Получение машиностроительных профилей

Прокатка. При прокатке металл деформируется вращающимися валками, конфигурация и взаимное расположение которых различны. Различают три схемы прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую. Наибольшее распро­странение находит схема продольной прокатки, когда металл перемешается пер­пендикулярно плоскости, проходящей через оси валков. Трение между валками и заготовкой обуславливает ее захват и деформирование: обжатие по высоте, уширение и вытяжку.

Инструмент прокатки – гладкие и калиброванные валки. Оборудование – прокатные станы, которые классифицируют; по количеству и расположению пи­ков (двух-, четырех валковые, многовалковые, универсальные); по взаимному расположению рабочих клетей и по назначению.

Исходной заготовкой при прокатке являются слитки. Продукцию прокатного производства можно разделить на четыре основные группы; листовой прокат в ви­де листов, полос и лент различной толщины; сортовой прокат с простой формой профиля и сложной (фасонной); трубы бесшовные и сварные; специальный про­кат, поперечное сечение которого по длине периодически меняется.

Прокат используют в качестве заготовок в кузнечно-штамповочном производ­стве, при изготовлении деталей механической обработкой и при создании сварных конструкций. Прокатке подвергают до 90 % всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов и сплавов. Поэтому сортаменту проката, регламентируемо­му ГОСТами, уделите особое внимание. Отметьте особенности конструкции форм профилей, обусловленные требованиями технологии прокатки. Например, уклоны и радиусы закругления из сортовых фасонных профилей определяются особенно­стями калибровки прокатных валков. Легкие, экономические профили получают из листового металла последовательной гибкой в валках профилегибочных станов. Рассмотрите примеры разнообразных гнутых профилей.

Прессование. Процесс прессования, при котором металл выдавливают сквозь отверстие произвольной формы, позволяет получать профили более сложной фор­мы, чем при прокатке, и с более высокой точностью. Заготовками служат слитки или прокат.

Металл при деформировании находится в состоянии всестороннего неравно­мерного сжатия. Эта особенность дает возможность прессовать труднодеформируемые сплавы, обладающие пониженной пластичностью. Прессованием более эконо­мично, чем прокаткой, изготавливать мелкие партии профилей, поскольку переход от изготовления одного профиля к другому осуществляется легче, чем при прокат­ке. Однако при прессовании значительны отходы металла и износ инструмента.

Прессование производят на специализированных гидравлических прессах. Знакомясь с устройством оборудования и инструмента, обратите внимание на расположение и взаимодействие его частей при различных способах прессования.

Сортовой и трубный прокат, прессованные профили служат заготовками для волочения.

Волочение. Процесс волочения, осуществляемый в условиях холодной дефор­мации, позволяет получать проволоку, тонкостенные трубы и другие профили небольших размеров с высокой точностью к низкой шероховатостью поверхности. Рассматривая схему деформирования металла при волочении, надо отметить, что волочение не должно превышать усилия, при котором может произойти разруше­ние получаемого изделия. Поэтому обжатие металла за один проход ограничивают, а также принимают меры для уменьшения трения между металлом и инструментом а вводят промежуточный отжиг для увеличения пластичности металла.

Рассматривая принципиальное устройство оборудования для волочения -барабанного и цепного станов, обратите внимание на области применения каждого из них

4. Способы получения поковок

Ковка. При ковке горячее деформирование металла производят последова­тельно на разных участках заготовки с помощью универсального подкладного ин­струмента или бойков. В качестве исходной заготовки при ковке используют для мелких и средних по массе поковок сортовой прокат, для крупных поковок - слитки. Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности основных кузнечных операций. Поэтому, прежде чем рассмотреть технологические процессы ковки, изучите операции ковки, их особенности и назначение. Ознакомь­тесь с кузнечным инструментом, применяемым для выполнения каждой операции. Рассматривая принципиальное устройство машин для ковки (пневматического и паровоздушною молотов, гидравлического пресса), обратите внимание на то, что тип применяемого оборудования обусловливается массой поковки.

Разработка процесса ковки начинается с составления чертежа поковки по чер­тежу готовой детали. Ковкой получают поковки относительно простой формы, требующие значительной обработки резанием для получения готовой детали. Упрощающие конфигурацию детали напуски, а также припуски и допуски назна­чают в соответствии с ГОСТ 7062-79 (для стальных поковок, изготовляемых на прессах) или ГОСТ 7829-70 (для стальных поковок, изготовляемых на молотах).

Массу заготовки определяют, исходя из ее объема. Его рассчитывают как сум­му объемов поковки и технологических отходов, которые определяют по форму­лам, приводимым в справочной литературе.

Поперечное сечение заготовки выбирают с учетом обеспечения необходимой уковки. Уковка показывает, во сколько раз изменилось поперечное сечение при протяжке. Для получения высоких механических свойств металла должна быть достигнута определенная суммарная уковка.

Последовательность операций ковки устанавливается в зависимости от конфи­гурации поковки и технических требований на нее и от вида заготовки.

Ковка высоколегированных сталей и цветных металлов имеет особенности, обусловленные их пониженной пластичностью; ковка ведется преимущественно с пониженными скоростями деформирования (когда разупрочняющие процессы протекают полнее) и уменьшением растягивающих напряжений.

Обратите внимание на механизацию и автоматизацию процессов ковки. В на­стоящее время применяют автоматизированные гибкие ковочные модули, в кото­рых процесс ковки полностью автоматизирован и осуществляется с помощью про­граммных устройств.

Горячая объемная штамповка. При объемной штамповке пластическое течение
металла ограничено полостью штампа - специального инструмента, который служит для получения поковки только данной конфигурации. Горячая объемная
штамповка по сравнению с ковкой позволяет изготовить поковку, по конфигурации очень близкую к готовой детали, с большой точностью и высокой производи­тельностью. Однако необходимость использования специального дорогостоящего инструмента-штампа для каждой поковки делает штамповку рентабельной лишь при достаточно больших партиях однотипных поковок. Штамповкой получают поковки массой до нескольких сотен килограммов и в редких случаях до несколь­ких тонн. .

Исходные заготовки для объемной штамповки, как правило, получают из сор­тового проката: круглого, квадратной), прямоугольного. В большинстве случаев для штамповки поковок сложной конфигурации нужно получить фасонную заго­товку, т.е. приблизить ее форму к форме поковки. С этой целью заготовку из сор­тового проката перед штамповкой в окончательном ручье предварительно деформируют в заготовительных ручьях многоручьевых штампов, в ковочных вальцах или другими методами. При штамповке особенно большого количества одинако­вых поковок и качестве заготовки применяют периодический прокат.

Существует большое количество способов горячей объемной штамповки, Так как характер течения металла в процессе штамповки определяется типом штампа, это является основным признаком для классификации способов горячей объемной штамповки. Выделяют штамповку и открытых штампах и штамповку в закрытых штампах с одной или несколькими плоскостями разъема. Обратите внимание на преимущества этих методов штамповки, недостатки их в области рационального использования.

Для штамповки в открытых штампах характерно образование заусенца в зазо­ре между частями штампа. Заусенец при деформировании затрудняет выход из полости штампа основной массы металла, вследствие чего напряжения в ней возра­стают до значения, достаточного для заполнения глубоких полостей и углов. В то же время в конечный момент деформирования в заусенец вытесняются излишки металла. Способ штамповки в закрытых штампах, коша их полость в процессе Деформирования остается закрытой, прогрессивен и экономичен, так как нет отхо­да металла в заусенец, отпадает необходимость в инструменте и оборудовании для обрезки заусенца, имеются более благоприятные возможности для штамповки материалов с пониженной пластичностью. В то же время этот способ менее универ­сален и требует заготовок высокой точности, так как объем заготовки должен быть равен объему поковки. Штамповка в закрытых штампах с несколькими плос­костями разъема позволяет получать поковки более сложной формы без техноло­гических напусков. Однако в этом случае инструмент и оборудование сложнее, дороже и окупаются только при больших партиях поковок.

Кроме различия по типу инструмента-штампа штамповка различается по виду оборудования, на котором она производится. Горячая объемная штамповка осуще­ствляется на молотах, механических и гидравлических прессах, горизонтально-ковочных машинах, горячештамповочных автоматах и другом специализирован­ном оборудовании. Ознакомьтесь с особенностями этого оборудования, преимуществами и недостатками каждой машины. Обратите внимание на особенности конструкции поковок, штампуемых на оборудовании с учетом его технологических возможностей.

Разработка процесса объемной штамповки, так же как при ковке начинается с проектирования чертежа поковки по чертежу готовой детали с учетом вида оборудования, на котором будет производится штамповка.

Большое, значение при этом имеет правильный выбор расположении плоскости разъема штампов. На поковку устанавливают припуски, напуски и штамповочные уклоны, радиусы закругления и размеры наметок под пробивку отверстий. Допу­ски на размеры в соответствии с ГОСТом.

Массу заготовки под штамповку определяют, исходя из закона постоянства объема при пластическом деформировании, подсчитывая объем поковки и объем технологических отходов по формулам, приводимым в справочной литературе. Размеры заготовки и форму ее поперечного сечения определяют в зависимости от формы поковки и способа ее штамповки.

Завершающей частью технологического процесса горячей объемной штампов­ки являются отделочные операции, способствующие получению поковок с задан­ными механическими свойствами, точностью и шероховатостью поверхности. Отделочные операции уменьшают трудоемкость последующей механической обра­ботки.

Правильно спроектированный технологический процесс горячей объемной штамповки обеспечивает получение поковок с высоким коэффициентом использо­вания металла и хорошими эксплуатационными свойствами в серийном и массо­вом производстве.

Специализированныетехнологические процессы получения заготовок. Одно из главных направлений развития современного заготовительного производства – внедрение металлосберегающих технологий на основе новых специализированных процессов и оборудования. К таким процессам относится прежде всего деформи­рование с локальным приближением нагрузки за счет вращения заготовки или инструмента: поперечно-клиновая прокатка, штамповка на радиально-обжимных и раскатных машинах, ковочных вальцах.

Кроме того, существенное повышение коэффициента использования металла при производстве поковок обеспечивает специализированное оборудование, позво­ляющее увеличить технологическую пластичность металла, например высокоско­ростные молоты.

Рассматривая принципиальные схемы этих процессов и оборудования, обрати­те внимание на тип получаемых на них заготовок и их характеристики.