Нагрівання та нагрівальне обладнання

Перед обробкою способами пластичної деформації більшість мета­лів і сплавів необхідно нагрівати для придання їм пластичності.

Правильний вибір температурного режиму визначає якість заготовки або виробу.

Не можна допускати перепалу, тобто нагрівання при дуже високій температурі, перепалений метал є не поправним браком.

Печі, що застосовуються для нагрівання заготовок діляться на полум’яні (нагріваються при спалюванні мазуту та газу) та електричні.

По розподілу тепла в робочому просторі, печі діляться на камерні та методичні.

В невеликих (площею до 2,5м²) камерних печах температура по всьому просторі однакова, в них нагрівають дрібні заготовки.

В методичних печах, які мають витягнуту форму (довжина переви­щує ширину в 6 разів і більше), температура в різних місцях не одна­кова. Заготовки, що подаються в піч, поступово переміщуються вподовж поду назустріч продуктам горіння. В зону високих температур заготовка поступає вже достатньо нагрітою. Пересування заготовок по поду здійснюється механічними штовхачами.

З метою зменшення вигорання металу при нагріванні застосовують електричні та муфельні печі з захисним газом.

Для обробки сталі тиском її нагрівають, в залежності від складу, до 1200-1250°С.

Способи обробки металів пластичною деформацією

А) Прокатування.

Це найбільш поширений економічний спосіб обробки металів тиском.

Суть процесу прокатування заключається в пропусканні металу в гарячому або холодному стані між двома валками, що обертаються. Придавлений до валків метал захвачується і протягується між ними. Внаслідок чого метал деформується, поперечний розріз його зменшується, набуваючи необхідну форму, а довжина збільшується.

Прокатування виконують на спеціальних машинах - прокатних станах.

Сучасні прокатні стани - складне устаткування, обладнане багатьма механізмами та приборами, які дають можливість повної механізації і навіть автоматизації виробничого процесу.

Загальним для всіх станів являється наявність трьох основних час­тин:

1. Електродвигуна

2. Передаточних механізмів

3. Однієї або декількох робочих клітів.

Головна частина прокатного стану робоча кліть. Вана являє собою масивну станину, в середині якої змонтовані комплекти прокатних валків.

Розрізняють три види прокатування: поздовжнє, поперечне і косе, або поперечно-гвинтове.

При поздовжнім прокатуванні метал обжимається між валками, які обертаються назустріч один одному і переміщується перпендикулярно їх вісі. Цим способом виробляють листовий прокат, при цьому використовують гладкі валки, сортовий прокат - при використанні валків спеціальними кільце­вими виїмками (струмками). Співпадання струмків двох валків утворює калібр (отвір певної форми). Проходячи через калібр, утворюється прокат певної форми перерізу.

Сортовий прокат випускається біля 600 профілів різних розмірів. Поперечне прокатування виконується між валками, що обертаються в одному напрямку, а заготовка, що обробляється - в протилежному. Цим способом виробляють зубчаті колеса, шестерні, осі, вали та ін..

При косому прокатуванні валки бочковидної форми розміщені під кутом один до одного і обертаються в одному напрямку, при цьому придають заготовці одночасно обертовий та поступальний рух. Використовується для виготовлення безшовних труб. Під дією валків внутрішня частина заготовки рихлиться, а загострена оправка, що рухається їй на зустріч, прошиває заготовку утворюється гільза, яку одягають на циліндричний вал і прокатують на трубопрокатному стані до одержання труби потрібного діаметру і товщини стінок.

При прокатуванні також змінюється внутрішня будова металу.

В нагрітому злитку заварюються рихлості, пустоти, тріщини, відбувається подрібнення зерен металу. Після прокатування зерна металу набувають витягнуту форму. Така структура називається волкнистою, метал добре протидіє гнуттю, розтягуванню та іншим навантаженням, що виникають в різних конструкціях.

Б) Пресування.

При пресуванні метал видавлюють з замкнутої полості через отвір, внаслідок чого одержують вироби з перерізом та формою, що відповідає формі отвору.

Пресують мідь, свинець, алюміній, цинк, магній та їх сплави, а також сталь з мірних заготовок, нарізаних з сортового прокату.

Всі метали і сплави (за винятком свинцю) пресують гарячими.

Існує два види пресування - пряме і зворотнє.

При прямому пресуванні злиток поміщають в контейнер і здавлюють пуансоном (поршнем), метал видавлюється через отвір матриці, в нап­рямку руху пуансона, в вигляді прутка перерізом форми отвору.

Для пресування пустотілих виробів (труб) на кінці пуансона закріп­люють голку. Внутрішній діаметр і переріз труби визначається діаметром і формою голки.

При зворотньому пресуванні зусилля пуансона передається прес-шайбі, яка одночасно є і матрицею. Метал злитку видавлюється через отвір прес-шайби назустріч рухові пуансона. При цьому пресуванні більш складна конструкція пресу, але менша кількість відходів металу, менша потреба в силі пресування.

Способом пресування одержують прутки різного профілю і розмірів (5 - 200мм), труби з внутрішнім діаметром до 80мм.

В) Волочіння.

Волочіння заключається в протягуванні заготовки (звичайно, в холод­ному стані) через отвори волочильної дошки волочильного верстату. От­римують дріт діаметром 0,002 до 4,0 мм, а також калібровані прутки та тонкі труби.

Найбільше застосування мають волочільні дошки з вставленими глазками – фільєрами, які виготовляють з твердих сплавів. Для одержання тонкого дроту, виникає необхідність послідовного протягування вихідного матері­алу через декілька отворів (4-12), тобто багатократно. При цьому в металі заготовки утворюється накльоп. Для його ліквідації проводять відпал який повторюють після кожного протягування, а потім поверхню металу очищають від окалини, розчиняючи її в 10-25% розчині сірчаної кислоти при 30-60°С з послідуючим промиванням та висушуванням.

Волочіння забезпечує одержання точних розмірів заготовок з високою якістю їх поверхні, дуже тонких профілів, в тім числі тонкостінних труб, а також різних фасонних прутків.