| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 1 Гостей: 1 Користувачів: 0
|
|
25. Загальні відомості
§ 1. Сутність обробки металів тиском
Обробка металів тиском заснована на використанні пластичності металу, тобто його властивість змінювати первісну форму під дією зовнішніх сил або внутрішніх напружень без руйнування і зберігати знову отриману форму після припинення дії навантаження.
Обробка тиском зазвичай переслідує дві основні цілі: отримання виробів складної форми з заготовок простої форми і поліпшення кристалічної структури вихідного литого металу з підвищенням його механічних властивостей.
Отримання виробів і напівфабрикатів при обробці тиском здійснюється шляхом пластичного деформування (перерозподілу) металу вихідної заготовки або розрізанням його без зняття стружки під тиском робочого інструменту: бойків, штампів, ножів та ін. Обсяг металу і щільність його при цьому практично не змінюються, тому обсяг вихідної заготовки дорівнює обсягу отриманого виробу плюс обсяг відходів металу в даному процесі обробки.
В якості вихідних заготовок при обробці тиском використовують зливки зі сталі і кольорових сплавів, а також сортовий і листовий прокат.
Обробка тиском є економічним і прогресивним технологічним процесом. Відходи металу при цьому незначні і не перевищують зазвичай (за винятком вільної ковки) 20 - 25% від маси одержуваного виробу або напівфабрикату, а в ряді процесів, наприклад при холодній штамповці, становлять лише 5 - 10%. У той же час при формоутворенні виробів обробкою різанням відходи металу у вигляді стружки складають понад 50% від ваги готової деталі; непродуктивно витрачаються робоча сила, енергія, матеріали, інструмент.В стружку видаляються найбільш міцні периферійні шари металу пруткових заготовок, мають кращу дрібнокристалічної структури.
Поряд з економним витрачанням металу і підвищенням його механічних властивостей готових виробах обробка тиском забезпечує надзвичайно високу продуктивність праці, порівняно з іншими методами обробки, завдяки високим швидкостям обробки і одночасного деформації всього обсягу заготівлі або значної його частини. Наприклад, при прокатці швидкість випуску готової продукції досягає 20-30 м/сек; при штампуванні за 1 хв на одному штампувальному або молоті пресі виготовляються дві-три поковки складної форми при маси поковки до 20 - 50 кг;при холодній штамповці проводиться 1300 - 1500 дрібних деталей в хвилину на одному пресі-автоматі.
Прикладом раціонального виготовлення виробу методом обробки тиском може служити виготовлення болта М16 х 100 холодної висадкою на кривошипному пресі-автоматі з заготовки діаметром 16 мм, довжиною 139 мм, масою 0,22 кг Маса готового болта дорівнює 0,21 кг; відхід металу становить лише 4,8%.При виготовленні болта на токарно-револьверному напівавтоматі з шестигранною заготовки масою 0,57 кг відхід металу в стружку становить 171% від маси готового болта, при цьому за 1 год на верстаті виготовляється 40 болтів, а при висадці на пресі - 720 болтів, причому штамповані болти мають кращу макроструктуру і підвищену міцність.
Процеси обробки металів тиском розвиваються і удосконалюються в напрямі наближення форми і розмірів заготовки до конфігурації і розмірам готової деталі, що забезпечує зниження трудомісткості їх подальшої обробки різанням, собівартості продукції і підвищення коефіцієнта використання металу.
Точність виробів, одержуваних обробкою тиском, висока: наприклад, прокаткою отримують фольгу товщиною 2 - 3 мкм, з допуском в десяті частки мкм; волочінням виготовляють дріт діаметром 10 - 20 мкм, а холодної об'ємної і листовий штампуванням отримують готові деталі 3 - За класів точності, що надходять безпосередньо на збірку. При цьому чистота поверхні зазначених виробів досягає 9 - 10-го класів.
В даний час в Радянському Союзі піддається обробці тиском близько 90% всієї виплавленої сталі і 55% кольорових металів та сплавів, або понад 100 млн. т металу в рік.
§ 2. Основні способи обробки металів тиском і область їх застосування
Основними способами обробки металів тиском є: прокатка, пресування, волочіння, вільна ковка, гаряча об'ємна штампування і листове штампування. У холодному стані виконуються: волочіння, холодна листова і об'ємна штампування і частково прокатка.
Прокаткою називають процес обтиску металу двома обертовими валками прокатного стану (рис. IV.1, а). Прокаткою виготовляють листи, прутки різного профілю, рейки і труби.
Волочінням називається процес протягування дроту через отвір (вічко) в матриці, розміри поперечного перерізу якого менше розмірів перерізу вихідного матеріалу (рис. IV.1, б). Волочіння здійснюється на волочильних станах і використовується для отримання тонкого дроту та каліброваного труб і прутків із сталі і кольорових сплавів.
Пресування являє собою процес видавлювання металу через отвір в матриці на гідравлічному пресі (рис. IV.1, в). Пресуванням отримують прутки і труби з кольорових металів і сплавів.
Вільної куванням називають процес послідовної деформації металу під ударами бойка молота або під натисками бойка преса, має зворотно-поступальний рух (рис. IV.1, г). Куванням отримують заготовки відповідальних деталей машин: валів, шатунів, шестерень та ін., в умовах індивідуального і дрібносерійного виробництва.
Гаряча об'ємна штампування (кування в штампах) являє собою процес деформації металу в порожнині штампа (на молоті або пресі).Форма і розміри цієї порожнини повністю визначають конфігурацію виготовленої поковки (рис. IV.1, д). Гаряча штамповка широко застосовується замість кування при великосерійному і масовому виробництвах в авто-, авіа - і тракторобудування, в гірському та сільгоспмашинобудуванні, а також в інших галузях промисловості.
Холодної (листовий) штампуванням називають процес зміни форми вихідної листової заготовки штампами різного призначення, що встановлюються на пресах (рис. IV.1, е). Холодна штамповка має велике застосування в автопромисловості, приладобудуванні, електромашинобудуванні та у виробництві виробів широкого вжитку.
Особливо велика питома вага обробки тиском в таких галузях промисловості, як авто - і авіабудування, приладобудування, виробництво електричних машин і радіоапаратури.
Кількість деталей, виконуваних з кованих і штампованих заготовок, в сучасному автомобілі становить 90%, в літаку 85%, у радіоприймачах, телевізорах, електричних машинах до 80%, а в побутових виробах ширвжитку доходить до 100%.
§ 3. Теоретичні основи обробки металів тиском
Теорія обробки металів тиском - це наука про фізичної сутності і закономірності процесів пластичної деформації металів у різних технологічних умовах. Основними її завданнями є визначення оптимальних умов для пластичного деформування металів в холодному і гарячому стані і розрахунок необхідних зусиль деформації з метою правильного вибору потужності обладнання.
Пружна і пластична деформація. Деформацією називають зміну форми і розмірів тіла під дією зовнішніх сил або внутрішніх напружень.
Деформація називається пружною, або оборотною, якщо після видалення прикладених до тіла сил воно повністю відновлює свої початкові форму і розміри. Якщо після припинення дії зовнішніх сил тіло зберігає знову отриману форму, то така деформація називається пластичною або залишковою.
Пружна деформація передує пластичної, так як вона виникає при меншій величині деформуючих сил і напружень. Тому повна деформація тіла в момент дії навантаження дорівнює сумі пружною і залишкової (пластичної) деформацій.
При пружній деформації відбувається спотворення кристалічної решітки металу з відхиленням груп атомів, розташованих у вузлах решітки, від їх положень стійкої рівноваги.
При знятті зовнішнього навантаження форма тіла відновлюється, а атоми кристалічної решітки приймають початкове положення, причому змін у будові і властивостях металу не відбувається.
Пластична деформація металів, що мають неоднорідне поликристаллическое будова, є складним механічним і фізико-хімічним процесом, викликає докорінні зміни в структурі металу та його властивості в залежності від теплових і механічних умов деформації.Пластична деформація окремо взятого металевого кристала може відбуватися шляхом ковзання або двійникування.
Ковзання являє собою послідовні паралельні переміщення дислокацій вздовж кристалографічних площин, найбільш щільно заповнених атомами. Як зазначено вище (див. стор 5), дислокації являють собою лінійні дефекти кристалічної гратки вздовж перерваних площин кристала. При деформації кристала переміщення окремих обсягів його відбувається різночасно, а не відразу по всій площині ковзання.Дислокації зміщуються послідовно микроскачками, і разом з цим утворюються нові дислокації.Таким чином, пластична деформація кристала ковзанням складається з безлічі микроскачков окремих дислокацій з різних площинах ковзання і утворення нових дислокацій.
Двойникование також є результатом руху дислокацій і являє собою поворот частини монокристала відносно площини двійникування в дзеркально протилежне положення. Після двійникування частини кристала виявляються симетрично розташованими відносно площини двійникування.
Пластична деформація полікристалічних тіл ускладнена їх многозернистым будовою. Вона починається в окремих зернах і складається з пластичного ковзання всередині зерен (внутрикристаллитных зрушень), поворотів, витягування і дроблення зерен на більш дрібні обсяги (блоки), і обмежених взаємних зміщень зерен (межкристаллитных зрушень). Останні при значних ступенях деформації небажані, оскільки можуть викликати руйнування металу.
|
| Категорія: Технологія металів | Додав: 25.09.2016
|
| Переглядів: 2771
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
