Оборудование для обработки металлов давлением

Оборудование

Занятия кафедры проходят с применением современной вычислительной техники и передовых образовательных технологий: мультимедиа, систем электронного обучения, мощного методического обеспечения реализуемых образовательных программ.

Студенты обеспечиваются учебниками и учебными пособиями, в том числе через электронную библиотеку.

Список оборудования кафедры ОМД

Название

Описание

Вальцы ручные CHINETTI LF100DP

Прокатка полос, лент или проволоки различного диаметра.

Диаметр валков: 55 мм;

Длина валков: 100 мм;

Максимальный зазор между валками: 5,5 мм.

Вальцы электромеханические CHINETTI LM 120

Электромеханические вальцы для проката проволоки, полосы и прутка. Смазка — принудительная, автоматическая.

Длина валков: 120 мм;

Диаметр валков: 65 мм;

Толщина проката: 16 мм;

Ширина проката: 60 мм;

Скорость прокатки: 18 об./мин;

Электропитание: 380 В/50 Гц;

Мощность: 1,1 кВт.

Пресс гидравлический цифровой STEEL ST-10D

Пресс предназначен для выполнения различных операций холодной штамповки: отрезки, вырубки, пробивки, гибки, рельефной формовки и др.

Номинальное усилие прессования: 10000 кг;

Максимальное усилие прессования: 8000 кг;

Максимальный ход пуансона: 125 мм;

Мощность электродвигателя: 5,5 кВ;

Печь муфельная СНОЛ 4

Лабораторная печь электросопротивления 3 кВт.

Печь муфельная СНОЛ 6/11-В

Лабораторная печь электросопротивления 2,2 кВт.

Лабораторная отрезная машина ATM Brilliant 250

Полуавтоматическая резка слитков и больших заготовок.

Максимальный размер образца Ø 110 мм;

Посадочный диаметр вала Ø 32 мм;

Вертикальное перемещение (Y‐ось) 125 мм;

Горизонтальное перемещение (Х‐ось) 250 мм;

Размер стола ШxГ 380×250 мм, нержавеющая сталь (Z‐ось неподвижная).

Прецизионная отрезная машина ATM Brilliant 220

Полуавтоматическая нарезка образцов и заготовок для фольг под просвечивающую электронную микроскопию.

Макс. Размер образца Ø 110 мм;

Посадочный диаметр вала Ø 32 мм;

Вертикальное перемещение(Y‐ось) 125 мм;

Горизонтальное перемещение (Х‐ось) 250 мм;

Размер стола ШxГ 380×250 мм, нержавеющая сталь (Z‐ось неподвижная).

Ручная шлифовально-полировальная машина ATM Saphir 360

Ручная шлифовка и полировка образцов.

Рабочие диски: Ø 200‐300 мм;

Потребляемая мощность: 1,6 кВт;

Скорость: 50‐600 об/мин;

Подача воды: 1x R½”” макс. 6 бар (нет пиков давления воды).

Автоматическая шлифовально-полировальная машина ATM Saphir 560

Полуавтоматическая шлифовка и полировка образцов.

2‐дисковый шлифовально‐ полировальный станок с головой Rubin 520;

Рабочий диск Ø 200‐300 мм;

Образцы/Одиночное давление 1‐6 образцов Ø 50мм;

Индивидуальное давление 5‐100 Н;

Центральное давление в зависимости от держателя;

Потребляемая мощность 4,6 кВт (индив. контроль);

2,7 кВт (парал. контроль);

Частота вращения диска 50 ‐ 450 об/мин.

Ленточная шлифовальная машина ATM Jade 700

Грубая ручная шлифовка образцов и заготовок.

Две ленты для шлифования;

Ручная центровка ленты;

Алюминиевый корпус с порошковым покрытием;

Машина для электрохимического травления и полировки ATM Kristall 620

Электрохимическое травление и полировка образцов.

Возможность выбора полирования или травления;

Регулируемое время и напряжение полирования;

Рабочий ток ‐ постоянный, саморегулируемый;

Возможность включения двойного напряжения полировки;

Ограничение силы тока;

Возможность подключения внешнего устройства для травления;

Диапазон регулирования 0‐60 сек;

Полирование 0‐60 В / 0‐120 В 0‐20 A.

Ультразвуковая ванна Bandelin Sonorex.

Чистки, дегазирование и образцов.

PZT- пъезоэлемент, преобразующий электрическую энергию ультразвукового генератора в механические колебания (с большой площадью колебательной системы);

Высокочастотная мощность 35 кГц;

Таймер 1 — 15 минут и возможность непрерывной работы;

Корпус изготовлен из нержавеющей стали.

Механический профилометр TR200 Time Group Inc.

Измерение шероховатости поверхностей образца и готовых изделий.

Многопараметровые измерения: Ra, Rz, Ry, Rq, Rm, Rt, R3z, Rmax, Sk, S, Sm, tp;

Высокоточный индуктивный датчик;

Четыре метода фильтрации: RC, PC-RC, GAUSS и DP;

Совместим с четырьмя стандартами: ISO, DIN, ANSI и JIS;

128×64 точечная матрица LCD отображает все параметры и графики;

Встроенный стандартный RS232 интерфейс для соединения с ПК.

Твердомер Викерса HVS-10 Time Group Inc

Измерение твердости образцов по Виккерсу.

Испытательные нагрузки: 62.5 кгс (612.9Н), 100 кгс (980 Н), 125 кгс (1226 Н), 187.5 кгс (1839 Н), 250 кгс (4903 Н), 705 кгс (7355 Н), 1000 кгс (9807 Н), 1500 кгс (1471 Н), 3000 кгс (29420 Н);

Индентор — шарик диаметром: 2.5 мм, 5 мм, 10мм;

Увеличение микроскопа: 20х;

Минимальная цена деления микроскопа: 0.005 мм;

Максимальная высота образца: 220 мм;

Расстояние от центра индентера до стенки: 135 мм;

Время удержания нагрузки: регулируемая,

Диапазон измерения твердости:

Твердомер Роквелла TH301 Time Group Inc

Измерение твердости образцов по Роквеллу.

Испытательные нагрузки: Предварительная нагрузка: 10кг (98.07 Н);

Общая нагрузка: 60 кг (588.4 Н), 100 кг (980.7 Н), 150 кг (1471 Н);

Индентор — алмазный конус с углом при вершине 120º, шарик диаметром 3.2мм (1/8’’), 6.4 мм (1/4″), 12.7 мм (1/2″);

Диапазон измерений твердости по шкалам Роквелла:

при нагрузке 588.6 Н HRA от 20 до 88;

при нагрузке 981 Н HRB от 20 до 100;

при нагрузке 1471.5 Н HRC от 20 до 70.

Разрешающая способность: 0.1 HR по шкале Роквелла;

Рабочее пространство: по горизонтали — 150 мм, по вертикали — 250 мм.

Твердомер Бринеля TH-600 Time Group Inc

Измерение твердости образцов по Бринеллю.

Испытательные нагрузки: 0.3 кг (2.94 Н), 0.5 кг (4.9 Н), 1 кг (9.8 Н), 3 кг (29.4 Н), 5 кг (49.0 Н), 10 кг (98.0 Н);

Индентор — алмазная пирамида;

Увеличение микроскопа: 200х (для измерений), 100х (для наблюдений);

Минимальная цена деления микроскопа: 0,0625 мкм;

Максимальная высота образца: 160 мм;

Расстояние от центра индентора до стенки: 135 мм;

Время удержания нагрузки: регулируемая,

Диапазон измерения твердости: 8HV0.3 — 2900 HV10.

• О кафедре
• Учебная деятельность
• Образовательные программы
• Научная деятельность
• Контакты
• Участие в федеральных целевых программах и грантах
• Публикации
• Партнеры
• Достижения и перспективы
• Сотрудники
• Оборудование

Нашли опечатку?
Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter. Спасибо за участие!

Сервис предназначен только для отправки сообщений об орфографических и пунктуационных ошибках.

Коронавирус:
Горячая линия НИТУ «МИСиС»
доб. 50539

«Горячая линия» Ситуационного центра Минобрнауки России
+7 495 198-00-00

Приемная комиссия:
+7 499 649-44-80

Оборудование для обработки металла давлением

Наиболее распространенным методом придания формы заготовке является обработка металла под давлением. Для нее необходимо оборудование для обработки металлов давлением, широко представленное на нашей выставке.

Металлообрабатывающая промышленность при помощи обработки под давлением успешно создает новые формы заготовок деталей. С ее помощью в стране перерабатывают свыше 95% стали и 55% цветных металлов.

Способ заключается в деформации формы металла при помощи:

• прессовки;
• проката;
• ковки;
• штампования;
• профилирования.

Благодаря этому методу можно получить сложные заготовки в больших объемах, которые будут сверхпрочными и надежными. Но подобное оборудование для обработки металлов давлением очень дорого стоит и весьма ограничено по формам и размерам выпускаемых заготовок, но очень востребовано в серийном производстве.

Основные проблемы в дальнейшем развитии:

• расширить область применения,
• создать автоматизированное производство с возможностью быстрой адаптации к новым видам продукции.

Но далеко не каждый металл может подвергаться воздействию данным методом. Например, чугун весьма хрупок и при обработке при помощи давления может раскрошиться. Зато идеально переносят ОМД сталь, медь, алюминий. Данный способ очень экономичен, так как не снимает стружку с металла во время деформации его в форму для заготовки. Проводится холодным или же горячим способом.

В первом случае обработки на оборудовании для обработки металлов давлением снижается пластичность металла, но с другой стороны он становится более твердым и прочным к внешним воздействиям. Данное явление получило название наклеп. При нагреве обработанный металл легко восстанавливает свои качества благодаря процессу рекристаллизации.

Если металл обрабатывается в условиях более высокой температуры, нежели процесс рекристаллизации, то она называется горячей, а если ниже – холодной. Более подробно со всеми методами и тонкостями их применения можно ознакомиться на семинарах, проводимых в рамках выставки.

Прокатное производство металла под давлением на специальном оборудование

При данном способе профиль формируется при помощи деформирования нагретого металла между вращающимися валиками.

Существуют следующие методы проката:

• Продольный. Востребован при производстве рельсов, листов и т. д. Валки вращаются в разные стороны, затягивая заготовку внутрь.
• Поперечный. Этот метод хорош для получения периодических профилей. При этом валки вращаются в одну сторону, а заготовка плавно вращается между ними.
• Винтовой. Незаменим при производстве трубных гильз, при этом валки вращаются под определенным углом друг к другу в одну сторону.

Профиль – это форма поперечного сечения проката.

Несколько профилей разных размеров составляют сортамент, который состоит из следующих групп:

1. Сортовой прокат разделен:

• Простой профиль (круг, прямоугольник и др.),
• Фасонный профиль (уголок, тавр, швеллер и др.).

2. Листовой прокат делится на:

• броневую сталь,
• толстолистовую сталь,
• тонколистовую сталь.

3. Трубы подразделяются на:

• сварные,
• без шва.

4. Специальные виды.

При помощи прессования получают профиль за счет выдавливания слитка металла сквозь пространство отверстия в оборудовании для придания ему соответствующей формы.

Различают 2 вида:

• Прямой метод. Металл движется в одном направлении с силой прессования.
• Обратный метод. Металл и сила прессования движутся навстречу друг другу.

При помощи волочения металл в ненагретом состоянии протягивается через отверстие в оборудовании. Целью является уменьшение диаметра изделия и повышение его качества поверхности.

При ковке металл сначала нагревается, а потом деформируется при помощи ударов молота. Заготовку, которая получается в результате, называют поковкой. В промышленном масштабе ковка используется при производстве крупногабаритных валов, турбин, коленвалов двигателей судов.

Штамповка бывает разных видов. Течение металла ограничено размерами штампа, поэтому изделия не требуют специальной дополнительной обработки.

Современное оборудование для обработки металла под давлением демонстрируют ведущие компании на тематической выставке «Металлообработка»

Оборудование для обработки металлов давлением

Машинная ковка на молотах и гидравлических прессах

К основным операциям ковки относятся: осадка, вытяжка, гибка, закручивание, рубка, прошивка и штамповка в подкладных штампах.

Осадкой называется операция увеличения площади поперечного сечения исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты. Осадка применяется при изготовлении поковок с большими поперечными сечениями и относительно малой высотой (шестерни, диски и т. п.). При изготовлении пустотелых поковок типа колец, барабанов и подобным им осадка применяется как предварительная операция. Разновидностью осадки является высадка, заключающаяся в местном увеличении поперечного сечения. Высадка обычно применяется для получения головок болтов, буртов, фланцев и т. п.

Вытяжкой называется операция увеличения длины исходной заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Вытяжка применяется при изготовлении поковок с удлиненной осью (валов, рычагов, шатунов, тяг и т. п.) и является наиболее распространенной операцией ковки. Она производится последовательными ударами или нажатиями на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому. При деформации заготовки образуется выпучивание ее граней, не соприкасающихся с бойками. Для устранения этого явления в процессе вытяжке заготовку периодически или после каждого удара (нажима) кантуют (поворачивают) на 90° (р/2 рад) вокруг ее оси.

Гибкой называется операция, посредством которой заготовке придают изогнутую форму по заданному контуру. Этой операцией изготовляются угольники, скобы, крюки, кронштейны и т. п. При гибке происходит изменение площади поперечного сечения заготовки в зоне изгиба вследствие сжатия внутренних и растяжения наружных ее слоев, называемое утяжкой. Для компенсации утяжки в месте изгиба заготовке придают увеличенный размер по толщине. При изгибе возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному. Во избежание этого явления подбирают соответствующий радиус закругления и угол изгиба. Помимо заготовок сплошного профиля гибке могут подвергаться также трубы, для чего последние наполняются песком и плотно забиваются с обеих сторон пробками.

Закручивание представляет операцию поворота одной части поковки относительно другой вокруг продольной оси. Закручивание применяется при развороте колен коленчатых валов, при изготовлении сверл и т. п. При закручивании обычно одну часть поковки зажимают между бойками молота или пресса, а другую разворачивают с помощью различного рода приспособлений – воротков, ключей, лебедок и др.

Рубкой называется операция отделения одной части от другой. Применяется рубка для получения из заготовок большой длины нескольких коротких, для удаления излишков металла на концах заготовок или поковок, для удаления излишков металла во внутреннем контуре поковки (вырубка), для удаления прибыльной и донной частей слитка и т. п. Рубка производится при помощи топоров различной формы.

Прошивкой называется операция получения в заготовке отверстия. Инструментом для прошивки является прошивень, который может быть сплошным или пустотелым.

При сквозной прошивке сравнительно тонких поковок применяются подкладные кольца, для высоких поковок – помимо прошивня применяются еще надставки. Отверстия до 400 – 500 мм в диаметре прошиваются сплошными прошивнями. Отверстия диаметром 300 – 900 мм прошиваются пустотелыми прошивнями. Прошивка пустотелыми прошивнями во многих случаях имеет цель удалить из заготовки центральную ликвационную зону и использовать более качественный металл периферийных зон слитка.

При изготовлении в условиях мелкосерийного производства партии поковок с относительно сложным контуром, который трудно выполнить перечисленными выше операциями, применяется так называемая штамповка в подкладных штампах. В подкладных штампах могут изготовляться головки гаечных ключей, головки болтов, валики с буртиками и другие поковки.

Молоты. Основными видами молотов, применяющихся в настоящее время для свободной ковки, являются: 1) приводные пневматические; 2) паровоздушные.

Пневматические молоты применяются для ковки сравнительно небольших поковок и изготовляются с весом падающих частей от 75 до 1000 кг и числом ударов от 210 до 95 в минуту.

Паровоздушные молоты приводятся в действие паром или сжатым воздухом давлением 7 – 9 ати. По конструкции парораспределительного устройства различают молоты с ручным, автоматическим и смешанным устройством.

Гидравлические прессы. Гидравлические прессы приводятся в действие с помощью жидкости (воды, масла) и относятся к механизмам, не имеющим жесткого хода. В период рабочего хода гидравлических прессов энергия подводится непрерывно и скорость их подвижных частей возрастает.

Гидравлический пресс представляет собой сложный агрегат, включающий: пресс, устройство, питающее пресс жидкостью высокого давления, – привод, устройства для наполнения всей установки жидкостью (баки, клапаны, трубопроводы) и устройства для управления прессом (распределители). По роду привода гидравлические прессы подразделяются на прессы, работающие непосредственно от насоса, от насосно-аккумуляторного привода и прессы с мультипликаторным приводом.

Обработка металла давлением. Все способы и нюансы

Один из технологических способов обработки металла — воздействие на него давлением. Особенность данного процесса — меняется внешний вид продукта и его физические свойства. При воздействии давлением увеличивается производительность.

Разные формы пластической деформации используются на современном производстве, для получения как окончательных деталей, так и исходного материала.

Основы процесса обработки давлением металла

Процедура опирается на физические свойства металла безвозвратно изменять свою форму под давлением внешней нагрузки без разрушения. Это основано на механическом свойстве атомов менять свое стабильное состояние на новое при воздействии сил, которые превышают упругость самого металла.

Обработка проводится горячим и холодным способом. При горячем методе температура заготовки выше, чем показатель рекристаллизации.

При холодном методе давление производится при показателях температуры ниже, чем у рекристаллизации.

Применяется несколько процессов воздействия на металл давлением:

• волочение;
• воздействие прессом;
• ковочный процесс;
• прокатный станок;
• объемный вариант штамповки;
• листовой метод;
• комбинированные методы.

Каждый из них отличается многими нюансами.

Прокатка

Для прокатки используется вращательный инструмент — валка. Заготовка втягивается в зазор между валками и приобретает необходимую форму детали. Прокатка имеет несколько разновидностей:

• Продольная: один из самых распространенных методов прокатки.
• Поперечная: заготовка в таком методе не делает поступательных движений.
• Поперечно-винтовая: средний вариант обработки между двумя методами обработки.

Последняя разновидность чаще применяется для изготовления полых заготовок. Прокатка является одним из наиболее широко применяемых методов создания металлических заготовок давлением. При помощи данного процесса получают: балки, рельсы, листы, прутковый материал, трубы.

На производстве несколько валков, соединенных в станину, получается клеть. Всем известный станок проката — это несколько клетей, которые имеют соединения. На прокатных станах используется, и горячий, и холодный метод обработки металла.

В зависимости от готовой продукции, которую выпускает прокатный стан, их делян на: листопрокатные, трубопрокатные, рельсобалочные, а также специальные.

Такие станки подразделяются на то, сколько валков расположено в нем.

Волочение

В данном метода обработки применяется принудительное пропускание профиля (круглого или фасонного) через фильеру. Ее еще называют волокой. Волока изготавливается из твердых сплавов, а также инструментальной стали и алмазов. Таким образом, изготавливается проволока.

При этом толщина и ширина сечения должны иметь соотношение не больше 20. В таком процессе через несколько фильер протягивается заготовка большого диаметра. Процесс волочения так же разделяется на виды.

1. По типу волочения: сухое или мокрое. При мокром волочении используется мыльная эмульсия, а при сухой обработке давлением применяется емкость с мыльным раствором.
2. Много- и однониточное волочение. Многониточное волочение допускает протягивание 8 одновременных заготовок.
3. По обработке поверхности: чистовое или черновое. Чистовое волочение используется как оканчивающая процедура, а черновой вариант является заготовительным.
4. По температурным показателям: холодный и горячий вариант.
5. По числу обработки: однократное или многократное. Считается по количеству протягиваний полосы через станок.

При помощи данной технологической процедуры получается проволока до 8 мм в диаметре. Волочение полых конструкций помогает произвести тонкостенные трубы небольшого диаметра.

Прессование

Это процедура выдавливания давлением металла через отверстие матрицы. В качестве стартового материала для прессования используют заготовки, предварительно обработанные на прокатном станке. Детали получаются самого разного сечения. При помощи прессования в промышленных масштабах изготавливают:

• пруты в диаметре 0.5-20 см;
• трубы в диаметре до 80 см и толщина стенок до 8 мм.

Различия прессования только по методу: прямой и обратный.

При такой процедуре используются в качестве необходимого материала алюминий, медь, магний, титановые сплавы. При прямом варианте следует разогреть заготовку и выложить ее в углубление пресса.

На одной из сторон контейнера расположена матрица с отверстием для выхода материала, которое имеет круглое сечение. С противоположного конца расположен пуансон и пресс-шайба. При таком методе к концу прессования в контейнере остаются пресс-остатки. Они не участвуют в процессе обработки давления металлом.

Обратный вариант обработки заготовок. При таком варианте в контейнер входит полый пуансон, оканчивающийся матрицей. Пуансона давит на приготовленный список, а через матричное отверстие выходит металл.

Отходы по умолчанию меньше, чем при прямом варианте обработки — на 10%. Но из-за сложной конструкции станка, этот метод применяется реже, чем прямой.

Технология процесса имеет следующий алгоритм:

1. Подготавливают начальный материал в виде слитка или заготовки. Для этого удаляют все дефекты, разрезают на определенные участки.
2. Разогрев материал в электрической или плавильной печи.
3. Размещение нагретого материала непосредственно в контейнер.
4. Вывод материала через матрицу.
5. Доработка металла — резка, избавление от дефектов, правка.

При соблюдении технологического процесса можно добиться 80% выхода готовой продукции.

Ковка

Это один из самых древних методов обработки металла. Первые известные человечеству кузнецы работали еще 6 тысяч лет назад. Сейчас ковка применяется на всех видах производства.

По сути, ковка — это обработка материала нагретого до ковочной температуры. Есть и варианты холодной ковки. На данный момент существует 3 вида ковки:

1. Свободная, при которой нет ограничения по формам материала. Сюда же относятся и ручные варианты ковки.
2. Машинная — используется с массовой, тяжелой промышленности. Масса механизированного молота до 5 тонн.
3. Штамповка — используется для массового производства.

Кузнечный очаг на современном производстве имеет несколько вариаций:

• установленное оборудование;
• мобильные варианты;
• закрытое или открытое;
• топливные;
• с электрическим разогревом;
• жидкостные, твердотопливные и газовые;
• по месту подачи воздуха: через боковые сопла или через центральное.

Наиболее распространённые кузнечные операции:

1. Осадочные — уменьшает высоту заготовки и увеличивает ее поперечное сечение.
2. Неполная осадка, при которой следует сделать утолщение.
3. Протяжка — операция по удлинению заготовки.
4. Обкатка — придача заготовке форме цилиндра.
5. Образование кольцевой заготовки.
6. Выработка широкой заготовки при помощи разгонки.

При ковке важно контролировать температуру, которая напрямую устанавливается в зависимости от твердости материала. Мелкие детали производят ручной поковкой, а средние и крупные — машинной.

Объемная штамповка

Под этой процедурой используется пластическая деформация материала по перераспределению материала на первичном продукте. При этом изменяется простая геометрическая конфигурация на более сложный вариант. Рабочий инструмент — штамп, форму которого получает деталь.

Холодная объемная штамповка проводится без разогрева детали. Этим методом выпускаются надежные детали и механизмы, применяемые в ответственных агрегатах. Штамповка осуществляется без рекристаллизации металла и со значительным упрочнением исходного материала. Но есть и недостаток у данного метода: детали изнашиваются на порядок быстрее.

Горячая объемная штамповка производится при температуре +200°С -1300°С. Начальный материал разрезан на отдельные части, которые по размеру равны будущим готовым деталям. По физическим свойствам эта процедура схожа со свободной ковкой. Отличие только в использовании штампов, которые позволяют достичь сложной конфигурации.

При горячем штамповании используется штамп из матрицы и пуансонов. При этом матрицы статичны, а пуансоны — подвижные. Штампы для горячего штампования бывают:

• закрытыми, когда поверхность разъема находится по периметру поковки;
• открытая, когда поверхность располагается под прямым углом к направлению штамповки.

Открытые штампа более просты в обращении, но могут привести к образованию заусениц на детали. Если используется штамп закрытый, то заусениц не будет, но такой станок не обладает универсальностью.

Листовая штамповка

Это вторичный вариант обработки после прокатки. В качестве исходного материала используются листы, полосы, а также ленты. Процесс проходит на кривошипных или гидравлических прессах. Листовая штамповка предусматривает два вида процедур:

• создающие форму;
• разделяющие.

При использовании листовой штамповки изготавливаются детали, которые имеют высокую точность. Практически все детали микроэлектроники произведены именно таким методом обработки давлением.

Эта процедура давно автоматизирована и штампует детали на скорости до нескольких сотен в минуту. При этом расход материала очень маленький.

Комбинированные методы

Если комбинировать несколько методов обработки металла давлением, то в конечном результате можно получить конечный продукт, который лучше отвечает всем требованиям, необходимым для его эксплуатации.

Одним из комбинированных методов является применение помимо давления еще и сварки. Это позволяет процесс удешевить и упростить, а в итоге получить деталь с заданными характеристиками.

Важно! При использовании данного метода необходимо помнить, что место сварки (шов) может стать слабой частью конструкции.

При совмещении в одном штамповочном переходе обжима и вытяжки можно без проблем уменьшить диаметр конечного продукта. Можно добиться и смены толщины заготовленного продукта в процессе деформации.

Если комбинировать холодный и горячий метод обработки давлением, то легко добиться более высокой прочности за счет холодной деформации.

При влиянии на металл давления используются технологические процессы, основанные на простых законах физики. При этом значительно повышается производительность, а также конечные качества изготавливаемой детали. Есть несколько видов обработки металла давление.

Прежде всего, методы могут быть горячие и холодные, которые зависят от разницы температур между рекристаллизацией и материалом. Это помогает выпустить самые разные детали, по форме, толщине, прочности и эксплуатационным качествам.

При этом самым первым методом воздействия на металл при помощи давления является обыкновенная ковка, которая появилась вместе с выплавкой металла и позволила людям производить надежные орудия труда.

3.3.2. Оборудование для обработки давлением

Машины для обработки давлением бывают как вертикального исполнения (молоты и прессы), так и горизонтального (горизонтально-ковочные машины).

Молоты – это машины ударного действия со скоростью деформирования до 9 м/с. Рабочие (падающие) части молота приводятся в движение сжатым паром или воздухом. Основной характеристикой молота является масса падающих частей.

Пневматические ковочные молоты используют для ковки мелких поковок. Масса падающих частей таких молотов составляет 50-1000 кг. В зависимости от массы падающих частей молоты совершают 100-220 ударов в минуту. Коэффициент полезного действия (КПД) этих молотов имеет значение 6-7 %.

Паровоздушные ковочные молоты используют для ковки мелких и средних поковок. Масса падающих частей составляет 1000-8000 кг, число ударов при наибольшем ходе бабы 31-63 в минуту. КПД этих машин очень низкий: 2-3 %.

Ударный характер приложения нагрузки при ковке на молоте вызывает повышенную утомляемость рабочих и создает сотрясение грунта, вследствие этого необходимо сооружение громоздких фундаментов.

Гидравлические прессы – машины статического действия со скоростью перемещения подвижных частей до 0,3 м/с. Усилие для деформирования заготовки создается рабочей жидкостью высокого давления (20-30 МПа). В результате развивается значительное усилие – до 200 МН. КПД этих машин составляет 6-8 %.

Механические прессы – машины статического действия со скоростью перемещения подвижных частей до 0,5 м/с. Деформирование заготовки происходит за счет энергии, накопленной массивным маховиком, который вращается от электродвигателя.

Винтовые прессы (фрикционные и гидровинтовые) по принципу воздействия на заготовку представляют собой машины промежуточного вида между прессом и молотом. Ползун винтового пресса в конце хода вниз производит удар со скоростью 1-3 м/с, что в 4-8 раз меньше скорости бойка молота.

Припуски и допуски на размеры поковок, изготовленных ковкой на молотах, назначаются согласно ГОСТ 7829-70, а изготовленных ковкой на прессах – по ГОСТ 7062–90.

Фасонные поковки массой свыше 100 кг и простые поковки массой свыше 750 кг предпочтительней изготавливать на гидравлических прессах.

3.3.3. Технологические особенности штамповки на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах

Штамповка на молотах. Молоты различных конструкций применяют для горячей штамповки преимущественно в открытых штампах.

Штамповка на молоте экономически целесообразна в серийном производстве.

Крупногабаритные поковки массой свыше 60 кг из-за ограниченной мощности прессов могут быть отштампованы только на тяжелых штамповочных молотах. Наиболее распространены паровоздушные молоты двойного действия с массой падающих частей 0,5-35 тонн.

При штамповке на молотах возможно регулирование энергии удара, слабые удары могут быть нанесены с повышенной частотой. Деформирование в одном ручье осуществляется за несколько ударов. Большие скорости деформации при штамповке на молотах благоприятно сказываются на заполнении сложного рельефа штампа.

Молоты имеют малый КПД (не более 30 %). Они неэкономичны в эксплуатации при изготовлении мелких и средних поковок. Высокая стоимость молотовых установок связана с использованием котельных установок (для получения пара) или компрессорных станций и громоздких фундаментов.

Штамповку на молотах отличает невысокая производительность труда, низкая точность размера поковок (допуск достигает нескольких миллиметров), большой расход металла на напуски от штамповочных уклонов вследствие ограниченного применения выталкивателей. Сами уклоны составляют 7°-10°.

На молотах изготавливают заготовки весьма сложной формы, но без поднутрений и выступов, мешающих извлечению заготовки из штампов. Точность заготовок соответствует 15–17 квалитетам точности, а шероховатость поверхности находится в пределах .

Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах. Кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП) вытеснили молоты и получили распространение в крупносерийном и массовом производстве поковок сложной формы массой до нескольких сот килограммов. КГШП отличаются более высокой стоимостью, чем молоты, но приспособлены для высокомеханизированного и автоматизированного производства поковок, допускают эксцентричное расположение ручьев в штампе, снабжены нижними и верхними выталкивателями.

Нерегулируемый конец рабочего хода КГШП не позволяет деформировать заготовку в одном ручье за несколько ходов. Скорость в момент начала деформации этих прессов не превышает 0,6-0,8 м/с, усилие составляет 6200-120000 кН.

При штамповке на КГШП получают поковки, близкие по форме к готовой детали, с более точными размерами (по 13–16 квалитетам), особенно по высоте, чем при штамповке на молотах. Более совершенная конструкция штампов обеспечивает меньший размер смещения половин штампа, уменьшение припусков на 20-30 % (до 0,5-3,0 мм на сторону), напусков, штамповочных уклонов в 2-3 раза (до 3°-7°) и допусков. Вследствие этого повышается не только точность, но и коэффициент использования металла. По этой причине себестоимость поковок снижается на 10-30 % за счет уменьшения расхода металла и эксплуатационных затрат.

Производительность штамповки повышается примерно в 1,4 раза за счет сокращения числа ударов в каждом ручье до одного. КПД прессов примерно в 2 раза выше, чем КПД молотов. Прессы совершают 35-90 ходов в минуту. Шероховатость поверхности в таком случае составляет .

К числу основных недостатков КГШП относятся их высокая стоимость (примерно в 3-4 раза выше, чем молотов), меньшая универсальность, худшее заполнение глубоких полостей вследствие малой скорости деформации, более сложная конструкция, регулировка и эксплуатация штампов.

Штамповка на винтовых прессах. Ползун винтового пресса в конце хода вниз производит удар со скоростью 1-3 м/с. В результате низкой скорости деформирования в металле создается благоприятная схема напряженного состояния. Фрикционные прессы успешно используются при обработке мало пластичных (например, магниевых) сплавов. Сравнительно небольшая скорость деформирования в начале рабочего хода пресса и возможность применять вместо цельноблочных сборные штампы и разъемные матрицы, позволяют получать поковки весьма сложной конфигурации.

Винтовые фрикционные прессы изготавливают с номинальным рабочим усилием 400-16000 кН. Фрикционные прессы малопригодны для многоручьевой штамповки, поскольку значительные эксцентричные нагрузки здесь недопустимы. По этой причине это оборудование применяют чаще всего для одноручьевой торцовой штамповки в открытых и закрытых штампах, а также гибки и правки заготовок. Наличие большого хода у этих прессов (200-710 мм) позволяет штамповать высокие поковки.

Тихоходность и, как результат этого, низкая производительность прессов резко ограничивают их применение в крупносерийном производстве, но зато фрикционные прессы весьма удобны для получения заготовок малыми партиями. При изготовлении мелких поковок они способны заменить штамповочные молоты, кривошипные прессы и даже горизонтально-ковочные машины.

Гидровинтовые прессы развивают усилие от 1000 до 100000 кН. Прессы снабжены нижним выталкивателем и приспособлены для штамповки в разъемной матрице. Они менее быстроходны, чем винтовые фрикционные прессы, компактные и более мощные (энергия удара в десятки раз больше энергии наиболее крупных винтовых прессов). На гидровинтовых прессах получают поковки из алюминиевых сплавов с высокими ребрами толщиной до 0,5 мм при штамповочном уклоне 0,5° и радиусе закругления 0,3 мм. Достигаемая при этом точность соответствует 13–16 квалитетам, а шероховатость .

Помимо цветных сплавов, на гидровинтовых прессах обрабатывают поковки из мало пластичных сталей.

Штамповка на гидравлических прессах. Гидравлический пресс имеет неударный характер работы. Рабочий ход его ползуна осуществляется при очень небольшой, но постоянной скорости, обычно до 0,15-0,2 м/с. Штамповочные гидравлические прессы изготавливают с обычным или увеличенным рабочим ходом подвижной поперечины и снабжают гидравлическими выталкивателями, а также выдвижным столом для удобства перемещения и смены штампов мостовым краном. Гидравлический штамповочный пресс значительно дороже, тихоходней и менее производителен, чем штамповочный молот с эквивалентной массой падающих частей.

На гидравлических прессах штампуют поковки из черных и цветных металлов в тех случаях, когда не может быть использован молот: при штамповке крупных поковок с площадью проекции до 2,5 м 2 или массой свыше 350 кг; при штамповке заготовок из мало пластичных материалов, не допускающих больших скоростей деформации (титановые сплавы, некоторые жаропрочные стали и сплавы); в тех случаях, когда необходим очень большой рабочий ход пуансона; при различных видах штамповки выдавливанием. Гидравлические прессы используют также для штамповки металлов и сплавов с небольшой температурой начала штамповки (алюминиевые и магниевые сплавы). На этих прессах применяют цельноблочные и сборные штампы с открытыми и закрытыми ручьями.

Гидравлические штамповочные прессы изготавливают с номинальным рабочим усилием свыше 50000 и до 750000 кН для штамповки крупных поковок. Небольшие прессы с рабочим усилием 4000-5000 кН и выше применяют обычно для штамповки мало пластичных сплавов. На гидравлических прессах достигают точности размеров по 13–17 квалитетам, шероховатости поверхности , штамповочных уклонов 0,5°–4°.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах. Горизонтально-ковочные машины представляют собой горизонтальные кривошипные горячештамповочные прессы, развивающие усилие 6,3-125 МН. На ГКМ штампуют заготовки в открытых и закрытых штампах, штампах для выдавливания. Типичным процессом является многоручьевая высадка в закрытых двухразъемных штампах. Основным признаком штампов ГКМ является наличие двух взаимно перпендикулярных разъемов.

Поковки, изготавливаемые на ГКМ, обычно имеют форму тел вращения с прямой осью, направленной по оси исходного прутка. По форме они могут быть отнесены к двум основным группам: поковкам типа стержня сплошного сечения с одним или несколькими утолщениями и стержня со сквозным отверстием. У поковок первого типа в стержневой части площадь поперечного сечения должна быть постоянной, а утолщения, если они располагаются на концах поковки, могут быть полыми.

Заготовки, форма которых существенно отличается от формы тела вращения, на ГКМ обычно не штампуют. Поковки, изготавливаемые на ГКМ, по припускам и допускам ближе к поковкам, изготовляемым на кривошипных горячештамповочных прессах. Производительность этих машин приблизительно одинакова. Точность размеров поковок соответствует 13–17 квалитетам, шероховатость поверхности , штамповочные уклоны в матрицах составляют 1°–7°, а в пуансоне 0,25°–2°. Штамповка на ГКМ применяется в крупносерийном и массовом производстве для стальных и цветных поковок массой от 0,5 до 100 кг.

Недостатками ГКМ являются: ограниченная номенклатура (тела вращения) и масса (до 100-150 кг) поковок; необходимость применения исходного проката повышенной точности, а иногда и калибруемого, так как машина работает враспор.