Під таку обробку можуть потрапляти тільки пластичні матеріали типу сталь, сплави міді, магнію, алюмінію і ін., При цьому вони можуть бути холодними або підігрітими.
Тиск як спосіб обробки металу
Під тиском холодний метал деформується, сплющується і витягується. При цьому він стає міцнішим і твердіше, але втрачає пластичність і в'язкість. Пластична деформація збільшує міцність матеріалу, цей процес називається наклеп.
При збільшенні щільності дислокацій і високої концентрації точкового дефекту в наклеп, зменшується вільне переміщення дислокацій і ускладнюється подальший пластичне деформування.
Обробляючи розігрітий метал, отримуємо збільшену пластичність, за рахунок зменшення опору. Навіть невелике нагрівання зменшує наклеп, завдяки часткового зникнення дефектів решітки, при збереженні деформованої форми зерна. Цей ефект називається повернення металу.
Якщо сильніше розігріти матеріал, то наклеп повністю пропаде. Розпочнеться процес, при якому деформовані старі зерна утворюють нові, досконаліші, відбувається первинна рекристалізація. Подальший нагрів даётвторічную рекристалізацію, при якому збільшуються окремі зерна.
Кожен сплав металу, при гарячій обробці, має дві межі - верхній і нижній. Верхня гранична точка не доходить до лінії солідусу (температура плавлення) приблизно 160-200 ° C, а нижня точка - на 60-70 ° C більше температури, при якій перліт і цементит перетворюється аустенит.
Зону пережога відокремлює від перегріву всього лише 100 ° C, що дуже важливо, так як перепалених деталь нікуди не годна, вона йде на переплавку. Зона перегріву відрізняється інтенсивним зростанням зерна, що робить метал неміцним і крихким. Щоб виправити наслідки перегріву, необхідно подрібнити зерно, для цього застосовують термічну обробку - отжиг.
Для отримання найменшого розміру зерна, необхідно деформувати матеріал при найменшому нагріванні, коли температура близька до зони наклепу.
Для розігріву заготовок використовують полум'яні або електричні печі:
- камерні;
- методичні;
- індукційні.
Нагрівання проводять швидко і рівномірно. Це мінімізує термічне напругу і не дає вирости великому зерну.
Прокат металу
Деформування відбувається під час прокатки заготовки між обертових валів. Тиск валів зменшує товщину металу, роблячи його довшою і ширшою. Прокатка використовується для обробки сталі, кольорових металів і сплавів.
Прокатка буває:
- поздовжня;
- поперечна;
- поперечно-гвинтова.
Поздовжня прокатка - при цій обробці заготівля рухається поступально, перпендикулярно валянням, які рухаються в різні боки і деформують її в довжину. Такий спосіб використовується для виготовлення 90% листового і профільного прокату.
Поперечна прокатка - заготовка не рухається вперед, крутитися на одному місці. Рух їй надають валки, що рухаються в одному напрямку, що деформують круглу заготовку в поперечному перерізі. Такий вид прокатки застосовують для виробництва валів, зубчастих коліс.
Поперечно-гвинтова прокатка - заготівля отримує обертально-поступальний рух від перекошених валків, розташованих під кутом і обертаються в одному напрямку. Метал деформується одночасно вздовж і впоперек. Такий вид прокату використовують для виготовлення безшовних труб.
прокатні валки
На виробництво прокатних валків йде легована сталь або високоміцний чавун. У кожного валка є робоча частина - так звана бочка, шийка і трефа. Шийка призначена для обертання в підшипнику, а трефа необхідна для з'єднання валка з муфтою або шпинделем, щоб отримувати від них крутний момент.
Валок може бути гладким або каліброваним, для отримання певного виду прокату. Прокат здійснюється на прокатному стані.
Прокатний стан
Прокатні стани поділяються на двох, трьох і багатовалкові. Вони можуть бути зі стаціонарним реверсивним або нереверсивним напрямком обертання валів, і із змінним напрямом обертання валів.
Прокатний стан може бути:
обтискним;- сортовим;
- листовим;
- рейковим;
- трубопрокатним і ін.
Відрізняються стани і за розміром, бувають дрібно і великосортні. Великосортний стан - називається блюмінг або слябінгів. Вони призначені для прокату великих злитків в квадратну заготовку - блюм або в прямокутну - сляб.
Прокатне виробництво випускає не тільки готову продукцію (труби, дріт, арматура, рейок), також це заготовки для подальших механічних обробок. Профіль виробничого прокату може бути листовим, сортовим, трубним і спеціальним.
Листовий:
- Тонколистовий прокат металу товщиною менше 4 мм. При товщині листа менше 0, 2 мм це буде фольга або жерсть.
- Товстолистовий прокат листа понад 4 мм і до 160 мм. Такі вироби отримують тільки при розігрітій обробці.
сортовий:
- Простий прокат - коло, квадрат, прямокутник, квадрат і т. Д.
- Фасонний прокат - тавр, двотавр, куточок, рейок, швелер.
трубний:
Для цього винайшли складний технологічний трубопрокатний стан. Трубний прокат дає можливість отримувати безшовну і зварену гарячекатану трубу.
волочіння металу
Холодна заготовка металу простягається через звужується отвір, це відбувається під великим тиском. Таке отвір називається - волока. Волочіння роблять, проводячи заготовку через кілька отворів зі зменшенням діаметра. Під час цього процесу відбувається наклеп. Щоб зняти міцність матеріалу, роблять отжиг і травлення окалини.
Дріт, калібрований прут, тонкостінна труба різного профілю - виходять завдяки застосуванню волочіння. Продукція виходить точного розміру і з чистою поверхнею.
Для того щоб волока витримувала жорсткі умови використання, на її виготовлення йде інструментальна сталь або твердий металокерамічний сплав, на виробництві тонкого дроту застосовуються технічні алмази.
Щоб зменшити тертя, відвести тепло і підвищити стійкість інструменту застосовується рідка і суха мастило. Це може бути різне мінеральне масло, емульсія, мило або графітовий, мідний, молібденовий порошок.
пресування заготовки
Пресування - це гаряча обробка металу тиском. Використовуючи всебічне стиснення і тиск, розігрітий метал видавлюється через отвір в матриці. Для металів з низькою пластичністю, така обробка вважається єдиним методом, що дає можливість отримати прут з простим або складним перетином.
Пресування може бути двох методів:
- пряме;
- зворотне.
При цьому змінюється тільки рушійна частина преса. У першому випадку - рухається пуансон до заготівлі, у другому - заготівля до пуансону. Для отримання прута будь-якого перетину можна використовувати будь-який метод пресування, а труби можна отримати тільки завдяки прямому пресування.
Умови роботи прес-камери, пуансона і прес-шайби дуже жорсткі. Завдяки великому тиску і високій температурі вони швидко приходять в непридатність. Їх виготовляють з жароміцних сплавів і інструментальної сталі.
Щоб збільшити термін служби використовують змащувальні речовини: мінеральне масло, графіт, каніфоль, в певних ситуаціях застосовується рідке скло. Цей метод обробки має недолік - необроблюваних залишок, близько 20% металу залишається в пресі.
кування металу
Обробка металу за допомогою молота або преса. Деформування відбувається між двох площин. Такий виріб називаетсо я кування. Ні зкая продуктивність супроводжує ручному куванні, тому в промисловості використовують машинну ковку.
Під час кування, метал необмежений робочою поверхнею і може розтікатися по сторонам інструменту. У молота або преса є два бойка, нижній і верхній. Перший - нерухомий, другий рухливий, заготовку поміщають між ними.
Кування може нести основний і допоміжний характер.
Осадка - зменшується висота заготовки, при цьому збільшується площа поперечного перерізу.- Висадка - осаджується частина заготовки. Для цього використовують оправлення - подкладной інструмент.
- Протяжка - збільшується довжина заготовки, за рахунок зменшення площі поперечного перерізу.
- Раскатка за допомогою оправлення - збільшується внутрішній і зовнішній діаметр кільця, поступово зменшуючи товщину стінок.
- Прошивка - отримання наскрізного отвору. Використовують прошивень, завдяки йому роблять і порожнину. Відходи металу називаю т видра.
- Рубка - від'єднання певної частини заготовки.
- Гнучка - надання заготівлі вигину, використовуючи заданий контур. Завдяки опорам і пристосуванням роблять різні косинці, скоби.
- Скручування - частина заготовку провертають навколо своєї осі.
- Передача - вертикально зміщується частина заготовки по відношенню до іншої її частини. Використовуються додаткові опори.
штампування формовий
Виготовлення складного вироби, використовуючи тиск і спеціальну форму - штамп. Штампування буває об'ємної або листової, може проводитися з гарячою чи холодною заготівлею.
Метал для об'ємного штампування має просту форму, а деформуючись, заповнює порожнину всього штампа. Листове штампування незначно змінює товщину одержуваної деталі від початкової товщини заготовки. Найчастіше, об'ємну штампування проводять з розігрітим металом, а листову з холодним. Гаряча листове штампування проводиться у випадках, коли необхідно обробити тиском метал, який будучи холодним, недостатньо пластичний.
гаряча
Використовуючи гарячу об'ємну штампування, завдяки спеціальним штампам, з заготовки виробляють штамповану поковки. Штамп - так називають форму майбутньої деталі, в яку впрессовивается заготовка. Він складається, як правило, з двох деталей: перша частина кріпиться нерухомо до молота або пресу, друга - до рухомої частини обладнання. Між ними, для виходу зайвого металу, передбачені порожнини - струмки.
Існує два різновиди штампа:
- Відкритий - спеціально створений зазор між половинками штампа, для виходу надлишку металу - облой або задирок. Він закриває вихід, цим сприяє заповненню металом всієї форми.
- Закритий - зазор між частинами штампа відсутня. Немає відходів, мінімальний витрата і поліпшена структура металу у виробі. Вимагає дуже точного вимірювання маси заготовки.
Відрізняється штампування одноручьевим і многоручьевим штампом.
Одноручьевой штамп - це одна порожнину. Використовуються для штампування виробів простих конфігурацій.
Многоручьевой штамп - складні, кілька рівневі вироби. Заготівля проходить первинну деформацію за рахунок чорнових струмків, це витяжка або гнучка. Наступний етап, остаточна додачу форми, використовуючи штампувальні струмки.
Для приготування штампів використовується легована сталь і спеціальна штамповочная сталь, у якій висока твердість, в'язкість і жароміцність.
Як устаткування використовується газоповітряний штампувальний молот або гідравлічний прес.
холодна
Ця штампування володіє високою продуктивністю і низькою собівартістю. Це хороша можливість отримати прості або складні деталі з високою точністю виконання.
Холодне видавлювання - формується суцільне або порожнисте виріб, використовується пластичне протягом металу, через одне або кілька отворів штампа. Цей метод деформування має схожі з пресуванням риси. Метал може видавлюватися через різні отвори, відповідно видавлювання може бути прямим, зворотним і комбінованим.- Холодна висадка - сажівается частина заготовки. Цей спосіб застосовують у виробництві різних кріпильних виробів. Холодну об'ємну штампування виробляють однаково з гарячою, тільки використовують відкриті штампи.
- Відрізка - операція з метою холодного відділення деякої частини листа, використовуючи штамп або машинні ножиці.
- Вирубка, пробивання - від'єднується частина заготовки в замкнутому контурі. У першій ситуації вирубують частина - необхідна деталь, у другій - відходи.
- Виправлення - формує операція необхідна для видалення нерівності і кривизни плоских поверхонь.
- Витяжка - деформація листа до пустотілої опуклості, відкритої з іншого боку.
- Гнучка - надання заготівлі необхідної кривизни.
- Отбортовка - надання попередньо вибитим отворів виду горловини або борту.
- Обтиск - зменшення діаметру кінцевій частині порожнистої заготовки.
- Вальцювання - застосовується для отримання труби з листового металу або щоб отримати гофровану поверхню.
- Вибухова штамповка - листову заготовку встановлюють на матрицю і опускають під воду, масло або пісок, а над проміжним середовищем виробляють вибух. Енергія від вибуху передається заготівлі і деформує її згідно матриці. Якщо пропускають через воду електричний розряд, то отримують подібну ударну хвилю, а процес називають електрогідравлічною штампуванням.
Ще існує спеціалізована обробка тиском, до неї відноситься: обкатка, розкочування і калібрування отворів, накатка рифлень, різьблення і зубів.
Обкатку і розкочування використовують, щоб зміцнити будь-яку поверхню деталі. Будь вона плоскою, конічної або циліндричної форми, зовні і всередині її.
Калібрування проводять спеціальним кулькою або стрижнем, шляхом одноразового або багаторазового переміщення інструменту. При багаторазовій калібрування використовують збільшується розмір інструменту, що згладжує нерівності і зміцнює поверхню.
Накатку використовують при необхідності отримати фасонну поверхню, ту ж різьблення, клейму, рифлення на площині та ін. Для цього вдавлюють необхідний інструмент в заготовку.
В результаті ОМД можна отримати готові вироби практично будь-якої форми, будь-яких розмірів і параметрів. Це стало можливим завдяки сучасним технологіям. Подібна продукція користується попитом у всіх сферах діяльності людини і з кожним днем стає ще більш необхідною.