О. М. Царенко. Матеріалознавство й технологія конструкційних матеріалів

11.2. Основнi види обробки металiв тиском (ІІ частина)   

11.2.3. Пресування

Рис. 11. 11.

Пресування - це процес видавлювання металу-заготовки із замкнутої порожнини інструмента через отвір матриці з площею меншою, ніж площа поперечного перерізу заготовки. Пресують чорні й кольорові метали та їхні сплави. Чорні метали й сплави пресують у гарячому стані, розливка кольорові як у гарячому, так й у холодному станах.

Пресування виконують двома методами - прямим та зворотним. При прямому пресуванні (рис.11.5) заготовка (1) вкладається в порожнину контейнера (2), а тиск преса передається пуансоном (3) через прес-шайбу (4). При цьому метал змушений видавлюватись через матрицю (5), закріплену в утримувачі (6). При зворотному методі пресування контейнер (2) закритий з одного кінця шайбою (7), а тиск преса передається через пустотілий пуансон (3) із закріпленою матрицею (5) на заготовку (1), метал якої йде назустріч рухові матриці з пуансоном. Цей метод більш економний за витратою металу.

aleks_sitework@yahoo.com

Рис. 11. 12. Пресування: а - прутка прямим методом, б - прутка зворотним методом, в - труби прямим методом.

Пресування труб й інших пустотілих виробів здійснюють прямим методом з допомогою голки (8) (рис.11.5,в).

Рис. 3. 16. Мікроструктура вирізаної (а) та кованої (б) деталі [ ]..

11.2.4. Кування

Рис. 11. 13.

Кування - процес гарячої обробки тиском, при якому інструмент чи спеціальний бойок багаторазово діє на нагрітий метал, внаслідок чого останній пластично деформується і набуває необхідної форми й розмірів. Розрізняють вільне кування та кування в штампах. Вільне кування може бути вручну та з допомогою машин (пневматичних, пароповітряних, гідравлічних та інших пресів). Деталь, виготовлена в результаті кування, називається поковкою. При вільному куванні використовують такі основні ковальські інструменти (рис.11.6): гладилка (а), бойки, обжимки й розкатки (б), зубила (в), пробійник (г), ковадло (д) й кліщі (е).

aleks_sitework@yahoo.com

Рис. 11. 14. Інструмент для ручного вільного кування.

Розрізняють такі основні операції вільного кування (рис. 11.7): осадка (а) - це збільшення поперечного перерізу заготовки за рахунок зменшення висоти; висадка (б) - це локальна осадка; витяжка (в) - операція, зворотна до осадки, яку проводять між бойками молота, пересуваючи та перевертаючи заготовку після кожного удару; прошивка (г) - метод одержання отворів; гнуття металу (д) з допомогою кувалд, при цьому заготовка затискується між бойками молота або в кліщах; відрубування (е) деталі від усього куска металу з допомогою зубила.
aleks_sitework@yahoo.com

Рис. 11. 15. Основні операції вільного кування.

Для масивних та габаритних поковок процес кування механізують, використовуючи пневматичні або пароповітряні молоти. При куванні на таких молотах метал деформується за рахунок кінетичної енергії кувального молота, який падає. Зовнішній вигляд таких молотів видно з рис.11.8. Робочими газами в таких молотах є відповідно стиснуте повітря та пара. Пневматичні молоти виготовляють з масою частин, що падають від 50 до 1000 кг, пароповітряні - масою від 500 до 5000 кг. Тому, відповідно, й маса оброблюваних заготовок на пароповітряному молоті значно більша, ніж на пневматичному.

aleks_sitework@yahoo.com aleks_sitework@yahoo.com
Рис. 11. 16. Пневматичний (а) та пароповітряний арочний (б) молоти.

Найбільші кувальні зусилля досягають на гідравлічних кувальних пресах, робота яких грунтується на законі Паскаля. Зовнішній вигляд такого преса подано на рис.11.9. Номінальне зусилля, яке можуть створювати кувальні преси, досягають 35 000 т, при цьому відсутні удари, тому їм не потрібні потужні фундаменти, на які обов'язково встановлюються пневматичні та пароповітряні молоти. Кувальні гідравлічні преси сьогодні є частиною повністю автоматизованих комплексів з виготовлення поковок.

aleks_sitework@yahoo.com

Рис. 11. 17. Гідравлічний кувальний прес.

11.2.5. Об'ємне штампування

Рис. 11. 18.

Об'ємне штампування відрізняється від вільного кування тим, що розтікання металу обмежено стінками робочої порожнини сталевої форми - штампа. Для об'ємного штампування метал нагрівають, тому інколи цей процес називають гарячим об'ємним штампуванням.

Переваги гарячого штампування перед вільним куванням у високій продуктивності, однорідності й точності поковок, висока якість поверхонь. До основних недоліків можна віднести незначну масу поковок (до 400 кг) й високу вартість штампів. Тому застосування об'ємного штампування доцільне тільки при масовому виробництві.

Рис. 11. 19.

Штампування заготовок проводять у відкритих й закритих штампах (рис.11.10). У відкритих штампах виготовляють деталі досить складної конфігурації, але недоліком є утворення задирок за рахунок витікання із штампа надлишку металу. Тому деталі доводиться додатково обробляти механічно. При роботі закритих штампів знижується витрата металу, але ці штампи значно дорожчі за вартостю й складніші у виготовленні.

Процес гарячого штампування завершується обрізанням задирок, прошиванням отворів, термічною обробкою та іншими облицювальними операціями.

Гарячим об'ємним штампуванням виготовляють кільця підшипників, шестерні, клапани двигунів тощо. Невеликі деталі з кольорових металів та сплавів виготовляють холодним об'ємним штампуванням.

11.2.6. Листове штампування

Рис. 11. 20.

Листовим штампуванням (холодним та гарячим) одержують плоскі та об'ємні товстостінні вироби з листів, стрічок, полос з допомогою штампів. Гаряче листове штампування широко застосовується в суднобудуванні при виготовленні деталей з малопластичних сталей та при штампуванні товстих листів (більше 6 мм) із низьковуглецевих сталей. Холодним листовим штампуванням виготовляють рами й кузова автомобілів, деталі фюзеляжів літаків, дрібні деталі годинникової та радіотехнічної промисловості. Холодне штампування характеризується високою продуктивністю при масовому випуску й низькою собівартістю ви- робів, високою точністю розмірів виробів і доброю якістю поверхні.

Рис. 11. 21. Об'ємне штампування: а- відкритий штамп, б- етапи штампування шестерні у відкритому штампі, в- закритий штамп, г-етапи штампування шестерні в закритому штампі, д-дефект штампування в закритому штампі; 1-верхня (рухлива частина) преса чи молота, 2,5 - підкладки, 3-роз'ємний штамп, 4-підшампова подушка.

Розрізняють такі штампи для листового штампування: прості - коли за один хід штампа відбувається одна операція (витяжка, вирубка чи інша), комбіновані або багатопрохідні, в яких за один прохід відбувається декілька операцій (витяжка й вирубування, витяжка й пробивання отвору і т.д.).

Штампування габаритних деталей потребує масивних і дорогих пресів складної оснастки. Частину габаритних деталей із товстого листа частіше виготовляють безпресовим штампуванням, використовуючи як деформувальний засіб потужні короткочасові імпульси, які спричинює вибух горючих сумішей, вибухових речовин та інше. Енергію вибуху передають на заготовку через повітря або через проміжне середовище - воду, пісок тощо. Найчастіше використовують штампування вибухом у воді. Оскільки вода не стискується, то на фронті ударної хвилі тиск одержується у десятки разів більший, ніж при вибухові в повітрі.

Рис. 11. 22.

При електрогідравлічному штампуванні як потужний енергетичний імпульс використовують електричний розряд у рідині, а при електромагнітному штампуванні механічна дія викликана потужними пондеромоторними силами електромагнітного поля. Цими способами виконують утворення отворів, гнуття, витяжку й інші операції.

до наступного розділу...

початок сторінки ] [ перехід до змісту ]