Обработка давлением
Выбор заготовки. Для производства деталей (заготовок)
необходимо иметь заготовки из которых, в конечном счете,
получают готовые детали. Основные виды заготовок в
приборостроении: сортовой материал; отливки; поковки и
штамповки. Выбор вида заготовки зависит от конструкции детали и
типа производства. Процесс выбора заготовки многовариантен и
более подробно рассматривается во всех других методов обработки.
Наиболее широко в приборостроении применяется сортовой
материал, изготовляемый прокатом, волочением и т.п. из чёрных
металлов и цветных сплавов при этом получают материал
определённого профиля. Сортовой материал может иметь следующие
профили: прутки круглого, квадратного и шестигранного сечения,
трубы, листы, полосы, ленты. Уголок, швеллер, двувтавр, а также
может быть изготовлен и специальный профиль по требованию
заказчика. Заготовки могут быть изготовлены и из неметаллических
материалов: винипласт, гетинакс, текстолит и др.
Сортовой материал следует применять, в основном, в тех
случаях, когда профиль материала близко подходит к профилю
детали. Круглые прутки и трубы применяются для изготовления
деталей, имеющих форму тел вращения (осей, валиков, втулок). Для
деталей, обработка которых предусматривается на токарных
автоматах, следует выбирать калиброванные прутки 7-11
квалитетов. Плоский прокат используется, главным образом, в
условиях единичного и мелкосерийного производства для деталей,
заготовки к которым нецелесообразно изготовлять в виде отливок,
объёмных штамповок и т. п. Плоский прокат малой толщины
применяется для изготовления деталей методом холодной штамповки
на прессах. В массовом и крупносерийном производствах для таких
деталей целесообразно применять ленты.
Необходимые сведения о различных видах проката (размеры,
точность изготовления, качество поверхности и другие
характеристики) имеются в ГОСТах, прайс-листах фирм и др.
Обработка металлов давлением основана на способности металлов
и ряда неметаллических материалов в определённых УСЛОВИЯХ
получать пластические, остаточные деформации в результате
воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил.
Обработка давлением.
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.
Прокат. Прокатное производство имеет огромное значение в
экономике государства. Прокатке подвергают до 90% всей
выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. Прокатка
заключается в обжатии заготовки между вращающимися валками.
Силами трения заготовка втягивается между валками, а силы
давления, нормальные к поверхности валков, уменьшают поперечные
размеры заготовки. Взаимное расположение валков и заготовки,
форма и число валков могут быть различными. Выделяют три
основных вида прокатки: продольную, поперечную и
поперечно-винтовую. При продольной прокатке заготовка
деформируется между двумя валками, вращающимися в разные стороны
и перемещается перпендикулярно осям валков. При этом получается
плоская заготовка. При поперечной прокатке валки, вращаясь в
одном направлении, придают вращение заготовке, которая,
перемещаясь вдоль оси валков, деформируется и получается
заготовка в виде тела вращения. При поперечно-винтовой прокатке
валки расположены под углом и сообщают заготовке при
деформировании вращательное и поступательное движение (заготовки
сложной формы). Форма поперечного сечения прокатного изделия
называется его профилем. Совокупность различных профилей разных
размеров называется сортаментом. Сортамент прокатываемых
профилей разделяют на 4 основных группы: сортовой прокат,
листовой, трубы и специальные виды проката. Профили сортового
проката подразделяют на простой формы и сложной формы. Квадрат,
круг, шестигранник, прямоугольник - это прокат простой формы, а
швеллеры, двутавр, рельсы, уголки - сложной, фасонной формы.
Трубы стальные разделяют в основном на бесшовные диаметром 30
-650 мм и сварные 10 - 1420мм. В качестве примера специальных
видов проката можно указать на колеса, кольца, зубчатые колёса и
т.д.
Ковка - вид горячей обработки металлов давлением при котором
металл деформируется под воздействием ударов универсального
инструмента - молота. Металл свободно течёт в стороны, не
ограниченные рабочими поверхностями инструмента. Ковкой получают
заготовки для последующей механической обработки. Эти заготовки
называют кованными поковками или просто поковками. Ковку
подразделяет на ручную и машинную. Последняя производится на
молотах и гидравлических прессах. Ковка является единственно
возможным способом изготовления тяжёлых заготовок, особенно в
единичном производстве. Как правило, на каждом
приборостроительном предприятии имеется хотя бы один молот или
гидравлический пресс.
Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся
в замкнутой форме через отверстие матрицы. Форма и размеры
поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют
форме и размерам отверстия матрицы, а длина её пропорциональна
отношению площадей поперечного сечения исходной заготовки и
выдавленной части и перемещению давящего инструмента.
Прессованием изготавливают прутки диаметром 3 - 250 мм, трубы
диаметром 20 - 400 мм со стенками толщиной 1,5-12мм и другие
профили. Прессованием также, получают профили из
конструкционных, нержавеющих и специальных сталей и сплавов.
Точность прессованных профилей выше, чем прокатных. К
недостаткам прессования надо отнести большие отходы металла,
т.к. весь металл не может быть выдавлен из контейнера. Масса
прессостатка может достигать 40% от массы исходной заготовки.
Волочением называется процесс протягивания заготовки через
сужающуюся полость матрицы, площадь поперечного сечения
заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения
матрицы. Волочение, как правило, осуществляют в холодном
состоянии. Исходными заготовками служат прокатные или
прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их
сплавов. Вследствии того, что к заготовке при волочении
приложено тянущее усилие в отверстии волоки (очаге деформации) и
после выхода из нее металл испытывает растяжение. Сортамент
изделий, изготовляемых волочением, очень разнообразен: проволока
диаметром 0,002 - 10 мм и фасонные профили. Волочением калибруют
стальные трубы диаметрами от капиллярных до 500 мм, стальные
прутки диаметром 3-150мм. Волочение обеспечивает точность
размеров, высокое качество поверхности, получение очень тонких
профилей.
Штамповкой называют процесс изменения формы и размеров
заготовки с помощью специализированного инструмента-штампа. Для
каждой детали изготавливают свой штамп
Различают холодную штамповку и горячую объёмную штамповку.
Холодная штамповка в свою очередь подразделяется на объёмную
штамповку сортового материала и холодную листовую штамповку
листового материала. Холодная объёмная штамповка заключается в
выдавливании материала находящегося при обычной температуре в
полость матрицы для получения требуемой формы. При этом
применяется холодное выдавливание, холодная высадка и холодная
объёмная штамповка.
Наиболее широко распространена холодная листовая штамповка.
Достоинства листовой штамповки: I. Возможность получения деталей
минимальной массы при заданной их прочности и жесткости. 2.
Достаточно высокие точность размеров и формы. 3.Сравнительные
простота механизации и автоматизации, обеспечивающие высокую
производительность (30-40 тыс. деталей в смену). 4. Хорошая
приспосабливаемость к производству.
Толщина заготовки при холодной штамповке обычно не более 10мм
и лишь в сравнительно редких случаях более 20мм. Технологический
процесс получения деталей путём холодной штамповки содержит ряд
операций: обрезка, вырубка, гибка, вытяжка с утолщением стенки и
без, отбортовка, обжим, чистовая штамповка и др. Существуют
следующие виды штамповки: простого, последовательного и
совмещённого действия. Штамп последовательного действия
выполняет операции в различных позициях по направлению подачи,
так что для очередной операции заготовка перемещается на шаг
подачи. Штамп совмещённого действия все операции выполняет в
одной позиции без перемещения заготовки в направлении подачи.
Штамп простого действия - это штамповка, как правило, простых по
форме деталей или отдельных элементов детали (поэлементная
штамповка). Для обеспечения штамповки применяют оборудование -
пресса кинематического и гидравлического действия. В современном
приборостроении применяются и штамповочные пресса с числовым
программным управлением. Такое оборудование используется для
изготовления опытных образцов изделий.
Горячая объёмная штамповка - это вид обработки металлов
давлением, при котором формообразование поковки из нагретой
заготовки осуществляют с помощью штампа.
Штамповка вообще применяется в массовом и крупносерийном
производстве, а при организации группового производства и в
мелкосерийном производстве.
Виброобкатывание - это процесс обработки поверхностей детали
путём обкатывания их шариками или роликами из твердосплавного
материала под определённым давлением и с колебаниями вдоль линии
перемещения. Таким способом достигается существенное улучшение
качества поверхности, т.е. повышение точности, уменьшение
шероховатости и улучшение физических свойств материала. Применяя
данный процесс, возможно, создавать поверхности с требуемым
микрорельефом. Кроме того, этот процесс применяют и в
декоративных целях.