Материаловедение

случае оно расходуется на выдавливание металла и на преодоление трения металла о внутренние стенки контейнера. При обратном методе прессования смещение исходного металла относительно внутренних стенок контейнера не происходит, а потому усилие расходуется только на выдавливание металла через отверстие матрицы.

При обоих методах  имеет место отход металла  на прессование: при прямом методе 12-15%, при обратном 5-6% от веса слитка. Отход получается вследствие того, что полностью выдавить из контейнера заложенный в него металл невозможно. Пресс-остаток при обратном методе всегда меньше пресс-остатка, получающегося при прямом методе. Однако обратный метод получил ограниченное применение из-за сложности конструкции пуансона, который оказывает влияние на конструкцию пресса. При прессовании труб (рис. 23, в) заготовка должна иметь сквозное отверстие. Это отверстие можно получить на другом прессе, или на том же прессе, на котором осуществляется сам процесс прессования.

Особое внимание при прессовании уделяют нагреву  металла и очистке его от окалины, так как заготовки с окалиной резко снижают стойкость матриц. Прессованием можно получить трубы, прутки простых профилей, а также  разнообразные профили (рис. 23, г).

К достоинствам метода прессования можно отнести: 1) более  высокую точность изготовления профилей, по сравнению с аналогичными профилями, получаемыми при прокатке; 2) возможность  избежать малопроизводительных отделочных операций; 3) высокую производительность; 4) возможность получения сложных  профилей.

Наряду с достоинствами  у прессования есть и существенные недостатки: значительный износ инструмента, большой отход металла, особенно при прессовании труб большого диаметра. 
 

Прессование — процесс  выдавливания металла из контейнера через одно или несколько отверстий  в матрице с площадью меньшей, чем поперечное сечение исходной заготовки. При прессовании реализуется  одна из са­мых благоприятных схем нагружения, обеспечивающая максимальную пластичность — всестороннее неравномерное сжатие. Это позволяет обрабатывать даже малопластичные материалы. Обычно коэффициент вытяжки при прессовании составляет 10—50, а в отдельных случаях мо­жет быть значительно выше. 

Прессование может  выполняться двумя методами —  прямым и обратным. 

При прямом методе заготовку  помещают в полость контейнера и  с помощью мощного пресса через  пуансон и пресс-шайбу выдавливают  нагретый или холодный металл через  отверстие в матрице, укрепленной  в матрице-держателе. 
 
 

    

При прямом прессовании  требуется прикладывать значительно  большее усилие, так как часть  его затрачивается на преодоление  трения при перемещении металла  заготовки внутри матрицы. Отчасти  поэтому значительная часть металла  заготовки не может быть выдавлена  из контейнера. Остающаяся его 

пресс-остаток —  составляет в отдельных случаях 30—40% от массы заготовки. 

При обратном прессовании  давление пресса передается через полый  пуансон с смонтированной внутри его матрицей. Таким образом, металл заготовки течет навстречу движению пуансона. 
 
 

    

Усилие при обратном прессовании примерно на 25% меньше, пресс-остаток также почти вдвое  меньше, чем при прямом. 

Однако сложность  конструкции пресса, ограниченность размеров получаемых изделий по длине  препятствуют широкому применению способа  обратного прессования. 

27.   Сущность процесса  волочения

Волочение — процесс  протягивания прутка через отверстие, размеры которого меньше, чем исходные размеры прутка. При этом длина  прутка увеличивается, а поперечное сечение приобретает форму отверстия  с одновременным уменьшением  поперечного сечения. Волочение  производят в холодном состоянии. Исходным материалом могут быть горячекатаный  пруток, сортовой прокат, проволока, трубы. Волочением обрабатывают стали, цветные  металлы и сплавы.

Волоки имеют сложную  конфигурацию: входная часть обычно выполняется сферической, затем  располагается смазывающий шнус /, за ним деформирующий (II) с углом в вершине а.

Угол а зависит от твердости обрабатываемого материала, от сечения за­готовки, а также от коэффициента контактного трения и составляет 8-24°.

За деформирующей  частью располагаются цилиндрический калибрующий поясок (III) и выходной конус (IV).

Волока закрепляется в обойме, которая затем крепится на жесткой волочильной доске. Волока работает в сложных условиях —  большое на­пряжение сочетается с износом при протягивании. Поэтому их изготавливают из твердого металлокерамического сплава, состоящего из карбидов юльфрама, титана, бора и др. Для получения особо точных профилей волоки изготавливают из алмазов.

Степень деформации при волочении обычно не превышает 30—35% и

определяется по формуле

Коэффициент вытяжки  при этом составляет за один проход = 1,25-1,45. 

28.  Ковка и штамповка, их сущность

Ковка — вид обработки  давлением, при котором исходную за­готовку деформируют универсальным  инструментом — бойками: при этом течение металла в стороны  перпендикулярно действующему усилию не ограничивается. Ковка предназначена для придания заготовке формы, приближающейся к форме готовой детали. Одновременно с этим при ковке улучшаются механические свойства литого металла исходной заготовки. 

Основные операции свободной ковки:

Осадка — уменьшение высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения. Осадку производят бойками или осадочными плитами. Осадку применяют для увеличения площади поперечного сечения  поковки.

Протяжка — удлинение  заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного  сечения. Она осуществляется последовательными  обжатиями отдельных, примыкающих  друг к другу участков заго­товки при ее подаче вдоль оси. Разновидности протяжки: раскатка и протяжка на оправке. Раскатка — увеличение диаметра кольцевой заготовки при вращении за счет уменьшения ее толщины с помощью бойка и оправки.

Протяжка на оправке  — увеличение длины прошитой или  просверленной заготовки за счет обжатия ее по обе стороны оправки  двумя бойками (нижним вырезным и  верхним плоским или обоими вырезными  бойками).

Гибка — образование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы. Гибку осуществляют с помощью различных опор, приспособлений и в подкладных штампах.

Рубка — полное отделение  части заготовки по незамк­нутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента. Рубку осуществляют топорами для удаления прибыльной и донной частей слитка, лишних концов поковки или для разделения длинной поковки на более короткие части.

Прошивка — получение  полостей в заготовке за счет вытеснения материала. Она служит самостоятельной  операцией для образо­вания отверстия либо подготовительной операцией для последующей раскатки или протяжки заготовки на оправке. 

Составление чертежа  поковки.

Припуск — слой металла, подлежащий удалению при обработке.

Напуск — металл для упрощения технологии.

Dпоковки= Dзаготовки+ ΔDприпуск допуск

mзагот.= mпоковки+ mотходы+ mуг 
 

Объемная штамповка  — вид обработки металлов давлением, при котором формообразование поковки  осуществляется пластическим деформиро­ванием заготовки в специальном инструменте — штампе. Полости в верхней и нижней частях штампа называют ручьями штампа.

Штамповка в открытых штампах характеризуется тем, что  полость штампа в процессе деформирования незамкнута.

В течение всего  процесса деформирования между верхним  и нижним штампами существует переменный зазор, который постепенно уменьшается. В него выдавливается металл, образующий по периметру поковки заусенец (облой). Облой необходим для выхода лишнего металла, а также обеспечивает более качественное заполнение полости. Но от этого увеличивается КИМ и при отрезании облоя режется волокно.

Все поковки являются точными отпечатками полости  штампа, а объем заусенца имеет  переменную величину. Это позволяет  не предъявлять особо высоких  требований к точности исходных заготовок  по массе.

Штамповка в открытых штампах наиболее распространена в  настоящее время и производится на различном оборудовании: молотах, механических прессах, гидравлических прессах и т. д. Этот способ применяют  для получения практически всех типов поковок.

В отличие от открытой штамповки, характерной особенностью штамповки в закрытых штампах  является то, что деформация заготовки  осуществляется в закрытой полости  штампа, весь объем металла, находящегося в полости штампа, идет на формообразование поков­ки и ее формирование происходит без вытекания металла в заусенец.

Зазор между подвижной  и неподвижной частями штампа в процессе деформирования постоянный и очень небольшой. Он служит только для создания подвижности одной части штампа относительно другой и предохраняет штампы от заклинивания. Через него в конце штамповки металл может вытекать в торцевой заусенец, что указывает на избыток металла в заготовке. При закрытой штамповке КИМ выше, чем при открытой. Еще один плюс, это то, что сохраняется структура, но страдает точность заготовки.

29. Основные операции ковки, их сущность

Свободная ковка. Сущность, области применения. Основные операции свободной ковки. Составление чертежа  поковки и выбор заготовки  по массе.

Ковка — вид обработки  давлением, при котором исходную за­готовку деформируют универсальным  инструментом — бойками: при этом течение металла в стороны  перпендикулярно действующему усилию не ограничивается. Ковка предназначена для придания заготовке формы, приближающейся к форме готовой детали. Одновременно с этим при ковке улучшаются механические свойства литого металла исходной заготовки. 

Основные операции свободной ковки:

Осадка — уменьшение высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения. Осадку производят бойками или осадочными плитами. Осадку применяют для увеличения площади поперечного сечения  поковки.

Протяжка — удлинение  заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного  сечения. Она осуществляется последовательными  обжатиями отдельных, примыкающих  друг к другу участков заго­товки при ее подаче вдоль оси. Разновидности протяжки: раскатка и протяжка на оправке. Раскатка — увеличение диаметра кольцевой заготовки при вращении за счет уменьшения ее толщины с помощью бойка и оправки.

Протяжка на оправке  — увеличение длины прошитой или  просверленной заготовки за счет обжатия ее по обе стороны оправки  двумя бойками (нижним вырезным и  верхним плоским или обоими вырезными  бойками).

Гибка — образование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы. Гибку осуществляют с помощью различных опор, приспособлений и в подкладных штампах.

Рубка — полное отделение  части заготовки по незамк­нутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента. Рубку осуществляют топорами для удаления прибыльной и донной частей слитка, лишних концов поковки или для разделения длинной поковки на более короткие части.

Прошивка — получение  полостей в заготовке за счет вытеснения материала. Она служит самостоятельной  операцией для образо­вания отверстия либо подготовительной операцией для последующей раскатки или протяжки заготовки на оправке. 

Составление чертежа  поковки.

Припуск — слой металла, подлежащий удалению при обработке.

Напуск — металл для упрощения технологии.

Dпоковки= Dзаготовки+ ΔDприпуск допуск

mзагот.= mпоковки+ mотходы+ mуг

30. Штамповка. Сущность процесса

Штамповка — процесс  пластической деформации материала  с изменением формы и размеров тела. Чаще всего для штамповки  используется металлы или пластмассы. Существуют два основных вида штамповки - листовая и объёмная. Листовая штамповка  подразумевает в исходном виде тело, одно из измерений которого принебрежимо мало по сравнению с двумя другими (лист). В противном случае штамповка называется объёмной. Для процесса штамповки используются прессы - устройства, позволяющие деформировать материалы с помощью механического воздействия.