кафедра ОМТіСТ ЦНТУ :: Абітурієнту :: Обробка матеріалів тиском

 

ОБРОБКА МЕТАЛІВ ТИСКОМ

 

Обробка тиском — найпоширеніша і прогресивна група технологічних процесів безстружкової обробки металів — процес отримання заготовок та деталей шляхом зміни форми виробів пластичною деформацією.

При обробці тиском на метал діють зовнішні сили (удари молота, тиск преса тощо) що викликають у ньому напруження, які перевищують межу пружності. Для збільшення пластичності метал нагрівають до температури, при якій найбільш повно виявляються його пластичні властивості. У результаті змінюється форма вихідного металу (злитка або мірної заготовки), а об’єм його залишається постійним (не враховуючи втрат на відходи і вигар). Процес обробки тиском супроводжується зміною структури і фізико‑механічних властивостей металів і сплавів.

Обробкою тиском виготовляють найбільш відповідальні і складні за конфігурацією деталі машин; пояснюється це тим, що деформований метал внаслідок зміненої структури має підвищені експлуатаційні властивості, особливо в умовах знакозмінних навантажень. Цим способом виготовляють заготовки, деталі і вироби вагою від декількох грамів до сотень тон зі сталі і сплавів кольорових металів.

Обробка металів тиском є базою машинобудування. Від її якісного розвитку та удосконалювання залежать створення потужних енергетичних установок, нових літальних апаратів, сучасних автомобілів і машин, новітньої електронної і космічної техніки.

 

обробка металів тиском

Процеси обробки тиском, використовуючи новітні досягнення науки і техніки, розвиваються і удосконалюються в напрямку наближення форми і розмірів поковок і штамповання до конфігурації готової деталі, що дозволяє знизити трудомісткість наступної обробки різанням, або повністю відмовитись від подальшої механічної обробки виробу, зменшити витрату матеріалів і енергії, підвищити якість виробів, що випускаються, знизити їхню собівартість.

Процеси обробки металів тиском по призначенню поділяють на два види:

  • для одержання заготовок постійного поперечного переріза по довжині (прутків, дроту, стрічок, листів тощо), які використовуються в подальшому у будівельних конструкціях, або як заготовки для наступного виготовлення з них деталей — тільки обробкою різанням або з використанням попередньої пластичної формозміни; основними різновидами таких процесів є вальцювання, пресування і волочіння;
  • для одержання деталей або заготовок (напівфабрикатів), що мають приблизні форми і розміри готових деталей, які потребують обробки різанням лише для додання їм остаточних розмірів і одержання поверхні заданої якості; основними різновидами таких процесів є кування і штампування.

Залежно від типу виробництва, форми і розмірів виготовлених виробів, властивостей оброблюваного матеріалу розрізняють такі основні способи обробки металів тиском: вальцювання, пресування, волочіння, кування, об’ємне штампування, листове штампування, комбіновані методи.


вальцювання


Операція вальцювання полягає в тому, що метал обжимається між обертовими валками прокатних станів.
Вальцювання — наймасовіший спосіб обробки металів тиском. Кількість вальцьованого металу, що випускається металургійними заводами, є одним з найважливіших показників рівня розвитку країни.
Вальцюванням одержують рейки, будівельні балки різноманітного перерізу, листи різної товщини, прутковий матеріал, труби — основну продукцію для розвитку багатьох видів промисловості, будівництва і транспорту.
Профілювання листового прокату забезпечує виробництво гнутих профілів на станах при скороченні або повному виключенні операцій зварювання, клепання тощо.
Прокатку завдяки безперервності процесу вигідно застосовувати не тільки для виготовлення листів, різних профілів і труб, що мають постійний переріз по довжині виробу, а і тіл обертання, які наближаються за формою і розмірами до різних деталей.

 

пресування


Суть методу пресування полягає в отриманні профілів різного перетину шляхом видавлювання металу із замкнутої порожнини через фігурний отвір, що відповідне заданому перерізу.
Вихідною заготовкою є злиток або прокат. Стан поверхні заготовок значно впливає на якість поверхні і точність пресованих профілів, тому в багатьох випадках їх попередньо обточують на верстаті; після нагрівання поверхню ретельно очищають від окалини.
При пресуванні створюється високий гідростатичний тиск, внаслідок чого значно підвищується пластичність металу. Цим способом можна обробляти крихкі матеріали, що не піддаються іншій обробці (прокатці, куванні, волочінню). Можливе виготовлення не тільки суцільних профілів, але і порожнистих.

 

волочіння


Суть методу волочіння полягає в протягуванні заготовки через отвір в інструменті, який постійно звужується, званому волокою.
Волочіння, як правило, здійснюють в холодному стані. Вихідними заготовками є прокатні або пресовані прутки і труби зі сталі, кольорових металів та їх сплавів, а також матеріали для отримання армуючих елементів композиційних матеріалів.
Сортамент виробів, виготовлених волочінням, дуже різноманітний: дріт діаметром від 0,002 до 10 мм і фасонні профілі. Цей метод забезпечує допуск на сталевий дріт, високу якість поверхні, отримання дуже тонких профілів.

 
кування

Кування — один з найдавніших методів пластичної обробки матеріалів. Кування покращує механічні властивості матеріалу заготовки.
Кування поділяють на ручне і машинне. При ручному використовують кувалди і ковадла з набором інструменту, машинне — здійснюють на молотах, пневмо‑ і гідропресах.
Кування є одним з найбільш економічних способів одержання високоякісних заготовок в одиничному виробництві і єдино можливим способом отримання заготовок великої маси. Кування забезпечує високу якость металу зі стабільними підвищеними характеристиками пластичності і міцності, отримання високоякісних великих заготовок і виробів масою до сотень тонн і довжиною, які іншими способами одержати неможливо або економічно недоцільно.

 

oб'ємне штампування


Об’ємне штампування — процес виготовлення поковок в штампах, що мають рівчаки, які заповнюють металом в гарячому або холодному стані. Метод дозволяє отримувати поковки складної форми (більш складні, ніж при куванні) з більш високою точністю і більш високими показниками механічних властивостей.
Це один із найекономічних процесів одержання високоточних і міцних заготовок зі сприятливим розташуванням волокон із гарною поверхнею. Значна економія металуекономія металу і скорочення подальшої механічної обробки роблять вигідним виготовлення навіть невеликих партій деталей.
Холодне об’ємне штампування в порівнянні з гарячим має ряд переваг: відсутні операції нагрівання металу, операції видалення ожарини, відсутнє зневуглецювання поверхневого шару металу тощо. Його широко застосовують для виготовлення різних стандартних, нормалізованих деталей, наприклад болтів, гвинтів, заклепок, кульок, роликів, кілець підшипників кочення, поршневих пальців тощо, а також оригінальних деталей.

 

листове штампування


Листовим називають штампування різноманітних за формою і розмірами деталей з листового, стрічкового або смугового матеріалу, без значної зміни його товщини. Вироби отримують в результаті пластичного деформування або розділення вихідного матеріалу в спеціальних інструментах — штампах, встановлених на пресах.
Листове штампування широко застосовується у всіх галузях машинобудування. Діапазон штампованих листових деталей дуже великий — за габаритними розмірами від декількох міліметрів до обшиття літаків; по товщині від десятих міліметра до 100 мм і вище.
Точність виготовлення деталей досягає сьомого квалітету у виробництві деталей годинників і точних приладів. Тонколистовий матеріал (товщиною до 4 мм) штампують головним чином в холодному стані, товстолистовий (товщиною понад 4 мм) — як у холодному, так і в гарячому.
У дослідному, дрібносерійному, а іноді і серійному виробництвах холодне листове штампування при використанні звичайного пресового устаткування і конструкцій штампів ні економічно, ні за витратами часу не є виправданим. У цих випадках застосовують спеціальні види холодного штампування.
До них відносяться: штампування гумою і поліуретаном, штампування рідиною і гідростатичне штампування, штампування з підігрівом фланця, штампування з глибоким охолодженням заготовки, імпульсне штампування (гідровибухове, електрогідравлічне, електромагнітне, вибухом газів), штампування із застосуванням ультразвуку тощо.

 


Завдяки інтеграції із суміжними областями розвиваються ефективні та багатофункціональні сполучені й комбіновані методи обробки металів тиском, які охоплюють процеси лиття, термічної, токарно‑фрезерної, магнітно‑імпульсної, вібраційної і низьки інших видів металообробки. Комбіновані процеси обробки металів тиском застосовуються для одержання наноструктурированих металів і сплавів, металопродукції зі стружкових відходів виробництва, метал‑композитів спільним пресуванням або прокаткою армуючих волокон з металевою фольгою під дією високих температур тощо.

 

Приклади процесів отримання заготовок та деталей пластичною деформацією

under construction  
slide 1
under construction  
slide 2
under construction  
slide 3
under construction  
slide 4
under construction  
slide 5
under construction  
slide 6
under construction  
slide 7

 

© 2019 KNTU