Реферат: Обработка металлов давлением

СТАРООСКОЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра АиПЭ

Реферат

По курсу: «Технологические процессы производств и оборудования»

Тема: «Обработкаметаллов давлением»

Выполнил:

ст. гр. АТП 97 2д

Сивцов С.Н.

Проверил:

Кудрявцев В.С.

Старый Оскол, 2001

Содержание

Введение… 3

Термомеханическая обработкаметалла… 5

Прокатка металлов… 6

Волочение металла… 8

Прессование металла… 11

Ковка и штамповка металла… 12

Литература… 13

 />Введение

Развитие народногохозяйства страны в значительной мере опреде­ляется ростом объема производстваметаллов, расширением сортамен­та изделий из металлов и сплавов и повышением ихкачественных по­казателей, что в значительной мере зависит от условийпластической обработки. Знание закономерностей обработки металлов давлениемпомогает выбирать наиболее оптимальные режимы технологических процессов,требуемое основное и вспомогательное оборудование и тех­нически грамотно егоэксплуатировать.

Металлы наряду со способностьюдеформироваться обладают также высокими прочностью и вязкостью, хорошими тепло-и электропро­водностью. При сплавлении металлов в зависимости от свойств со­ставляющихкомпонентов создаются материалы с высокой жаростой­костью и кислотоупорностью,магнитными и другими полезными свой­ствами.

Использование металловчеловеком началось в глубокой древности (более пяти тысячелетий до н. э.).Вначале находили применение цвет­ные металлы (медь, сплавы меди, золото,серебро, олово, свинец и др.), позднее начали применять черные — железо и сплавына его основе.

Длительное время производствометаллов носило примитивный характер и по объему было весьма незначительным.Однако в конце XIX в. мировая выплавка стали резко возросла с 0,5 млн. т в 1870г. до 28 млн. т в 1900 г. Еще в большем объеме растет металлургическаяпромышленность в XX столетии. Наряду с увеличением выплавки стали появиласьнеобходимость организовать в больших масштабах получение меди, цинка,вольфрама, молибдена, алюминия, магния, титана, бериллия, лития и другихметаллов.

Металлургическое производствоподразделяется на две основные стадии. В первой получают металл заданногохимического состава из исходных материалов. Во второй стадии металлу впластическом со­стоянии придают ту или иную необходимую форму при практическинеизменном химическом составе обрабатываемого материала.

Способность металлов приниматьзначительную пластическую деформацию в горячем и холодном состоянии широкоиспользуется в технике. При этом изменение формы тела осуществляетсяпреимущественно с помощью давящего на металл инструмента. Поэтому полученноеизделие таким способом называют обработкой металлов давлением или пластическойобработкой.

Обработка металлов давлениемпредставляет собой важный тех­нологический процесс металлургическогопроизводства. При этом обеспечивается не только придание слитку или заготовкенеобходимой формы и размеров, но совместно с другими видами обработки сущест­венноулучшаются механические и другие свойства металлов.

Прокатка, волочение,прессование, ковка, штамповка представля­ют собой различные виды обработкиметаллов давлением в пластиче­ском состоянии.

Среди различных методовпластической обработки прокатка зани­мает особое положение, поскольку даннымспособом производят изде­лия, пригодные для непосредственного (в состояниипоставки) исполь­зования в строительстве и машиностроении (шпунт, рельсы,профили сельскохозяйственного машиностроения и пр.). Прокаткой получают такжеразнообразные виды заготовок, ко­торые являются исходным материалом для другихспособов обработки. Так, горяче­катаная и холоднокатаная листовая сталь, полосыи ленты в больших количествах идут для листовой штамповки. При ковке в штампахв качестве исходного продукта используют преимущественно катаную за­готовку.Исходным материалом при воло­чении является катанка, получаемая на проволочныхстанах. Огромное значение прокатного производства в народном хо­зяйствеподтверждается ежегодным увели­чением выпуска проката. Через валки прокатныхстанов проходит 75¸80% всеговыплавляемого металла.

Развитие прокатного производстваос­новывается на применении принципа непрерывности самого процесса и всехтехнологических операций (про­катка, термическая обработка, отделка и пр.). Вданном случае большую роль играет внедрение достижений вычислительной техни­кии автоматизации на этой основе технологических процессов.

Наряду с непрерывным ростомпрокатного производства расши­ряется сортамент, увеличивается выпускэффективных металлоизде­лий, таких, как холоднокатаный лист, гнутые профили,прокат с уп­рочняющей термической обработкой, высокопрочные трубы, в том чис­лес защитными покрытиями, расширяется выпуск медной катанки, алюминиевой ленты,фольги и др.  Широкое развитие получает комп­лекс мероприятии по улучшениюпотребительских свойств проката: прочности, пластичности, жаростойкости ихладостойкости, надеж­ности и долговечности и других путем легирования,термической обра­ботки, лужения, цинкования, нанесения неорганических иорганиче­ских покрытий и пр.

Увеличение производства изделий,получаемых волочением, дости­гается усовершенствованием отдельных операцийизготовления и всего технологического процесса, применением скоростногоавтоматизиро­ванного оборудования, выбором соответствующего волочильного ин­струментаи методов подвода и качества смазки.

Огромное развитие получают процессыпрессования, позволяющие изготовлять профили практически с неограниченнымивозможностями по форме их сечения, особенно при обработке труднодеформируемыхметаллов и сплавов.

Область применения ковки иштамповки в современном массовом и крупносерийном производстве непрерывнорасширяется и имеет тенденцию к внедрению специальных инструментов и штампов,меха­низации кузнечных и транспортных операций, специализации кузнеч­ных цеховна выпуск однотипных изделий, что дает возможность осу­ществлять автоматизациюпроцессов, создавать поточные и автомати­ческие линии производства поковок всочетании с автоматизацией внут­рицехового транспорта. В кузнечном иштамповочном производстве продолжают совершенствоваться способы нагрева металлапутем при­менения электронагрева — индукционного и контактного.

Значительно возрастаетпроизводство изделий листовой штампов­кой, особенно в сочетании со сваркой,клепкой, закаткой, что при со­кращении трудоемкости сборочных работ снижаетмассу машин без уменьшения их прочности. Получают дальнейшее развитие холоднаявысадка, холодная объемная штамповка, калибровка, выдавливание и др.

Высокая производительностьпроцессов обработки металлов давле­нием, сравнительно низкая их энергоемкость,а также незначительные потери металла при производстве изделий выгодно отличаютих по сравнению, например, с обработкой металла резанием, когда требуе­муюформу изделия получают удалением значительной части заготов­ки в стружку.Существенным достоинством пластической обработки является значительноеулучшение свойств металла в процессе дефор­мирования.

Динамичный и пропорциональныйрост черной и цветной металлур­гии, производство изделий из металлов и сплавовпластической обра­боткой основываются на дальнейшем развитии теории обработкиме­таллов давлением, являющейся научной базой разработки технологи­ческихопераций получения изделий из металлов и сплавов. Теория пластической обработкиметаллов позволяет оценить экономическую целесообразность принятого способадеформации, выявить влияние условий обработки на свойства получаемых изделий,определить си­ловые и энергетические параметры процесса и указать пути их рацио­нальногоизменения, дает возможность управлять процессом обработ­ки с точки зренияулучшения способности металлов пластически де­формироваться. Знаниезакономерностей обработки металлов давле­нием помогает выбирать наиболееоптимальные режимы технологиче­ских процессов, требуемое основное ивспомогательное оборудование и технически грамотно его эксплуатировать.

/> Термомеханическаяобработка металла

Успехи машиностроения,строительства и других отраслей промыш­ленности в значительной мереопределяются достижениями в области металлургического производства. Повышениепрочности в сочетании с достаточной пластичностью металлов и сплавов позволяют умень­шитьмассу, а следовательно, и стоимость сооружений и машин при их эксплуатации и вомногих случаях при изготовлении. Поэтому непрерывно стремятся улучшитьмеханические характеристики ме­талла как в состоянии поставки, так и припоследующей обработке.

Известно, что пластическоедеформирование и термическая обра­ботка меняют свойства металлов. Объединениеэтих операций, макси­мальное их сближение и создание единого процессатермомеханиче­ской обработки обеспечивают заметное повышение механических характеристик,что позволяет экономить до 15...40% металла и более или увеличить долговечностьизделий.

Длительное время пластическуюобработку рассматривали в ос­новном как операцию формирования, хотя известно,что 10...20% энергии, затрачиваемой на деформацию, идет на увеличение внутрен­нейэнергии дефектов кристаллической решетки. Перед окончательной термическойобработкой от этой накопленной энергии освобождались и только после этоговыполняли термические операции, приводившие металл к метастабильному состояниюс высокой прочностью и вяз­костью. Между тем совмещение пластической деформациии фазовых (структурных) превращений или их сочетание в определенной после­довательностивызывает повышение плотности дислокации, изменяет наличие вакансий и дефектовупаковки и может быть использовано для создания оптимальной структуры металла иформирования важ­нейших свойств — прочности и вязкости. Это совмещение пластиче­скойдеформации и термического воздействия, целью которого являет­ся формированиетребуемой структуры обрабатываемого тела, называ­ют термомеханическойобработкой (ТМО).

При ТМО оба процесса —пластическая деформация и термиче­ская обработка — могут совмещаться в однойтехнологической опера­ции, но могут проводиться с разрывом по времени. Однакофазовые превращения при этом должны выполняться в условиях повышенной плотностидефектов решетки, возникающих благодаря пластической деформации металла. Вусловиях ТМО сочетание пластической и термической обработок для разныхматериалов определяется исход­ным структурным состоянием, чувствительностью кэтим воздействиям и последствиям воздействия.

ТМО стали выполняется главнымобразом по трем схемам: высоко­температурная (ВТМО), низкотемпературная (НТМО)и предваритель­ная термомеханическая обработка (ПТМО).

ВТМО — термообработка сдеформационного нагрева с последующим низким отпуском. Контролируемая прокатка,являясь разновидностью ВТМО, представляет собой эффективный спо­соб повышенияпрочности, пластичности и вязкости низколегирован­ных сталей. Основная идеяэтого вида обработки заключается в под­боре режимов прокатки и охлаждения послепрокатки, что обеспечивает получение мелкого и од­нородного зерна в готовомпрокате. Наиболее успешно это дости­гается понижением температуры прокатки впоследних трех — пяти проходах до 780...850°С при увеличении степени деформациидо 15...20% и выше за проход.

НТМО заключается в нагреве сталидо 1000...1100°С, быстром охлаждении до температуры метастабильного состоянияаустенита (400...600°С) и высокой степени (до 90% и выше) деформации при этойтемпературе. После этого выполняется закалка на мартенсит и отпуск при100…400°С. Этот способ применим к легированным ста­лям.

ПТМО характерна простотойвыполнения технологического процесса: холодная пластическая деформация(повышает плотность дислокаций), дорекристаллизационный нагрев (обеспечиваетполигонизацию структуры феррита), закалка со скоростного нагрева, отпуск, Приэтом перерыв между холодной деформацией и нагревом под за­калку нерегламентируется, что значительно упрощает технологиче­ский процесс ПТМО.

Операция ускоренного охлажденияпосле прокатки или другого вида пластической деформации также представляетсобой термомеха­ническую обработку. Поэтому эта операция приобретает в ряде слу­чаевважное значение как с точки зрения улучшения структуры ме­талла, аследовательно, и механических свойств, так и влияния на понижениеокалинообразования и обезуглероживания.

Прокатка металлов

Прокатка металлов является таким видомпластической обработки, когда исходная заготовка обжимается вращающимисявалками про­катного стана в целях уменьшения поперечного сечения заготовки ипри­дания ей заданной формы. Существует три основных способа прокатки:

·    про­дольная,

·    поперечная,

·    поперечно-винтовая(или косая).

При продольной прокаткедеформирование заготовки осу­ществляется между вращающимися в разные сторонывалками. Оси прокат­ных валков  и обрабатываемой заготовки  параллельны (илипере­секаются под небольшим углом). Оба валка вращаются в одном на­правлении, азаготовка круглого се­чения — в противоположном. В процессе поперечной прокаткиобрабатываемая заготовка удерживается в валках с помощью специальногоприспособления. Обжатие за­готовки по диаметру и придание ей требуемой формысечения обеспе­чиваются соответствующей профилировкой валков и изменением рас­стояниямежду ними. Данным способом производят изделия, пред­ставляющие собой телавращения (шары, оси, шестерни и пр.).

Поперечно-винтовая или косаяпрокатка выполняется во вращаю­щихся в одном направлении валках, установленныхв прокатной клети под некоторым углом друг к другу. Станы косой прокатки ис­пользуютпри производстве труб, главным образом для прошивки слитка или заготовки вгильзу. В момент соприкосновения металла с вращающимися валками, имеющиминаклон к оси обрабатываемой за­готовки, возникают силы, направленные вдоль осизаготовки, и силы, направленные по касательной к ее поперечному сечению.Совместное действие этих сил обеспечивает вращение, втягивание обрабатываемойзаготовки в суживающуюся щель и деформирование.

 Металлургическая промышленностьРоссии выпускает разнообраз­ные виды проката, отличающиеся по форме поперечногосечения и размерам. Все эти изделия перечень которых называется сортаментом,как правило, стандартизованы.

Хотя сортамент прокатных изделийвесьма обширен, все же пред­ставляется возможным весь прокат разбить наследующие основные четыре группы: сортовой, листовой, трубы, специальные видыпроката (бандажи, колеса, периодические профили и пр.). Наиболее разнооб­разнойявляется группа сортового проката, который подразделяется на простые и фасонныепрофили. Прокат в виде круга, квадрата, полос плоского сечения относится кпростым профилям. Прокат сложного поперечного сечения относится к фасоннымпрофилям. В зависимости от назначения фасонные профили подразделяются на профилиобщего или массового потребления (угловой профиль, швеллеры, двутавровые балки,шестигранные профили и др.) и профили специального назна­чения (рельсыжелезнодорожные широкой и узкой колеи, рельсы трам­вайные, профилисельскохозяйственного машиностроения, электропромышленности, нефтянойпромышленности и др.). В прокатных цехах производят более 1600 размеров простыхпрофилей, более 1100 фасонных профилей общего потребления и при­мерно 1350размеров профилей специального назначения.

Весь сортовой прокатподразделяется на четыре группы: сталь крупносортная, сред несортная,мелкосортная и катанка диаметром от 5,5 до 9 мм.

В зависимости от способапроизводства и толщины листовой прокат подразделяется на три основных группы:горячекатаные толстые листы толщиной 4 мм и более, горячекатаные тонкие листытолщиной менее 4 мм и холоднокатаные листы всех размеров. Листовой прокат изстали и цветных металлов используется в самых разнообразных от­расляхпромышленности. Поэтому листовую сталь часто подразделяют по назначению, так,например, свариваемая корпусная сталь судо­строения (ГОСТ 5521—76),горячекатаная толстолистовая конструк­ционная качественная углеродистая стальтолщиной от 4 до 14 мм и низколегированная сталь для котлостроения и сосудов,работающих под давлением (ГОСТ 5520—69), рулонная холоднокатаная сталь тол­щиной0,02—4 мм и др.

В соответствии с ГОСТом трубы,изготовляемые на прокатных ста­нах, подразделяются на две группы: бесшовные исварные (со швом). Помимо круглых труб производят также профильные трубы и спере­менными размерами сечения по длине. Объем производства труб уве­личиваетсяс каждым годом. Наиболее заметно растет производство сварных и холоднокатаныхтруб.

Развитие машиностроения,создание новых отраслей промышлен­ности повышают требования к качеству металла,вызывают необходи­мость расширения сортамента и увеличения производствадефицитных видов проката. Вместе с тем растет потребность расширенияпроизводства экономичных профилей. К таким видам проката можно отнеститонкостенные и широкополочные балки, тонкостенные уг­ловые профили, швеллеры,гнутые профили и пр. Для серийного машиностроения имеет большое значение выпускпериодических профилей, использование которых обеспечивает заметную экономиюметалла (до 20...30%), повышает производительность штамповки.

Длительнее время получениеготового проката выполнялось по тех­нологической схеме «слиток — готовыйпрокат». В этих условиях по­лучали слиток небольшой массы и выбирался он стаким расчетом, чтобы непосредственно из него можно было получить необходимоеизделие за один нагрев. Однако по мере развития машиностроения и металлургии,главным образом высокопроизводительных способов получения стали, возникланеобходимость разливать сталь в слитки значительной массы—6...10 т и более.Получение готового проката из такого слитка за один нагрев не всегдапредставляется возможным. По этой причине начали строить обжимные станы, задачакоторых со­стояла в обработке слитка в заготовку. Данное обстоятельство приве­лок новой технологической схеме: слиток — полупродукт (заготов­ка) — готовыйпрокат.

Прокатное производствометаллургического завода в соответствии с этой технологической схемой включаетсистему станов, обеспечиваю­щих получение полупродукта в виде слябов, блюмов идругих загото­вок, и систему станов, которые выпускают готовый прокат в видесор­товой стали, горяче и холоднокатаных листов, лент, труб и пр… Поэтомупрокатные цехи, как правило, имеют в своем соста­ве: обжимные (блюминги,слябинги) и заготовочные станы, являющие­ся основными агрегатами, связывающимисталеплавильные цехи и прокатные станы, выпускающие готовый прокат; сортовыестаны (рельсобалочные, крупно-, средне-, мелкосортные и проволочные); листо­прокатныестаны; трубные станы и др.

Наряду с такой широкораспространенной технологической схемой наблюдается переход к схеме «литаязаготовка — готовый прокат». Этому способствует успешное освоение разливкистали в заготовки квадратного и прямоугольного сечений, что имелораспространение лишь в цветной металлургии. Непрерывное литье стальныхзаготовок длительное время не применялось из-за значительных трудностей вы­полнениятехнологического процесса самой разливки. Однако этот процесс обеспечиваетполучение химически более однородной плотной заготовки, что резко повышаетвыход годного. Например, на слябах спокойной углеродистой стали выход годноговыше на 20%, чем при разливке в изложницы. Вместе с тем исключаетсянеобходимость иметь отделение подготовки изложниц и поддонов, а такжестрипперное от­деление. Применение непрерывной разливки стали снижаетсебестоимость металлургического передела, так как при этом устраняется не­обходимостьв дорогостоящем оборудовании обжимных цехов, исклю­чаются расходы на содержаниеобслуживающего и административного персонала. Установлено, что себестоимость прокатав этих условиях снижается на 8...10% при улучшении во многих случаях механиче­скихсвойств и других характеристик стали..

Непрерывным литьем сталиизготовляют слябы сечением до 300х2030, 300х2320 мм, квадратные заготовкисечением до 320х320 мм, а также круглые полые труб­ные заготовки.Технологическая схема по­лучения того или иного вида готового прокатапредусматри­вает включение всех необходи­мых последовательных операцийобработки, начиная с подготов­ки слитка или заготовки для нагрева и кончая завершающейотделкой и определением каче­ства готового проката. Вместе с тем следует иметьв виду, что технология изготовления даже одного и того же вида изделия может вкакой-то мере отличать­ся, если производство его осуще­ствляется на другомпрокатном стане, хотя основные операции изготовления имеют много об­щего.

К основным  технологиче­скимоперациям любой техно­логической схемы производства проката следует отнести:под­готовку исходных материалов; нагрев перед прокаткой (кроме хо­лоднойпрокатки, когда, однако, часто требуется другая операция — соответствующаятермическая обработка); горячую и холодную про­катку; калибровку и производствогнутых профилей; отделку с опе­рациями резки, правки, термической обработки,удаления поверхно­стных дефектов, травления и пр.

/>/>Волочение металла

Волочение металла  — это протягивание изделия кругло­го или фасонного профиля через отверстие волочильного очка (во­локу),площадь выходного сечения которого меньше площади сечения исходного изделия.Волочение выполняется тяговым усилием, прило­женным к переднему концуобрабатываемой заготовки. Данным спосо­бом получают проволоку всех видов,прутки с высокой точностью по­перечных размеров и трубы разнообразных сечений.

Обработка металла волочениемнаходит широкое применение в металлургической, кабельной и машиностроительнойпромышленности. Волочением получают про­волоку с минимальным диаметром 0,002мм, прутки диаметром до 100 мм, причем не только круглого сечения, трубыглавным образом небольшого диаметра и с тонкой стенкой. Волочением обрабатываютстали разнообразного химического состава, прецизионные сплавы, а такжепрактически все цветные металлы (золото, серебро, медь, алюминий, и др.) и ихсплавы. Изделия, полученные волочением, обладают высоким качеством поверхностии высокой точностью разме­ров поперечного сечения. Если изделию требуетсяпридать в основном эти характеристики, то такой вид обработки называют калибровкой.

Волочение чаще всего выполняютпри комнатной температуре, когда пластическую деформацию большинства металловсопровож­дает наклеп. Это свойство в совокупности с термической обработкой,используют для повышения некоторых механических характеристик металла. Так,например, арматурная проволока диаметром 3...12 мм из углеродистойконструкционной, стали (0,70...0,90%С) при произ­водстве ее волочениемобеспечивает предел прочности 1400… 1900 МПа и предел текучести 1200… 1500МПа.

Волочение выгодно отличается отмеханической обработки металла резанием (строганием), фрезерованием, обточкой ипр., так как при этом отсутствуют отходы металла в виде стружки, а сам процессза­метно производительнее и менее трудоемок.

Волочением можно изготовлятьполые и сплошные изделия часто сложного поперечного сечения, производствокоторых другими спосо­бами не всегда представляется возможным (например, тонкиеизделия, прутки значительной длины).

При волочении ряда профилей(квадратный, треугольный, шести­угольный и др.) используют составные волоки,которые отличаются высокой универсальностью, так как в одной и той же волоке,меняя профиль отверстия соответствующей перестановкой отдельных плас­тин, можнополучать различные размеры профиля. Кроме составных волок при произ­водствепрутков и главным образом труб применяют шариковые и роликовые волоки. Приполучении профилей сложной формы при­меняют дисковые волоки, в которых рабочиеповерхности волочиль­ного канала образуются поверхностями свободно вращающихсядис­ков (неприводных валков-роликов).

В качестве исходного материаладля волочения применяют ката­ную и прессованную заготовки. При производствеалюминиевой, медной и другой проволоки в качестве исходной заготовки используюткатанку, получаемую непосредственно из плавильной печи через кристаллизатор инепрерывный прокатный стан. Независимо от спо­соба получения исходная заготовкаперед волочением проходит тщательную предварительную подготовку, котораязаключается в про­ведении того или иного вида термической обработки, удаленииока­лины и подготовке поверхности для закрепления и удержания на ней смазки впроцессе волочения. Эти предварительные операции обеспе­чивают нормальноевыполнение пластической деформации в волочиль­ном отверстии, способствуютполучению высокого качества поверхности изделия, уменьшают усилие и энергию наволочение и снижают износ волочильного инструмента.

Термическая обработка металлаперед волочением снимает наклеп, придает металлу необходимые пластическиесвойства, обеспечивает получение наиболее оптимальной структуры. Поэтомутермическую обработку выбирают такой, чтобы в сочетании с пластической дефор­мациейона обеспечивала максимальные механические и другие ха­рактеристикиобрабатываемого изделия. В зависимости от химиче­ского состава металла иназначения продукта волочения применяют отжиг, нормализацию, закалку,патентирование. Патентирование применяют для углеродистых сталей. Процесспатентирования состоит в нагреве металла выше критической точки и охлажденииего в среде с температу­рой 450…500°С. В качестве такой закалочной средыиспользуют рас­плавленный свинец или соли.

В процессе получения готовогоизделия волочением термическую обработку для снятия наклепа и улучшенияструктуры металла можно выполнять несколько раз в зависимости от размеровисходного и конечного продуктов обработки и окончательных его качественныхпоказателей. Го­товый продукт тоже можно подвергать окончательной термическойобработке в целях придания металлу требуемых механических свойств и структуры.

При производстве проволоки ипрутков волочением большое вни­мание уделяют подготовке поверхности продуктаобработки перед волочением. Удаление окалины в калибровочных и волочильных це­хахпроизводят механическим, химическим и электрохимическим способами, а такжекомбинациями этих способов. При механической очистке поверхности от окалиныпроволоку или пруток подвергают периодическим перегибам в разных плоскостяхмежду роликами, после чего металл поступает на завершающую очистку стальнымищетками. Такой способ экономически целесообразен, пригоден для очисткиповерхности главным образом из углеродистой стали, ока­лина которой приперегибах сравнительно легко разрушается и опа­дает. Из механических способов,обеспечивающих достаточно успеш­ную очистку поверхности металла, находитприменение дробеструй­ная обработка. Под действием ударов дроби из отбеленногочугуна. стального литья или высокопрочной мелко нарезанной стальной про­волокиокалина на поверхности обрабатываемого изделия разрых­ляется и удаляется. Этотспособ очистки поверхности металла от ока­лины во многих случаях не требуетдополнительного травления и наиболее часто применяется в калибровочных цехах.

Химические способы удаленияокалины получили широкое рас­пространение благодаря своей надежности, хотя онименее эконо­мичны по сравнению с механическими способами. Травление углеро­дистыхи ряда легированных сталей производят в серной или соляной кислотах.Высоколегированные стали (кислотоупорные, нержавеющие и др.) травят в смесяхкислот (серная и соляная, серная и азотная и др.). Медь и ее сплавы травят в5...10%-ной серной кислоте при темпера­туре 30...60°С. Травление металла вкислотах для очистки от окалины обычно производят с добавлением в ваннуприсадок (ингибиторов травления), которые значительно уменьшают скоростьрастворения основного металла, но не влияют на скорость растворения окалины,что предот­вращает перетравливание. Кроме того, присадки снижают диффузиюводорода (Н2) в металл, уменьшают загазованность травильных от­делений,улучшают условия труда.

Непосредственно после травленияметалл тщательно промывают для удаления остатков раствора кислоты, солейжелеза, шлама, тра­вильной присадки, грязи. Промывку производят немедленнопосле травления, так как задержка ведет к высыханию травильной жид­кости ивыделению труднорастворимых солей железа. Обычно про­мывку ведут сначала вгорячей воде, что обеспечивает интенсивное растворение солей, а затем длялучшего удаления шлама — в струе холодной воды из шланга под давлением около0,7 МПа.

После удаления окалины наносятподсмазочный слой, который должен хорошо удерживать смазку при волочении испособствовать предохранению налипания металла на рабочую поверхность волоки.

После травления, промывки,нанесения подсмазочного слоя металл сушат в специальных камерах при циркуляциивоздуха температурой 300...350°С. Сушка удаляет влагу, а также устраняетвозможную тра­вильную (водородную) хрупкость, которая может возникнуть от того,что часть водорода, образующегося при травлении, диффунди­рует в металл ивызывает ухудшение его пластических свойств.

Все операции по подготовкеповерхности металла к волочению вы­полняют в специальном изолированном помещении.Для травления и обработки поверхности проволоки и прутков существуют травильныемашины периодического и непрерывного действия. Обработка в машинах непрерывногодействия обес­печивает быстрое и равномерное травление изделий любых сечений.Этот способ является наиболее прогрессивным, так как в непрерыв­ном процессеможно сочетать термическую обработку, удаление ока­лины и нанесениеподсмазочного слоя. Такая поточная обработка обеспечивает полную автоматизациюпроцесса, повышает качество металла, снижает трудоемкость операций.

После процесса волочения пруткипомимо термической обработки во многих случаях правят, шлифуют, полируют и взависимости от назначения наносят на них защитные покрытия, например,цинкованием, лужением, хромированием, кадмированием, алитированием, лакировкойи др. Правку обычно выполняют на роликоправильных машинах, которыеустанавливают или в потоке производства, или отдельно. Шлифовка поверхностикалиброванных прутков на глубину до 0,15...0,30 мм используется для удаленияповерхностных дефек­тов, снятия обезуглероженного слоя, придания точныхразмеров по­перечному сечению прутка и др.

Для регламентациитехнологических операций составляются тех­нологические карты, в которыхрасписан весь технологический про­цесс по подготовке металла к волочению,маршрут волочения, способы начальной, промежуточной и окончательной термическихобработок, операций отделки и пр. Так как маршрут волочения представляет собойпоследовательность изменения размеров поперечного сечения исходного материала наволочильном стане, а на одной установке обычно получают изделия с различнымиразмерами поперечного се­чения, то для каждого из них должен быть свой маршрутволочения.

Определяя маршрут обработкиметалла на станах многократного волочения, необходимо учитывать кинематикустана, т. е. вытяжки должны согласовываться с частотой вращения и размерамидиаметра каждого барабана. Маршрут, принятый без учета кинематики стана,особенно для станов, работающих со скольжением не только затруд­няет процессволочения, но и делает его невыполнимым. Лишь на станах с автоматическойрегулировкой скоростей можно допускать некоторое несоответствие принятыхвытяжек и заданных скоростей.

/>/>Прессование металла

Прессование металла   — это вытеснение с помощьюпуан­сона  металла исходной заготовки (чаще всего цилиндрической фор­мы),помещенной в контейнер, через отверстие матрицы.

Этот способ пластическойобработки находит широкое приме­нение при деформировании как в горячем, так и вхолодном состоянии металлов, имеющих не только высокую податливость, но иобладаю­щих значительной природной жесткостью, а также в одинаковой мереприменим для обработки металлических порошков и неметалли­ческих материалов(пластмасс и др.).

Прессованием изготовляют пруткидиаметром З...250 мм, трубы диаметром 20...400 мм при толщине стенки 1,5...12мм, полые про­фили с несколькими каналами сложного сечения, с наружными ивнутренними ребрами, разнообразные профили с постоянным и изме­няющимся (плавноили ступенчато) сечением по длине. Профили для изготовления деталей машин,несущих конструкций и других изделий, получаемые прессованием, частооказываются более экономичными, чем изготовляемые прокаткой, штамповкой или от­ливкойс последующей механической обработкой. Кроме того, прес­сованием получаютизделия весьма сложной конфигурации, что ис­ключается при других способахпластической обработки.

К основным преимуществампрессования металла относятся: возможность успешной пластической обработки свысокими вытяжками,  в том числе малопластичных металлов и сплавов; возможностьполу­чения практически любого поперечного сечения изделия, что при обработкеметалла другими способами не всегда удается; получение широкого сортаментаизделий на одном и том же прессовом оборудо­вании с заменой только матрицы;производство изделий с высокими качеством поверхности и точностью размеровпоперечного сечения, что во многих случаях превышает принятую точность припластиче­ской обработке металла другими способами (например, при прокатке). Кнедостаткам получения изделий прессованием следует отнести:

повышенный расход металла наединицу, изделия из-за существенных потерь в виде пресс-остатка; появление внекоторых случаях заметной неравномерности механических и других свойств подлине и попереч­ному сечению изделия; сравнительно высокую стоимость прессовогоинструмента.

Основным признакомразновидностей процесса прессования яв­ляется наличие или отсутствиепоступательного перемещения металла относительно стенок приемника (контейнера),за исключением неболь­ших участков вблизи матрицы, называемых мертвымизонами, где перемещение металла отсутствует. Наряду с наиболеераспространен­ным методом прессования. с прямым истечением, ко­тороеиспользуется для получения сплошных и полых изделий, ши­рокое применениеполучил обратный (обращенный) метод, а также другие схемы истечения металла.Каждый из этих методов имеет определенные преимущества. Так, например, прибоковом истечении металла  помимо удобств приема пресс-изделия обеспечиваетсяминимальная разница механических свойств изделия в поперечном и продольномнаправлениях.

Процесс прессования выполняетсяв условиях неравномерного всестороннего сжатия металла, что положительносказывается на увеличении его пластичности. Поэтому прессованием можно обраба­тыватьметаллы и сплавы с низкой природной пластичностью. Однако трехосное сжатиевызывает необходимость значительных усилий при обработке. Поэтому прессованиетребует повышенного расхода энер­гии на единицу объема деформируемого тела.

Как отмечалось, при прессованиив местах перехода контейнера в матрицу появляются так называемые мертвые углы,т. е. такие зоны, которые испытывают лишь упругую деформацию. Течение металла вмертвых зонах отсутствует, пока размер пресс-остатка не будет до­статочно мал.Эти мертвые зоны при прессовании прутков большой длины в известной мере играютположительную роль, так как оказы­вают фильтрующее воздействие: в мертвых углахзадерживаются различные загрязнения, что предохраняет от вдавливания посторон­нихвключений в поверхностные слои изделия. При неправильно вы­бранном размерепресс-остатка загрязнения мертвых углов могут попасть в изделие и вызватьзаметное понижение его качеств. Все это необходимо учитывать при разработкетехнологического процесса прессования. Практикой установлено, что принормальных условиях прессования минимальная высота пресс-остатка составляет0,10… 0,30 диаметра исходной заготовки.

Силовые условия прессованияопределяются свойствами деформируемого металла, температурным режимом,размерами заготовки, скоростью и степенью деформации, значением контактноготрения, геометрией инструмента и др. К сожалению, еще не разработана методика,позволяющая связать все эти факторы в математическую зависимость дляопределения усилий прессования. Поэтому прихо­дится пользоваться методамирасчета, лишь приближенно отражаю­щими условия деформации.

/>/>Ковка и штамповка металла

Ковка и штамповка металла включает такие процессыполучения изделий, как ковка, объемная горячая штамповка и штамповка листо­вогои пруткового материала в холодном состоянии.

При ковке  деформированиезаготовки  осуществляется с помощью универсального подкладного инструмента илибойков. Бойки чаще всего бывают плоскими, однако применяют вырезные изакругленные бойки. Нижний боек обычно неподвижен, верхний совершаетвозвратно-поступательное движение. В результате много­кратного и непрерывноговоздействия инструмента заготовка посте­пенно приобретает необходимую форму иразмеры.

При объемной штамповке приданиезаготовке заданной формы и размеров осуществляется путем заполнения металломрабочей плоско­сти штампа.

Листовая штамповка являетсятаким видом пластической обработ­ки металла, когда для получения деталей типаколпачков, втулок и других в качестве исходного материала используют лист илиленту. При этом обработка выполняется без значительного изменения толщинызаготовки.

Данными способамиполучают весьма разнообразные по форме и размерам изделия из металла, пластмасси других материалов с раз­личными степенью точности размеров, механическими идругими ха­рактеристиками и качеством поверхности. Поэтому ковочно-штамповочноепроизводство находит широкое применение в машиностроении и приборостроении, впроизводстве предметов народного потребления и других отраслях народногохозяйства. Получение изделий ковкой и штамповкой позволяет максимально приблизитьисходную форму заготовки к форме и размерам готовой детали и тем самымуменьшить или полностью исключить дорогостоящие операции с потерей металла встружку.

/>/> Литература

1.   Сторожев М.В.,Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. Учебник для вузов.- 4-еизд.-М.: «Машиностроение»,1977

2.   Суворов И.К.Обработка металлов давлением: Учебник для вузов.-3-е изд.-М.: Высш. школа,1980