Обработка металлов давлением

Центробежное литье.

Литье под давлением.

3.4 Литье под разрежением (вакуумное всасывание).

Вышеперечисленные три способа применяют для получения отливок сложной формы. Для каждого из этих способов применяются специальные литейные агрегаты. Выбор способа литья обусловлен формой и размерами отливки, а также свойствами материала отливки.

3.5 Непрерывное литье. Наиболее производительный способ, применяется для получения отливок простого сечения (прямоугольник, круг и т.д.) "бесконечной" длинны.

При обработке давлением используются пластические свойства материалов.

Пластическое деформирование заготовок можно осуществлять как в горячем, так и в холодном состоянии.

При холодной деформации формоизменение сопровождается изменением механических и физико-химических свойств металла. Это явление называется упрочнением (наклепом). Характеристики прочности возрастают, а характеристики пластичности снижаются. Металл становится более твердым, но менее пластичным.

Горячая деформация осуществляется при температурах выше, чем температура рекристаллизации для данного материала. При умеренных скоростях деформирования наклепа не происходит, потому что рекристаллизация успевает произойти во всем объеме заготовки и микроструктура оказывается равновесной без следов упрочнения

При горячей деформации сопротивление деформированию примерно в 10 раз меньше, чем при холодной деформации. Горячую обработку применяют, в основном, дня крупных деталей.

При обработке металлов давлением возможно:

а) получение заготовок постоянного поперечного сечения различной длины;

б) получение деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих приближенно формы и размеры готовых деталей.

Основными видами обработки металлов давлением являются

Прокатка (рис. 4.1, а) - обжатие заготовки между вращающимися валками. Силами трения Р_тр втягивают заготовку между валками, а силы Р нормальные к поверхности валков, уменьшают ее поперечные размеры.

Прессование (рис. 4.1, б) - продавливание заготовки 2, находящейся в замкнутой форме 3, через отверстие матрицы 1 давящим инструментом 4, причем форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы. Применяется для мягких пластичных материалов (сплавы алюминия, меди, пластмассы)

Волочение (рис. 4.1, в) - протягивание заготовки 2 через сужающуюся матрицу (фильеру) 1; при этом площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия матрицы. Таким образом получают проволоку.

Рис.4.1. Схемы основных видов обработки металлов давлением:

а – прокатка; б – прессование; в – волочение; г – ковка;

д - листовая штамповка; е – объемная штамповка.

Ковка (рис. 4.1.г) - изменение формы и размеров заготовки 1 путем последовательного воздействия универсальным инструментом 2 (молотом) на отдельные участки заготовки.

Штамповка - изменение формы и размеров заготовки с помощью специализированного инструмента – штампа, состоящего из двух половин (для каждой детали свой штамп). Различают листовую и объемную штамповку.

Листовая штамповка (рис. 4.1.д) - получение детали из заготовок в виде листа, ленты, полосы путем деформирования с помощью пуансона 1 и матрицы 2.

Объемная штамповка (рис. 4.1, е) - воздействие специального инструмента - штампа на заготовку (обычно отрезок прутка). При объемной штамповке металл заполняет полость штампа, приобретая ее фирму и размеры.

Исходной заготовкой для начальных процессов обработки металлов давлением обычно является отливка, кристаллическое строениекоторойнеоднородно, имеются включения неоднородного материала, поры. В результате обработки давлением происходит дробление кристаллов металла и образуется мелкозернистое строение, а неметаллические включения вытягиваются в виде прядей (волокон) по направлению наиболее интенсивного течения металла.

Желательно в готовой детали получать такое расположение волокон, при котором она имела бы наилучшие служебные свойства, а именно:

· Необходимо, чтобы наибольшие растягивающие напряжения, возникающие в деталях в процессе работы, были направлены вдоль волокон

· На элемент детали, работающий на срез перерезающие силы должны действовать поперек волокон.

· Волокна должны подходить к наружным поверхностям детали по касательной и не перерезаться наружными поверхностями детали, повторяя их форму.

Например, в зубчатом колесе, изготовленном резанием из прутка (рис. 4.2, а), растягивающие напряжения, возникающие при изгибе зуба действием сопряженного колеса, направлены поперек волокон, а следовательно, прочность зубьев будет пониженной.

При получении зубчатого колеса из полосы или листа (рис. 4.2 б) волокна по разному ориентированы в различных зубьях относительно наибольших растягивающих напряжений: в зубе I - вдоль волокон, а в зубе 2 -поперек; следовательно зубья оказываются не равнопрочными.

При изготовлении зубчатого колеса осадкой (рис. 3.2 в) из отрезка прутка круглого сечения волокна получают почти радиальное направление. В этом случае все зубья равнопрочны, а наибольшие растягивающие напряжения, возникающие при изгибе, направлены вдоль волокон, что повышает прочность и износоустойчивость зубьев.

Рис. 4.2. Схемы макроструктуры зубчатых колес, изготовленных различными способами: а - резанием из прутка; б - штамповка или вырубки из листа; в - осадка из прутка.