Обработка давлением

Обработкой давлением называют процессы получения загото­вок или деталей машин методами пластического деформирования материалов. Деформирование осуществляют силовым воздей­ствием соответствующего инструмента на исходную заготовку из пластичного материала. В самой идее пластического деформирова­ния, которая состоит в преобразовании заготовки простой формы в деталь более сложной формы того же объема, заложено эконом­ное использование обрабатываемого материала. Обработкой давле­нием получают не только заданную форму и размеры, но и определяют требуемое качество изделий, надежность их работы. Высокая производительность процессов обработки давлением, низкая себестоимость и высокое качество продукции привели к широкому применению этих прогрессивных процессов.

Виды обработки давлением и типы применяемого оборудования. В зависимости от материала заготовки, формы и размеров деталей, типа производства применяют следующие виды обработки давлением: прокатку, волочение, прессование, ковку, штамповку. Основная масса выплавляемой в сталеплавильных цехах стали поступает в прокатные цехи в виде слитков (рис. 27 а) квадрат­ного или прямоугольного сечения.

Прокатка — деформирование металла вращающимися валками для изменения формы и размеров поперечного сечения и увеличе­ния длины предварительно нагретых или холодных заготовок (рис. 27 б). Валки бывают гладкие (для прокатки листов и лент) (рис. 27 ж) и калиброванные, имеющие на рабочей поверхности вырезы (ручьи) в соответствии с требуемой формой (профилем) прокатыва­емого изделия (рис. 27 и). Совокупность двух ручьев пары валков образует калибр. Обычно прокатка производится за несколько пропусков заготовки между валками с постепенным приближением ее сечения к форме и размерам требуемого профиля. Необходимое число калибров и их правильную конфигурацию (калибровка валков) устанавливают на основе анализа пластического течения металла при прокатке с учетом технико-экономических показате­лей процессов. Оптимальные варианты решений рассчитывают с помощью ЭВМ.

Рис. 27. Способы получения заготовок давлением.

Прокатку слитков производят на мощных обжимных станах — слябингах и блюмингах / с валками диаметром 800—1400 мм, а более мелких заготовок — на заготовочных станах 2 (рис. 27 в). На блюмингах и слябингах после каждого пропуска (их бывает 12—18) верхний валок автоматически опускается на величину обжатия заготовки, производимого при следующем про­пуске. Автоматическая схема управления блюмингом включает в себя электронное устройство для счета рабочих ходов металла через валки и следящую систему с датчиком положения верхнего валка и устройством для программирования обжатий заготовки.

Технологические процессы прокатки обычно состоят из про­катки слитка в полупродукт и прокатки полупродукта в готовый прокат. Полупродуктом являются слябы (рис. 27 г) с размерами S = 65 - 300 мм и В = бОО - 1600 мм, блюмы (рис. 26 д) с разме­рами В X В = 200 X 200 -450 X 450 мм, а также более мелкие заготовки (рис. 27 е), получаемые из блюмов на заготовочных ста­нах. Готовый прокат, полученный из полупродукта, применяют либо непосредственно в конструкциях, либо в качестве заготовок для последующей ковки, штамповки, сварки и для изготовления деталей обработкой резанием. Совокупность различных профилей проката разных размеров называется сортаментом. Сортамент прокатываемых профилей делят на четыре группы: листовой прокат, сортовой прокат, трубы и специальные виды проката.

Листовой прокат (рис. 27 ж) получают прокаткой слябов на листовых станах. Листы толщиной 4—160 мм относят к толстым листам, а толщиной 0,2—4 мм — к тонким. Листы толщиной менее 0,2 мм называют фольгой. Листовую сталь делят также в зависи­мости от ее назначения, например, на электротехническую, авто­тракторную, судостроительную и т. д. Листы из холоднокатаной стали имеют большую точность по толщине и лучшую поверхность, чем точность и поверхность листов из горячекатаной. В процессе высокоскоростной прокатки бесконтактные (например, радио­изотопные) приборы измеряют толщину полосы и подают соответ­ствующие сигналы в систему ее автоматического регулирования.

Сортовой прокат — простой (в сечении квадрат, круг, прямо­угольник, шестигранник) и сложной — фасонной формы (дву­тавровые балки, швеллеры, рельсы, уголки и т. п.) прокатывают на сортовых станах из блюмов или заготовок, пропуская их через ряд (9—15) соответствующих калибров (рис. 26 з, и). Чем слож­нее профиль готового проката и чем больше его размеры отли­чаются от профиля и размеров исходной заготовки, тем больше калибров требуется.

Трубы получают сваркой заготовок (рис.26 к), свернутых из полосы (сварные трубы диаметром 10—1420 мм), или прокаткой на автоматических трубопрокатных станах из заготовок круглого сечения (бесшовные трубы диаметром 30—650 мм). Специальные виды проката: колеса и бандажи для железнодорожного транс­порта, зубчатые колеса, шары, периодические профили (с пери­одически изменяющейся формой и площадью поперечного сечения вдоль оси заготовки) и т. д. получают на прокатных станах спе­циальных конструкций.

Рис. 28. Машины для обработки давлением.

Для прокатного производства характерны принципы непрерыв­ности технологических операций, комплексная механизация и автоматизация на базе ЭВМ, позволяющих автоматически вести технологические процессы на наивыгоднейших режимах.

Волочение заключается в протягивании заготовки с усилием Р (рис.27 л) через сужающееся отверстие в инструменте, называ­емом волокой. Конфигурация отверстия определяет форму полу­чаемого профиля. Исходными заготовками служат прокатанные или прессованные прутки и трубы. Волочением получают про­волоку диаметром 0,002—10 мм, фасонные профили; калибруют трубы диаметром 0,3—200 мм и прутки диаметром 3—150 мм. Волочение производят в холодном состоянии, что обеспечивает высокую точность размеров и хорошее качество поверхности.

Прессование —это выдавливание усилием Q заготовки 1 (рис. 27 м) из контейнера 2 через отверстие в матрице, соответ­ствующее сечению выдавливаемого профиля. Исходной заготовкой является слиток или прокат. Прессованием получают прутки диаметром 3—250 мм, трубы диаметром 20—400 мм со стенкой тол­щиной 1,5—12 мм и другие профили, сплошные и полые, с постоян­ным или переменным поперечным сечением. Точность и возможная сложность получаемых профилей больше, чем при прокатке.

Ковка — это деформирование усилием N нагретой заготовки 1 (рис. 27 н) рабочими поверхностями 2 универсального инстру­мента (бойка) при свободном течении металла в стороны. Исход­ными заготовками могут быть слитки, блюмы, сортовой прокат. Ковкой получают разнообразные по форме и размерам поковки массой до 300 т, которые служат заготовками для последующей обработки резанием.

Штамповка — это обработка заготовок из сортового и листо­вого проката давлением с помощью специального инструмента — штампа. Ее широко применяют для серийного и массового произ­водства заготовок и деталей в машиностроительной, приборо­строительной, электростроительной, электротехнической и дру­гих отраслях промышленности. Многообразие машин для обра­ботки давлением можно свести к нескольким основным типам в зависимости от характера воздействия рабочих частей машины на деформируемую заготовку.

Молоты —машины ударного действия со скоростью деформиро­вания у_д до 9 м/с. Сжатый пар или воздух поступает поочередно в верхнюю полость рабочего цилиндра 1 (рис. 28 а) для нанесения удара верхним бойком или штампом 2 по заготовке 3, находящейся на нижнем бойке или штампе 4, и затем в нижнюю полость для подъема рабочих (падающих) частей молота.

Гидравлические прессы — машины статического действия (у_д до 0,3 м/с). Усилие для деформирования заготовки создается рабочей жидкостью высокого давления (20—30 Мн/м²), поочередно посту­пающей в рабочие / и возвратные 2 цилиндры прессов для опуска­ния и подъема рабочих частей пресса

(рис.28 б).

Механические прессы — машины статического действия (0_Д до 0,5 м/с). Деформируют заготовку (рис.28 в), используя энергию, накопленную массивным маховиком 2, который вращается элек­тродвигателем /. Преобразование вращательного движения в воз­вратно-поступательное движение ползуна 3 осуществляется криво-шипно-шатунным механизмом.

Ротационные машины деформируют заготовку вращающимся инструментом. К таким машинам относятся, например, прокат­ные станы. В зависимости от технологического назначения машины имеют характерные конструктивные особенности и, соответ­ственно, их можно разделить на машины для холодной, горячей объемной штамповки, листовой штамповки и т. п. Машины должны иметь достаточно жесткую станину, развивать большие рабочие усилия, обеспечивать высокую производительность. При­меняют высокоскоростные машины и установки (v_a до 300 м/с), использующие энергию гидравлического удара, взрыва, электри­ческого разряда в жидкости и импульсного электромагнитного поля.

Машины для обработки давлением бывают как вертикального исполнения (молоты, большинство прессов), так и горизонталь­ного (горизонтально-ковочные машины и др.). Машины для обра­ботки давлением оснащают различными средствами механизации и автоматизации, программным управлением и телевизионным контролем параметров технологических процессов.

Дата добавления: 2015-08-10