Тема № 10 ЗАГОТОВКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

План теми:

1. Види заготовок.

2. Виробництво виливків.

2.1. Загальна характеристика.

2.2. Методи отримання виливків.

2.2.1. Литво у піщано-глинисті форми.

2.2.2. Виготовлення виливків у металевих формах.

2.2.3. Виготовлення виливків литвом під тиском

2.2.4. Виготовлення виливків литвом по моделях, що виплавляються.

2.2.5. Виготовлення виливків литвом по моделях, що випалюються.

2.2.6. Виготовлення виливків литвом в оболонкові форми.

2.2.7. Виготовлення виливків відцентровим литвом.

3. Отримання заготовок методами пластичної деформації.

3.1.Загальна характеристика.

3.2.Отримання заготовок прокатуванням.

3.2.1.Сортамент прокату.

3.3. Отримання заготовок пресуванням.

3.4. Отримання заготовок волочінням.

3.5. Отримання заготовок куванням.

3.6. Отримання заготовок холодним штампуванням.

3.7. Отримання заготовок гарячим об`ємним штампуванням.

10.1. Види заготовок

В сучасному виробництві одним із основних напрямків розвитку технології механічної обробки являється використання чорних заготовок з економічними конструктивними формами, що забезпечують можливість використання найбільш раціональних та економічних способів їх обробки на металорізальних верстатах, тобто обробки із найбільшою продуктивністю і найменшими відходами металу в стружку.

Зниження трудомісткості наступних операцій механічної обробки заготовок, яке досягається раціональним вибором способу їх виготовлення, забезпечує ріст виробництва на тих же виробничих площах без суттєвого збільшення кількості устаткування та технологічної оснастки.

Основними видами заготовок в залежності від призначення деталей являються:

- виливки із чорних і кольорових металів;

- заготовки, отримані методами пластичної деформації.

9.2. Виробництво виливків

10.2.1. Загальна характеристика

Ливарне виробництво - основна заготівельна база сучасного машинобудування. Наприклад, у автомобілебудуванні деталі із литих заготовок складають 60-75% маси вантажного автомобіля. Двигуни більшості машин майже повністю збирають із литих деталей. Методами литва можна одержати заготовки машин масою від кількох грамів до сотень тонн; із товщиною стінки 0,5...500 мм і більше; з розмірами від декількох міліметрів до десятків метрів самої складної форми. Виробництво виливок в більшості випадків недороге і забезпечує високу якість.

Суть ливарного виробництва полягає в тому, що заготовки отримують заливанням рідкого металу в ливарну форму, порожнина якої відповідає їх розмірам і формі. Після кристалізації металу виливок видаляють із ливарної форми і направляють на подальшу обробку.

Для одержання виливків найбільш широко застосовуються такі матеріали: сірі, ковкі і високоміцні чавуни, вуглецеві та леговані сталі, сплави кольорових металів на основі алюмінію, міді, цинку, магнію, титану та інших.

Матеріали для одержання виливків повинні мати такі технологічні властивості, основними з яких є рідкотекучість, усадка, схильність до ліквації і газопоглинання.

Рідкотекучість - здатність рідкого металу цілком заповнювати щілиновидні порожнини ливарної форми і чітко відтворювати контури виливка. При гарній рідкотекучості метал заповнює всю порожнину форми, якою складною вона б не була; при недостатній - частково, створюючи недоливи у вузьких перетинах виливка. Рідкотекучість залежить від хімічного складу і температури сплаву, що виливається у форму. Фосфор, кремній і вуглець погращують її, а сірка погіршує. Сірий чавун має більше вуглецю, ніж сталь, і тому має кращу рідкотекучість. Підвищення температури рідкого металу поліпшує рідкотекучість, тому чим більшою є температура металу, тим більш тонкостінний виливок можна одержати.

Усадка - зменшення об`єму металу і лінійних розмірів виливкав процесі кристалізації металу і охолодження у твердому стані. Розрізняють об`ємну і лінійну усадки.

Об`ємна усадка супроводжується зменшенням об`єму металу при кристалізації, і тому в масивному перетині виливка може утворитися усадочна рихлота або усадочна раковина, тому що масивний перетин кристалізується останнім і в цьому перетині не вистачає металу.

Лінійна усадка супроводжується зменшенням лінійних розмірів при охолодженні затверділого виливка. Елементи конструкції ливарної форми чинять опір лінійній усадці металу, в результаті чого виникають внутрішні напруження, що можуть привести до коробління та утворення тріщин.

Ліквація - неоднорідність хімічного складу сплаву по перетину виливка.

Газопоглинання - здатність ливарних сплавів у рідкому стані розчиняти кисень, азот і водень. У ливарній формі газонасичений розчин прохолоджується, знижується розчинність газів, і вони, виділяючись із металу, можуть утворити в виливку газові раковини.

Отже, технологічні ливарні сплави повинні мати гарну рідкотекучість, малу усадку і не бути схильними до ліквації.

10.2.2. Методи отримання виливків

Для отримання виливків застосовують наступні способи

- литво в піщано-глинисті форми;

- литво у металеві форми (кокіль);

- литво по моделях, що виплавляються;

- литво по моделях, що випалюються;

- литво в оболонкові форми;

- відцентрове литво;

- литво під тиском;

- рідке штампування;

10.2.2.1. Литво у піщано-глинисті форми

Для виготовлення ливарної форми використовується ручне і машинне формування.

Формувальні суміші повинні мати такі властивості: вогнестійкість, пластичність, міцність, газопроникність, піддатливість і непригоряємість.

Вогнестійкість - здатність суміші не розм`якшуючись, витримати високі температури рідкого металу, що заливається в форму.

Пластичність - здатність суміші давати чіткий відбиток моделі (при виготовленні моделі) або стрижня.

Міцність - здатність ущільненої суміші зберігати форму без руйнування при транспортуванні готової форми і заливці її металом.

Газопроникність - здатність суміші пропускати через стінки форми і стрижень гази, що виділяються з металу.

Піддатливість - здатність суміші не перешкоджати лінійній усадці металу виливка.

Непригарність - здатність суміші не утворювати пригар піску на поверхні виливки.

Формувальні і стрижневі суміші виготовляють із кварцового піску і глини. Кварцевий пісок відіграє роль наповнювача, а глина – зв’язуючого матеріалу. Глина поліпшує такі властивості суміші, як вогнестійкість, міцність і пластичність, але погіршує газопроникність і піддатливість; кварцовий забезпечує гарну вогнестійкість і газопроникність.

Пригар попереджають введенням у суміш протипригарних добавок, таких як кам`яно-вугільний пил, тальк, графіт, що у вигляді припилу наносять на поверхню форми для чавунних виливків. Стрижні і порожнини форм для сталевих виливків фарбують протипригарними фарбами, які виготовляють із циркону, магнезиту, маршалиту.

Стрижні працюють у більш важких умовах, тому що вони оточені рідким металом з усіх боків. Тому стрижнева суміш повинна мати більш високу міцність, газопроникність і піддатливість. Для тонких і складних стрижнів у якості сполучної добавки використовують рідке скло, смоли, патоку та інше.

Піщано-глиниста форма є разовою і служить для виготовлення тільки одного виливка. Форма складається із двох напівформ, що утворюють порожнину, що має конфігурацію виливка, обмежену стінками напівформ і стрижнями встановленими на стрижневі знаки у формі. Для заливання рідкого металу у формі виготовляють вертикальні і горизонтальні канали, що утворюють ливникову систему. Схема ливарної форми показана на рис.10.1

 

Рис. 10.1. Ливарна форма

1 -стержень; 2 - нижня напівформа (опока); 4 - верхня напівформа (опока); 3 - штирі; 5 - випар; 6 - канал для відводу газів;7 - ливникова чаша; 8 - стояк; 9 - шлакоуловлювач; 10 - живильник.

Ливникова система складається із ливникової чаші 7, стояка 8, шлакоуловлювача 9 і живильників 10.

Ливникова система під час заливання повинна бути заповнена рідким металом, щоб повітря та шлак не попадали у порожнину форми.

Ливникова чаша зменшує динамічний напір струменя металу і частково відокремлює шлак. Стояк з`єднує ливникову чашу із шлакоуловлювачем. Шлакоуловлювач трапецеїдального перетину розміщується у верхній половині форми у площині рознімання, його призначення - він повинен затримати всі включення, не допустивши їх у порожнину форми. До ливникової системи відноситься також випар 5 - вертикальний канал, який служить для виходу повітря з порожнини форми при її заливанні, збирання спливаючого бруду та контролю заповнення форми металом.

Ручне формування використовується при виготовлення великих виливків (станини металорізальних верстатів, пресів, прокатних станів), а також у одиничному та дрібносерійному виробництві для виготовлення дрібних і середніх виливків.

Машинне формування застосовують у масовому і серійному виробництві дрібних і середніх виливків. Воно полегшує працю формувальника; підвищує продуктивність праці і точність виливків, забезпечує одержання взаємозамінних деталей

Недоліком виготовлення виливків у піщано-глинистих формах є невисока точність і недостатня якість поверхні; значні припуски на механічну обробку; утворення грубозернистої литої структури.

10.2.2.2. Виготовлення виливків у металевих формах

Метод полягає в тому, замість разової піщано-глинистої форми використовується металева форма (кокіль). Кокілі виготовляють із сірого чавуну, сталі, а також із кольорових сплавів. В порівнянні з піщано-глинистими формами кокілі мають приблизно в 60 разів більш високу теплопровідність, що забезпечує дрібнозернисту структуру виливків, а, відповідно, і міцність.

При кокільному литві відпадає необхідність у модельно-опочной оснащенні, у формувальних і стрижневих сумішах, що не тільки дає велику економію, але і знижує кількість пилу і поліпшує санітарні умови праці; підвищується точність і чистота поверхні виливка; обслуговування кокілей не вимагає робітників високої кваліфікації; значно підвищується продуктивність і зменшуються необхідні виробничі площі. Технологічний процес кокільного литва можна легко механізувати.

Поряд із перевагами в кокільного литва є і недоліки: висока вартість кокілей дозволяє використовувати їх тільки в серійному і масовому виробництвах; у виливках можуть утворюватись тріщини через непіддатливість металевого кокілю; поверхня чавунних виливок втрачає вуглець (вибілюється), тому необхідно проводити тривалу термічну обробку (відпалення). що удорожчує виробництво.

По конструкції розрізняють кокілі нероз’ємні витряхні (рис.10.2а), роз’ємні із горизонтальним (рис. 10.2б) і вертикальним (рис. 10.2в) роз`ємами.

Рознімні кокілі складаються із двох половин 6, що центруються направляючими штирями 10. Щоб уникнути коробління кокілю, на них виконують ребра жорсткості 5. Для прискореного охолодження на зовнішніх стінках відливають холодильні елементи у вигляді пальців 8. Отвір або внутрішню порожнину у виливку утворюють піщаний стрижень 1 або металевий 9. Метал заливають у ливникову чашу 3 і по стояку 4 ті живильникам 7 він заповнює порожнину форми 2. Оскільки металеві стрижні непіддатливі, для уникнення утворення у виливку тріщин їх видаляють із форми до початку усадки металу.

 

Рис.10.2. Металеві форми (кокілі).

Виготовлення виливків у кокілі складається із таких операцій: очищення кокілю від старого облицювання, нанесення вогнетривкого захисного покриття або фарбування робочої поверхні кокілю; складання форми з установкою стрижнів, заливання кокілю; витримка виливка у формі; розкриття кокілю і видалення з нього виливка.

Щоб уникнути відбілювання чавунних виливків підбирають хімічний склад чавуна, що забезпечує графітизацію в умовах підвищеної швидкості охолодження. З цією же метою перед заливанням чавуна кокіль нагрівають до 250...300 °С і час витримки виливків у кокілі скорочують до мінімуму.

10.2.2.3. Виготовлення виливків литвом під тиском

Суть методу полягає в тому, що рідким металом примусово заповнюють металеву прес-форму під тиском, що підтримують до повної кристалізації виливка. Тиск забезпечує швидке і гарне заповнення форми, високу точність і малу шорсткість поверхні виливка. Примусове заповнення виливка рідким металом виключає можливість утворення усадочних раковин і не вимагає встановлення прибутків; прискорена кристалізація металу в металевій прес-формі під тиском обумовлює утворення дрібнозернистої структури. Виливки, отримані цим методом, як правило, не мають припусків на механічну обробку і після видалення з форми є готовими деталями.

Литво під тиском здійснюють на компресорних та поршневих машинах високої продуктивності, що дають 200...400 виливків за годину.

На машинах з вертикальною холодною камерою стиску (рис. 10.3) розплав 4 заливають у камеру стиску 5 (положення 1). Верхній поршень 1 при опусканні давить на розплав і на нижній поршень 10, що при рухові вниз відкриває ливниковий канал 3. Метал заповнює порожнину 2 прес-форми, що складається з двох половин 6 і 7. Об`єм рідкого металу повинен бути більшим за об`єм порожнини форми, щоб між верхнім і нижнім поршнем залишався надлишок металу. Тиск верхнього поршня підтримують до повної кристалізації виливка, після чого прес-форму розкривають і виливок 9 разом із ливником 10 виштовхують із форми штовхальниками 8. Нижній поршень виштовхує назовні надлишок металу 11.

 

Рис. 10.3 Схеми поршневих машин для литва під тиском:

а) з гарячою камерою стиску; б) з горизонтальною холодною камерою стиску; в) з вертикальною холодною камерою стиску;

На рис. 93 в) приведена схема роботи поршневої машини із гарячою камерою стиску. Чавунний тигель 13 із рідким металом увесь час підігрівають знизу газом через форсунку 21. Перед заливанням прес-форму 19 закривають і мундштук 18 з`єднується з каналом 17. При верхньому положенні поршня 16 через отвір 14 сплав наповнює камеру стиску 15 і канал. При русі вниз поршень впресовує рідкий метал у порожнину форми. Після затвердіння металу тиск знімають, поршень рухається вверх, форму розкривають і штовхальники 20 виштовхують виливок.

У машин із холодною камерою поршень контактує з розплавом протягом короткого проміжку часу і тому мало зношується. Тут можна значно підвищити тиск, що гарантує високу якість виливків. Якщо у машині із гарячою камерою стиску тиск досягає 20 МПа, то в машинах із холодною камерою стиску при литві алюмінієвих і мідних сплавів тиск може досягати 100...300 МПа.

10.2.2.4. Виготовлення виливків литвом по моделях, що виплавляються

Суть методу полягає в тому, що cпочатку виготовляється модель із легкоплавкого матеріалу, яка покривається тонкою керамічною оболонкою. Далі модель виплавляється, а порожнина, що утворилася, заливається рідким металом. Отримані виливки настільки точні, що об`єм механічної обробки зменшується на 80...100% та в 1,5...2 рази скорочуються витрати рідкого металу.

 Технологія одержання виливків литвом по моделях , що виплавляються , включає наступні етапи: а) виготовлення пресформи для відливки моделі; б) одержання легкоплавкої моделі у пресформі; в) виготовлення нероз'ємної разової форми по легкоплавких моделях; г) виплавляння моделей із форми; д) випал форми; е) заливання форми металом і вибивка готових виливків.

Для виготовлення пресформи для моделі виконують еталон відливки із латуні або сталі. Еталон запресовується в легкоплавкий сплав, після видалення еталона отримують пресформу із двох половин, в яких вирізають литникову систему.

У пресформу під тиском заливають легкоплавку суміш парафіну і стеарину, також використовується віск, церезин, каніфоль. Після охолодження модель видаляють. Легкоплавка модель на відміну від звичайної є точною копією виготовленої деталі: вона нероз'ємна, має усі внутрішні порожнини, отвори, різьблення і не має стрижневих знаків.

 

Рис. 10.4. Литво по моделях, що виплавляються

На рис. 10.4 приведене креслення деталі , що відливається, і нероз'ємної моделі, що відрізняється від неї наявністю живильника 2. Моделі живильниками «припаюють» до загального легкоплавкого стояка 3, і в результаті одержують блок моделей.

Потім на блок наносять методом занурення тонкими шарами суміш 4 із вогнетривких матеріалів, таких, як молотий маршалит із содовим рідким склом або етилсилікатом товщиною 2,5...3 мм.

Для виготовлення ливарної форми, готовий блок моделей занурюють у вогнетривку суміш, що представляє собою суспензію маршалиту (60...70 %) у гідролизованім етилсіликаті (30...40 %) для утворення тонкої вогнетривкої плівки суміші 4. Ця ж суміш заповнює всі порожнини й отвори в моделях, створюючи стрижні. Для зміцнення вогнетривкої плівки блок моделей посипають дрібним сухим кварцовим піском 5. Прилипаючи до сирої плівки, пісок утворює вогнетривкий шар, який висушують на повітрі, або в аміачній камері для прискореного хімічного сушіння. Коли шар висихає, операції занурення, посипання піском і сушіння повторюють від 3 до 5 разів. Після сушіння останнього вогнетривкого шару одержують форму у вигляді багатошарової оболонки з заформованими легкоплавкими моделями. Форму поміщають у сушильну шафу і витримують при температурі більш 100 °С або занурюють у гарячу воду. Моделі й елементи ливникової системи (стояк і живильники) плавляться і випливають із форми. Для виплавлення залишків модельної суміші з порожнини, а також для зміцнення оболонки отриману ливарну форму в металевій шухляді 6 засипають металевим дробом і поміщають у термічну піч, де обпалюють при температурі 800... 900 °С. Заливку металу роблять у гарячу форму, що дає можливість одержувати тонкостінні виливки складної конфігурації. Вибивку виливків і відділення ливників здійснюють на віброустановках.

10.2.2.5. Виготовлення виливків литвом по моделях, що випалюються

Для виготовлення випалюваних моделей використовують пінополістирол, що у 50... 100 разів легше деревини, легко ріжеться гарячим дротом і легко склеюється. Склеюванням можна одержати полістиролові випалювані моделі самої складної конфігурації. Цей метод відрізняється великою точністю й економією металу через відсутність формувальних ухилів.

 

Рис. 10.5. Литво по випалюваних моделях

На рис.10.5 приведене креслення виливка 1 і випалюваної пінополістирольної моделі 3 із приклеєними до неї пінополістирольними елементами ливникової системи 2, Модель із ливниковою системою заформовують піщано-глинистою сумішшю 4 у металевій шухляді 6. Під час заливання модель із ливниковою системою залишається у формі і рідкий метал 5 випалює їх і одночасно заповнює порожнину форми.

10.2.2.6. Виготовлення виливків литвом в оболонкові форми

Литво в оболонкові форми - спосіб виробництва точних виливок, при якому форма виконується у вигляді оболонок. Такі форми для дрібних виливок виготовляють із дрібного кварцевого піску, що є наповнювачем. В якості сполучного матеріалу використовуються фенольні термореактивні смоли.

Виготовлення оболонкової форми виключає потребу в опоках, різко знижує витрати формувальної суміші, легко механізується й автоматизується.

Використання формувальної суміші, що складається з 92...95 % дрібного кварцового, магнезитового або цирконієвого піску і 4...6 % термореактивних фенолформальдегидних смол, забезпечує малу шорсткість поверхні і більш високу точність виливків (5...8 класу), в порівнянні з виготовленими у піщано-глинистих формах, тому що оболонка твердіє на моделі і зберігає її розміри.

Литво в оболонкові форми застосовують у крупносерійному і масовому виробництвах при одержанні відповідальних фасонних дрібних і середніх виливків із різних сплавів.

Технологія виготовлення оболонкової форми (рис. 10.6) починається з нанесення пульверизатором на металеву модельну плиту розділювальної суміші, що полегшує зняття оболонки. Потім модельну плиту нагрівають в електричній печі до температури 200...220 °С (мал. 6а), установлюють над бункером і закріплюють моделлю вниз (мал. 6б). Бункер перевертають на 180°, і формувальна суміш падає на нагріту модельну плиту (мал. 6в). При витримці протягом 20...30 із смола плавиться і, обволікаючи тонкою плівкою дрібні зерна піску, утворить оболонку товщиною 6...8 мм. Бункер повертають у вихідне положення, і формувальна суміш , що залишилась , падає на його дно (мал..5г). Зняту з бункера модельну плиту з неміцною оболонкою відправляють в електричну піч з температурою біля 350 °С (мал. 6д). Тут смола протягом 90...180 с. полімеризується і незворотньо твердіє, створюючи міцну оболонкову напівформу. По такій же технології виготовляють іншу напівформу.

 

Рис.10.6. Послідовність виготовлення оболонкової форми

/ 2 3.4 2

 

 

Рис. 10.7. Модельна плита з оболонковою напівформою.

 

Рис. 10.8. Зібрана форма при заливці

Для зняття готової оболонкової напівформи (рис. 10.7) модельна плита 1 із закріпленою напівмоделлю 2 постачена штовхальниками 4, що знаходяться на рівні плити, і штовхальниками 2, що виступають із неї й утворять у напівформі заглиблення.. На інший модельній плиті (тут не показано) штовхальники розташовані на декілька міліметрів нижче площини рознімання, щоб утворити виступи на другій напівформі проти заглиблень на перший. За допомогою цих виступів і заглиблень фіксують положення напівформ при складанні оболонкової форми. При натисканні на плиту 6 штовхальники виймають напівформу 5 із модельної плити. В одній із напівформ на стрижневі знаки встановлюють стрижень, закривають іншою напівформою, скріплюють їх скобами, струбцинами або склеюють по площині рознімання.

Зібрану оболонкову форму 7 поміщають у металеву шухляду 8, засипають великим піском або чавунним дробом 9 і заливають металом (рис.10.8). До моменту повної кристалізації металу виливка смола із суміші вигорає, форма і стрижні втрачають міцність і легко руйнуються, звільняючи виливок при вибивці.

10.2.2.7. Виготовлення виливків відцентровим литвом

Сутність методу полягає в тому, що рідкий метал заливають в ливарну форму, що обертається із визначеною швидкістю протягом усього часу кристалізації металу виливка. При цьому метал відцентровою силою притискається до стінок форми, що забезпечує одержання щільних, із підвищеною міцністю виливків, тому що гази і шлак, що мають меншу щільність, в результаті сепарації витискаються у внутрішні порожнини виливка і потім їх видаляють при механічній обробці.

Вісь обертання форми може бути горизонтальною, вертикальною і похилою. Якщо діаметр виливка значно менше її довжини (труби, гільзи, втулки), то вісь обертання форми розміщають горизонтально (рис. 10.9а). Якщо ж діаметр виливка більше, ніж її висота (колеса, шківи, шестірні), то вісь обертання розташовують вертикально (рис. 10.9б). В обох випадках вісь виливка збігається з осою обертання форми і внутрішньої порожнини утворюється без стрижнів, а товщина стінки виливка визначається кількістю металу, що заливається. Цей спосіб використовують при виготовленні виливків, що мають форму тіла обертання. При виготовленні дрібних фасонних виливків вісь обертання форми може не збігатися з віссю виливка. У цьому випадку внутрішні порожнини утворять за допомогою стрижнів, а метал заливають у центральний загальний ливник, із якого по радіально розташованих живильниках він потрапляє в порожнину форми (рис. 10.9в).

 

Рис.10.9. Схеми відцентрового литва

Використання високопродуктивних відцентрових установок, відсутність стрижнів і робіт, зв'язаних із їхнім виробництвом, набагато підвищує продуктивність праці, а відсутність ливникової системи і прибутків значно заощаджує метал.

Відцентрове литво застосовують у масовому, серійному й одиничному виробництві виливків із різних сплавів. Цим способом відливають труби, втулки циліндрів, гільзи автотракторних двигунів, заготовки поршневих кілець, шестерні, шківи, гарматні стволи, а також одержують двошарові (біметалічні) виливки, по черзі заливаючи форму різними сплавами.

Відцентровий спосіб одержання литих чавунних труб є найпоширенішим.

На рис.10.9г приведена схема відцентрової машини. Металева форма 3 обертається електродвигуном 7 і прохолоджується водою. Форма встановлена на рельсовому візку з ухилом 2...5". Рідкий чавун із ковша 5 по нерухомому жолобі 4 потрапляє у форму. Форма, крім обертання, у міру заповнення металом переміщається вліво. У крайньому лівому положенні форма продовжує обертатися до повної кристалізації металу. Потім форма повертається у вихідне положення вправо, а труба разом із стрижнем 2 (утворюючий розтруб труби) віддалиться з форми кліщами вліво.

У труболиварних цехах успішно експлуатують лінії відцентрового литва чавунних труб діаметром 80...125, 100...150 і 200...300 мм з автоматичними установками для виготовлення стрижнів розтруба. Поверхня труб при цьому утворюється вибіленою, і виникають значні внутрішні напруги. Тому після видалення з форми труби відпалюють при температурі 850...920 °С.

9.3. Отримання заготовок методами пластичної деформації

10.3.1. Загальна характеристика

Обробка металів тиском основана на використанні однієї із основних властивостей металів - пластичності. Для підвищення пластичності і зменшення опору деформуванню матеріалу метали і сплави нагрівають до певної температури. Для кожного металу і сплаву існує такий температурний інтервал (діапазон температур), в якому забезпечуються оптимальні умови гарячої обробки тиском.

При нагріві також необхідно забезпечити найменше окислення, відсутність перегріву і перепалу матеріалу. Нагрів заготовок виконують в нагрівальних печах та електричних нагрівальних пристроях.

Основними методами виробництва заготовок при використанні пластичної деформації являються:

- прокатування;

- пресування;

- волочіння;

- кування;

- листове штампування

- об`ємне штампування;

9.3.2. Отримання заготовок прокатуванням

Прокатування - вид обробки тиском, при якому заготовка обтискується двома валками, що обертаються Основні види прокатування - поздовжнє, поперечне і поперечно-гвинтове.

При поперечному прокатуванні (рис.10.10а) заготовка переміщується перпендикулярно до осі валків, що обертаються в протилежних напрямках.

При поперечному прокатуванні (рис. 10.10б) валки з паралельними осями обертаються в одному напрямку і обертають заготовку, яка деформується, переміщуючись вздовж осі валків.

Поперечно-гвинтове прокатування здійснюється за допомогою валків, що розміщені під кутом і обертаються в одному напрямку (рис. 10.10в).

 

Рис.10. 10. Методи прокатування.

Таким методом одержують вироби з поперечними перерізами та формою сталими по довжині, наприклад, рейси, труби, швелери; спеціальними методами прокатування отримують колеса.

10.3.2.1.Сортамент прокату

Профілем прокатаного виробу називається форма його поперечного січення.

По сортаменту продукція прокатного виробництва ділиться на такі групи:

- сортовий прокат;

- листовий прокат;

- труби;

- спеціальний і періодичний прокат.

Сортова сталь ділиться на профілі загального призначення - кругла, полосова, квадратна, кутова, швелери, двохтаврові балки (рис.10.9а) і профілі спеціально призначення - рейки і профілі для машинобудування (рис.10.9б).

 

Рис.10.11. Види сортаментів прокату

До спеціальних видів прокату відносяться вагонні колеса, кулі, періодичний прокат, гнуті профілі (рис.10.11 в,г,д).

9.3.3. Отримання заготовок пресуванням.

Пресування - високопродуктивний і економічний спосіб обробки металів і сплавів, яким можна отримати суцільні і пустотілі профілі.

Метод пресування полягає у видавлюванні нагрітого металу, що знаходиться у замкнутому об'ємі через отвір у матриці. Форма поперечного перерізу профілю відповідає формі поперечного перерізу матриці (рис. 10.12).

 

Рис.10.12. Схема пресування

Пуансон 1 (рис.12 б) передає тиск на заготовку 3, що знаходиться в контейнері 4 через пресшайбу 2. Профіль видавлюється через отвір в матриці 5

Пресуванням можна обробляти як пластичні, так і малопластичні сплави: мідні, алюмінієві, магнієві, титанові, вуглецеві та леговані сталі. Пресуванням отримують прутки діаметром 5...250 мм, дріт діаметром 5...10 мм, трубі діаметром 20...400 мм та інші профілі (рис. 10.13)

 

Рис.10.13. Профілі, що отримуються пресуванням

10.3.4. Отримання заготовок волочінням

Волочіння - протягування заготовки через отвір у волочильній камері

Волочіння полягає в протягуванні прокатаних або пресованих заготовок через отвір в матриці (волоці), поперечне січення якого є меншим за поперечне січення заготовки. Волочіння в основному використовують для перерозмірювання сортового прокату (тонка друт, калібрований прокат тощо). Волочіння виконують із змащуванням. Для отримання профілів необхідних розмірів волочіння виконується за кілька проходів.

Схема волочіння та форми профілів, що отримуються цим методом, показані на рис. 14.

 

Рис. 10.14. Схема волочіння

10.3.5. Отримання заготовок куванням

Кування - процес деформування нагрітої заготовки між верхнім і нижнім бійками молота або преса з допомогою універсального інструменту. Кування може бути машинним або ручним. Ручне кування в основному застосовується для ремонтних робіт.

Основними операціями кування є протягування, осадка, прошивка, гнуття, закручування, рубання, показані на рис. 15.

 

Рис.10.15. Операції кування

а).- протягування; б) - осадка; в) - г) - прошивання; е) гнуття; ж) - закручування; з) - рубання.

10.3.6. Отримання заготовок холодним штампуванням

Операції холодного штампування ділять на дві групи: розділювальні та формозмінюючі. До розділювальних відносяться операції, в результаті яких відбувається повне або часткове відділення однієї частини матеріалу від другої по замкнутому або незамкнутому контуру; а до формозмінюючих - операції, в результаті яких відбувається зміна форми і розмірів заготовки

До розділювальних операцій відносяться відрізання, вирубування, пробивання, надрізування, обрізування.

Відрізання - відділення однієї частини матеріалу від другої по незамкнутому контуру на ножницях або в штампах .

Формозмінюючі операції - гнуття, витяжка, холодне видавлювання, холодна висадка, холодна формовка.

Витяжка – отримання пустотілої деталі із замкнутим контуром.

Холодне видавлювання, холодна висадка і холодна формовка – процеси отримання штамповок при пластичній деформації металу в полості штампа. Цими методами отримують болти, гвинти, гайки, шурупи, деталі складної форми.

10.3.7. Отримання заготовок гарячим об`ємним штампуванням

Об`ємне штампування - процес виготовлення поковки в штампові, робоча порожнина якого відповідає формі поковки.

Об`ємне штампування виконується в відкритих і закритих штампах.

 

Рис. 10.16. Схеми штампування.

Використовують для надання необхідної форми заготовкам.