Обработка металлов давлением

Обработка металлов давлением представляет собой важный технологический процесс металлургического производства. При этом обеспечивается не только придание слитку или заготовке необходимой формы и размеров, но совместно с другими видами обработки существенно улучшаются механические и другие свойства металлов.

Теория обработки металла давлением, созданная трудами многих отечественных и зарубежных ученых, являясь прикладной инженерной дисциплиной, непрерывно развивается в соответствии с растущими требованиями эффективности производства и качества изделий, получаемых пластической обработкой, при непрерывном увеличении их выпуска.

Теория пластической деформации металла развивается в трех взаимосвязанных направлениях:

1. физическое направление экспериментально и теоретически изучает механизм и физическую природу пластического формоизменения металла, определяет условия, при которых появляется пластическая деформация, рассматривает роль трения, устанавливает влияние температуры, скорости деформации, условий напряженного состояния на поведение металла при пластическом деформировании;

2. физико-химическое направление изучает связь химического состава металла и его фазового состояния с поведением металла при пластической обработке;

3. математическое направление решает вопросы напряженного и деформированного состояния в пластически обрабатываемом теле, определяет математические условия перехода тела в пластическое состояние.

Одним из существенных достоинств обработки металлов давлением является возможность значительного уменьшения отходов металла по сравнению с обработкой резанием. Другим достоинством является возможность повышения производительности труда, т.к. в результате однократного приложения усилия можно значительно изменить форму и размеры заготовки. Кроме того, пластическая деформация сопровождается изменением физико-механических свойств металла заготовки, которые можно использовать для получения деталей с требуемыми служебными свойствами (прочностью, жесткостью, сопротивлением износу, и т.п.) при наименьшей их массе. Эти и другие достоинства приводят к тому, что удельный вес обработки давлением неуклонно возрастает.

Основные операции обработки давлением классифицируют в зависимости от используемого инструмента, оборудования, температуры обрабатываемого металла и других признаков. В зависимости от применяемого инструмента, деформирующего металл, различают:

- штамповую обработку;

- бесштамповую обработку.

При штамповой обработке на машине используют специальный инструмент - штамп (отсюда и происходит название). С помощью штампа можно получать изделия одинаковых размеров.

При бесштамповой обработке на машине используют универсальный деформирующий инструмент, позволяющий получать различные размеры изделий одинаковой формы (круглый, квадратный, прямоугольный пруток, лист, ленту).

К операциям штамповой обработки относят:

- операции холодной листовой штамповки;

- операции холодной объемной штамповки;

- операции горячей (листовой и объемной) штамповки.

При операциях листовой штамповки в процессе пластического деформирования толщина исходной заготовки не меняется или изменяется незначительно.

При операциях объемной штамповки размеры исходной заготовки значительно изменяются по трем направлениям.

Основными операциями бесштамповой обработки являются:

- прокатка;

- волочение.

Операции холодной листовой штамповки делятся на три основные группы:

1. разделительные;

2. формообразующие;

3. комбинированные.

К разделительным операциям листовой штамповки относят отделение полное (отрезку, разрезку, обрезку, вырезку, вырубку, пробивку, зачистку, калибровку), или частичное (надрезку, просечку) металла от исходной заготовки. Результатом этих операций являются или готовые детали или заготовки, используемые для последующей обработки.

К формообразующим операциям относят: гибку, вытяжку, отбортовку, обжим, формовку и др. При формообразующих операциях исходная плоская заготовка деформируется в пространственную деталь. При этом, плоская заготовка локально (гибка, отбортовка, обжим, формовка), или полностью (вытяжка) деформируется.

К комбинированным операциям относят - различные комбинации одновременно выполняемых в одной или нескольких позициях штампа различных операций. Операции холодной объемной штамповки: выдавливание, высадка, чеканка и калибровка, накатка резьбы и зубчатых колес и др.

В холодной штамповке применяют разнообразные как металлические, так и неметаллические материалы.

Неметаллические штампуемые материалы разделяют на две группы. К первой группе относят: бумагу, картон, прессшпан, кожу, фетр, войлок, резину и прорезиненную ткань, хлопчатобумажные и шерстяные ткани и другие прокладочные материалы. Ко второй группе относят конструкционные, электроизоляционные и теплоизоляционные материалы:

- слоистые пластмассы - текстолит, гетинакс, стекло - текстолит, асботекстолит, фибра, древеснослоистые пластики и др.;

- блочные пластмассы - органическое стекло, целлулоид, винилпласт, поливинилхлорид, полиэтилен;

- асбестовые изделия - бумага асбестовая, картон асбестовый, гидроизол, паронит, асбометаллическое армированное полотно;

- слюда и миканиты: слюда (мусковит, флагонит, биотит), миканиты (коллекторный, прокладочный, формовочный и гибкий).

К металлическим относятся следующие металлы и их сплавы: железо, медь, алюминий, магний, цинк, никель, титан; обрабатывают штамповкой и менее распространенные металлы и их сплавы: молибден, тантал, кобальт, бериллий, цирконий, золото, серебро, платину и др.