівній промисловості. Волочінням одержують дріт з мінімальним діаметром 0,002 мм, прутки діаметром до 100 мм, причому не тільки круглого перетину, труби головним чином невеликого діаметра й з тонкою стінкою. Волочінням обробляють сталі різноманітного хімічного складу, прецизійні сплави, а також практично всі кольорові метали (золото, срібло, мідь, алюміній, і ін.) і їхні сплави. Виробу, отримані волочінням, мають високу якість поверхні й високою точністю розмірів поперечного переріза. Якщо виробу потрібно додати в основному ці характеристики, то такий вид обробки називають калібруванням.

Волочіння найчастіше виконують при кімнатній температурі, коли пластичну деформацію більшості металів супроводжує наклеп. Це властивість у сукупності з термічною обробкою, використають для підвищення деяких механічних характеристик металу. Так, наприклад, арматурний дріт діаметром 3...12 мм із вуглецевої конструкційної, стали (0,70...0,90%З) при виробництві її волочінням забезпечує межу міцності 1400... 1900 Мпа й границя текучості 1200... 1500 Мпа.

Волочіння вигідно відрізняється від механічної обробки металу різанням (струганням), фрезеруванням, обточуванням й ін., тому що при цьому відсутні відходи металу у вигляді стружки, а сам процес помітно продуктивніше й менш трудомісткий.

Волочінням можна виготовляти порожні й суцільні вироби часто складного поперечного переріза, виробництво яких іншими способами не завжди представляється можливим (наприклад, тонкі вироби, прутки значної довжини).

При волочінні ряду профілів (квадратний, трикутний, шестикутний й ін.) використають складені волоки, які відрізняються високою універсальністю, тому що в одній і тієї ж волоку, міняючи профіль отвору відповідною перестановкою окремих пластин, можна одержувати різні розміри профілю. Крім складових волок при виробництві прутків і головним чином труб застосовують кулькові й роликові волоки. При одержанні профілів складної форми застосовують дискові волоки, у яких робочі поверхні волочильного каналу утворяться поверхнями вільно обертових дисків (неприводних валків-роликів).

Як вихідний матеріал для волочіння застосовують катану й пресовану заготівлі. При виробництві алюмінієвого, мідного й іншого дроту як вихідна заготовока використають катанку, одержувану безпосередньо із плавильної печі через кристалізатор і безперервний прокатний стан. Незалежно від способу одержання вихідна заготовока перед волочінням проходить ретельну попередню підготовку, що полягає в проведенні того або іншого виду термічної обробки, видаленні окалини й підготовці поверхні для закріплення й утримання на ній змащення в процесі волочіння. Ці попередні операції забезпечують нормальне виконання пластичної деформації у волочильному отворі, сприяють одержанню високої якості поверхні виробу, зменшують зусилля й енергію на волочіння й знижують зношування волочильного інструмента.

Термічна обробка металу перед волочінням знімає наклеп, надає металу необхідні пластичні властивості, забезпечує одержання найбільш оптимальної структури. Тому термічну обробку вибирають такий, щоб у сполученні із пластичною деформацією вона забезпечувала максимальні механічні й інші характеристики оброблюваного виробу. Залежно від хімічного складу металу й призначення продукту волочіння застосовують відпалювання, нормалізацію, загартування.

В процесі одержання готового виробу волочінням термічну обробку для зняття наклепу й поліпшення структури металу можна виконувати кілька разів залежно від розмірів вихідного й кінцевого продуктів обробки й остаточних його якісних показників. Готовий продукт теж можна піддавати остаточній термічній обробці з метою додання металу необхідних механічних властивостей і структури.

При виробництві дроту й прутків волочінням велику увагу приділяють підготовці поверхні продукту обробки перед волочінням. Видалення окалини в каліброваних і волочильних цехах роблять механічним, хімічним й електрохімічним способами, а також комбінаціями цих способів. При механічному очищенні поверхні від окалини дріт або пруток піддають періодичним перегинам у різних площинах між роликами, після чого метал надходить на завершальне очищення сталевими щітками. Такий спосіб економічно доцільний, придатний для очищення поверхні головним чином з вуглецевої стали, окалина якої при перегинах порівняно легко руйнується й обпадає. З механічних способів, що забезпечують досить успішне очищення поверхні металу, знаходить застосування дробеструйна обробка. Під дією ударів дробу з вибіленого чавуну. сталевого лиття або високоміцної дрібно нарізаного сталевого дроту окалина на поверхні оброблюваного виробу розпушується й віддаляється. Цей спосіб очищення поверхні металу від окалини в багатьох випадках не вимагає додаткового травлення й найбільше часто застосовується в каліброваних цехах.

Хімічні способи видалення окалини одержали широке поширення завдяки своїй надійності, хоча вони менш економічні в порівнянні з механічними способами. Травлення вуглецевих і ряду легованих сталей роблять у сарною або соляний кислотах. Високолеговані сталі (кислототривкі, нержавіючі й ін.) труять у сумішах кислот (сірчана й соляна, сірчана й азотна й ін.). Мідь й її сплави труять в 5...10%-ний сірчаній кислоті при температурі 30...60°З. Травлення металу в кислотах для очищення від окалини звичайно роблять із додаванням у ванну присадок (інгібіторів травлення), які значно зменшують швидкість розчинення основного металу, але не впливають на швидкість розчинення окалини, що запобігає перетравлюванню. Крім того, посадки знижують дифузію водню (Н₂) у метал, зменшують загазованість травильних відділень, поліпшують умови праці.

Безпосередньо після травлення метал ретельно промивають для видалення залишків розчину кислоти, солей заліза, шламу, травильної присадки, бруду. Промивання роблять негайно після травлення, тому що затримка веде до висихання травильної рідини й виділенню поганорозчинних солей заліза. Звичайно промивання ведуть спочатку в гарячій воді, що забезпечує інтенсивне розчинення солей, а потім для кращого видалення шламу - у струмені холодної води зі шланга під тиском близько 0,7 Мпа.

Після видалення окалини наносять змащуваний шар, що повинен добре втримувати змащення при волочінні й сприяти запобіганню налипання металу на робочу поверхню волоки.

Після травлення, промивання, нанесення змазуючого шару метал сушать у спеціальних камерах при циркуляції повітря температурою 300...350°С. Сушіння видаляє вологу, а також усуває можливу травильну (водневу) крихкість, що може виникнути від того, що частина водню, що утвориться при травленні, дифундує в метал і викликають погіршення його пластичних властивостей.

Всі операції по підготовці поверхні металу до волочіння виконують у спеціальному ізольованому приміщенні. Для травлення й обробки поверхні дроту й прутків існують травильні машини періодичної й безперервної дії. Обробка в машинах безперервної дії забезпечує швидке й рівномірне травлення виробів будь-яких перетинів. Цей спосіб є найбільш прогресивним, тому що в безперервному процесі можна сполучати термічну обробку, видалення окалини й нанесення змазуючого шару. Така потокова обробка забезпечує повну автоматизацію процесу, підвищує якість металу, знижує трудомісткість операцій.

Після процесу волочіння прутки крім термічної обробки в багатьох випадках правлять, шліфують, полірують і залежно від призначення наносять на них захисні покриття, наприклад, цинкуванням, лудінням, хромуванням, кадміруванням, алітуванням і ін. Виправлення звичайно виконують на роликоправильних машинах, які встановлюють або в потоці виробництва, або окремо. Шліфування поверхні каліброваних прутків на глибину до 0,15...0,30 мм використається для видалення поверхневих дефектів, зняття зневуглецьованого шару, додання точних розмірів поперечному перерізу прутка й ін.

Для регламентації технологічних операцій складаються технологічні карти, у яких розписаний весь технологічний процес по підготовці металу до волочіння, маршрут волочіння, способи початкових, проміжних й остаточної термічних обробок, операцій обробки й ін. Тому що маршрут волочіння являє собою послідовність зміни розмірів поперечного переріза вихідного матеріалу на волочильному стані, а на одній установці звичайно одержують вироби з різними розмірами поперечного переріза, то для кожного з них повинен бути свій маршрут волочіння.

Визначаючи маршрут обробки металу на станах багаторазового волочіння, необхідно враховувати кінематику стану, тобто витяжки повинні збігатився із частотою обертання й розмірами діаметра кожного барабана. Маршрут, прийнятий без обліку кінематики стану, особливо для станів, що працюють із ковзанням не тільки утрудняє процес волочіння, але й робить його нездійсненним. Лише на станах з автоматичним регулюванням швидкостей можна допускати деяка невідповідність прийнятих витяжок і заданих швидкостей.

Пресування металу

Пресування металу — це витиснення за допомогою пуансона металу вихідної заготівлі (найчастіше циліндричної форми), поміщеної в контейнер, через отвір матриці.

Этой спосіб пластичної обробки знаходить широке застосування при деформуванні як у гарячому, так й у холодному стані металів, що мають не тільки високу піддатливість, але й володіючих значною природною твердістю, а також однаковою мірою застосуємо для обробки металевих порошків і неметалічних матеріалів (пластмас й ін.).

Пресуванням виготовляють прутки діаметром З...250 мм, труби діаметром 20...400 мм при товщині стінки 1,5...12 мм, порожні профілі з декількома каналами складного перетину, із зовнішніми й внутрішніми ребрами, різноманітні профілі з постійним і що змінюється (плавно або східчасто) перетином по довжині. Профілі для виготовлення деталей машин, що несуть конструкцій й інших виробів, одержувані пресуванням, часто виявляються більше економічними, чим виготовлені прокаткою, штампуванням або виливком з наступною механічною обробкою. Крім того, пресуванням одержують вироби досить складної конфігурації, що виключається при інших способах пластичної обробки.

До основних переваг пресування металу ставляться: можливість успішної пластичної обробки з високими витяжками, у тому числі малопластичних металів і сплавів; можливість одержання практично будь-якого поперечного переріза виробу, що при обробці металу іншими способами не завжди вдається; одержання широкого сортаменту виробів на тому самому пресовому встаткуванні із заміною тільки матриці; виробництво виробів з високими якістю поверхні й точністю розмірів поперечного переріза, що в багатьох випадках перевищує прийняту точність при пластичній обробці металу іншими способами (наприклад, при прокатці). До недоліків одержання виробів пресуванням варто віднести:

підвищена витрата металу на одиницю, вироби через істотні втрати у вигляді остачі-прес-залишку; поява в деяких випадках помітної нерівномірності механічних й інших властивостей по довжині й поперечному перерізі виробу; порівняно високу вартість пресового інструмента.

Основною ознакою різновидів процесу пресування є наявність або відсутність поступального переміщення металу щодо стінок приймача (контейнера), за винятком невеликих ділянок поблизу матриці, називаних мертвими зонами, де переміщення металу відсутній. Поряд з найпоширенішим методом пресування. с прямим витіканням, що використається для одержання суцільних і порожніх виробів, широке застосування одержав зворотний (звернений) метод, а також інші схеми витікання металу. Кожний із цих методів має певні переваги. Так, наприклад, при бічному витіканні металу крім зручностей прийому вироби-прес-виробу забезпечується мінімальна різниця механічних властивостей виробу в поперечному й поздовжньому напрямках.

Процес пресування виконується в умовах нерівномірного всебічного стиску металу, що позитивно позначається на збільшенні його пластичності. Тому пресуванням можна обробляти метали й сплави з низькою природною пластичністю. Однак тривісний стиск викликає необхідність значних зусиль при обробці. Тому пресування вимагає підвищеної витрати енергії на одиниці об'єму деформованого тіла.

Як відзначалося, при пресуванні в місцях переходу контейнера в матрицю з'являються так називані мертві кути, тобто такі зони, які випробовують лише пружну деформацію. Плин металу в мертвих зонах відсутній, поки розмір остачі-прес-залишку не буде досить малий. Ці мертві зони при пресуванні прутків великої довжини у відомій мері відіграють позитивну роль, тому що роблять фільтруючий вплив: у мертвих кутах затримуються різні забруднення, що охороняє від вдавлення сторонніх включень у поверхневі шари виробу. При неправильно обраному розмірі остачі-прес-залишку забруднення мертвих кутів можуть потрапити у виріб і викликати помітне зниження його якостей. Все це необхідно враховувати при розробці технологічного процесу пресування. Практикою встановлено, що при нормальних умовах пресування мінімальна висота остачі-прес-залишку становить 0,10...0,30 діаметра вихідної заготівлі.

Силові умови пресування визначаються властивостями деформованого металу, температурним режимом, розмірами заготівлі, швидкістю й ступенем деформації, значенням контактного тертя, геометрією інструмента й ін. На жаль, ще не розроблена методика, що дозволяє зв'язати всіх цих факторів у математичну залежність для визначення зусиль пресування. Тому доводиться користуватися методами розрахунку, що лише приблизно відбивають умови деформації.

Кування й штампування металу

Кування й штампування металу включає такі процеси одержання виробів, як кування, об'ємне гаряче штампування й штампування листового й пруткового матеріалу в холодному стані.

При куванні деформування заготівлі здійснюється за допомогою універсального підкладного інструмента або бойків. Бойки найчастіше бувають плоскими, однак застосовують вирізні й закруглені бойки. Нижній бойок звичайно нерухомий, верхній робить зворотно-поступальний рух. У результаті багаторазового й безперервного впливу інструмента заготовока поступово здобуває необхідну форму й розміри.

При об'ємному штампуванні додання заготівлі заданої форми й розмірів здійснюється шляхом заповнення металом робочої площини штампа.

Листове штампування є таким видом пластичної обробки металу, коли для одержання деталей типу ковпачків, втулок й інших як вихідний матеріал використають аркуш або стрічку. При цьому обробка виконується без значної зміни товщини заготівлі.

Даними способами одержують досить різноманітні за формою й розмірами виробу з металу, пластмас й інших матеріалів з різними ступенем точності розмірів, механічними й іншими характеристиками і якістю поверхні. Тому кувально-штампувальне виробництво знаходить широке застосування в машинобудуванні й приладобудуванні, у виробництві предметів народного споживання й інших галузей народного господарства. Одержання виробів куванням і штампуванням дозволяє максимально наблизити вихідну форму заготівлі до форми й розмірів готової деталі й тим самим зменшити або повністю виключити дорогі операції із втратою металу в стружку.

Література

1. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теорія обробки металів тиском. Підручник для вузів.- 4-і изд.-М.: «Машинобудування»,1977
   
2. Суворов И.К. Обробка металів тиском: Підручник для вузів.-3-і изд.-М.: Высш. школа,1980