korotkih (Коротких М. Т. - Технология конструкционных материалов и материаловедение - учебное пособие.), страница 11

Конечно в процессе работы матрица изнашивается, что ухудшаетвышеуказанные параметры изделия.Рис.5.35.3 ВолочениеПроцесс обжатия металла заготовки при протаскивании ее через волоку инструмент с отверстием, сечение которого меньше исходного сечениязаготовки (Рис.5.4).В результате процесса поперечное сечение заготовки уменьшается , а длинаее увеличивается. Волочение применяется без нагрева заготовки для получениятонкой проволоки (от 0,002мм до 4мм).За один цикл обжатия в волоке нельзя значительно уменьшить сечениезаготовки, так как усилие может быть приложено только к выходящему изволоки концу заготовки и , при чрезмерном усилии, проволока может простопорваться.Волочением можно также калибровать (с целью повышения точности)прутки различного профиля, тонкостенные трубы и т.д.Оборудованием являются специальные волочильные станы, на которых заодин цикл проволока может получать несколько обжатий.Заготовками для волочения является продукция прокатного производства(проволока "катанка" диаметром 6мм).Рис.5.4Волочением получают всю проволоку для электротехническойиэлектронной промышленности, стальную проволоку для машиностроения,строительства и т.д.Точность профиля достигает 6 квалитета, а шероховатость поверхностиможет быть обеспечена менее 0,32мкм.Волоки, работающие в чрезвычайно напряженном режиме и подвергающиесяинтенсивномуистиранию,выполняютсяизсверхтвердыхметаллокерамических сплавов и кристаллов (алмаз).5.4 КовкаКовкой называется процесс горячей обработки металлов давлением, прикотором на заготовку воздействуют ударами кувалды, бойка молота , нажатиембойка пресса или другим универсальным инструментом.Исходная заготовка при ковке - слиток или отрезок проката.Ручная ковка в настоящее время применяется в ремонтных работах ихудожественной обработке металла.Машинная ковка осуществляется на кузнечно-прессовых машинах:ковочных молотах с массой падающих частей от 0,5 до 16т, ковочных прессахс усилием от 500 до 100000т.Рис.5.5Технологические возможностиМатериал заготовки.

В основном производятся стальные поковки, которыекуются при температуре 900-1300°С. Хотя ограничено производятся поковки изцветныхматериалов.Свойстваматериалапри ковке значительноулучшаются, так как происходит дробление кристаллов металла, выравниваниехимического состава, может быть создана целесообразнонаправленнаямелкокристаллическая структура металла.Поэтому в ряде случаев ковку применяют при изготовлении заготовокответственных деталей машин (валов, роторов турбин, стволов пушек...).Форма получаемых в промышленности изделий обычно весьма проста, хотя вхудожественной ковке форма ограничена только фантазией художника.Размеры заготовок могут быть очень велики. Например, поковкагребного вала корабля, ротора крупной турбины. Масса поковокможет составлять десятки тонн.

Конечно невозможно было быпластически деформировать такую огромную заготовку всю целикомиз-за отсутствия соответствующего оборудования, но при ковкевозможна местная пластическая деформация заготовки и, естественно,крупногабаритные поковки проковывают последовательно по участкам.Точность поковок соответствует 14 квалитету и грубее, а шероховатостьповерхности обычно весьма высока(>300мкм),поэтому поковкиобрабатываются резанием и другими методами при получении из них деталеймашин.Применение при ковке универсального инструмента значительноудешевляет подготовку производства, поэтому ковка применяется виндивидуальном и мелкосерийном производстве.5.5 Горячая объемная штамповкаПри этой обработке металл заготовки деформируется во всем объеме,причем течение его ограничивается полостью штампа.

При этом формаполучаемого изделия соответствует форме штампа. Естественно, что посравнению со свободной ковкой процесс значительно более производителен,но требует изготовления специальной оснастки штампов (рис.5.6).Поэтому в основном применяется в серийном и массовом производстве.Рис.5.6Деформация всего обьема заготовки требует , несмотря на ее нагрев,значительных усилий, действующих на штамп, поэтому габариты (масса )заготовок обычно ограничена (менее 250кг).Материал при высоких степенях пластической деформации такжекак и при ковке уплотняется, измельчается зерно, что приводит кулучшению механических свойств изделия.

Поэтому процессприменяется при производстве заготовок весьма ответственныхизделий: валов, зубчатых колес, турбинных лопаток и т.д.Точность получаемых заготовок также значительно выше, чем при ковке идостигает 12 квалитета.Шероховатость же поверхности, из-за наличия окалины на поверхностинагретой заготовки высока ( 100 - 500мкм).Обьемная штамповка иногда проводится в холодном состоянии и в этомслучае точность и шероховатость могут быть значительно улучшены.

Однакотрудно обеспечить большую степень пластической деформации заготовки иинструмент (штамп) быстро изнашивается.5.6 Листовая штамповкаЛистовой штамповкой называется процесс деформации листовой заготовки напрессе с помощью штампа.При штамповке вырубке (рис.5.7) происходит срез материала междукраями сложноконтурного пуансона и эквидистантной к нему по контуруматрицей. Пуансон и матрица выполняются из материалов значительноболее твердых, чем материалзаготовки(закаленнаясталь,металлокерамический твердый сплав).Обычно тонколистовой материал (< 10мм) вырубают безподогревазаготовки, при большей же толщине требуется подогрев.

Таким образомпроизводятся заготовки сложного контура изпластичных металлов.Размеры заготовок определяются размерами штампов иобычнонепревышают 1м.Точность определяется точностью изготовления матрицы и может достигать6-7 квалитетов.Шероховатость же поверхности среза в зоне разрушения материала высока,но может быть уменьшена с помощью специальных приемов (чистоваяштамповка вырубка).Рис.5.7Штамповкавырубкаширокоприменяетсявмашиностроении,радиоэлектронной промышленности, аэрокосмической промышленности.Штамповка вытяжка (рис.5.8) позволяет создавать из плоского листаобъемные детали за счет значительной пластической деформации, при которойпроисходит не только гибка, но и вытяжка материала со значительнымизменением его толщины. Поэтому такой метод обработки позволяетобрабатывать только особо пластичные материалы (малоуглеродистая сталь<0,1%C, алюминиевые сплавы, латунь).Штамповке вытяжке обычно предшествует штамповка вырубка дляполучения контурной плоской заготовки.Как штамповка вытяжка, так и вырубка чрезвычайно производительныепроцессы ( до нескольких сот заготовок в минуту).

Поэтому они применяются всерийном и массовом производстве.Штамповкой вытяжкой получают детали кузова автомобиля, металлическуюпосуду, боеприпасы, консервные банки и многое другое.Рис.5.8Применение их в мелкосерийном и индивидуальном производствеэкономически не целесообразно в связи со значительными затратами наподготовку производства (стоимость штампов).Вопросы для самопроверки:1.Какие свойства материала определяют возможность обработки егометодами давления?2.Какой вид заготовок используют при прокатке?3.Какими факторами определяется точность профиля прессованныхизделий?4.Почему при волочении невозможно получить большую степень утонения(обжатия) заготовки?5.Почему ограничена сверху масса получаемых объемной горячейштамповкой заготовок?6.От чего зависит точность контура заготовки при штамповке вырубке?7. Какое свойство материала заготовки определяет возможность применениядля ее обработки штамповки вытяжки?8.Почему в индивидуальном производстве нецелесообразно применениегорячей объемной штамповки?9.

Какие материалы перерабатываются методом прессования?10. С какой целью нагревают материал при обработке давлением?Образец карты тестового контроля:1. Какие изделия получают прокаткой:а). рельсы, пруткиб). листы, кастрюлив). втулки, зубчатые колеса2. Изделия какой массы можно получить горячей объемной штамповкой:а). более 1000 кгб). менее 250 кгв). менее 10 кг3. Каким способом получают стальную проволоку ∅2мма). прокаткойб). волочениемв). прессованием4. Каким способом изготавливают алюминиевые кастрюли:а).

штамповкой вырубкойб). штамповкой вытяжкойв). объемной штамповкой5. Какой способ обработки давлением позволяет получать наиболее сложныепо форме изделия:а). прокаткаб). прессованиев). волочение6. СваркаСварка металлов - это технологический процесс получения неразьемныхсоединений за счет создания межатомных связей.Межатомные связи между частями заготовок могут быть получены врезультате совместной кристаллизации после расплавления определенных зонсоединяемых частей, за счет местной пластической деформации и привзаимной диффузии атомов соединяемых частей.В зависимости от температуры нагрева соединяемых частей заготовки,различают сварку плавлением и термо-механическую сварку.Сварка применяется для создания сложных по форме заготовок и деталей,при больших габаритах изделий, при необходимости электрического контактамежду частями изделия. Практическое применение сварка нашла во всехотраслях промышленности: машиностроении, судостроении, приборостроении,строительстве и т.д.6.1 Сварка плавлениемОсновная проблема при сварке плавлением - обеспечить расплавлениелокальных зон соединяемых частей при сохранении формы и свойствматериала основной (большей) части заготовок.Для обеспечения этого условия необходим мощный локальный источникнагрева в качестве которого может выступать электрическая дуга, плазменнаяструя, лазерный луч и поток электронов.Электродуговая сваркаРазработана русскими учеными Бенардосом Н.Н., Петровым В.В.Применяется в двух видах :сварка неплавящимся электродом и сварка плавящимся электродом (рис.6.1).Рис.6.1Сварка плавлением обычно возможна только в тех случаях , когдасвариваемые металлы образуют при расплавлении единую сварочную ванну,т.е.

растворяются друг в друге в жидком состоянии. Поэтому применяется длясварки однородных металлов. Такая сварка применяется в основном виндивидуальном производстве, при ремонте и сварке малоуглеродистых сталейв полевых условиях.Автоматическая сварка под слоемфлюса(рис.6.2)позволяетзначительно увеличить мощность сварочной дуги, что позволяет за одинпроход сваривать стальные листы толщиной до 25мм. Горение дуги под слоемфлюса позволяет защитить свариваемый металл от окисления.

Такая сваркаможет быть полностью автоматизирована. При этом перемещение сварочнойдуги (всего аппарата относительно заготовки, перемещение проволоки в зонудуги) обеспечивается специальными следящими системами.Применяется при сварке стальных конструкций (корпусахимическихагрегатов, цистерны, корпуса судов и т.д.)Рис.6.2Установка движется относительно детали со скоростью образования сварногошва. Проволока, являющаяся плавящимся электродом, подается со скоростьюее плавления, таким образом, чтобы длина электрической дуги оставаласьпостоянной.Электродуговая сварка в защитном газе (рис.6.3) применяется в техслучаях, когда свариваемые металлы очень активны химически и привысокой температуре интенсивно взаимодействуют с кислородом воздуха (окисляются или даже сгорают).