3.1.        ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Все процессы обработки металлов давлением основаны на способности металлических материалов в твердом состоянии изменять форму и размеры под действием приложенных сил, т.е. пластически деформироваться. Обработка металлов давлением существенно отличается от других видов обработки тем, что в процессе пластического деформирования металл не только приобретает требуемую форму, но и меняет свою структуру и физико-механические свойства.

Процессы обработки металлов давлением подразделяются на две основные группы: процессы металлургического и машиностроительного производства.

К первой группе относят технологии, в основе которых  лежит принцип непрерывности технологического процесса  (прокатка, прессование, волочение). Продукцию металлургического производства (листы, полосы, ленты, периодический и профильный прокат, трубы, профили,  проволоку и т.п.) используют как заготовку в кузнечно-штамповочных и механических цехах и как готовую продукцию для создания различных конструкций.

Во вторую группу входят такие процессы, как ковка, объемная штамповка, листовая штамповка и специальные виды  обработки давлением (калибровка, раскатка кольцевых деталей, редуцирование, обтакта, раздача и т.д.) Эти процессы обеспечивают получение заготовок (полуфабриката) и готовых деталей, не требующих последующей механической обработки.

К основным видам обработки металлов давлением относятся следующие технологические процессы:

¨ прокатка  –  технологический процесс, заключающийся в обжатии заготовки между вращающимися валками (рис. 3.1, а);

¨ прессование – заключается в продавливании металла, находящегося в замкнутой форме, через отверстие матрицы. Форма и поперечное сечение выдавленной части заготовки  соответствуют форме и размерам отверстия матрицы, а ее длина пропорциональна отношению площадей поперечного сечения исходной заготовки и выдавленной части и перемещению выдавливающего инструмента (рис. 3.1, б);

¨ волочение – заключается в  протягивании заготовки через сужающую полость матрицы, при этом площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и приобретает форму поперечного сечения отверстия матрицы (рис. 3.1, в);

¨ ковка – технологический процесс формоизменения путем обжатия заготовки между верхним и нижним бойками молота или гидравлического пресса с применением различного инструмента (рис. 3.1, г). При ковке  течение металла осуществляется в стороны, перпендикулярные к движению деформирующего инструмента, и это не создает значительных сопротивлений течению. Деформация при ковке носит локальный характер, что позволяет обрабатывать  заготовки сложной формы массой от нескольких грамм до сотен тонн;

¨ объемная штамповка – процесс деформации металла в штампах, форма и размеры внутренней полости которого определяют форму и размеры получаемой заготовки (поковки) (рис.


3.1, д);

листовая штамповка – процесс деформации плоской заготовки, толщина которой значительно меньше размеров в плане, с помощью матрицы и пуансона

¨ (рис. 3.1, е). Способ позволяет получать плоские и пространственные полые детали. При этом толщина исходной листовой заготовки практически не меняется в процессе обработки. Штамповка представляет высокопроизводительный процесс и широко применяется в массовом и крупносерийном производстве в машиностроении.

В машиностроении наибольшее распространение в заготовительном производстве  нашла ковка и объемная штамповка. Перед ковкой и штамповкой исходный металл (слитки, прутки и др.) проходит подготовительную обработку, заключающуюся в зачистке поверхности, разрезке на части, выборе температурного режима и типа нагревательного устройства.

Зачистка металла от поверхностных дефектов предупреждает появление брака в деталях. Применяют следующие способы зачистки: огневую с нагревом и без нагрева, пневмоинструментом, фрезерованием, шлифованием и др. К современным способам очистки относят иглофрезерование, пескоструйную и дробеструйную обработку. Разрезку металла на части производят на пилах, ножницах, газоплазменным, электроискровым, анодно-механическим и другими методами.

При ковке формоизменение происходит  в результате течения металла в направлении, перпендикулярном движению деформирующего инструмента-бойка. Применяемый при ковке инструмент не создает значительного сопротивления течению металла при его деформировании, что выгодно отличает ковку от других видов обработки давлением. Деформационное течение металла ограничено лишь трением на контактной поверхности инструмента с обрабатываемым материалом.

Широкое применение ковки для получения заготовок объясняется рядом ее преимуществ по сравнению с другими видами обработки давлением, в частности:

1) возможно изготовление крупногабаритных поковок массой в несколько сотен тонн, получение которых другими способами невозможно. Причем при обработке таких поковок используется сравнительно маломощное оборудование, так как обработка ведется деформированием отдельных участков заготовки;

2) применение универсального оборудования и универсальной оснастки позволяют получать поковки широкого ассортимента.

3) в процессе ковки значительно улучшается качество металла, повышаются его механические свойства, особенно пластичность и ударная вязкость.

К основным недостаткам ковки следует отнести: низкую производительность; значительную трудоемкость изготовления поковок, особенно на прессах; большие напуски, припуски и допускаемые отклонения размеров поковки, что приводит к увеличению объема механической обработки и расхода металла.