13352

Основні способи обробки металів тиском

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Лабораторна робота Обробка металів тиском Мета роботи: ознайомитися з основними способами обробки металів тиском. Теоретичні відомості Обробка тиском заснована на пластичних властивостях металів тобто на їх здатності під дією навантаження остаточно...

Украинкский

2014-10-01

171.5 KB

30 чел.

Лабораторна робота №2

Обробка металів тиском

 Мета роботи: ознайомитися з основними способами обробки металів тиском.

Теоретичні відомості

 Обробка тиском заснована на пластичних властивостях металів, тобто на їх здатності під дією навантаження остаточно змінювати форму без порушення цілісності металу. Процес зміни форми і розмірів металу називається деформацією. Властивість металу сприймати значну пластичну деформацію широко використовується в техніці. При цьому доведення металу до пластичного стану й зміну форми металевого тіла здійснюють різноманітним деформуючим інструментом. Тому такий метод надання необхідної форми металевим тілам називається обробкою металів тиском або пластичною обробкою металів.

 Обробці металів тиском підлягає до 90% виплавленої сталі і значна частина кольорових сплавів. Це пояснюється тим, що процеси обробки тиском дозволяють одержувати металеві заготовки такої форми чи профілю, які найбільш наближені до остаточної форми деталей машинобудування, що полегшує обробку різанням, знижує завантаженність верстатного устаткування. Висока точність (і мала шорсткість у багатьох випадках) одержуваних заготовок при обробці тиском інколи зводять механічну обробку лише до чистових операцій.

 Практично всі методи обробки металів тиском виосокопродуктивні, що пояснюється безперервністю технологічних процесів та високим ступенем механізації.

 Прокатка, волочіння, пресування, кування й штампування являють собою різні види обробки металів в пластичному стані.

  Кування – вид гарячої обробки металів тиском, при якому метал деформується багаторазовою і перервною дією універсального інструменту за допомогою бойка молота або преса до придбання заготовкою заданої форми й розмірів.

  Кування є історично першим способом пластичного деформування металів. При куванні метал заготовки, що деформується, мє можливість вільно переміщатися по контактній поверхні інструмента, що й зумовило назву цього виду обробки металів – вільне кування. Цим способом виготовляють поковки будь – якої маси, включаючи найбільш важкі (до 320т). Технологічні процеси вільного кування являють собою різноманітне поєднання й послідовність основних і допоміжних операцій, таких як осадка, висадка, протягування, розгін, роздача, прошивання, згин, закручення, рубка й ін.

 Рис. 2.1. Схема основних операцій кування й ковальський інструмент:

а) двостороння прошивка; б) наскрізна прошивка; в) прошивні;

г) рубка; д) ковальські сокири; е) згинання; ж) кування у підкладних штампах.

Волочіння металу – це протягування заготовки крізь отвір інструмента – волоки, перетин якого менший за перетин заготовки, що протягується. При волочінні, яке звичайно проводять без нагрівання заготовки, досягається добра якість поверхні і висока точність розмірів виробів, а також значне зміцнення матеріалу.

              

                            Рис.2.2. Схема волочіння і поздовжній переріз волоки

 

 Волока (рис.2.2) складається с декількох зон. Вхідна зона призначена для подачі змащення; на довжині робочої зонивідбувається пластичне деформування заготовки; калібруюча і вихідна зони забезпечують одержання потрібної форми перерізу деталі і якості поверхні. Вхідна і робоча зони являють собою зрізаний конус із половиною кута при вершині, що дорівнює – для робочої зони  і для вхідної зони .

  Волочінням одержують дріт (діаметром від 6мм до 10мкм), труби (діаметром до 400мм), калібровані прутки й фасонні профілі. Для того, щоб досягти потрібного розміру переріза виробу треба послідовно протягувати заготовку іноді скрізь декілька десятків відповідних волок.   

             

Схема волочіння труб

Рис. 2.3. Приклади різних профілів, що одержують волочінням

 Прокатка металу – такий вид пластичної обробки, коли вихідний продукт пропускається в щілину між обертовими інструментами – валками прокатного стану. При цьому змінюються форма й розміри поперечного перерізу тіла і, як правило, збільшуються його повздовжні розміри. Існують три основних способи прокатки (рис.2.4, 2.5.): поздовжня, поперечна і поперечно – гвинтова, або коса прокатка

а)    б)

Рис. 2.4. Поздовжня а) і поперечна б) прокатка

    

Рис. 2.6 Приклади профілів, що одержуються прокаткою

 

При поздовжній прокатці (рис. 2.4,а; 2.6; 2.7; 2.8.) деформація здійснюється між валками, що обертаються в різні сторони. Металеве тіло, що має висоту , ширину  і довжину , в результаті пластичної обробки валками одержує відповідні розміри  і .

Рис. 2.7. Поздвжній метод прокатки шовних труб

 

Рис. 2.8. Поздовжній метод прокатки безшовних труб

 Для характеристики процесу прокатки використовують наступні коефіцієнти:

       а) абсолютне обтиснення

                                               

       б) відносне обтиснення  

                                        

        в) коефіцієнт обтиснення

                                              

         г) абсолютне розширення      

                                              

         д) відносне розширення

                                          

         е) коефіцієнт розширення

                                                

         ж) коефіцієнт витягування  визначається з умови рівності об’ємів до і після деформації при прокатці

                                                  

                                                

 Важливою характеристикою процесу поздовжньої прокатки є кут захвату  (кут дотику) рис. 2.4,а, що відповідає дузі дотику заготовки з прокатним валом радіусу. Кут захвату  характеризує практично продуктивність і ефективність процесу прокатки і залежить від коефіцієнту тертя і радіусу валків.

    Кут захвату  визначається геометрично наступним чином:

                                          

                                          

                                         

                                          

  Вихідна заготовка захвачується прокатними валками силою тертя лише у випадку, коли коефіцієнт тертя ковзання контактуючих матеріалів  досягає певного значення

                                                          .

   Якщо умова  не виконується, необхідні додаткові зусилля для введення і затягування заготовки в щілину між валками.

   Методом поздовжньої прокатки оброблюють переважно ті заготовки, у яких довжина значно перевищує розміри поперечного перерізу. При цьому поперечний переріз заготовок самий різноманітний – це круг, кутовий профіль, швелер, залізнична рейка, листова сталь і т.д. Для здійснення поздовжньої прокатки використовують різноманітні прокатні стани, кількість валків у яких може досягати двадцяти, а напрямок обертання – змінюватися.При поперечному прокатуванні (див. Рис. 2.4,б; 2.9) обидва валки обертаються в одному напрямку, а заготовка – у протилежному. Вісі валків і вісь заготовки паралельні (або перетинаються під невеликим кутом). У процесі поперечної прокатки оброблюване тіло утримується у валках за допомогою спеціального пристосування. Обтиснення заготовки по діаметру й надання їй необхідної форми забезпечується відповідним профілюванням валків і зміною відстані між ними. Методом поперечної прокатки одержують відносно короткі деталі типу коліс, зубчастих коліс, дисків, куль і т.п., у яких діаметр більший, чи незначно менший довжини деталей вздовж вісі.

Рис. 2.9. Поперечна прокатка кульок

Поперечно – гвинтове або косе прокатування здійснюється у валках, що обертаються в одному напрямку і мають форму стикованих широкими основами двох зрізаних конусів. Валки поперечно – гвинтового прокатування встановлені під деяким кутом один до одного. Нахил обох валків по відношенню до осі оброблюваного тіла, викликає в момент дотику металу з валками появу сили, спрямованої уздовж осі заготовки, і сили, спрямованої по дотичній до її поперечного переріза. Спільна дія цих сил забезпечує обертання і втягування заготовки, що обробляється, в щілину між валками й її деформацію (рис. 2.5). Поперечно – гвинтове прокатування є основним способом отримання безшовних труб і так званого “періодичногопрофілю, який застосовується в якості арматури при будівництві.

                                           

Рис. 2.10. Пряме пресуванням витискювання металу із замкненого об´єму крізь отвір.  

   Заготовка 2 у холодному або гарячому стані (частіше в гарячому), що поміщена в контейнер 1, витискується пуансоном 5 крізь отвір матриці 3, який і надає потрібний профіль деталі. Для одержання складного профілю використовують різноманітні за перерізом оправки 4. Вихідною заготовкою для пресування є або злиток, або прокат круглого, а іноді навіть квадратного перерізу.

    Витікання металу при пресуванні може бути прямим або зворотнім. Прямий метод (рис. 2.10) полягає в тому, що протікання металу крізь отвір матриці і рух пуансона, ще тисне на заготовку, відбуваються в одному напрямку.

    Зворотній метод використовується для виготовлення виробів великих профілів, він характеризується тим, що протікання металу і рух пуансона з матрицею відбувається у зворотних напрямах, тобто назустріч один одному. Так як при прямому методі пресування заготовка переміщується усередині контейнера, а при зворотному методі залишається нерухомою, то внаслідок зменшення тертя зусилля пресування менше.

     Гарячим пресуванням виготовляють різноманітний сортемент виробів із кольорових металів і сплавів – прутки діаметром від 3 до 250мм, труби діаметром від 20 до 400мм із товщиною стінки від 1.5 до 12мм і різні складні профілі. Точність пресованих виробів є більш високою, ніж при прокатуванні, ща дає можливість звести до мінімуму наступну обробку заготовки.

Штампування – це ковальський процес, при якому деформація металу здійснюється за допомогою спеціального штампа. Штампуванням оброблюються найрізноманітніші заготовки (рис. 2.11)

Рис 2.11. Приклади штампованих деталей

На відміну від кування штампування здійснюється спеціальним інструментом - штампом, яким можна обробляти тільки саме ту деталь, для якої штамп сконструйовано. Штамп складається з двох основних частин: нерухомої матриці і рухомого пуансона. На поверхнях матриці й пуансона утворені порожнини, які називаються рівчаками. Перепікання металу в штампі примусово обмежується поверхнями порожнин рівчака. Штампи, в залежності від складності форми деталі, мають один, чи декілька (чорнові й чистовик) рівчаків (рис. 2.12). Конфігурація чистового рівчака штампа цілком визначає Конфігурацію отриманої заготовки.

Рис. 2,12. Багаторівчаковий штамп і послідовність одержання поковки складної форми

У залежності від виду первинного матеріалу штампування поділяється на об'ємне й листове. Об'ємне штампування заготовок виконується переважно в нагрітому, а листове - в основному в холодному стані. Штампування, у порівнянні з вільним куванням -більш продуктивний процес. Допуски при гарячому штампуванні в 3-5 разів менші, ніж при вільному куванні. Недоліки штампування: обмеженість по мас штампованих заготовок (до 350 кг), висока вартість штампів.

Основними методами гарячою об'ємного штампування є штампування з облоєм у відкритих штампах і штампування без облою в закритих штампах.

Облойне штампування (рис. 2,13, а) характеризується тим, що після заповнення металом порожнини рівчака штампа надлишок його витискується в спеціальну порожнину, утворюючи при цьому відхід, що називають облоєм.

І

а) б)

Рис. 2.13. Відкритий а) і закритий б) штампи для об'ємного

штампування

Облой з поковки потім підрізується. Штампування у відкритих штампах допускає застосування заготовок, що відрізняються між собою за об'ємом.

Безоблойне штампування являє собою деформацію металу в закритих штампах (рис. 2.12.-5), утворення облою в яких не передбачається, тому порожнина для нього відсутня.

При безоблойному штампуванні необхідно суворо дотримувались рівності об'ємів заготовки і поковки, в іншому випадку поковки будуть або надмірно повними (товстими) при надлишку металу, або з незаповненими кутами при його недостачі.

Листове штампування призначене для отримання виробів з листового, стрічкового, смугового металу та інших матеріалів без значної зміни товщини заготовки (рис. 2.14),

Листове штампування умовно поділяють на тонколистове (товщина листа до 4 мм) і товстолистове (товщина понад 4 мм). Тонколистове штампування в основному здійснюється без попереднього нагріву заготовки, що забезпечує отримання виробів із високими механічними властивостями і чистою не окисленою поверхнею.

Операції       листового       штампування       поділяють       на формозмінюючі, розділяючі, пресувальні і штампоскладальні.

Рис. 2.14. Деталі, що одержують листовим штампуванням:

а) - вирубкою; б) - згинанням; в) - витяжкою

Формозмінючі операції полягають у перетворенні плоскої або порожнистої заготовки в просторову деталь необхідної форми. До формозмінючих операцій належать згинання, витягування, відбортовка, формування й ін.

Розділяючи операції листового штампування пов'язані з відділенням однієї частини металу від іншої по замкненому або незамкненому контуру. До цих операцій належать відрізка, вирубка, пробивання, обрізка й ін.

До пресувальних операцій, що пов'язанні зі змінною товщини листового матеріалу, відносяться карбування, таврування, кернування і холодне витискування.

Штампоскладальні операції, що призначенні для з'єднання декількох деталей в один виріб (вузол), засновані на застосуванні процесів згинання, упресовування, клепання, закатування та ін.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55108. Общее учение о болезни 108.5 KB
  Цель: проверить и закрепить полученные знания о здоровье и болезни. Вопросы для самоподготовки: Определение понятия «здоровье» Критерии здоровья. Определение понятия «болезнь». Понятие о патологическом процессе и патологическом состоянии.
55109. Исследование систем управления 88 KB
  Методологии и практическим навыкам исследования надо учить вкус к исследовательской деятельности надо прививать способности к исследовательской работе надо развивать уже в процессе подготовки специалистов.
55110. Коммерческие банки и их функции 19.57 KB
  В механизме функционирования кредитной системы огромная роль принадлежит коммерческим банкам. Они аккумулируют основную долю кредитных ресурсов, предоставляют клиентам полный комплекс финансового обслуживания, включая выдачу ссуд, прием депозитов, расчеты, покупку-продажу и хранение ценных бумаг, иностранной валюты и т.д
55111. История развития генетики как фундаментальной науки. Методы исследования генетики человека 40 KB
  Мать и отец пробанда здоровы. Четыре сестры матери пробанда здоровы мужья их здоровы. О двоюродных сибсах со стороны матери пробанда известно: в одной семье один больной брат две сестры и брат здоровы; в двух других семьях по одному больному брату и по одной здоровой...
55112. Банковский мультипликатор: сущность и механизм действия 18.77 KB
  Банковский мультипликатор представляет собой процесс увеличения (мультипликации) денег на депозитных счетах коммерческих банков в период их движения от одного коммерческого банка к другому
55114. ИСТОРИЯ РИТОРИКИ 217.5 KB
  Интерес представляет риторическое обучение в духовных академиях и старообрядческих общинах. В библиотеках Москвы, Киева, Санкт-Петербурга хранятся многочисленные рукописи учебников, созданных учителями риторики для своих учеников, различные сборники с риторическими статьями и школьными речами.
55115. Почвозащитная способность сельскохозяйственных культур и севооборотов. Проектирование севооборотов с учетом уклонов на пашне. Методические указания 318.5 KB
  Озимые зерновые пропашные культуры зернобобовые яровая пшеница гречиха Просо Пласт многолетних трав пропашные культуры озимые зерновые залежь Гречиха Пропашные яровые зерновые зернобобовые культуры Зернобобовые...
55116. Основы молекулярной генетики, моделирование процессов кодирования наследственной информации 38 KB
  Определить антикодоны транспортных РНК, которые осуществляют доставку к рибосомам следующих аминокислот: фенилаланин, серин, тирозин, цистеин, лейцин, треонин, лизин, глутамин.