Заготовки прямоугольного сечения предназначенные для прокатки толстого листа называются

Обновлено: 05.10.2024

Развитие промышленного дизайна в стране в значительной мере определяется ростом объема производства металлов, расширением производства оборудования для обработки металлов и повышением их качественных показателей. От качества металлов и изделий изготовленного из них зависит уровень и высококлассность дизайна. Знание закономерностей обработки металлов давлением помогает выбирать наиболее оптимальные режимы технологических процессов, требуемое основное и вспомогательное оборудование и технически грамотно его эксплуатировать.

Металлургическое производство подразделяется на две основные стадии. В первой получают металл заданного химического состава из исходных материалов. Во второй стадии металлу в пластическом состоянии придают ту или иную необходимую форму при практически неизменном химическом составе обрабатываемого материала. В реферате будет рассмотрена суть каждого метода

Способность металлов принимать значительную пластическую деформацию в горячем и холодном состоянии широко используется в технике. При этом изменение формы тела осуществляется преимущественно с помощью давящего на металл инструмента. Поэтому полученное изделие таким способом называют обработкой металлов давлением или пластической обработкой. Ниже будут описаны оборудование которое используется при изготовлении изделий из металла.

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. В реферате будут приведены технологии изготовления различных изделий из металлов методом обработки давлением. К реферату будут приложены видеофильмы с демонстрацией цеховых помещений.

Различают следующие основные способы обработки металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, свободная ковка, штамповка. Ниже будут подробно описаны основные методы обработки металлов давлением.

Прокатка металла

Суть метода прокатки

— это обжатие заготовки между вращающимися валками. Валки могут быть гладкими — для прокатки листов и лент; и с вырезками (ручьевые) — для получения деталей фасонного профиля. Различают горячую (с подогревом заготовки) и холодную прокатку. Комплекс оборудования, с помощью которого производится прокатка, называется прокатным станом.

Оборудование для прокатки

Прокатные станы подразделяют по характеру процесса прокатки и выпускаемой продукции на блюминги, слябинги, листопрокатные, проволочные, сортовые, трубопрокатные и специальные.

На блюмингах производят крупные квадратные заготовки — блюмы. Из блюмов на сортопрокатных станах получают сортовой прокат с сечениями в виде квадрата, круга, прямоугольника, треугольника, сегмента, ромба, уголка, швеллера, тавра, двутавра и др.

На слябингах прокатывают крупные прямоугольные заготовки — слябы, из которых затем на листопрокатных станах производят более мелкие прямоугольные заготовки и листы.

Проволочные станы предназначены для получения проволоки диаметром 5—10 мм.

На трубопрокатных станах получают бесшовные и шовные (сварные) трубы. С помощью специальных станов прокатывают самые различные заготовки, например железнодорожные колеса, вагонные оси и т. д.

Классификация прокатных станов по назначению

Производство проката разделяется на две основные стадии:

1)получение полупродуктов (блюмов, слябов и заготовок) из слитка,

2)получение готовых изделий из полупродуктов.

Прокатные станы классифицируются по назначению и по взаимному расположению валков в рабочей клети стана.

Двухвалковые (дуо) нереверсивные клети применяются в непрерывных станах для прокатки проволоки, сортовых профилей, тонких полос.

Двухвалковые реверсивные клети применяются в блюмингах и слябингах. Трехвалковые (трио) клети всегда не реверсивные. Применяются в сортовых и листовых станах.Четырехвалковые (кварто) клети применяются при прокатке броневых плит, толстых листов. Шестивалковые клети с двумя рабочими валками и четырьмя опорными валками ввиду большой жесткости станины и меньшего прогиба рабочих валков служат для холодной прокатки тонких полос. Двенадцати- и двадцативалковые клети имеют два рабочих валка и применяются для прокатки тончайших лент.

Универсальные балочные клети, кроме горизонтальных, имеют неприводные вертикальные валки.

Технология основных видов проката

а) Сортовой прокат

Исходной заготовкой при прокатке являются слитки: стальные – весом до 60 т, из цветных металлов – до 10 т. Первой операцией при прокатке является прокатка слитка в горячем состоянии на обжимных дуо-станах – блюмингах. Полученная после прокатки на блюминге заготовка называется блюмом. Размеры сечения блюмов от 450´450 до 150´150 мм. Блюмы после дополнительного нагрева прокатываются на сортовых станах, в которых заготовка проходит ряд калибров для получения нужной формы поперечного сечения.

б) Листовой прокат

При прокатке толстых листов вначале стальной слиток массой до 45 т в горячем состоянии деформируется на обжимном стане – слябинге. Полученный полуфабрикат – сляб – имеет прямоугольное сечение толщиной 65–300 мм и шириной 600–1000 мм. Сляб прокатывается (после второго нагрева) в толстый лист.

При горячей прокатке листов их пропускают через окалиноломатель, в котором окалина дробится и смывается водой под давлением. Затем лист проходит через чистовую группу клетей.

Листы тоньше 2 мм в горячем состоянии прокатывать сложно, т. к. они быстро охлаждаются. Такие листы получают холодной прокаткой.

в) Прокатка труб

При прокатке бесшовных труб первой операцией является прошивка, т.е. образование отверстия в заготовке в горячем состоянии. Получаемая заготовка трубы называется гильзой.

Последующую прокатку гильзы в трубу требуемого диаметра и толщины стенки производят на раскатных станах: автоматических или пилигримовых (периодических).

На автоматическом стане прошитую гильзу 1 раскатывают между двумя валками 2 на оправке 3. Оправку закрепляют на длинном стержне 4.

На пилигримовом стане два валка 1 имеют круглый калибр переменного сечения. Гильза 2 на оправке 3 подается в валки навстречу их вращению. В процессе прокатки непрерывно чередуются прямой и обратный ходы. При прямом ходе происходит подача гильзы в момент возникновения наибольшего зазора между валками. Процесс обжатия трубы происходит при обратном ходе.

г) Получение специальных видов проката

Прокатка шестерен с осевой подачей заготовки

Образование зубьев при прокатке с осевой подачей заготовки осуществляется перемещением нагретой в кольцевом индукторе заготовки между двумя вращающимися зубчатыми валками, модуль которых равен модулю прокатываемой шестерни. Прутковую прокатку шестерен применяют для обработки прямозубых и косозубых шестерен с небольшим модулем (£6 мм) и диаметром £200 мм.

Прокатка шестерен с радиальной подачей валков

При этом способе нагретую заготовку закрепляют в оправке между двумя вращающимися зубчатыми валками. Заготовке сообщают принудительное вращение с определенной скоростью, соответствующей передаточному числу между валками и прокатываемой шестерней, а затем валки сближают. При этом зубья валков углубляются в заготовку.

Полученные на заготовке зубья, обкатываясь в зацеплении с зубьями валков, получают эвольвентный профиль.

Схема прокатки шаров шарикоподшипников на стане поперечно-винтовой прокатки

Валки вращаются в одну сторону. Заготовка при прокатке получает вращательное и поступательное движение. Ручьи валков выполнены по винтовой линии.

Прокатка заготовки на колесопрокатном стане

В обработке заготовки участвуют до пяти – семи валков, из которых одни являются приводными, другие – холостыми.

После прокатки заготовку подвергают обработке на металлорежущих станках и термической обработке – закалке и отпуску.

Производство гнутых профилей

Гнутые профили получают путем холодной гибки из ленты или листа на роликогибочных станах.

Толщина ленты равна 0,5–20 мм. Сортамент гнутых профилей отличается от сортамента фасонного проката:

1. Сложностью профиля.

2. Легкостью конструкции.

3. Безотходной технологией.

Оборудование для изготовления тонкостенных гнутых профилей аналогично оборудованию непрерывного прокатного стана прокатных клетей.

Однако процесс гиба на этих станах не является процессом прокатки, т. к. при прокатке в каждой клети изменяется не только форма поперечного сечения проката, но и размеры профиля: площадь поперечного сечения и длина.

При гибе изменяется только форма сечения профиля.

Волочение

Суть метода волочения

Волочение металла — это протягивание изделия круглого или фасонного профиля через отверстие волочильного очка (волоку), площадь выходного сечения которого меньше площади сечения исходного изделия. Волочение выполняется тяговым усилием, приложенным к переднему концу обрабатываемой заготовки. Данным способом получают проволоку всех видов, прутки с высокой точностью поперечных размеров и трубы разнообразных сечений.

Обработка металла волочением находит широкое применение в металлургической, кабельной и машиностроительной промышленности. Волочением получают проволоку с минимальным диаметром 0,002 мм, прутки диаметром до
100 мм, причем не только круглого сечения, трубы главным образом небольшого диаметра и с тонкой стенкой. Волочением обрабатывают стали разнообразного химического состава, прецизионные сплавы, а также практически все цветные металлы (золото, серебро, медь, алюминий, и др.) и их сплавы. Изделия, полученные волочением, обладают высоким качеством поверхности и высокой точностью размеров поперечного сечения. Если изделию требуется придать в основном эти характеристики, то такой вид обработки называют калибровкой.

Волочение чаще всего выполняют при комнатной температуре, когда пластическую деформацию большинства металлов сопровождает наклеп. Это свойство в совокупности с термической обработкой, используют для повышения некоторых механических характеристик металла. Так, например, арматурная проволока диаметром 3. 12 мм из углеродистой конструкционной, стали
(0,70. 0,90%С) при производстве ее волочением обеспечивает предел прочности 1400. 1900 МПа и предел текучести 1200. 1500 МПа.

Волочение выгодно отличается от механической обработки металла резанием
(строганием), фрезерованием, обточкой и пр., так как при этом отсутствуют отходы металла в виде стружки, а сам процесс заметно производительнее и менее трудоемок.

Волочением можно изготовлять полые и сплошные изделия часто сложного поперечного сечения, производство которых другими способами не всегда представляется возможным (например, тонкие изделия, прутки значительной длины).

Операция прокатки заключается в том, что металл обжимается между вращающимися валками прокатных станов.

Прокатка — самый массовый способ обработки металлов давлением. Количество выпускаемого металлургическими заводами прокатанного металла служит одним из важнейших показателей уровня развития металлопромышленности в стране.

Прокаткой получают рельсы, строительные балки разнообразного сечения, листы разной толщины, прутковый материал, трубы, т. е. основную продукцию для развития многих видов промышленности, строительства и транспорта.

Как следует из схемы, два валка, установленных на расстоянии h (щель), вращаясь в разные стороны, захватывают благодаря трению заготовку, имеющую высоту Н, которая проходит между валками по направлению стрелки. В процессе прохода между валками высота заготовки Н уменьшается до h , а длина увеличивается. Величина Н- h называется абсолютной величиной сжатия , а отношение ( H - h )/ H * 100% — степенью обжатия , или относительным обжатием .

На рис. 2 показаны валки для прокатки листов и профилей. Группа валков, установленных в станине, образует так называемую клеть.

Несколько оборудованных специальными вспомогательными устройствами соединенных между собой клетей составляют прокатный стан.

Станы, в зависимости от изготовляемой продукции, бывают листопрокатные (производство листов), сортопрокатные (производство балок, прутков, полос), трубопрокатные (производство труб), рельсобалочные и специальные.

Прокатные станы различаются также в зависимости от того, в каком состоянии обрабатывается металл — в горячем или холодном.

В зависимости от количества валков прокатные станы бывают двухвалковые, трехвалковые, многовалковые. Станы называются реверсивными , если прокатка производится как в одном, так и в обратном направлении.

За последние два десятилетия советские конструкторы создали много прокатных станов с высокой производительностью и очень большой скоростью прокатки. Стан для прокатки тонкой ленты может выдать до 35 м/сек готовой продукции. Металл движется здесь со скоростью 125 км/ч, т. е. со скоростью самого быстрого поезда.

Прокатные станы большой мощности, предназначенные для предварительной обжимки крупных слитков, называются блюмингами и слябингами. Блюминги с диаметром валков от 840 до 1150 мм позволяют получать продукцию в виде обжатых слитков сечением от 140 х 140 до 450x450 мм. Такие обжатые слитки квадратного сечения (блумсы) весят до 10—12 т и более.

Слябингами называются мощные станы для прокатки листовых заготовок толщиной до 250 мм и длиной до 5 м. Как блюминги, так и слябинги обладают огромной производительностью от 1,5 до 2 млн. 1 слитков в год.

Необходимость получения больших слитков объясняется тем, что растущая потребность в металле заставляет увеличивать размеры печей, разливка же стали из больших печей в мелкие изложницы сопровождается трудностями и невыгодна экономически.

Виды проката. Металл, подвергнутый обработке прокаткой, называется прокатом. Прокат делится на следующие основные виды: листовой, сортовой, трубы.

- по качеству исходного материала, т. е. в зависимости от того, какая сталь подвергалась прокатке — обыкновенная или повышенного качества;

- сталь листовая декапированная, т. е. мягкая и пластичная, с повышенным сопротивлением коррозии после отжига и травления, употребляемая как заменитель цветных металлов;

Сортовой прокат различают по форме и размерам поперечного сечения, по отделке поверхности и термической обработке, которой подвергался данный вид проката, т. е. отожженный прокат, без отжига, нормализованный и т. д.

В промышленности все чаще применяют профильный листовой прокат, а также прокат с периодически изменяющимся по длине профилем. Такой прокат применяют в качестве заготовки для штамповки, что позволяет уменьшить отходы металла и значительно снизить трудоемкость при изготовлении изделий.

Рис. 3. Основные виды профилей проката: а — квадратная сталь, б — круглая сталь, nbsp; в — полосовая сталь, nbsp; г — треугольная, опальная, полукруглая, сегментная, д — угловая сталь неравнобокая и равнобокая, е — швеллеры, ж — двутавровая сталь, э — тавровая сталь, и — рельсы, к — зето вая сталь, л — колонная сталь

Способом, показанным на рис. 4, прокатывают жидкий металл, который из ковша 1 через желоб 2 направляют в воронку 4 между двумя вращающимися валками 3, охлаждаемыми водой.

Особой отраслью прокатки является производство труб, которые широко используют в машиностроении, строительстве зданий, в разведочном бурении, для водо-, нефте- и газопроводов и т. д.

Огромной потребностью народного хозяйства в производстве труб вызвано изобретение станов сверхвысокой скорости. Самой высокой в мире скоростью обладают агрегаты печной сварки труб, работающие на Челябинском и Таганрогском металлургических заводах. Ежеминутно Стан выдает 500 м водопроводных труб.

Ширина полос должна соответствовать диаметру изготовляемых труб. Кромки полос скашивают на кромкострогальных станках так, чтобы при наложении одной кромки на другую толщина стенок сварной трубы была одинаковой. Затем следует нагревание полос, загибка их в трубу, протягивание через воронку на волочильном стане и сваривание.

В последнее время применяется новый, более производительный метод — спиральная сварка, при которой полоса свертывается спиралью и соприкасающиеся кромки свариваются с помощью специального сварочного аппарата.

получения отверстия в болванке с помощью конических валков и оправки (рис. 5); последующей прокатки полученной заготовки, нагретой до 1100—1200° С на специальном стане. Тонкостенные трубы изготовляют волочением заготовок на подвижных или неподвижных оправках.

Трубы различают не только по способу производства, но и по ряду других признаков: по материалу, диаметру, толщине стенок, по длине, термической обработке, состоянию поверхности (без покрытий и с покрытиями), по химической стойкости и назначению.

Прокатка. Сущность способа. Схемы прокатки. Устройство прокатного стана. Валки
прокатного стана. Типы валков. Заготовительные и сортовые прокатные станы. Получение
полупродукта. Блюмы и слябы. Последовательность прокатки. Классификация конечной
продукции прокатного производства. Получение сортового проката. Понятие о
сортаменте. Изготовление сортового проката, периодического и листового проката,
бесшовных и сварных труб. Производство гнутых профилей. Сущность способа.
Исходные заготовки и применяемое оборудование. Технологические возможности.
Производство профилей прямым и обратным прессованием. Сущность способов.
Применяемое оборудование. Получаемая продукция. Производство профилей
волочением. Сущность способа. Исходные заготовки и применяемое оборудование.
Волочение на барабанных и цепных волочильных станках. Получаемая продукция – 2
часа.

СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ:
прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка и специальные способы.
I. Прокатка – технологический процесс получения заготовок или деталей в результате
пластической деформации холодного или нагретого металла исходной заготовки
вращающимися валками
Исходная заготовка – слитки, блюмы, слябы.
Инструмент прокатки – прокатные валки.
Оборудование – прокатные станы, нагревательные печи.
Основные виды прокатки: продольная, поперечная и поперечно-винтовая
При
продольной
прокатке
(а)
поступательно
перемещающаяся заготовка деформируется между двумя
валками, вращающимися в разные стороны.
1 – заготовка; 2 – валок; 5 – продукция проката (лист)

При поперечной прокатке (б) валки, вращаясь в одном
направлении, придают вращение заготовке и деформируют её,
постепенно втягивая между собой.
При поперечно-винтовой прокатке (в) валки расположены
под углом α друг к другу (α = 4…14о) и сообщают заготовке
винтовое (т.е. вращательное и поступательное) движение.
Прокатка выполняется в холодном и в горячем состояниях
1 – заготовка;
2 – валок;
3 – оправка;
4 – стержень;
6 – продукция проката (шарик);
7 – продукция проката (труба)

ПРОДУКЦИЯ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Прокатке подвергают около 90% всей выплавляемой стали и бόльшую часть
цветных металлов и сплавов.
Продукцией прокатки являются заготовки, которые получают из выпускаемых
стандартных профилей.
Профилем называется форма поперечного сечения полученного изделия.
Совокупность различных профилей разного размера называется сортаментом.
Сортамент выпускаемых стандартных профилей
основные группы:
-
можно разделить на четыре
сортовой прокат;
листовой прокат;
трубный прокат (бесшовные и сварные трубы);
специальный прокат: периодические и гнутые профили, детали машин (винты,
зубчатые колеса, шарики для подшипников).

ПРОДУКЦИЯ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
а – Сортовой простой
круглую и квадратную сталь (а и б) выпускают с диаметром или стороной 5–250 мм;
полосовую (в) (прямоугольную) – шириной 10–200 мм и толщиной 4–60 мм;
шестигранную (г) – с диаметром вписанного круга 6–100 мм.
б – Сортовой фасонный
а и б – равнобокий и неравнобокий уголок; в – швеллер; г – тавр; д – двутавр; е – рельс
в – Листовой прокат; г – Трубный прокат; д – Специальный прокат

Цветные металлы и сплавы выпускают преимущественно в виде простых профилей –
круглого, квадратного, прямоугольного.
Листовой прокат:
- толстолистовой (толщиной 4–160 мм),
- тонколистовой (толщиной менее 4 мм)
- фольгу (толщиной менее 0,2 мм).
Выпускают листовую сталь со специальными защитными покрытиями из олова, цинка,
хрома, алюминия, пластмасс и специальных лаков.
Сталь толщиной 0,08–0,32 мм называют жестью.
Трубный прокат:
Трубы делят на бесшовные и сварные.
Бесшовные трубы используют в наиболее ответственных случаях – в трубопроводах,
работающих под давлением, в агрессивных средах.
Бесшовные трубы выпускают диаметром 30–650 мм с толщиной стенки 2–160 мм,
Сварные – диаметром 5–2500 мм с толщиной стенки 0,5–16 мм.

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ПРОКАТ
Периодические профили
имеют периодически изменяющуюся форму и площадь поперечного сечения по длине
заготовки
Гнутые профили

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРОКАТКИ - прокатные валки, которые разделяются на:
1. Гладкие - применяются для прокатки полос, листов и т.п.
Если после одного перехода требуется уменьшение толщины заготовки, то гладкие
валки сближают друг с другом.
2. Ступенчатые - позволяют после первого перехода уменьшить толщину заготовки
на соседнем рабочем участке с меньшим зазором – увеличивают производительность.
3. Ручьевые - применяются для получения сортового проката.
Ручьём называется вырез на рабочей поверхности валка.
а – гладкие валки;
б – ступенчатые валки;
в – ручьевые валки:
1 – бочка (рабочая часть);
2 – шейка (устанавливается в
подшипник);
3 – трефа (через неё шпиндель
прокатного стана передаёт
крутящий момент на валок)

Калибр – совокупность двух ручьёв (а) или ручья и выступа (б) соответствующих
друг другу прокатных валков.
Если линия разъёма валков находится в пределах очертания калибра, калибр
называется открытым (а), а если проходит вне калибра – закрытым (б).

Схема линии прокатного стана
1 – прокатные валки; 2 – станина; 3 –шпиндель; 4 –муфта; 5 – рабочая клеть;
6 – шестеренная клеть; 7 – муфта; 8 – механический редуктор; 9 – электродвигатель;
10 – механизм для регулировки зазора между валками
Комплект прокатных валков 1 со станиной 2, в которой они закреплены, называется
рабочей клетью прокатного стана 5, в ней может находится два и более валков.
Эл. двигатель - (муфта) – редуктор - (муфта) - шестеренная клеть - (шпиндель)прокатные валки рабочей клети

Различают станы одноклетьевые (а) и многоклетьевые (б и в)
Схемы расположения рабочих клетей станов
1 - рабочие клети; 2 - шестеренные клети; 3 – двигатели; 4 – механические редукторы.

Прокатка выполняется в два этапа:
прокатка слитка в полупродукт и прокатка полупродукта в готовый прокат.
Поэтому, по назначению прокатные станы разделяют на станы производства
полупродукта и станы для выпуска готового проката.
К станам производства полупродукта относятся обжимные и заготовочные станы.
Обжимные станы (блюминги и слябинги) предназначены для прокатки в горячем
состоянии слитков (до 60 т – стальные, до 10 т - ЦМС) в крупные заготовки (блюмы и
слябы).
Заготовочные станы предназначены для получения полупродукта более мелкого
сечения из блюмов, слябов или слитков небольшой массы.
Станы готового проката характеризуются видом выпускаемой продукции: сортовые,
листовые, трубопрокатные и станы для специальных видов проката.

1. Прокатка слитка в полупродукт
Во всех странах заготовки квадратного и прямоугольного получают на машинах
непрерывной разливки стали.
Прокатное производство блюмов и слябов осталось только в Украине и России.
Блюм - заготовки
квадратного
поперечного сечения,
предназначенная для
последующего
изготовления сортовых
профилей,
Сляб – заготовка
прямоугольного
поперечного сечения,
предназначенная для
последующего
изготовления
листового проката.

2. Прокатка полупродукта в готовый прокат
2.1. Получение листового проката: толстолистовой (толщиной 4–160 мм) – получают из
толстолистового в холодном состоянии (холоднокатаные листы); тонколистовой
(толщиной менее 4 мм) – получают в горячем состоянии (горячекатаные листы).
2.2. Получение сортового проката – получение швеллера ведется в горячем состоянии.
2.3. Получение труб
2.3.1. Получение бесшовных труб поперечно-винтовой прокаткой (на слайде 2) в
горячем состоянии
2.3.2. Получение сварных труб

2.4. Получение специального проката:
а- периодические профили
получают в горячем и холодном
состояниях
б – гнутые профили
можно получать профилированием
листового материала на
профилегибочных станах.

Получение специального проката (продолжение)
в – детали машин
1
3
2
2
прокатка шаров
прокатка зубчатых колёс
1 – верхний валок; 2 – нижний валок; 3 – заготовка;
прокатка винтов
1 – прокатываемый винт; 2 – валки. Выполняется в горячем состоянии.

II. Прессование
технологический процесс получения заготовок или деталей в результате выдавливания
металла исходной заготовки через отверстие матрицы, конфигурация которого
соответствует профилю получаемого изделия.
Исходная заготовка – слиток или прокат
Инструмент прессования – пуансон, оправка, матрица.
Оборудование – гидравлические прессы.
Технология прессования
Различают прямое (а) и обратное (б) прессование - выполняется как в холодном, так и в
горячем состояниях. Получают профили сплошного сечения и полые профили.

При прямом прессовании - S совпадает с направлением движения пуансона,
которому приходится преодолевать дополнительно силу контактного трения Т1.
Недостатки: Для снижения сил трения применяется смазка стенок контейнера и
поверхности исходной заготовки (графит).
1 – заготовка;
2 – контейнер;
3 – матрица;
4 – пуансон;
6 – продукция прессования;
Р – усилие прессования;
S - направление выдавливания;
Т1 – контактная сила трения.

При обратном прессовании – S противоположно направлению движ. пуансона.
Преимущества: меньшие силы трения и, как следствие, экономия энергии.
Недостатки:
а – длина получаемого профиля ограничена длиной трубчатого пуансона;
б – прочность трубчатого пуансона меньше прочности сплошного пуансона.
1 – заготовка;
2 – контейнер;
3 – матрица;
4 – пуансон;
5 – выталкиватель;
6 – продукция прессования;
Р – усилие прессования;
Рв – усилие на выталкивателе
(в процессе прессования Рв ≥ Р);
S - направление выдавливания

Схема получения полого профиля
а – заготовка перед началом обработки;
б – прошивка заготовки;
в – завершение прессования:
1 – контейнер;
2 – матрица;
3 –оправка
служит для предварительной пробивки отверстия
(прошивка) и формирования внутренней полости
получаемого изделия в процессе прессования;
4 – пуансон;
5 – исходная заготовка;
6 – выдра (отход при операции прошивка).
5
в)
7
3 а)
6
1
б)
4
1
42
4
2
а
6
б
Отверстие получают на том же прессе,
совмещая прошивку и прессование
(реже – сверлением или на другом прессе).
в

Продукция прессования
Комбинируя формы оправки и отверстия матрицы получают различные профили:
- сплошные профили получают прямым и обратным прессованием;
- полые – прямым прессованием.

Преимущества:
1. Высокая размерная точность получаемых профилей.
2. Получение сложных профилей
3. Высокая производительность
4. Быстрота перехода с одного типоразмера изделия на другой
(достаточно заменить матрицу или оправку).
Недостатки:
1. Большие силы деформации (интенсивный износ инструмента).
2. Ограниченная длина заготовки.
3. Повышенный отход металла (наличие пресс-остатка).
Пресс-остаток – часть исходной заготовки, остающаяся в контейнере после
завершения процесса прессования (отрезается от профиля после окончания прессования)
Образуется вследствие того, что весь металл не может быть полностью выдавлен из
контейнера из-за резкого повышения силы сопротивления в конце прессования.

III. Волочение
технологический процесс получения заготовок или деталей в результате протягивания
исходной заготовки через отверстие матрицы, конфигурация которого соответствует
получаемому профилю.
Исходная заготовка – прокатанные или прессованные прутки и трубы.
Инструмент – матрица, через которую протягивается исходная заготовка.
При волочении матрицу называют
волокой или фильерой..
I – заходная зона (заходный конус)
II – деформирующая зона
III – калибрующая зона (формирует
окончательный размер изделия)
IV – выходная зона

Оборудование – барабанный и цепной волочильные станы
1 – барабан;
2 - отверстие волоки;
3 – приемный барабан;
4 – редуктор.
Барабанные станы служат для волочения
проволоки и труб небольшого диаметра
1 – заготовка; 2 - отверстие волоки; 3 – клещи; 4 – каретка; 5 – тяговый крюк; 6 – цепь;
7 – звездочка; 8 – редуктор; 9 – электродвигатель.
Каретка 4 протягивает исходную заготовку 1 через волоки (фильеры) 2.

Технология волочения
Волочение сопровождается наклепом (холодн. состояние).
Обработка заготовки за одно протягивание через волоку называется переходом.
Если необходима большая деформация, то – несколько переходов
(несколько уменьшающихся отверстий в волоке).
Для снятия наклепа после каждого перехода металл подвергается отжигу.
Для уменьшения силы трения отверстие в волоке полируется,
также применяются смазки - минеральные масла, олифа, графит, тальк, мыло.

Способы волочения полых профилей:
Волочение без оправки – для уменьшения наружн.
диаметра трубы.
1 – исходная заготовка; 2 – волока (фильера); 3 – готовое
изделие (труба).
Волочение на короткой оправке – для труб с
качественной
внутр.
поверхностью,
имеющих
регламентированную толщину стенки.
Получают трубы малой длины, ограниченные длиной оправки
1 – заготовка; 2 – волока (фильера); 4 – изделие (труба);
3 – короткая оправка.
Волочение на плавающей оправке – для получения
труб большой длины.
1 – заготовка; 2 – волока (фильера); 3 – изделие (труба);
4 –плавающая оправка.

Продукция волочения
- полые профили и профили сплошного сечения, калибруют стальные прутки диаметром
до 150 мм.
Калибровка – операция получения поверхности высокой точности
Проволока для ламп и других устройств накаливания диаметром 0,002мм.
Трубы различного профиля от капиллярных (диаметром 0,1) мм до больших (диаметром
480мм) с толщиной стенки от 0,01 до 40 мм.
Длина труб – до 300 м.
Преимущества:
высокая точность размеров
(позволяет исключить или снизить объем последующей мех. обработки)
Недостатки:
многопроходность – часто требуется пять и более переходов через волоки с постепенно
уменьшающимися отверстиями.

На заводах применяют разные виды проката. Технологии отличаются по используемому оборудованию, этапам проведения работ. Для изготовления деталей из стали используют станки разной конструкции.

Листовой

Это популярный вид обработки металла, при котором деталь сначала нагревают, а потом пропускают через вращающиеся валки. Технология может проводиться двумя способами:

Горячекатная — метод подразумевает нагрев материала до 1700 градусов по Фаренгейту. После нагревания металл становится более пластичным, менее твердым. Однако прокатка при высоких температурах не позволяет точно просчитывать размер готовых изделий после остывания. Дополнительно к этому, сильный нагрев способствует образованию окалины, которую нужно убирать.
Холоднокатная — технология подразумевает малый разогрев заготовок, перед проведением дальнейших работ. Поверхности деталей очищаются от окалин. После этого их подвергают другим технологическим операциям.

Первый вариант прокатки более экономичный. С его помощью можно работать с листами большой толщины. Второй метод позволяет создавать более точные по размерам детали, но не подходит для работы с листами металла толщиной более 5 мм.

Сортовой

Этот вид технологии можно разделить на горячий и холодный методы. С его помощью изготавливается:

проволока, арматура;
шестигранники, квадраты;
круги, полукруглые детали.

Фасонный

Малая группа проката. Название технология получила из-за сложной формы готовых изделий. На выходе получаются детали большой величины. Их изготавливают на промышленных станках. Продукцию фасонного проката можно разделить на две группы:

Для массового назначения. К ней относятся швеллера, угловые профиля.
Для специального назначения. К ним относятся рельсы для железнодорожных или трамвайных полотен, перекрытия, балки, промышленные упоры.

Такой способ проката применяется в строительстве.

Фасонный прокат

Технология производства основных видов проката

Продукция проката, полученная с нагревом исходной заготовки, называется горячекатаной, без нагрева — холоднокатаной.

Технология производства основных типов проката состоит из двух этапов: прокатка слитка в полупродукт и прокатка полупродукта в готовый прокат.

1. Прокатка слитка в полупродукт

Прокатка слитка в полупродукт выполняется в горячем состоянии на специальных обжимных станах : блюмингах и слябингах (станы производства полупродукта)

Исходными заготовками при прокатке служат стальные слитки массой до 60 т, а из цветных металлов и сплавов массой до 10 т. В результате первичной прокатки слитков получаются полупродукты крупного сечения: блюмы (рис. 11Д) и слябы (рис. 12Д).

Рис. 11Д Блюм	Блюм — заготовки квадратного поперечного сечения, предназначенная для последующего изготовления сортовых профилей,
Рис. 12Д Сляб	Сляб– заготовка прямоугольного поперечного сечения, предназначенная для последующего изготовления листового проката.

В настоящее время во всех развитых странах мира исходные заготовки квадратного и прямоугольного поперечного сечения требуемого размера получают на машинах непрерывной разливки стали. Прокатное производство блюмов и слябов осталось только в Украине и на заводах России.

Прокатка полупродукта в готовый прокат.

Получение листового проката (рис. 7Д, а и б).

Листовой прокат

делят на толстолистовой (толщиной 4–160 мм) и тонколистовой (толщиной менее 4 мм). Толстолистовой прокат получают в горячем состоянии (горячекатаные листы). Тонколистовой прокат получают из толстолистового в холодном состоянии (холоднокатаные листы).

Получение сортового проката (рис. 7Д, в и рис. 8Д).

На рис. 13Д показан процесс получения швеллера в результате последовательного приближения профиля исходной заготовки к форме прокатанного изделия. Прокатка ведется в горячем состоянии.

Рис. 13Д. Последовательность получения швеллера 1, 2, 3, 4, 5 – переходы

Получение труб

2.3.1. Получение бесшовных труб поперечно-винтовой прокаткой (рис. 2Д, в)

Бесшовные трубы прокатывают из отливок круглого сечения поперечно- винтовой прокаткой в горячем состоянии

2.3.2. Получение сварных труб (рис. 14Д).

Рис. 14Д Процесс получения прямошовной сварной трубы. 1,2,3,4,5,6 — переходы Сварные трубы изготовляют из листа или полосы (ленты), называемой штрипсом
. Процесс изготовления сварной трубы включает свёртывание полосы в трубу, называемое
формовкой трубы
, и сварку её кромок (на переходе 6 после выхода из клети). Сварные трубы получают на трубопрокатных станках как в горячем, так и в холодном состояниях.

Получение специального проката (периодические профили) (рис. 15Д).

Рис. 15Д Получение периодического профиля поперечной прокаткой Периодические профили производят как в горячем, так и в холодном состояниях.

Получение специального проката (гнутые профили) (рис. 16Д).

Рис. 16Д. Получение гнутых профилей 1,2,3,4,5,6 — переходы

Гнутые профили можно получать профилированием листового материала на профилегибочных станах. Процесс профилирования заключается в постепенном изменении формы сечения листовой заготовки до требуемого профиля путём последовательной гибки при прохождении полосы или ленты через несколько пар (до 20 и более) вращающихся фигурных роликов. Необходимое число пар роликов зависит от сложности конфигурации получаемого профиля. В процессе профилирования площадь поперечного сечения и толщина исходной заготовки практически не изменяются. Процесс получения гнутых профилей выполняется, как правило, в холодном состоянии

Получение специального проката (детали машин) (рис. 17Д, 18Д, 19Д).

Рис. 19Д Поперечно-винтовая прокатка шаров

1 – верхний валок; 2 – нижний валок; 3 – заготовка;

4 – центрирующий упор

Рис. 17Д. Поперечная прокатка винтов

Выполняется в горячем состоянии.

. Ручьи валков сделаны по винтовой линии. Сначала происходит захват заготовки, приводящий к её продольному продвижению с постепенно увеличивающимся обжатием и приданием формы шара. Если по ходу прокатки выступы ручьёв сужаются до полного разделения заготовки на части, то в результате прокатки получаются шары. Для изготовления шаров диаметром меньше 4 мм применяют холодную прокатку, а для более крупных шаров (от 4 до 40мм) – горячую.

II. Прессование – технологический процесс получения заготовок или деталей в результате выдавливания металла исходной заготовки через отверстие матрицы, конфигурация которого соответствует профилю получаемого изделия.

Исходная заготовка – слиток или прокат

Инструмент прессования – пуансон, оправка, матрица.

Оборудование –

Оборудование

Чтобы понимать, как изготавливаются разные детали, нужно знать какое оборудование используется при проведении технологических процессов. Прокатка проводится на следующих станках:

Проволочные механизмы. С их помощью изготавливается проволока диаметром до 10 мм.
Слябинги — предназначены для обработки длинных прямоугольных изделий.
Блюминги — используются при изготовлении больших квадратных изделий. Помимо квадратных сечений, механизмы могу делать заготовки разной формы.
Трубопрокатные — промышленные машины, которые используются для создания металлических труб разного диаметра.

Прежде чем начинать прокатку металл разогревается с помощью промышленных печей, подаётся через отрезные ножницы к вращающимся валам.

Прокатка. Сущность процесса, виды прокатки, условие захвата.

Прокаткой называют вид обработки давлением, при котором металл пластически деформируется вращающимися гладкими или имеющими соответствующие канавки (ручьи) валками. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными. При этом получают прокат – готовые изделия или заготовки для последующей обработки ковкой, штамповкой, прессованием, волочениемили резанием. В прокат перерабатывают до 80 % всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов и сплавов, его используют в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности.

Существуют три основных вида прокатки: продольная, поперечная и поперечно-винтовая (косая).

При продольной прокатке заготовка деформируется между гладкими или имеющими калибры валками, вращающимися в противоположные стороны, и перемешается перпендикулярно к осям валков.

При поперечной прокатке валки вращаются в одном направлении, оси их параллельны, а заготовка деформируется ими, вращаясь вокруг своей оси.

При поперечно-винтовой(косой) прокатке валки вращаются в одном направлении, оси их расположены под некоторым углом, благодаря чему заготовка деформируется валками и при этом не только вращается, но и перемещается оступательно вдоль своей оси.

Продукция прокатного производства. Инструмент и оборудование.

Прокатным станом называется технологический комплекс последовательно расположенных машин и агрегатов, предназначенных для пластической деформации металла в валках (собственно прокатки), дальнейшей его обработки и отделки (правки, обрезки кромок, резки на мерные изделия и пр.) и транспортировки.

Продукцией прокатного производства являются полосы, листы, трубы, прутки различного профиля (круглого, квадратного, прямоугольного, шестигранного, углового, двутаврового, швеллерного, таврового и др.), железнодорожные и трамвайные рельсы, колеса, шары, кольца и др.

Технология производства основных видов проката, производство труб.

Трубопрокатные установки различают по способу производства, размерам изготавливаемых труб и составу основного оборудования, которое в каждом конкретном случае располагается по определенному плану.

Для производства бесшовных труб широко применяются установки с

пилигримовым, автоматическим и непрерывным станом. В качестве заготовок для производства бесшовных труб используют слитки, а также катаные заготовки. Процесс прокатки состоит из двух основных операций: прошивки отверстия в заготовке и прокатки прошитой заготовки. Прошивку выполняют на прошивном стане поперечно-винтовой прокатки двумя конусообразными рабочими валками, оси которых пересекаются под углом 6… 12°. В валках такого стана заготовка 1 получает одновременно вращательное и поступательное движение.

Металлические трубы обычно делают сварными. При этом либо лист сворачивают так, что шов идёт вдоль трубы, либо навивают ленту по спирали. Современные технологии позволяют заметно усилить прочность шва стальной трубы — его прочность всего на 10—15 % меньше прочности остальной её части.

Ковка. Операции ковки: осадка, протяжка, прошивка, инструмент.

Ковка – один из способов обработки металлов давлением, при котором инструмент оказывает многократное воздействие на нагретую заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры.

К основным операциям машинной ковки относятся осадка, протяжка, прошивка, гибка, сварка, скручивание, отрубка и раскатка.

Осадка – уменьшение высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения. Осадку производят бойками или осадочными плитами. Заготовки, у которых отношение высоты к диаметру более 2,5, осаживать не рекомендуется во избежание возможного продольного искривления.

Протяжка – удлинение заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения. Она осуществляется последовательными обжатиями отдельных, примыкающих друг к другу участков заготовки при ее подаче вдоль оси.

Прошивка – получение полостей в заготовке за счет вытеснения материалу. Она может использоваться как самостоятельная операция для образования отверстия либо как подготовительная операция для последующей раскатки или протяжки заготовки на оправке.

Ковка. Операции ковки: отрубка, гибка, инструмент. Оборудование для ковки.

Отрубка – полное отделение части заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента. Отрубку топорами осуществляют для удаления прибыльной и донной частей слитка, лишних концов поковки или для разделения длинной поковки на более короткие части.

Гибка – образование или изменение углов между частями заготовки или

Придание ей криволинейной формы. Гибку осуществляют с помощью различных опор, приспособлений и в подкладных штампах.

Оборудование: Операции машинной ковки выполняют на различных типах молотов и гидравлических прессах.

Молоты – машины, деформирующие металл ударом за счет кинетической энергии падающих частей (штока, бабы, верхнего подвижного бойка), накопленной к моменту соударения с заготовкой. Скорость движения рабочего инструмента в момент удара составляет 3…8 м/с, время деформирования – сотые доли секунды. Основной характеристикой молота является масса падающих частей.

В зависимости от типа привода молоты бывают пневматическими, паровоздушными, механическими, гидравлическими, газовыми и др.

Ковочные гидравлические прессы. Основной характеристикой пресса является развиваемое усилие. Гидравлические ковочные прессы изготавливают с усилием 3…20 МН. Гидропрессы работают со значительно меньшими скоростями, чем молоты. Скорость

деформирования (движение рабочего инструмента) не превышает 0,3 м/с.

Разработка техпроцесса изготовления поковки методом горячей объемной штамповки.

Горячей объемной штамповкой можно получать поковки сложной конфигурации без напусков, с небольшими припусками и допусками, что снижает объем последующей обработки резанием. Производительность штамповки значительно выше, чем ковки, и составляет десятки и сотни поковок в час.

Технологический процесс изготовления поковок горячей объемной штамповкой в общем случае состоит из следующих основных операций: резки проката на мерные заготовки на пресс-ножницах, нагрева заготовок в электрических или пламенных печах, осадки заготовки, штамповки в штампе, обрезки заусенца и прошивки отверстия, термообработки и очистки поверхности от окалины в дробеметном барабане.

В зависимости от типа штампов различают следующие способы горячей объемной штамповки: в открытых штампах, в закрытых штампах, штамповка выдавливанием, штамповка прошивкой, штамповка в разъемных матрицах.

Холодная листовая штамповка. Сущность, операции: вытяжка с утонением стенки, отбортовка, обжим, формовка.

Листовая штамповка – способ изготовления плоских и объемных изделий из листа, полосы, ленты без существенного изменения толщины металла. Листовая штамповка характеризуется высокой производительностью, обеспечивает точность и стабильность размеров изготавливаемых деталей и позволяет получить значительную экономию металла. Операции листовой штамповки можно полностью механизировать и автоматизировать.

Все основные операции листовой штамповки делятся на разделительные, в которых этап пластического деформирования завершается разрушением заготовки, и формообразующие, в которых заготовка в процессе деформирования не разрушается, а только изменяет свою форму.

Вытяжка – образование полой заготовки или детали из плоской или полой листовой заготовки.

Отбортовка – образование борта по внутреннему или наружному контуру листовой заготовки. При отбортовке отверстия металл в зоне деформации растягивается и утоняется.

Читайте также: