Меню

Виды обработки металла давлением

Виды обработки металла давлением

Содержание

  1. Давление, как способ обработки
  2. Виды обработки
  3. Прокатка
  4. Ковка
  5. Прессование
  6. Волочение
  7. Штамповка

Металлы популярны своей прочностью и гибкостью. Однако для получения необходимых свойств при изготовлении металлических деталей нужно немало потрудиться. Например, чугун и алюминий обладают нужной пластичностью и их можно деформировать напрямую без подготовки. Обработка металлов давлением сокращает длительность производства, расход сырья и трудиться приходится меньше.

Давление, как способ обработки

Упругость — свойство, возвращающее тело в начальное состояние впоследствии давления. Если сила давления выше упругости, материал перестроится в новую форму.

Существует два способа обработки металла давлением, разделяющихся по уровню температуры:

  1. Горячая ковка. В этом случае температура рекристаллизации ниже, чем температура заготовки.
  2. Холодная ковка. Температура рекристаллизации выше, чем температура заготовки.

Виды обработки

Все виды обработки металла давлением поделили на технологические группы. Сейчас себя зарекомендовали пять технологий:

  • прокатка;
  • ковка;
  • прессование;
  • волочение;
  • штамповка.

Прокатка, волочение и прессование производят детали одинакового диаметра. Ковка и штамповка среди видов обработки металлов давлением используются для изготовления деталей определенного вида. Правда, в дальнейшем изделия нужно дорабатывать механически.

Прокатка

При прокатке используют вращающиеся валики. Металл, прокатываясь между валиками, уменьшает диаметр поперечного сечения, превращаясь в требуемую форму. Для этого нужно специальное оборудование — прокатный стан.

Есть три способа обработки:

  • Продольная прокатка. Изделие прокатывается сквозь валики, а диаметр последовательно убавляется.
  • Поперечная. Здесь не используется поступательное движение. Используется для изготовления шаров, цилиндров и втулок.
  • Поперечно-винтовая прокатка требуется для производства полых деталей.

Именно прокатка занимает самую большую нишу в нынешней металлообработке — 80%.

Листовой и профильный прокат разделяются по исходным материалам. Листовым прокатом получают катаные листы до двух метров шириной, и длиной до девяти. Профильным прокатом обрабатывают изделия с круглым сечением.

Ковка

Технология ковки известна ещё из древних времён. Считается самым простым способом обработки металлических изделий. Для неё потребуются плоские бойки с гидравлическим прессом. Самый простой вариант ковки — горячий. Изделие разогревают до необходимой температуры. В зависимости от обрабатываемого металла меняется нужная температура.

После нагрева изделие помещается между плоскими бойками, чаще всего являющиеся двумя плитами. Нижняя неподвижна, а верхняя как раз может перемещаться. При использовании молота деталь кладут вниз, а верхним бойком наносятся удары.

С гидравлическим прессом процесс намного проще — деталь просто сжимают с двух сторон. А чтобы убрать возможные неровности, деталь кладётся на ребро, а затем процедура повторяется.

Прессование

Методом прессования, по сути, выдавливают деталь нужной формы из начальной фигуры. Сырьё помещают в закрытую форму и выдавливают нужное изделие через матрицу. Нужный инструмент для выдавливания называется пуансон.

Прессование применяют для работы с хрупкими металлами.

Горячее производство требуется металлам с высокой сопротивляемостью температурам. Олово, медь и алюминий без примесей подвергаются холодному варианту изготовления.

Волочение

Обработка металла таким способом применяется в производстве проволоки. Через фильеру проволакивают заготовку, уменьшая её диаметр в сечении.

При необходимости используют горячий метод, но обязательного требования к этому нет. Для плавного утончения детали, заготовка проволакивается не один раз.

Этот способ обработки металла нужен, чтобы работать с прокатными материалами. Волок изготовлен из инструментальной стали, твёрдых сплавов или алмаза.

Сначала прут с одной стороны заостряют, затем проволакивают через фильеру с помощью клещей. Помимо проволоки производят трубы с тонкими стенками и иные полые профили.

Штамповка

ОМД штамповка деформирует заготовку в полости штампов. Эта полость полностью повторяет форму нужной детали, что повышает точность обработки. Чаще всего в качестве исходного сырья применяют продукты металлопроката, порезанные на части нужных размеров.

Существует два варианта штамповки: листовая и объёмная.

Объёмная штамповка требует использования пресса, молотов или определённых машин.

Штамп для листовой ОМД обработки включает в себя пуансон и матрицу, которые установлены в прессе. При холодной обработке итоговые изделия обладают минимумом шероховатостей и более прочные.

С помощью горячей штамповки металл под действием высокой температуры изменяется, подстраиваясь под штамп.

Обработка металлов давлением нашла больше распространения из-за сокращения необходимых ресурсов и времени. Самый простой вариант обработки — ковка, а максимально производительные — прокатка.

Источник



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.

Читайте также:  Как открыть собственный мини завод по производству цемента

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»

Источник

Обработка металлов давлением – ОМД: разновидности и особенности технологии

ОМД, или обработка металлов давлением, возможна благодаря тому, что такие материалы отличаются высокой пластичностью. В результате пластической деформации из металлической заготовки можно получить готовое изделие, форма и размеры которого соответствуют требуемым параметрам. Обработка металла давлением, которая может выполняться по различным технологиям, активно используется для выпуска продукции, применяемой в машиностроительной, авиационной, автомобилестроительной и других отраслях промышленности.

Обработка листового металла давлением на прокатном станке

Обработка листового металла давлением на прокатном станке

Физика процесса обработки металлов давлением

Сущность обработки металлов давлением состоит в том, что их атомы такого материала при воздействии на них внешней нагрузки, величина которой превышает значение его предела упругости, могут занимать новые устойчивые положения в кристаллической решетке. Такое явление, которым сопровождается прессование металла, получило название пластической деформации. В процессе пластической деформации металла изменяются не только его механические, но и физико-химические характеристики.

В зависимости от условий, при которых происходит ОМД, она может быть холодной или горячей. Различия их состоят в следующем:

  1. Горячая обработка металла выполняется при температуре, которая выше температуры его рекристаллизации.
  2. Холодная обработка металлов, соответственно, осуществляется при температуре, находящейся ниже температуры, при которой они рекристаллизуются.

Ковка раскаленной заготовки на молоте – вид горячей обработки металла давлением

Ковка раскаленной заготовки на молоте – вид горячей обработки металла давлением

Виды обработки

Обрабатываемый давлением металл в зависимости от используемой технологии подвергается:

  1. прокатке;
  2. ковке;
  3. прессованию;
  4. волочению;
  5. объемному штампованию;
  6. листовому штампованию;
  7. обработке, выполняемой комбинированными способами.

Основные виды обработки металла давлением

Основные виды обработки металла давлением

Прокатка

Прокатка – это обработка давлением заготовок из металла, в ходе которой на них воздействуют прокатные валки. Целью такой операции, для выполнения которой необходимо использование специализированного оборудования, является не только уменьшение геометрических параметров поперечного сечения металлической детали, но и придание ей требуемой конфигурации.

Виды прокатных валков

Виды прокатных валков

На сегодняшний день прокатку металла выполняют по трем технологиям, для практической реализации которых необходимо соответствующее оборудование.

Это прокатка, являющаяся одним из самых популярных методов обработки по данной технологии. Сущность такого способа обработки металла давлением заключается в том, что заготовка, проходящая между двумя валками, вращающимися в противоположные стороны, обжимается до толщины, соответствующей зазору между этими рабочими элементами.

По такой технологии обрабатывают давлением металлические тела вращения: шары, цилиндры и др. Выполнение обработки данного типа не предполагает, что заготовка совершает поступательное движение.

Это технология, которая представляет собой нечто промежуточное между продольной и поперечной прокаткой. С ее помощью преимущественно обрабатываются полые металлические заготовки.

Виды прокатки металла

Виды прокатки металла

Ковка

Такая технологическая операция, как ковка, относится к высокотемпературным методам обработки давлением. Перед началом ковки металлическую деталь подвергают нагреву, величина которого зависит от марки металла, из которого она изготовлена.

Читайте также:  Арматура и контрольно измерительные приборы

Обрабатывать металл ковкой можно по нескольким методикам, к которым относятся:

  • ковка, выполняемая на пневматическом, гидравлическом и паровоздушном оборудовании;
  • штамповка;
  • ковка, выполняемая вручную.

При машинной и ручной ковке, которую часто называют свободной, деталь, находясь в зоне обработки, ничем не ограничена и может принимать любое пространственное положение.

Ручная ковка используется в кузнечных мастерских при изготовлении небольшого количества изделий

Ручная ковка используется в кузнечных мастерских при изготовлении небольшого количества изделий

Машины и технология обработки металлов давлением по методу штамповки предполагают, что заготовка предварительно помещается в матрицу штампа, которая препятствует ее свободному перемещению. В результате деталь принимает именно ту форму, которую имеет полость матрицы штампа.

К ковке, относящейся к основным видам обработки металлов давлением, обращаются преимущественно в единичном и мелкосерийном производстве. Разогретую деталь при выполнении такой операции располагают между ударными частями молота, которые называются бойками. При этом роль подкладных инструментов могут играть:

  • обычный топор:
  • обжимки различных типов;
  • раскатка.

Прессование

При выполнении такой технологической операции, как прессование, металл вытесняется из полости матрицы через специальное отверстие в ней. При этом усилие, которое необходимо для осуществления такого выдавливания, создается мощным прессом. Прессованию преимущественно подвергают детали, которые изготовлены из металлов, отличающихся высокой хрупкостью. Методом прессования получают изделия с полым или сплошным профилем из сплавов на основе титана, меди, алюминия и магния.

Прессование в зависимости от материала изготовления обрабатываемого изделия может выполняться в холодном или горячем состоянии. Предварительному нагреву перед прессованием не подвергают детали, которые изготовлены из пластичных металлов, таких как чистый алюминий, олово, медь и др. Соответственно, более хрупкие металлы, в химическом составе которых содержится никель, титан и др., подвергаются прессованию только после предварительного нагрева как самой заготовки, так и используемого инструмента.

Установка холодного прессования изделий из листового металла

Установка холодного прессования изделий из листового металла

Прессование, которое может выполняться на оборудовании со сменной матрицей, позволяет изготавливать металлические детали различной формы и размеров. Это могут быть изделия с наружными или внутренними ребрами жесткости, с постоянным или разным в различных частях детали профилем.

Волочение

Основным инструментом, при помощи которого выполняется такая технологическая операция, как волочение, является фильера, называемая также волокой. В процессе волочения круглая или фасонная металлическая заготовка протягивается через отверстие в фильере, в результате чего и формируется изделие с требуемым профилем поперечного сечения. Наиболее ярким примером использования такой технологии является процесс производства проволоки, который предполагает, что заготовка большого диаметра последовательно протягивается через целый ряд фильер, в итоге превращаясь в проволоку требуемого диаметра.

Технологические процессы получения проволоки методом волочения

Технологические процессы получения проволоки методом волочения

Классифицируется волочение по целому ряду параметров. Так, оно может быть:

  • сухим (если выполняется с применением мыльной стружки);
  • мокрым (если для его выполнения используется мыльная эмульсия).

По степени чистоты формируемой поверхности волочение может быть:

  • черновым;
  • чистовым.

Линия волочения медной проволоки

Линия волочения медной проволоки

По кратности переходов волочение бывает:

  • однократным, выполняемым за один проход;
  • многократным, выполняемым за несколько проходов, в результате которых размеры поперечного сечения обрабатываемой заготовки уменьшается постепенно.

По температурному режиму этот вид обработки металла давлением может быть:

  • холодным;
  • горячим.

Объемная штамповка

Сущность такого способа обработки металла давлением, как объемная штамповка, состоит в том, что получение изделия требуемой конфигурации осуществляется при помощи штампа. Внутренняя полость, которая сформирована конструктивными элементами штампа, ограничивает течение металла в ненужном направлении.

В зависимости от конструктивного исполнения штампы могут быть открытыми и закрытыми. В открытых штампах, применение которых позволяет не придерживаться точного веса обрабатываемой заготовки, предусмотрен специальный зазор между их подвижными частями, в который может выдавливаться избыток металла. Между тем использование штампов открытого типа вынуждает специалистов заниматься удалением облоя, образующегося по контуру готового изделия в процессе его формирования.

Особенностью горячей штамповки металла является воздействие высокой температуры, вследствие чего заготовка деформируется, принимая форму штампа

Особенностью горячей штамповки металла является воздействие высокой температуры, вследствие чего заготовка деформируется, принимая форму штампа

Между конструктивными элементами штампов закрытого типа такой зазор отсутствует, и формирование готового изделия происходит в замкнутом пространстве. Для того чтобы обрабатывать металлическую заготовку при помощи такого штампа, ее вес и объем должны быть точно рассчитаны.

Листовая штамповка

При помощи листовой штамповки готовые изделия получают из листового металла. В зависимости от того, какого результата необходимо добиться в процессе выполнения такой технологической операции, различают штамповку:

  1. разделительную (отрезка, вырубка и пробивка);
  2. формообразующую (гибка, вытяжка, раздача, отбортовка, чеканка и др.).

Для выполнения листовой штамповки используют гидравлические или кривошипно-шатунные прессы, рабочими органами которых являются штампы, состоящие из матрицы и пунсона.

Примеры изделий, изготовленных методом листовой штамповки

Примеры изделий, изготовленных методом листовой штамповки

Качество готового изделия, которое обеспечивает листовая штамповка, позволяет не подвергать его последующей механической обработке. Для того чтобы обеспечить это качество, матрица и пунсон должны быть хорошо разработаны и изготовлены с высокой степенью точности.

Листовая штамповка – это одна из наиболее распространенных методик ОМД, которая активно применяется почти во всех отраслях промышленности. По такой технологии, в частности, производят как мельчайшие детали радиоэлектронных устройств, так и массивные кузова автотранспортных средств.

Источник

Обработка давлением, особенности технологии работы с металлом

Обработка материалов давлением основана на их пластичности. В результате процесса можно получить конечную деталь либо заготовку, близкую по форме к готовому продукту. Различные виды обработки металлов давлением применяются в машиностроении, авиационной промышленности, автомобилестроении и пр.

Читайте также:  Новый электронный сервис поможет рассчитать стоимость патента

Физические основы обработки металлов давлением

Обработка материалов давлением основана на механическом свойстве атомов занимать новое устойчивое положение при воздействии на них нагрузки, превышающей предел упругости материала. Это называется пластической деформации. Помимо механических, изменяются и физико-химические свойства металла.

Существует горячая и холодная обработка металлов давлением.

  • Горячей называется обработка при температуре заготовки выше температуры рекристаллизации;
  • Холодная обработка материалов давлением происходит при температуре заготовки ниже температуры рекристаллизации.

Чтобы сделать мебель из металла своими руками, нужно обладать хотя бы начальными навыками сварки.

Закалка и отпуск – очень важные этапы работы со сталью. Как правильно их выполнять, мы можете узнать, прочитав эту статью.

Существуют различные виды обработки материалов давлением:

  • прокатка;
  • ковка;
  • прессование;
  • волочение;
  • объемная штамповка;
  • листовая штамповка;
  • комбинированные методы.

Обработка металлов давлением: прокатка

Прокаткой называется вид пластической обработки, в процессе которого исходная заготовка обжимается вращающимися валками стана прокатного. Целью операции является уменьшение поперечного сечения заготовки и придания ей заданного профиля.

Способы прокатки

Существует три способа прокатки металла:

  • продольная: самый распространенный способ прокатки. Суть его заключается в следующем: заготовка пропускается между валками, вращающимися в разные стороны, при этом она обжимается до толщины, равной зазору между валками;
  • поперечная: применяется для обработки тел вращения (шаров, цилиндров, втулок и пр.). Заготовка при этом не имеет поступательного движения;
  • поперечно-винтовая: нечто среднее между двумя предыдущими способами. Применяется для изготовления полых заготовок.

Ковка

Ковка относится к высокотемпературным операциям. Заготовка предварительно нагревается до ковочной температуры, зависящей от конкретной марки металла.

  • ковка на молотах (пневматических, гидравлических и паровых);
  • штамповка;
  • ручная ковка.

Машинная (на молотах) и ручная ковка является свободной, так как металл при воздействии на него инструмента ничем не ограничен.

Штамповка свободной не является, так как заготовка находится в матрице штампа (т. е. ограничена со всех сторон). В результате штамповки металл принимает форму полости матрицы.

Ковка применяется в единичном и мелкосерийном производстве. Для получения поковки разогретую заготовку помещают между ударными частями (бойками) молота. В качестве подкладных инструментов используются:

  • топор;
  • обжимка;
  • раскатка.

Прессование

Это способ обработки металла, в процессе которого он выдавливается прессом из полости матрицы через ее отверстие. Применяется для обработки хрупких металлов.

Прессованием получают полые и сплошные профили из титановых сплавов, алюминия, меди и магния – детали для автомобилей, самолетов, лопатки, подвески, трубы.

Прессование может быть горячим и холодным. Обработка пластичных материалов производится в холодном состоянии (олово, медь, чистый алюминий). Тугоплавкие металлы и сплавы (содержащие никель, титан и др.) прессуются только после предварительного нагрева заготовки и инструмента.

С помощью этой операции можно получить детали различной конфигурации, с ребрами (внутренними и наружными), постоянным или периодическим профилем по длине.

Прессование выполняется на прессах со сменной частью (матрицей). Матрицы изготавливаются из жаропрочных штамповых сталей.

Волочение

Волочением называется метод обработки металлов, в процессе которого заготовка круглого (или фасонного) профиля принудительно протягивается через фильеру (волоку). Примером может служить изготовление проволоки, когда заготовка большого диаметра (катанка) протягивается через ряд фильер, на выходе из которых получается проволока гораздо меньшего диаметра.

  • по типу волочения:
  1. сухое (через мыльный порошок);
  2. мокрое (через эмульсию мыльную).
  • по чистоте обработки поверхности:
  1. черновое;
  2. чистовое.
  • по кратности переходов:
  1. однократное;
  2. многократное (с несколькими переходами с постепенным уменьшением поперечного сечения заготовки).
  • по температуре:
  1. холодное волочение;
  2. горячее волочение.

Объемная штамповка

Метод обработки металла, при котором придание заготовке заданной формы осуществляется с помощью штампа. При этом течение металла ограничивается полостями его частей.

Существует две разновидности штампов: открытые и закрытые.

В открытых штампах между подвижными частями предусмотрен зазор, в который выдавливается избыток металла – облой. Его приходится удалять на последующей операции механической обработки. Штамповка в открытых штампах хороша тем, что не требуется предъявлять особых требований к массе заготовки.

Закрытые штампы такого зазора не имеют. Весь металл находится в замкнутом пространстве, облоя не образуется. Но в этом случае заготовка тщательно рассчитывается по объему.

Листовая штамповка

Листовая штамповка заключается в изготовлении детали из листа, полосы или ленты, полученных прокаткой.

Существуют два основных вида операций:

  • разделительные: вырубка, отрезка и пробивка;
  • формообразующие: вытяжка, гибка отбортовка, раздача, чеканка и пр.

Листовая штамповка производится на кривошипных и гидравлических прессах. В качестве инструмента используются штампы, основными деталями которых являются матрицы и пуансоны.

В основном штампованная деталь не требует дальнейшей механической обработки. Поэтому матрицы и пуансона должны быть тщательно рассчитаны и изготовлены с соблюдением всех технических требований.

Несмотря на то, что листовая штамповка является в какой-то мере стандартной операцией, конструктора часто сталкиваются с нетипичными проблемами: обработка металлов давлением учебник, как правило, предоставляет множество примеров конструкторских разработок частных случаев.

Листовая штамповка широко применяется практически во всех отраслях промышленности. Детали, полученные этим методом, отличаются высокой точностью. От мельчайших деталей микроэлектроники до кузовов автомобилей – все это производится методом листовой штамповки. Специальность обработка металлов давлением наряду с обработкой металла резанием является одной из самых востребованных.

Источник