Прокат

Способы получения заготовок обработкой давления (описание особенностей, методы обработок, описание каждого метода, плюсы и минусы каждого метод, области применения, характеристики выпускаемых деталей, плюсы и минусы)

Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям – процесс получения отливок из расплавленного металла в формах, рабочая полость которых образуется благодаря удалению (вытеканию) легкоплавкого материала модели при ее предварительном нагревании.

Выплавляемые модели изготавливают в пресс-формах из модельных составов, включающих парафин, воск, стеарин, жирные кислоты. Состав хорошо заполняет полость пресс-формы, дает четкий отпечаток. После затвердевания модельного состава пресс-форма раскрывается и модель выталкивается в холодную воду.

Затем модели собираются в модельные блоки с общей литниковой системой припаиванием, приклеиванием или механическим креплением. В один блок объединяют 2…100 моделей.

Формы изготавливают многократным погружением модельного блока 3 в специальную жидкую огнеупорную смесь 5, налитую в с последующей обсыпкой кварцевым песком. Затем модельные блоки сушат на воздухе или в среде аммиака. Обычно наносят 3…5 слоев огнеупорного покрытия с последующей сушкой каждого слоя.

Модели из форм удаляют, погружая в горячую воду или с помощью нагретого пара. После удаления модельного состава тонкостенные литейные формы устанавливаются в опоке, засыпаются кварцевым песком, а затем прокаливают в печи в течение 6…8 часов при температуре 850…950 ⁰C для удаления остатков модельного состава, испарения воды (рис. 6.2.д)

Заливку форм по выплавляемым моделям производят сразу же после прокалки в нагретом состоянии. Заливка может быть свободной, под действием центробежных сил, в вакууме и т.д.

После затвердевания залитого металла и охлаждения отливок форма разрушается, отливки отделяют от литников механическими методами, направляют на химическую очистку, промывают и подвергают термической обработке.

Преимущество: литье по выплавляемым моделям обеспечивает получение точных и сложных отливок из различных сплавов массой 0,02…15 кг с толщиной стенки 0,5…5 мм.

Недостатком является сложность и длительность процесса производства отливок, применение специальной дорогостоящей оснастки.

Литьем по выплавляемым моделям изготавливают детали для приборостроительной, авиационной и другой отраслевой промышленности.

Используют при литье жаропрочных труднообрабатываемых сплавов (лопатки турбин), коррозионно-стойких сталей, углеродистых сталей в массовом производстве (автомобильная промышленность).

Обработка металлов давлением – это технологический процесс, при котором изменяется форма заготовки без нарушения её сплошности за счет использования пластических свойств металлов. Данный вид обработки является исключительно важным технологическим процессом в металлообрабатывающем производстве, при котором обеспечивается возможность влияния на механические и физические свойства металлов в целях получения наилучших эксплуатационных характеристик заготовок и деталей.

Основными видами являются: прокатка, ковка, прессование, волочение, штамповка (горячая, холодная), виброобкатывание

Прокатное производство имеет огромное значение в экономике государства. Прокатке подвергают до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. Прокатка заключается в обжатии заготовки между вращающимися валками. Силами трения заготовка втягивается между валками, а силы давления, нормальные к поверхности валков, уменьшают поперечные размеры заготовки. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными. Выделяют три основных вида прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую. При продольной прокатке заготовка деформируется между двумя валками, вращающимися в разные стороны и перемещается перпендикулярно осям валков. При этом получается плоская заготовка. При поперечной прокатке валки, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке, которая, перемещаясь вдоль оси валков, деформируется и получается заготовка в виде тела вращения. При поперечно-винтовой прокатке

валки расположены под углом и сообщают заготовке при деформировании вращательное и поступательное движение (заготовки сложной формы). Форма поперечного сечения прокатного изделия называется его профилем. Совокупность различных профилей разных размеров называется сортаментом. Сортамент прокатываемых профилей разделяют на 4 основных группы: сортовой прокат, листовой, трубы и специальные виды проката. Профили сортового проката подразделяют на простой формы и сложной формы. Квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник - это прокат простой формы, а швеллеры, двутавр, рельсы, уголки - сложной, фасонной формы. Трубы стальные разделяют в основном на бесшовные диаметром 30 -650 мм и сварные 10 - 1420мм. В качестве примера специальных видов проката можно указать на колеса, кольца, зубчатые колёса и т.д. Ковка - вид горячей обработки металлов давлением при котором металл деформируется под воздействием ударов универсального инструмента - молота. Металл свободно течёт в стороны, не ограниченные рабочими поверхностями инструмента. Ковкой получают заготовки для последующей механической обработки. Эти заготовки называют кованными поковками или просто поковками. Ковку подразделяет на ручную и машинную. Последняя производится на молотах и гидравлических прессах. Ковка является единственно возможным способом изготовления тяжёлых заготовок, особенно в единичном производстве. Как правило, на каждом приборостроительном предприятии имеется хотя бы один молот или гидравлический пресс. Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме через отверстие матрицы. Форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы, а длина её пропорциональна отношению площадей поперечного сечения исходной заготовки и выдавленной части и перемещению давящего инструмента. Прессованием изготавливают прутки диаметром 3 - 250 мм, трубы диаметром 20 - 400 мм со стенками толщиной 1,5-12мм и другие профили. Прессованием также, получают профили из конструкционных, нержавеющих и специальных сталей и сплавов. Точность прессованных профилей выше, чем прокатных. К недостаткам прессования надо отнести большие отходы металла, т.к. весь металл не может быть выдавлен из контейнера. Масса прессостатка может достигать 40% от массы исходной заготовки. Волочением называется процесс протягивания заготовки через сужающуюся полость матрицы, площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения матрицы. Волочение, как правило, осуществляют в холодном состоянии. Исходными заготовками служат прокатные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов. В следствии того, что к заготовке при волочении приложено тянущее усилие в отверстии волоки (очаге деформации) и после выхода из нее металл испытывает растяжение. Сортамент изделий, изготовляемых волочением, очень разнообразен: проволока диаметром 0,002 - 10 мм и фасонные профили. Волочением калибруют стальные трубы диаметрами от капиллярных до 500 мм, стальные прутки диаметром 3-150мм. Волочение обеспечивает точность размеров, высокое качество поверхности, получение очень тонких профилей. Штамповкой называют процесс изменения формы и размеров заготовки с помощью специализированного инструмента-штампа. Для каждой детали изготавливают свой штамп Различают холодную штамповку и горячую объёмную штамповку. Холодная штамповка в свою очередь подразделяется на объёмную штамповку сортового материала и холодную листовую штамповку листового материала. Холодная объёмная штамповка заключается в выдавливании материала находящегося при обычной температуре в полость матрицы для получения требуемой формы. При этом применяется холодное выдавливание, холодная высадка и холодная объёмная штамповка. Наиболее широко распространена холодная листовая штамповка. Достоинства листовой штамповки: I. Возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности и жесткости. 2. Достаточно высокие точность размеров и формы. 3.Сравнительные простота механизации и автоматизации, обеспечивающие высокую производительность (30-40 тыс. деталей в смену). 4. Хорошая приспосабливаемость к производству. Толщина заготовки при холодной штамповке обычно не более 10мм и лишь в сравнительно редких случаях более 20мм. Технологический процесс получения деталей путём холодной штамповки содержит ряд операций: обрезка, вырубка, гибка, вытяжка с утолщением стенки и без, отбортовка, обжим, чистовая штамповка и др. Существуют следующие виды штамповки: простого, последовательного и совмещённого действия. Штамп последовательного действия выполняет операции в различных позициях по направлению подачи, так что для очередной операции заготовка перемещается на шаг подачи. Штамп совмещённого действия все операции выполняет в одной позиции без перемещения заготовки в направлении подачи. Штамп простого действия - это штамповка, как правило, простых по форме деталей или отдельных элементов детали (поэлементная штамповка). Для обеспечения штамповки применяют оборудование - пресса кинематического и гидравлического действия. В современном приборостроении применяются и штамповочные пресса с числовым программным управлением. Такое оборудование используется для изготовления опытных образцов изделий. Горячая объёмная штамповка - это вид обработки металлов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью штампа. Штамповка вообще применяется в массовом и крупносерийном производстве, а при организации группового производства и в мелкосерийном производстве. Виброобкатывание - это процесс обработки поверхностей детали путём обкатывания их шариками или роликами из твердосплавного материала под определённым давлением и с колебаниями вдоль линии перемещения. Таким способом достигается существенное улучшение качества поверхности, т.е. повышение точности, уменьшение шероховатости и улучшение физических свойств материала. Применяя данный процесс, возможно, создавать поверхности с требуемым микрорельефом. Кроме того, этот процесс применяют и в декоративных целях.