Ковка. Сущность процесса и основные операции ковки.
Свободная ковка представляет собой процесс пластической деформации нагретого до определенной температуры металла, происходящей под действием последовательных ударов бойка молота или под давлением пресса. В результате металл неограниченно течет во все стороны в пространстве между бойками и принимает форму заданной поковки. В большинстве случаев поковка служит, заготовкой для дальнейшей механической обработки. Ковка не только изменяет форму и размеры обрабатываемого металла, но и способствует улучшению его структуры и механических свойств. Она измельчает и уплотняет зерна, устраняет внутренние раковины и пузыри. Свободная ковка обычно применяется для получения единичных поковок различной формы и размеров, а также при изготовлении небольших партий поковок. Она подразделяется на ручную и машинную.
2) Ручная ковка выполняется путем нанесения последовательных ударов инструментом по металлу, лежащему на опорной площади наковальни. Она применяется редко, обычно в единичном производстве и при изготовлении мелких поковок для ремонтных работ. Исходным материалом для ручной ковки служит прокат круглого или прямоугольного сечения. При ручной ковке (рис. 26, а) обрабатываемый исходный металл удерживают на наковальне / клещами разнообразной формы и размеров. Молотобоец наносит сильные удары кувалдой 3 по тем местам заготовки, на которые указывает кузнец легкими ударами ручника 2. При ручной ковке применяется различный подкладной инструмент: пробойники-бородки 4, зубила 5, гладилки 6, обжимки 7 и др.
3) Большее применение имеет машинная ковка, при которой заготовку укладывают на нижний боек ковочного молота или
пресса, а деформация обрабатываемого металла осуществляется, с помощью ударов верхнего подвижного бойка' молота или под давлением пресса. Исходным материалом при машинной ковке служит прокат (для получения мелких и средних поковок), а также стальные
слитки разного веса или специальные катаные кузнечные заготовки (для получения крупных поковок) Различают бойки плоские 1 и фасонные 2 (рис. 26,6). Подкладными инструментами при машинной ковке являются обжимки 3 (для отделки цилиндрических и граненых поверхностей), пережимки 4 (для образования углублений), раскатки 5 /для местной вытяжки), топоры 6 (для рубки), прошивки 7 (для обработки отверстий). Поковки удерживаются клещами 8.
Основные операции свободной ковки
В зависимости от формы и размеров изготавливаемой поковки могут применяться
различные ковочные операции. Наиболее характерными являются: осадка, протяжка,
1 / 2Сущность процесса свободной ковки
гибка, прошивка, рубка, кузнечная сварка.
При осадке (рис. 27, а) уменьшается высота заготовки и за счет этого увеличивается
поперечное сечение. При этом возможна полная осадка всей заготовки и неполная,
когда осаживается только одно место заготовки (например, головка болта). Неполная
осадка обычно называется высадкой (рис. 27,6).
Протяжка (рис. 27, в) предназначена для увеличения длины заготовки за счет
уменьшения ее поперечного сечения. Она выполняется путем многократного обжатия
заготовки от ее середины к краям ударами молота по подбойке или между бойками
ковочного молота. При этом после каждого обжатия заготовка поворачивается вокруг
своей оси на 90 и 180°.
При протяжке механические свойства поковки повышаются в продольном направлении.
Если требуется, чтобы поковка
имела высокие качества во всех направлениях, то она сперва осаживается, а затем
протягивается.
4) Гибка (рис. 27, г) предназначена для придания заготовке изогнутой формы по
заданному контуру. Приемы выполнения операции зависят от формы и размеров
заготовки. Загибание малой поковки производится на роге наковальни. Полосовая
заготовка небольшого сечения укладывается между верхним / и нижним 2 бойками
молота и загибается с помощью
мИ кувалдой либо ковочными молотами или прессами. В зависимости от формы
сварив-аемых частей различают сварку BJCTMK, в паз и внахлестку
Листовая штамповка.
Сущность способа заключается в процессе, где в качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свёрнутую в рулон. Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секундная стрелка ручных часов), и детали массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолёта, ракеты).
Для деталей, получаемых листовой штамповкой, характерно то, что толщина их стенок незначительно отличается от толщины исходной заготовки. При изготовлении листовой штамповкой пространственных деталей заготовка обычно испытывает значительные пластические деформации. Это обстоятельство вынуждает предъявлять к материалу заготовки достаточно высокие требования по пластичности.
При листовой штамповке чаще всего используют низкоуглеродистую сталь, пластичные легированные стали, медь, латунь, содержащую более 60 % Cu, алюминий и его сплавы, магниевые сплавы, титан и др. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные детали из листовых неметаллических материалов, таких, как кожа, целлулоид, органическое стекло, фетр, текстолит,гетинакс и др.
Листовую штамповку широко применяют в различных отраслях промышленности, особенно в таких, как авто-, тракторо-, самолето-, ракето- и приборостроение, электротехническая промышленность и др.
К преимуществам листовой штамповки относятся:
§ возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности и жёсткости;
§ достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием;
§ сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечивающая высокую производительность (30—40 тыс. деталей в смену с одной машины);
§ хорошая приспособляемость к масштабам производства, при которой листовая штамповка может быть экономически целесообразной и в массовом, и в мелкосерийном производстве.
Объемная штамповка.
Горячая объёмная штамповка — это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.
Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки.
Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.
Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процесс деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образование в нем облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя – выступ (на прессах), или верхняя – полость, а нижняя – выступ (на молотах). Закрытый штамп может иметь две взаимно перпендикулярные плоскости разъема. При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.
34. Сущность процесса сварки, условия образования межатомных и межмолекулярных связей при сварке.
Сварка — процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.
зависимости от вида энергии активации и по состоянию металла в зоне соединения все способы сварки можно разделить на две группы: сварка давлением и сварка плавлением (рисунок ниже). К сварке давлением относят способы, при которых применяют только механическую или тепловую и механическую энергию совместно. В последнем случае сварка может происходить с оплавлением металла или без его оплавления.
К сварке давлением без нагрева относится холодная сварка, сварка взрывом, магнитно-импульсная сварка. Для этих способов характерно высокое давление на детали в зоне соединения, в несколько раз превышающее предел текучести и даже предел прочности свариваемого металла при комнатной температуре, что обеспечивает совместное пластическое реформирование соединяемых поверхностей.
Сварка давлением с нагревом без оплавления происходит при высоких температурах, переводящих металл в пластическое состояние. Это снижает предел текучести металла и позволяет получить нужную для сварки деформацию при небольшом удельном осадочном давлении, в несколько раз меньшем предела текучести металла при комнатной температуре.
Сварка давлением с нагревом и оплавлением характеризуется высокой температурой нагрева зоны соединения, превышающей температуру плавления свариваемого металла. На поверхности соединяемых деталей тонкий слой металла оплавляется. Под действием прилагаемого давления жидкий металл при некоторых способах сварки может выдавливаться из зоны соединения, например при сварке трением, контактной стыковой, сварке оплавлением.
При сварке плавлением в зону соединения вводится только тепловая энергия. Металл в зоне сварки нагревается выше температуры его плавления. Здесь могут быть два способа: с плавлением основного металла и без плавления основного металла.
При газопламенной (газовой) сварке источник тепла — это пламя от сжигания горючего газа или пара в кислороде.