Сутність і значення процесів обробки металів тиском
Здатність металів приймати пластичну дефор-мацію в гарячому і холодному стані широко вико-ється в техніці. При цьому зміна форми здійснює-ся переважно за допомогою давить на метал інстр-румента, тому отримання виробів у такий спосіб називається обробкою металу тиском, або пластичного-кою обробкою.
Обробка металу тиском являє собою важ-ний технологічний процес. При цьому забезпечується не тільки надання зливка або заготівлі необхідної фор-ми і розмірів, але разом з іншими видами обробки істотно поліпшуються механічні та інші властивості металів.
Обробка металів тиском заснована на вико-вання пластичності металів, здатності твердого тіла під дією зовнішніх сил необоротно змінювати форму без руйнування.
Процеси обробки тиском відрізняються високою продуктивністю. Так, під час прокатки швидкість випус-ка готової продукції становить до 20-30 м / с, при горя-чий об'ємної штампування за одну хвилину на штамповоч-ном молоті або пресі виготовляють 2-3 поковки, при холодного листового штампування на одному пресі-автоматі в одну хвилину виготовляють до 1500 дрібних деталей.
Основні види обробки металів тиском
Процеси обробки металів тиском включають прокатку, волочіння, пресування, об'ємну ковку і лисиць-товую штампування.
Прокатка - процес, при якому заготовка під дей-наслідком сил тертя втягується в зазор між обертові-мися валками і пластично деформується ними (рис. 14).
Волочіння - процес протягування катаного або пресованого прутка (або труби) через поступово звужується-ющееся отвір в інструменті, званому волочильний матрицею.
Пресування - процес витискування металу з замк-нутой порожнини контейнера через матрицю, площа отвер-сті якої менше площі поперечного перерізу результат-ної заготовки.
Кування - процес гарячої обробки металів тиску-ням за допомогою бойків або універсального подкладного інструменту. При куванні метал заготовки пластично де-формується, поступово набуваючи задану форму, раз-заходів і властивості.
Об'ємне штампування - надання заготівлі заданої форми і розмірів шляхом примусового заповнення ма-ріалів робочої порожнини штампу. На відміну від кування пластичне протягом при штампуванні обмежується стін-ками матриці.
Розрізняють гарячу і холодну об'ємну листове штампування.
Обробка металу волочінням, т. Е. Протягування дроту через отвір, вихідні розміри якого мен-ше, ніж вихідне перетин дроту, знаходить широке при-трансформаційних змін в металургійній, кабельної та машиностроит-котельної промисловості. Волочінням отримують проволо-ку з мінімальним діаметром 0,002 мм, прутки діаметром до 100 мм, причому не тільки круглого перетину, труби, головним чином невеликого діаметру з тонкою стінкою.
В результаті волочіння поперечний переріз заготовки зменшується, а довжина збільшується.
Волочінням обробляють стали різноманітного хі-чеського складу, а також практично всі кольорові метал-ли і їх сплави.
Волочіння вигідно відрізняється від механічної обра-лення металу різанням, так як при цьому відсутні відходи металу у вигляді стружки, а сам процес виробляй-тельнее і менш трудомісткий.
Технологічний процес волочіння складається з трьох ос-новних стадій: підготовка металу (очищення від окалини, нанесення мастила, закладення кінців), волочіння по визна-ленному режиму і оздоблення (видалення дефектів, правка, різання на мірні довжини, маркування, консерваційні мастило та ін .).
Кування і штампування металу
Куванням і штампуванням виготовляють металеві через делия - поковки, з яких потім отримують деталі, йду-щие на збірку машин, приладів, агрегатів і т. Д. У ряді випадків штампуванням отримують безпосередньо готові деталі.
Поковки відрізняються від деталі припуском - визна-ленним шаром металу поковки, що знімається при піду щей механічній обробці,
Ковку і штампування застосовують майже у всіх отрас-лях промисловості і особливо в машинобудуванні. Про-процеси штампування мають також важливе значення при про-ізводстве неметалевих виробів.
Ливарним виробництвом називається процес изготов-лення металевих заготовок (виливків) шляхом заливання рідкого металу в спеціально приготовлену форму. Форма заповнюється металом через систему каналів, на-зване літніковой системою. При цьому зовнішні очер-вання виливки визначаються порожниною форми, а внут-ня утворюються відповідними фасонними вставками, званими стрижнями.
Після затвердіння виливки її виймають з форми, ос-вобождаемой від ливникової системи, очищають і відправлений-ють на механічну обробку. У ряді випадків виливки попередньо проходять термічну обробку.
Виливки можуть бути або цілком готовими деталями, або заготовками для остаточної обробки в механічним чеських цехах. В останньому випадку на відливання крім припуску на усадку передбачається також припуск на обробку.
Основні способи отримання виливків
Для отримання виливків виготовляють разові, напівпр-постійні і постійні форми. Разові форми виготовлені-ють з формувальних (піщано-глинистих) сумішей. При ви-емке виливки форми руйнують.
Разові піщані форми мають найбільше застосований-ня, але з розвитком прогресивних методів лиття їх питома ний вага зменшується. Полупостоянние форми виготовлені-ють з вогнетривких матеріалів (шамоту, графіту, асбес-та і ін.), Тому одну форму використовують кілька десятків разів. Постійні форми виготовляють з металу; їх використовують до 1000 разів і більше.
Кожна форма складається з декількох частин. Число ча-стей форми залежить від конструкції виливки і прийнятої технології виготовлення форми.
У ливарному виробництві широко застосовують спеці-ні способи лиття: в металеві форми (кокілі), цін-тробежное лиття, лиття під тиском, лиття по виплав-ється моделям і ін. Такими способами можна отримати виливки високої точності, з мінімальними припущеннями за розмірами, з високою чистотою поверхні. Це скор-щает або зовсім виключає механічну обробку на ме-таллорежущіх верстатах, дає економію металу, особливо важливу при використанні дорогих і дефіцитних сплавів, знижує трудомісткість і вартість деталі.
Технологічний процес отримання виливків в разових піщано-глинистих формах
Технологічний процес виробництва виливків в зем-ляних формах включає наступні операції: изготовле-ня модельно-стрижневий оснащення; приготування формо-вильно і стрижневих сумішей.
Залежно від виду енергії розрізняють три класи зварювання: термічна, термомеханічна і механічна.
До термічного класу належать види зварювання, здійснювала-вляемой плавленням: дугова, газова, електрошлакове, електронно-променева, плазменно-променева, термітна і ін.
До термомеханічної класу належать види зварювання, при яких використовується теплова енергія і тиск: контак-тна, дифузійна, газопрессовая, дугопрессовая і ін.
До механічному класу належать види зварювання, здійс-ствляемие з використанням механічної енергії і тиску-ня: холодна, вибухом, ультразвукова, тертям і ін.
Залежно від технічних ознак (способу за-щити металу в зоні зварювання, безперервності процесу і ступеня механізації) зварювання розрізняють:
- За способом захисту металу: зварювання в повітрі, ВАКу-ме, захисних газах, під флюсом, по флюсу, в піні і з комбінованим захистом. В якості захисту можуть застосовуватися активні гази, а також суміш інертних і активних газів. Захист розплавленого металу га-зом може бути струменевого або в контрольованій ат-мосфере.
- За безперервності процесу: безперервні і преривіс-ті види зварювання.
- За рівнем механізації: ручні, механізовані, автоматизовані та автоматичні.
Процеси зварювання плавленням
Серед процесів зварювання плавленням широке застосований-ня отримала електродугове зварювання, при якій джерелом ніком тепла є електрична дуга, яка обра-зуется між двома електродами в тому чи іншому середовищі.
Температура електричної дуги залежить від матеріалу електродів. У центрі дуги по її осі температура сягає 6000-7000 "С. При зварці на нагрівання і розплавлення металу використовується 60-70% тепла. Ос-тальне кількість тепла (30-40%) розсіюється в окру-лишнього просторі.
Найбільш поширеними способами електродуги-вої зварювання є ручна дугова зварка, автоматичне зварювання під шаром флюсу, електрошлакове зварювання, зварювання в захисних газах і ін.
Ручна дугова зварка. Найбільший обсяг серед дру-гих видів зварювання займає ручна дугова зварка. Зварювання виконують електродами, які вручну подають в зону горіння дуги і переміщують вздовж зварюється (рис. 18). Дуга горить між стрижнем електрода 1 і ос-новним металом 2. Під дією тепла дуги електрод і основний метал плавляться, утворюючи металеву зварюва-ву ванну 3.
Так як зварні конструкції зазвичай виготовляються зі сталі, то найбільшого поширення набули сталь-ні електроди діаметром 1-10 мм і довжиною до 450 мм. Поверхня таких електродів зазвичай покрита шаром спе-ціальної обмазки. У міру плавлення електрода, обмазка плавиться, утворюючи захисну середу для крапель розплав-леного металу за рахунок димоутворювальною речовин, а ред-коземельние метали, що містяться в обмазці сприяють підтримці дугового розряду, за рахунок зменшення роботи виходу електронів. У міру переміщення елект-роду розплавлений основний метал і електродний кри-сталлізуется, а обмазка перетворюється в шлак, маю-щійся на поверхні шва. Шлак захищає розплавлений-ний метал від окислення, насичення азотом.
Процеси зварювання тиском
Сварка тиском - процес з'єднання деталей на-Гревьє їх в місці контакту до пластичного або рідкого стану із застосуванням одночасного або подальші-ного сильного стиснення, що забезпечує взаємодію атомів металу.
Контактну зварювання за формою свариваемого з'єднання, що визначає тип зварювальної машини, поділяють на точеч-ву, роликовую і стикового. Нагрівання металу при всіх видах контактного зварювання відбувається за рахунок виділення тепла при проходженні електричного струму по зварюваних деталей.
Для отримання зварної точки (рис. 21) .деталі 1 і 2 поміщають між сжимающимися електродами 3 і 4 або роликами 5.
Зварювальний струм доводить метал між електродами до плавлення, а прилеглу до ядру зону - до пластичного-кого стану. Після кристалізації розплавленого ядра тиск знімається.
Газове зварювання металів
Газове зварювання знаходить широке застосування при сварок-ке деталей малої товщини, чавуну, кольорових металів і сплавів.
При газовому зварюванні метал нагрівають високотемпера-турне газовим полум'ям, яке виходить при згорить-ванні горючого газу в атмосфері кисню.
Як горючих газів можна використовувати природ-ні гази, водень, пари бензину і гасу, нафтові гази, ацетилен і ін.
Для зварювальних робіт отримав найбільше застосування ацетилен, С2 Н2. так як він має найвищу теплотвор-ної здатністю в порівнянні з іншими газами і дає найвищу температуру при згорянні, рівну при-мірно 3200 ° С.