Методы получения заготовок. Виды станков для обработки заготовок

2.2.7 Литье выжиманием

Сущность метода заключается  в том, что для улучшения заполнения формы и повышения качества отливок  процесс осуществляют так, чтобы  геометрические размеры полости  формы изменялись по мере заполнения ее расплавом и затвердевания  отливки. Это позволяет уменьшить  потери тепла расплавом и заполнять  формы тонкостенных крупногабаритных отливок, а также осуществить  компенсацию усадки отливки путем  уменьшения ее объема при кристаллизации.

Отливки, полученные литьем выжиманием, имеют хорошие структуру  и механические свойства благодаря  тому, что формирование отливки происходит одновременно с заполнением литейной формы и заканчивается в основном в момент окончания ее заполнения. Это обеспечивает питание затвердевающей отливки.

 

3. Обработка давлением

Обработкой металлов давлением  называют изменение формы заготовки  под воздействием внешних сил, например, удара молота, давления пресса. Существуют следующие виды обработки металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка. Прокатка, прессование  и волочение применяются для  получения заготовок постоянного  поперечного сечения по длине (прутки, проволока, ленты, листы). Ковка и  штамповка применяются для получения  заготовок, имеющих приближенно  форму и размер готовых деталей.

Необратимое изменение  формы металла и его механических и физических свойств (в результате удара или давления) называют пластической деформацией. Для этого металл необходимо подвергнуть напряжениям, которые  больше предела упругости, но меньше предела прочности.

3.1 Прокатка

Это вид обработки давлением, при котором процесс деформации металла осуществляется сдавливанием его между вращающимися цилиндрами (валками). Сдавливаемый металл вытягивается продольном направлении, сжимаясь в вертикальном и уширяясь в поперечном. Окончательные размеры и форма поперечного сечения определяются профилем отверстия между сжимающими металл валками. Прокаткой обрабатывают сталь, цветные металлы и их сплавы.

Существуют три вида прокатки: продольная, поперечная и  поперечно-винтовая.

При продольной прокатке заготовка  деформируется между двумя валками, которые вращаются в разные стороны, а заготовка движется поступательно  перпендикулярно осям валков. Это  основной вид прокатки, им производится более 90% прокатной продукции, в том  числе весь листовой и сортовой прокат.

При поперечной прокатке валки  вращаются в одном направлении  и придают вращение заготовке. Направление  вращения заготовки противоположно направлению вращения валков, а ось  вращения параллельна оси вращения валков. Заготовка деформируется, вращаясь и перемещаясь вдоль оси валков. Поперечная прокатка применяется для  производства профилей периодического сечения.

При поперечно-винтовой (косой) прокатке валки расположены под  углом, вращаются в одну сторону  и придают заготовке одновременно вращательное поступательное движение. При этом засчет перекоса валков заготовка получает не только поперечную, но и продольную деформацию. Поперечно-винтовой прокаткой производят бесшовные трубы, периодические виды проката, шары.

Прокатку осуществляют на специальных машинах - прокатных  станах, устройство которых зависит  от вида прокатываемых изделий и  их размеров.

Продукцией прокатного производства являются как готовые  изделия (балки, трубы, рельсы и пр.), так и заготовки для последующей  обработки ковкой, штамповкой, волочением или резанием. Вся продукция прокатного производства делится на 4 группы: сортовой прокат, листовой прокат, трубы и  специальные виды проката (колеса, шары и др.).

Прокатка бывает горячей  и холодной. Наибольшее распространение  имеет горячая прокатка. Холодную прокатку применяют для получения  тонких изделий, например, листов малой  толщины, стальных полос. Возникающий  при этом наклеп устраняется последующим  отжигом.

 

3.2 Волочение

Особым видом обработки  металлов давлением, при котором  обрабатываемый металл, обычно в холодном состоянии, протягивается через  постепенно сужающееся отверстие, является волочение. При этом сечение отверстия  меньше сечения протягиваемой заготовки. Волочением обрабатываются сталь, цветные  металлы и их сплавы. Этим способом изготавливают проволоку диаметром  от 0,002 мм и выше, калиброванные прутки и тонкие трубы. Исходными заготовками  для волочения могут быть сортовой прокат, прутки, трубы. При волочении  длина заготовки увеличивается, а поперечное сечение уменьшается  и приобретает форму отверстия.

Инструментом, через отверстие  в котором протягивается заготовка, является волока.

Оборудованием для волочения  являются волочильные станы, состоящие  из двух основных частей: станины с  держателями для волоки и тянущего устройства для протягивания заготовки  через волоку.

3.3 Прессование

Вид обработки металлов давлением, при котором материал, заключенный в замкнутую полость, выдавливается через отверстие  меньшей площади, чем площадь  сечения исходной заготовки, называется прессованием. Прессуемый материал принимает  форму прутка простого или сложного, сплошного или полого сечения  по форме и размерам отверстия  в матрице. Заготовка заключена  в контейнер. С одной его стороны  закреплена матрица, через отверстие  которой с помощью пуансона выдавливается  металл заготовки. Прессованию подвергают слитки алюминия, меди и их сплавов, а также цинка, олова, свинца и  др. Для прессования стальных профилей заготовкой служит прокат. Процесс  протекает обычно при температурах горячей обработки давлением.

Применяют два метода прессования - прямой и обратный. В первом случае течение металла совпадает с  направлением движения пуансона, во втором - металл течет навстречу движению пуансона.

Прессованием можно получить изделия весьма сложного поперечного  сечения, которые не могут быть получены другими видами обработки металлов давлением. Точность таких изделий  выше, чем полученных прокаткой.

Основной недостаток прессования - значительные потери на отходы металла, так как весь металл не может быть выдавлен из контейнера и в нем  остается пресс-остаток. Масса его  при прямом прессовании может  достигать 40% массы исходной заготовки.

3.4 Ковка

Процесс деформирования металла  ударами молота или давлением  пресса называют ковкой. Ковка всегда осуществляется в горячем состоянии. Полученные ковкой изделия разнообразных  форм и массы называют поковками. Заготовками для крупных поковок  служат слитки, для средних и малых - прокатные заготовки. Основным, наиболее распространенным видом ковки является машинная. При ковке металл свободно течет в стороны, не ограниченные рабочими поверхностями инструмента. Заготовка помещается между нижним (неподвижным) и верхним (подвижным) бойками молота или пресса. Контактирующие с заготовкой поверхности бойков и подкладных инструментов определяют направление течения металла заготовки.

Основными операциями ковки  являются:

Осадка - происходит уменьшение высоты и увеличение площади поперечного  сечения всей заготовки;

Высадка - происходит уменьшение высоты (и увеличение площади поперченного сечения) лишь части длины заготовки, получается поковка с утолщением на конце или в середине;

Протяжка - это увеличение длины заготовки засчет уменьшения площади ее поперечного сечения (это наиболее распространенная операция свободной ковки);

Раскатка - ею на оправке  производят увеличение внутреннего  и наружного диаметров кольцевой  заготовки при уменьшении толщины  ее стенок;

Прошивка - получают полости  в заготовке засчет вытеснения металла, получают сквозные и глухие отверстия;

Рубка - это операция отделения  одной части заготовки от другой путем внедрения в заготовку  деформирующего инструмента - топора;

Гибка - придает заготовке изогнутую форму по заданному контуру, так изготовляют угольники, скобы, крючки;

Кузнечная сварка - представляет собой процесс образования неразъемного соединения под действием давления в нагретом состоянии, применяется  редко;

Скручивание - это операция поворота части заготовки вокруг продольной оси.

Эти операции проводят в  последовательности, определяемой формой и размерами подлежащих обработке  деталей.

Оборудованием для ковки  являются молоты, деформирующие металл ударом, и прессы, деформирующие  металл статической нагрузкой (без  удара).

3.5 Штамповка

Штамповкой называют способ изготовления изделий сложных очертаний  давлением с помощью специального инструмента - штампа. Производительность штамповки во много раз выше производительности ковки.

Различают несколько объемную и листовую, горячую и холодную виды штамповки. При объемной штамповке  в качестве заготовки используется обычно пруток, а металл заполняет  всю полость штампа, приобретая ее форму и размер. При листовой штамповке  заготовкой является лист и толщина полученных деталей незначительно отличается от толщины исходного листа. Объемная штамповка чаще бывает горячей, а листовая холодной.

3.5.1 Горячая штамповка

Горячей объемной штамповкой в специальных штампах из нагретых заготовок получают изделия, называемые штампованными поковками. Штамп- металлическая форма, состоящая обычно из двух частей, в которых имеются полости, по конфигурации соответствующие изготовляемой поковке. Эти полости называются ручьями. Штампы бывают открытыми, закрытыми, одноручьевыми, многоручьевыми.

Горячую листовую штамповку  применяют при изготовлении изделий  из стали, не обладающей достаточной  пластичностью в холодном состоянии, и толстых (свыше 20 мм) листов из низкоуглеродистых  сталей.

К завершающим и отделочным операциям горячей штамповки  относятся: калибровка, термообработка, очистка, правка и чеканка. В настоящее  время работают поточные и автоматические линии штамповки.

3.5.2 Холодная штамповка

Холодной штамповкой изготавливают  разнообразные металлические детали из стали, цветных металлов и их сплавов  при массовом производстве.

Основными разновидностями  холодной объемной штамповки являются холодное выдавливание, холодная высадка  и холодная объемная штамповка. Производится она аналогично горячей объемной штамповке в открытых штампах.

Операции холодной листовой штамповки делятся на разделительные и формообразующие. К разделительным относятся отрезка, вырубка и пробивка, к формообразующим - вытяжка, гибка отбортовка, обжим, вальцовка. Наиболее широко применяются гибка и вытяжка.

Вытяжка - получение пустотелых, открытых с одной стороны деталей  из плоской заготовки. Может быть с утонением и без утонения стенок.

Гибка - изменение кривизны заготовки.

Листовой штамповкой изготавливают  детали мотоциклов, велосипедов, часов, металлической посуды, резервуаров, облицовочные детали вагонов, самолетов, автомобилей.

3.5.3 Другие виды штамповки

Штамповка взрывом - при  этой штамповке используют давление жидкости или газов, под действием  которого листовая заготовка деформируется  и принимает форму матрицы. Установленная  на матрицу листовая заготовка опускается вместе с матрицей в воду, затем  производят штамповку взрывом.

Электрогидравлическая штамповка  подобна штамповке взрывом, но ударная  волна возникает при электрическом  разряде жидкости. Этот способ успешно  используется также для развальцовки труб в трубных решетках аппаратов  высокого давления.

 

4. сварка

литье штамповка станок фрезерный

Сваркой называется технологический  процесс получения неразъемных  соединений различных материалов путем  установления межатомных связей между  свариваемыми частями. Это возможно при сближении атомов соединяемых  частей на расстояние, близкое к  параметру кристаллической решетки. При этом необходимо активизировать поверхностные атомы материалов, осуществить плотный контакт, выровнять  поверхности, удалить из зоны сварки оксидные и органические пленки.

Сваркой соединяют металлы, сплавы и неметаллические материалы, а в случае необходимости производят их наплавку на изделия и детали. Сваркой получают прочные соединения элементов металлических конструкций  любой формы толщиной от 0,1 до 250 мм и более. Сварные конструкции  обычно на 10-15% легче клепаных и на 30-40% легче литых, что приводит к значительной экономии металла.

Применяемые в сварочном  производстве методы сварки по способу  соединения поверхностей заготовок  делятся на три класса: термический, механический, термомеханический. При  термических методах сварки происходит расплавление кромок свариваемых заготовок. При механических методах соединение заготовок происходит путем совместной пластической деформации соединяемых  поверхностей засчет приложения внешнего усилия. При термомеханических методах сварки одновременно с приложением внешнего давления материал в зоне соединения нагревают для снижения сопротивления деформации и в целях повышения его пластичности.

Термический класс сварки также называют сваркой плавлением, а термомеханический и механический - сваркой давлением.

По степени автоматизации  различают ручную, полуавтоматическую и автоматическую сварку.

По виду применяемой  энергии сварка может быть электрической (все виды сварки, электрошлаковая  и т.д.), химической (газовая, термитная  и др.) и механической (трением, давлением  и др.).

 

5. резка

Различают газокислородную (огневую) и электродуговую резку  металлов.

Газокислородная резка  основана на способности металлов (главным  образом, сталей), подогретых газокислородным  пламенем до температуры воспламенения, сгорать в струе кислорода. Ее производят с помощью ацетиленокислородного  резака типа УР. Газокислородная резка  может быть механизированной и выполняться  на специальных переносных и стационарных газорезательных машинах с программным управлением. Кроме ацетилена в качестве горючего можно использовать природный газ, пропан, керосин и бензин. Газокислородная резка высокопроизводительна.