Технологии обработки металлов давлением

Обработка давлением основана на способности металлов и других материалов в твердом состоянии изменять свою форму и размеры вследствие пластической деформации.Обработкой давлением могут быть получены заготовки или детали только из материалов, обладающих достаточной пластичностью, т.е. способностью необратимо изменять свою форму без разрушения под действием внешних сил.

Рис. 4.6. Схемы основных способов обработки металлов давлением:

а – прокатка; б – волочение; в – прессование; г – ковка; д – объемная штамповка; е – листовая штамповка

В зависимости от формы и размеров изделия, а также свойств деформируемого металла применяют различные процессы обработки металла давлением – рис 4.6. Во всех, представленных на рис. 4.6 процессах металл претерпевает пластическую деформацию. При пластической деформации объем металлических заготовок практически не изменяется. Это позволяет характеризовать их деформацию с помощью абсолютных и относительных показателей. Абсолютные показатели указывают разность линейных размеров заготовки до и после деформации. Относительные показатели деформации есть отношение разности линейных размеров к начальному или конечному размеру.

Обработка давлением позволяет не только придать необходимую форму заготовке, но и улучшить (измельчить) структуру металла, повысить его прочность и надежность работы в составе изделия. В зависимости от соотношения температур, скоростей деформирования и рекристаллизации обрабатываемого металла пластическую деформацию подразделяют на холодную, неполную холодную, неполную горячую и горячую (см. п. 1.6). Холодное деформирование требует бόльших усилий, упрочняет металл и обеспечивает наилучшее качество поверхности.

Прокатка

Сущность процесса прокатки (рис. 4.7) заключается в том, что слиток или заготовка (1) под действием сил трения втягивается валками (2) прокатного стана[14] в зазор между ними и деформируется по высоте, длине и ширине. При этом заготовка принимает форму межвалкового зазора. Таким образом, инструментом прокатки являются валки, которые могут быть гладкими для проката листов, полос и т. д. либо с фигурными вырезами – ручьями – для получения сортового проката (см. пп. 1.2.3). Совокупность соответствующих вырезов в верхнем и нижнем валках образует так называемый калибр.

Различают прокатку продольную, поперечную и поперечно-винтовую (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Схема основных видов прокатки:

а – продольная; б – поперечная; в – поперечно-винтовая

При продольной прокатке (рис. 4.7, а) заготовка 1 деформируется между двумя валками 2, вращающимися в разные стороны, и перемещается в направлении, перпендикулярном осям валков. Продольной прокаткой получаютплиты, листы, полосы, ленты, фольгу, сортовые профили массового и специального назначения. К профилямотносят круглую, прямоугольную и квадратную сталь, уголки, двутавровые балки, швеллеры, рельсы и др.

При поперечной прокатке (рис. 4.7, б) валки 2 вращаются в одном направлении, а заготовка 1, имеющая форму тела вращения, перемещается параллельно осям валков и обжимается по образующей с увеличением длины и уменьшением площади поперечного сечения.

При поперечно-винтовой прокатке (рис. 4.7, в) валки 2 расположены под углом друг к другу, вращаются в одну сторону и при обжатии заготовки 1 сообщают ей вращательное и поступательное движения. За счет такого воздействия металл в центре доводится до состояния разрыхления, и заготовка легко прошивается неподвижным прошивнем 3, надвигаясь на него в результате поступательного движения заготовки. Именно таким образом изготавливают бесшовные трубы.

Во всех случаях в процессе прокатки перемещение заготовки между валками обеспечивается наличием контактного трения между обрабатываемой заготовкой и рабочей поверхностьювалков.

В общем случае деформация при прокатке характеризуется уменьшением заготовки в высотном, удлинением в продольном и уширением в поперечном направлениях.