75 Изготовление машиностроительных профилей

пресс-остаток, который после окончания прессования отрезается от полученного профиля. Масса пресс-остатка может дости­гать 40 % массы исходной заготовки (при прессовании труб большого диаметра).

Схема всестороннего сжатия металла при прессовании приводит к значитель­ным давлениям, действующим на инстру­мент. Поэтому инструмент для прессова­ния работает в исключительно тяжелых условиях, испытывая кроме действия больших давлений действие высоких тем­ператур. Износ инструмента особенно ве­лик при прессовании сталей и других труднодеформируемых сплавов из-за вы­соких сопротивления деформированию и температуры горячей обработки. Инстру­мент для- apecaresamr/i^iTseGggiKrA&J&i- сококачественных инструментальных ста­лей и жаропрочных сплавов. Износ инст­румента уменьшают применением специ­альных смазочных материалов; например, при прессовании труднодеформируемых сталей и сплавов используют смазочные шайбы, укладываемые на матрицу под заготовку, изготовленные из крупки до­менного шлака, связанной жидким стек­лом. Основным оборудованием для прес­сования являются вертикальные или гори­зонтальные гидравлические прессы.

и

4. Волочение

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ

ПРОФИЛЕЙ

Исходными заготовками для волочения служат прокатанные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных метал­лов и их сплавов.

; -: й заготовкой при прессовании ^--гок или прокат. Состояние по­дготовки оказывает значитель­на качество поверхности и "тс;сованных профилей. Поэто- случаях заготовку предвари- готачнвают на станке; после на- ность заготовки тщательно е~ окалины.

-нем изготовляют изделия сортамента из цветных - : плавов, в том числе прутки 250 мм, трубы диаметром 4к ю< со стенкой толщиной 1,5 ... яр ">:е профили (см. рис. 3.15, б), х сталей 20 ... 50, конст- Г-ОХГСА, 40ХН, коррозион- I Г~ ; 7 и других высоколе- ЖЯ£ "прессуют трубы с внут- ■:■» 30 160 мм со стенкой ; чм, профили с полкой чч и линейными разме- . .г-чений до 200 мм.

металл подвергается -;:; = номерному сжатию и ьча высокую пластич- -гг. характеризующий и определяемый как сечения заготовки к прессуемого профиля, : гзляет 10 ... 50. чожно обрабатывать та- Г"2.'И, цветные металлы ввиду низкой пла- s литом состоянии) : "габотки давлением :-:: м сгжно или затрудни-

- : * -о получать профи- 1 :'огые не могут быть і иами обработки ме- з частности, прокат- данных профилей

прессования следует металла: весь *:. "г зыдавлен из кон- .—так называемый

Волочение труб можно выполнять без оправки (для уменьшения внешнего диа­метра) и с оправкой (для уменьшения внешнего диаметра и толщины стенки). На рис. 3.16, а показана схема волочения трубы / на короткой удерживаемой оправке 3. В этом случае профиль полученной трубы определяется зазором между волокой 2 и оправкой 3

.

76 Обработка металлов давлением

Поскольку тянущая сила, приложенная к заготовке, необходима не только для деформирования металла, но и для пре­одоления сил трения металла об инстру­мент, эти силы трения стараются умень­шить применением смазки и полировани­ем отверстия в волоке.

Обычно для получения необходимых профилей требуется деформация, превы­шающая допустимую за один проход, по­этому применяют волочение через ряд постепенно уменьшающихся по диаметру отверстий. Но, поскольку волочение осу­ществляют в условиях холодной деформа­ции, металл упрочняется. Для восстанов­ления пластичности упрочненный волоче­нием металл подвергают промежуточному отжигу.

Волочением обрабатывают различные марки стали, цветные металлы и их спла­вы. Сортамент изделий, изготовляемых волочением, очень разнообразен: прово­лока диаметром 0,002 ... 5 мм и фасонные профили, примеры которых показаны на рис. 3.16, б (призматические и фасонные направляющие; сегментные, призматиче­ские и фасонные шпонки; шлицевые вали­ки; опорные призмы, ножи и т.д.). Воло­чением калибруют стальные трубы диа­метрами от капиллярных до 200 мм, стальные прутки диаметрами 3 ... 150 мм.

Поскольку волочение производят в ус­ловиях холодной деформации, оно обес­печивает точность размеров (стальная проволока диаметром 1 ... 1,6 мм имеет допуск 0,02 мм), низкую шероховатость поверхности, получение очень тонкостен­ных профилей.

Волоку изготовляют из инструменталь­ных сталей, металлокерамических сплавов и технических алмазов (для волочения прово­локи диаметром менее 0,2 мм). Волочение производят на барабанных и цепных волочильных станах. Барабанные станы (рис. 3.17) служат для волочения проволо­ки, труб небольшого диаметра, наматы­ваемых в бунты. Исходную заготовку в виде бунта укладывают на барабан 1. Предварительно заостренный конец про­волоки пропускают через отверстие воло­ки 2 и закрепляют на барабане 3, который приводится во вращение от электродвига­теля через редуктор и зубчатую передачу

4. Кроме станов для однократного волоче­ния, один из которых показан на рис. 3.17, существуют станы для многократного во­лочения. Последние имеют до 20 бараба­нов с установленными перед каждым из них волоками. На цепных станах тянущее устройство совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение. Та­кие станы применяют для волочения прутков и труб, которые нельзя наматы­вать в бунты.

5. ПРОИЗВОДСТВО ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ

радиусы скругленню вающие их массу, с] ные профили, легкие сложной конфигура:. можно получать мет : листового материал нии. Процесс прос и. на профилегибочнь: - постепенном ИЗМЄ-; плоской заготовки до три последователь:-: лосы или ленты черг 20 и более) вращаю л ков. При данном v< речного сечения и к лосы или ленты прг отся, т.е. происхол тельная гибка полос речном сечении.

Рис. 3.16. Схема волочения трубы (а) и примеры р_ис. 3.17. Схема барабанного волочильного профилей, полученных волочением (б) стана

1

Рис. 3.18. Последов; : рофилей (б): .3,5-8 - номера пар рс

ВОПРОСЫ ДЛЯ CAV

1. Какие фактор ь, -онколистового пре КІГ

2. Каким спосо": * ный профиль в фор** гебрами?

3. Почему у прока- :ей (швеллер, дв>-ги кмеют уклоны?

4. Какова послелса —альной проволоки Л5 мм?

При изготовлении горячей прокаткой фасонных профилей невозможно получить стенки толщиной менее 2 ... 3 мм. В то же время по требуемой прочности в конст­рукциях такая толщина нередко завышена. Кроме того, горячекатаные профили име­ют технологические напуски (внутренние радиусы скруглення, уклоны), увеличи­вающие их массу. Фасонные тонкостен­ные профили, легкие, но жесткие, весьма сложной конфигурации и большой длины можно получать методом профилирования листового материала в холодном состоя­нии. Процесс профилирования прокаткой на профилегибочных станах заключается в постепенном изменении формы сечения плоской заготовки до требуемого профиля при последовательном прохождении по­лосы или ленты через несколько пар (6 - 20 и более) вращающихся фигурных роли­ков. При данном методе площадь попе­речного сечения и толщина исходной по­лосы или ленты практически не изменя­ются, т.е. происходит только последова­тельная гибка полосы или ленты в попе­речном сечении.

На рис. 3.18, а показано последова­тельное изменение плоской заготовки до требуемого профиля на профилегибочном стане. Число пар роликов, необходимое для изготовления того или иного профиля, зависит от сложности его конфигурации. Заготовкой при изготовлении гнутых про­филей может быть лента или полоса из стали или цветных металлов толщиной 0,3 ... 10 мм. Форма гнутых профилей (рис. 3.18, 6) может быть и относительно простой (профиль открытого типа) и весьма сложной (профили полузакрытого и закры­того типов, профили с наполнителем).

Указанным способом получают боль­шое количество изделий для машино­строения, автомобильной и авиационной промышленности, строительных конст­рукций.

и О

1

NUH

ж

С\_ С®)

и ш

а) (!)

Рис. 3.18. Последовательность профилирования на профилегибочном стане (а) и примеры гнутых профилей (б):

1,3,5-8- номера пар роликов (пары роликов 2 и 4 на рисунке не показаны

)

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Какие факторы обусловливают точность тонколистового проката?

2. Каким способом можно получить цель­ный профиль в форме трубы с внутренними ребрами?

3. Почему у прокатанных фасонных профи­лей (швеллер, двутавр и др.) полки всегда имеют уклоны?

4. Какова последовательность изготовления стальной проволоки диаметром, например, 0,5 мм?

5. Какую трубу - бесшовную или сварную - целесообразней использовать в рамной конст­рукции (например, в раме велосипеда)?

6. Каким видом обработки металлов давле­нием предпочтительно произвести небольшое количество (несколько тонн) профиля простой геометрической формы, но нестандартного размера?

7. Почему прессование стали производят в горячем состоянии?

Как различаются свойства стального прутка до и после волочения

?

і. виды поковок

Поковкой называют заготовку детали, полученную ковкой или штамповкой. Ог­ромное разнообразие машиностроитель­ных деталей и, соответственно, такое же разнообразие форм и размеров поковок, сплавов, характера производства обуслов­ливают существование различных спосо­бов изготовления поковок.

Поковки могут быть сгруппированы по признакам, определяющим технологию их изготовления. Такими признаками явля­ются масса, конфигурация, марка сплава и тип производства.

Масса поковок, которая может быть от сотен граммов до сотен тонн, определяет тип заготовки, вид деформации и схему деформирования.

Исходными заготовками для получе­ния поковок являются слитки или сорто­вой прокат круглого, квадратного или прямоугольного сечения; так как размеры поперечного сечения последнего ограни­чены, для получения поковок большой массы (от нескольких сотен килограммов) в качестве заготовки используют слитки.

Поскольку при горячей деформации давления, необходимые для формоизме­нения нагретого металла, ниже, чем при холодной деформации, последняя исполь­зуется для поковок малой массы (ориен­тировочно менее 1 кг).

Изготовление поковок может осущест­вляться по схемам свободного пластиче­ского течения между поверхностями ин­струмента или затекания металла в по­лость штампа (возможно, в сочетании с процессами выдавливания, ротационного обжатия). Для заполнения полости штампа необходимо давление, значительно пре­вышающее давление при свободном пла­стическом течении металла. Вследствие этого поковки большой массы затрудни­тельно изготовлять штамповкой. Для тя­желых поковок (массой ориентировочно 1 ... 250 т) единственно возможным спо­собом изготовления является ковка - вид горячей обработки металлов давлением, при котором деформирование производят последовательно на отдельных участках заготовки. Металл свободно течет в сто­роны, не ограниченные рабочими поверх­ностями инструмента, в качестве которого применяют плоские или фигурные (вы­резные) бойки, а также различный под­кладной инструмент. Таким образом, при ковке используют универсальный (годный для изготовления различных поковок) ин­струмент, в то время как для штамповки требуется специальный инструмент - штамп, изготовление которого при не­большой партии одинаковых поковок эко­номически невыгодно. Поэтому в единич­ном и мелкосерийном производствах ков­ка обычно экономически более целесооб­разна. Чем больше партия одинаковых поковок, тем более специализированным может быть технологический процесс их изготовления, так как применение более сложного, а значит, более дорогого, инст­румента и специального оборудования экономически оправдано.