Схеми і основні способи обробки металів тиском і застосування
Обробка металів тиском заснована на їх здатності в певних умовах пластично деформуватися в результаті впливу на деформується тіло (заготовку) зовнішніх сил. Процеси обробки металів тиском за призначенням підрозділяють на два види: 1). Для отримання заготовок постійного поперечного перерізу по довжині
(Прутків, дроту, стрічок, листів), що застосовуються в будівельних конструкціях або в якості заготовок для подальшого виготовлення з них деталей тільки обробкою різанням або з використанням попереднього пластичного формозміни, основними різновидами таких процесів є прокатка, пресування і волочіння.
Прокатка полягає в стисненні заготовок між обертаючими валами. Силами тертя заготівля втягується між валками, а сили тертя нормальні до поверхні валків, зменшують. Виділяють три основних види прокатки: поздовжня, поперечна і гвинтова. При поздовжньої періодичної прокатки отримують профілі з одностороннім періодом, з двостороннім збігається періодом, з незбіжним верхнім і нижнім періодом. Остаточну форму виробу надають за один прохід. Довжина періоду профілю визначається довжиною кола валка. При кожному оберті валків з них повинен виходити відрізок смуги з цілим числом періодів, тому найбільша довжина періоду не може бути більше довжини окружності валків.
Поперечна прокатка періодичних профілів характеризується тим, що заготовка і готовий профіль представляють собою тіла обертання. Схема прокатки на Тривалкові стані представлена на рис.4
Мал. 4. Схема прокатки на Тривалкові стані
Прокатка здійснюється дисковими або конічними валками, розташованими під кутом 120 0 один до одного. Валки можуть бути встановлені з деяким перекосом. Спосіб полягає в тому, що три приводних валка 1 обертають заготовку 2, яка примусово переміщається в осьовому напрямку із значним натягом. Гідравлічний пристрій переміщує патрон 3 разом з металом в напрямку робочого ходу. Під час прокатки валки зближуються і розлучаються на необхідний розмір гідравлічної стежить системою відповідно до заданого профілем копіювальної лінійки або системою ЧПУ за заздалегідь заданою програмою. Перехід від одного профілю до іншого здійснюється без заміни валків, тільки за рахунок зміни копіра або програми.
Рис 5. Схема прокатки шестерні з осьової подачею заготовки
Поперечної прокаткою накочуються зуби шестерень між двома обертовими валками. Можливі два способи обробки зубів: з осьової подачею оброблюваної заготовки (пруткова прокатка) і прокатка з радіальної подачею валків (штучна прокатка). Пруткова прокатка шестерень (рис. 5) застосовується для обробки прямозубих і косозубих шестерень з невеликими модулями (до 6 мм) і діаметром до 200 мм. Освіта зубів при прокатці здійснюється переміщенням нагрітої в кільцевому індукторі 2 заготовки 1 між двома обертовими зубчастими валками 3, модуль яких дорівнює модулю прокочується шестерні 4. На початку прокатки заготівля приводиться в обертання додатковим зубчастим колесом, які в зачепленні з валками. Після виходу із зачеплення шестерня обертається валками.
Стани гвинтової прокатки широко застосовують для прокатки сталевих куль діаметром 25 ... 125 мм. Схема прокатки представлена на рис.6.
Рис.6. Схема прокатки куль
Валки 2 і 4 обертаються в одному напрямку, в результаті заготовка 1 отримує обертальний рух. Для осьового переміщення осі валків розташовують під кутом до осі обертання. Від вильоту з валків заготівля охороняється центрирующими упорами 3. У валках нарізають гвинтові калібри. За характером деформації калібр розділяється на формующий ділянку, де здійснюється захоплення заготовки і її поступове обтиснення в кулю, і обробний ділянку, де надаються точні розміри кулі і відбувається його відділення від заготовки. Діаметр валків в 5 ... 6 разів перевищує діаметр прокочуються куль, і становить 190 ... 700 мм. Продуктивність стану визначається числом оборотів валків, так як за один оборот існують стани для прокатки ребристих труб, для накатки різьби.
Пресування полягає в продавлюванні заготовки, що знаходиться в замкнутій формі, через отвір матриці, причому форма і розміри поперечного перерізу видавленою частини заготовки відповідають формі і розмірам отвори матриці, а довжина її пропорційна відношенню площ поперечного перерізу вихідної заготовки і видавленою частини і переміщенню давить інструменту. Це сучасний спосіб отримання різних профільних заготовок: прутків діаметром 3 ... 250 мм, труб діаметром 20 ... 400 мм з товщиною стінки 1,5 ... 15 мм, профілів складного перетину суцільних і порожнистих з площею поперечного перерізу до 500 см2.
В даний час в якості вихідної заготовки використовують злитки або прокат з вуглецевих і легованих сталей, а також з кольорових металів і сплавів на їх основі (мідь, алюміній, магній, титан, цинк, нікель, цирконій, уран, торій).
Пресування проводиться на гідравлічних пресах з вертикальним або горизонтальним розташуванням плунжера, потужністю до 10 000 т.
Застосовуються дві методу пресування: прямий і зворотний (рис.7.) При прямому пресуванні рух пуансона преса і витікання металу через отвір матриці відбуваються в одному напрямку. При прямому пресуванні потрібно прикладати значно більше зусилля, тому що частина його витрачається на подолання тертя при переміщенні металу заготовки всередині контейнера. Прес-залишок складає 18 ... 20% від маси заготовки (в деяких випадках - 30 ... 40%). Але процес характеризується більш високою якістю поверхні, схема пресування простіша.
Мал. 7. Схема пресування прутка прямим (а) і зворотним (б) методом
1 - готовий пруток; 2 - матриця; 3 - заготовка; 4 - пуансон
При зворотному пресуванні заготівлю закладають в глухий контейнер, і вона при пресуванні залишається нерухомою, а витікання металу з отвору матриці, яка кріпиться на кінці полого пуансона, відбувається в напрямку, протилежному руху пуансона з матрицею. Зворотне пресування вимагає менших зусиль, прес-залишок складає 5 ... 6%. Однак менша деформація призводить до того, що пресований пруток зберігає сліди структури литого металу. Конструктивна схема складніша. Процес пресування характеризується наступними основними параметрами: коефіцієнтом витяжки, ступенем деформації та швидкістю витікання металу з очка матриці.
Сутність процесу волочіння полягає в протягуванні заготовок через звужується отвір (фільєру) в інструменті, званому волокою. Конфігурація отвори визначає форму одержуваного профілю. Схема волочіння представлена на рис.8.
сторінка: 1 2 3 4