14. Сборка и заливка литейных форм. Выбивка, очистка отливок.

Сборка литейных форм начинается с установки нижней полуформы 1 на заливочную площадку или тележку конвейера . Затем в последовательности, указанной в технологи­ческой карте или на сборочном чертеже, устанавливают стержень и стержень //, после этого нижнюю полуформу по цен­трирующим штырям 3 накрывают верхней полуформой 2  . Устойчивое положение стержней обеспечивается стержневыми знаками, Верхнюю полуформу с нижней скрепляют болтами, скобами или накладывают груз.

Заливка литейных форм—процесс заполнения полости литейной формы расплавленным металлом из чайниковых, барабанных и других ковшей. Ковш с расплавленным Металлом от плавильных печей к месту разливки перевозят мостовым краном или по монорельсовому пути.

Важное значение при заливке форм имеет выбор температуры заливки расплавленного металла. При повышенной температуре за­ливки возрастает жидкотекучесть металла, улучшается питание от­ливок, но горячий металл более газонасыщен, сильнее окисляется, вызывает пригар на поверхности отливки. В то время как низкая температура заливки увеличивает опасность незаполнения полости формы, захвата воздуха, ухудшается питание отливки. Температуру заливки сплавов целесообразно назначать на 100—150 °С выше тем­пературы ликвидуса.

Автоматизация заливки литейных форм обеспечивает высокую точность дозировки металла, облегчает труд заливщика, повышает производительность труда.

Охлаждение отливок в литейных формах после заливки продол­жается до температуры выбивки. Небольшие тонкостенные отливки охлаждаются в форме несколько минут, а толстостенные (массой 50—60 т) — в течение нескольких суток и даже недель. Для сокра­щения продолжительности охлаждения отливок, особенно массивных, используют различные методы принудительного охлаждения: формы обдувают воздухом; в формы при формовке укладывают змеевики или трубы, по которым пропускают воздух или воду и др. При этом каче­ство отливок не ухудшается.

Выбивка отливок — процесс удаления затвердевших и охлаж­денных до определенной температуры отливок из литейной формы, при этом литейная форма разрушается. Выбивку отливок осущест­вляют на различных выбивных установках.

Обрубка отливок—процесс удаления с отливки прибылей» литников, выпоров и заливов (облоев) по месту сопряжения полу­форм. Обрубку производят пневматическими зубилами, ленточными и дисковыми пилами, газовой резкой и на прессах. Литники от чу­гунных отливок отбивают молотками сразу же после выбивки из форм перед удалением стержней. Литники и прибыли от стальных отливок отрезают газовой или плазменной резкой. Ленточные и дисковые пилы используют для обрубки отливок из алюминиевых, магниевых, медных сплавов. После обрубки отливки зачищают, удаляя мелкие за­ливы, остатки прибылей, выпоров и литников. Зачистку выполняют маятниковыми и стационарными шлифовальными кругами, пневмати­ческими зубилами, газоплазменной обработкой и другими способами.

Очистка отливок—процесс удаления пригара, остатков формовоч­ной и стержневой смеси с наружных и внутренних поверхностей отли­вок. Ее осуществляют в галтовочных барабанах периодического или не­прерывного действия, в гидропескоструйных идробеметных камерах,, химической или электрохимической обработкой и другими способами.

15. Литье в оболочковые формы. Литье в кокиль

При заливке металла в разовую форму происходит небольшой прогрев формы. Прогрев формы тем меньше, чем тоньше стенки отливки. Таким образом работает небольшой слой формы, прилегающий к отливке. Остальная часть формы имеет вспомогательное назначение, но на ее изготовление расходуется основное количество формовочной смеси. Для сокращения расхода, а также для получения отливок с более чистой поверхностью и более точными размерами в литейное производство внедряется новый способ литья — в оболочные или скорлупчатые формы по схеме, приведенной на рис. 116.

Сущность технологического процесса этого способа литья состоит в следующем. Для изготовления оболочковых форм в смесителях приготовляют смесь, состоящую из мелкозернистого кварцевого песка (94—95%) и связующей добавки (5—6%). В качестве связующей добавки применяют измельченную смесь фенол-формальдегидной смолы с уротропином. Приготовленную смесь насыпают на предварительно нагретую до 220—260° С металлическую модель. Для того чтобы смесь не прилипала, модели перед засыпкой смазывают эмульсией, приготовленной на основе кремнеорганических полимеров (силоксанов, силиконов).

Под действием тепла плиты смола плавится и отвердевает, образуя на модельной плите в течение 2—3 мин. песчано-смоля-ную оболочку толщиной 5—10 мм. Затем модель с оболочкой поворачивают и ссыпают излишнюю смесь. После этого модель с оболочкой выдерживают в течение 1—3 мин. в обжиговой печи при 250—300° С, где происходит окончательное твердение оболочки. Твердую прочную оболочку, представляющую собой полуформу, при помощи толкателей, вмонтированных в модель, сни-

мают. Схема изготовления оболочковых полуформ представлена на рис. 117.

Изготовленные таким образом две половины оболочковых полуформ скрепляют при помощи зажимов или склеивают по разъему (рис. 118). Затем устанавливают в опоку и засыпают чугунной дробью или песком. При получении отливок с внутренними полостями или отверстиями в форму вставляют стержни, как и при обычной формовке. Собранную форму заливают металлом и после охлаждения отливки выбивают. Форма при выбивке отливки легко разрушается.

При этом способе литья обеспечивается получение отливок с точностью до ±0,2 мм на 100 мм длины и повышается производительность труда рабочих.

Ко́-киль (фр. coquille, англ. chill mould) — разборная форма для литья. Обычно изготавливается из металла и могут выдерживать от 100 до 10 000 заливок.

Могут быть изготовлены без разъёма, с одним или несколькими разъёмами использоваться для литья многократно.

В кокилях получают отливки из чугуна, стали, меди, латуни, алюминиевых, магниевых и др. сплавов. Толщина стенок полученных отливок около 5 мм, 12-14 квалитета точности и массой до 200 кг.

Широко используется при серийном производстве в металлургии, в частности, литьём в кокиль изготовляются основные алюминиевые детали ДВС - поршни, блоки цилиндров, головки и т.д.

Литьё в кокиль, кокильное литьё, способ получения фасонных отливок в металлических формах —кокилях. В отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.), при Л. в к. заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действием силы тяжести. Основные операции и процессы: очистка кокиля от старой облицовки, прогрев его до 200—300°С, покрытие рабочей полости новым слоем облицовки, простановка стержней, закрывание частей кокиля, заливка металла, охлаждение и удаление полученной отливки. Процесс кристаллизации сплава при Л. в к. ускоряется, что способствует получению отливок с плотным и мелкозернистым строением, а следовательно, с хорошей герметичностью и высокими физико-механическими свойствами. Однако отливки из чугуна из-за образующихся на поверхности карбидов требуют последующего отжига. При многократном использовании кокиль коробится и размеры отливок в направлениях, перпендикулярных плоскости разъёма, увеличиваются.

В кокилях получают отливки из чугуна, стали, алюминиевых, магниевых и др. сплавов. Особенно эффективно применение кокильного литья при изготовлении отливок из алюминиевых и магниевых сплавов. Эти сплавы имеют относительно невысокую температуру плавления, поэтому один кокиль можно использовать до 10000 раз (с простановкой металлических стержней). До 45% всех отливок из этих сплавов получают в кокилях. При Л. в к. расширяется диапазон скоростей охлаждения сплавов и образования различных структур. Сталь имеет относительно высокую температуру плавления, стойкость кокилей при получении стальных отливок резко снижается, большинство поверхностей образуют стержни, поэтому метод кокильного литья для стали находит меньшее применение, чем для цветных сплавов.

16. Литье под давлением. Схема и принцип работы поршневой машины с горизонтальной холодной камерой прессования

Литьё под давлением металлов, способ получения отливок из сплавов цветных металлов и сталей некоторых марок в пресс-формах, которые сплав заполняет с большой скоростью под высоким давлением, 

Схемы литья под давлением на машинах с камерами прессования: а — холодной горизонтальной; б — холодной вертикальной; в — горячей; 1 — плита крепления подвижной части формы; 2 — выталкиватели; 3 — подвижная матрица формы; 4 — полость формы (отливка); 5 — неподвижная матрица формы; 6 — камера прессования; 7 — прессующий поршень; 8 — пресс-остаток; 9 — тигель нагревательной передачи; 10 — обогреваемый мундштук.

приобретая очертания отливки. Этим способом получают детали сантехнического оборудования, карбюраторов двигателей,алюминиевые блоки двигателей и др. Литьё производят на литейных машинах с холодной и горячей камерами прессования (рис.). Литейные формы, называются обычно пресс-формами, изготовляют из стали. Оформляющая полость формы соответствует наружной поверхности отливки с учётом факторов, влияющих на размерную точность. Кроме того, в пресс-форму входят подвижные металлические стержни, образующие внутренние полости отливок, и выталкиватели.

  При получении отливок на литейных машинах с холодной камерой прессования (рис., а, б) необходимое количество сплава заливается в камеру прессования вручную или заливочным дозирующим устройством. Сплав из камеры прессования под давлением прессующего поршня через литниковые каналы поступает в оформляющую полость плотно закрытой формы, излишек сплава остаётся в камере прессования в виде пресс-остатка и удаляется. После затвердевания сплава форму открывают, снимают подвижные стержни и отливка выталкивателями удаляется из формы. При получении отливок на машинах с горячей камерой прессования (рис., в) сплав из тигля нагревательной печи самотёком поступает в камеру прессования. После заполнения камеры прессования срабатывает автоматическое устройство (реле времени, настроенное на определённый интервал), а поршень начинает давить на жидкий сплав, который через обогреваемый мундштук и литниковую втулку под давлением поступает по литниковым каналам в оформляющую полость формы и кристаллизуется. Через определённое время, необходимое для образования отливки, срабатывает автоматическое устройство на раскрытие формы, и отливка удаляется выталкивателями. У полученных отливок обрубают (обрезают) заливы (облой), элементы литниковых систем, затем их очищают вручную или на машинах; если необходимо, производят термообработку.

  Для этого метода литья характерны высокая скорость прессования и большое удельное давление [30—150 Мн/м² (300—1500 кгс/см²)] на жидкий сплав в форме. Качество отливок зависит от ряда технологических и конструктивных факторов, например выбора сплава, конструкции отливки, литниковой и вентиляционной систем, формы, стабильности температуры сплава и формы, вакуумирования формы для предупреждения образования пористости и т. д. Метод обеспечивает высокую производительность, точность размеров (3—7-й классы точности), чёткость рельефа и качество поверхности (для отливок массой до 45 кг из алюминиевых сплавов — 5—8-й классы чистоты). Производительность машин от 1 до 50 заливок в мин. Применяют многогнёздные формы, в которых за 1 заливку изготовляют более 20 деталей.

Машины с холодной горизонтальной камерой прессования. Важной составной частью машин являетсястанина, на которой устанавливают механизмы запирания и прессования, элементы гидропривода и электросистемы. На современных отечественных машинах используют, как правило, сварные станины. Конструкция станин отличается большой жесткостью. От жесткости станин в большой мере зависит работоспособность механизмов запирания и прессования. При значительном износе направляющих элементов станин перестает нормально работать механизм движения подвижной плиты, быстрее изнашиваются направляющие втулки и колонны, теряется точность машин, ухудшаются условия работы пресс-форм, механизм прессования может потерять соосность с пресс-камерой и т. д.

Чаще всего используют общие станины под механизмы запирания и прессования. В этом случае упрощается монтаж машин и обеспечивается соосность камеры и элементов механизма прессования. На крупных машинах применяют раздельные под механизмы запирания и прессования станины, что обусловлено технологией их изготовления. Иногда используют раздельные сборные станины для упрощения перехода от машин с горизонтальной камерой прессования к машинам с вертикальной или горячей камерой.

Рис. 2.3. Машина модели 71108

Ниже рассмотрены основные механизмы машины модели 71108, которая (рис. 2.3) состоит из двух горизонтальных гидравлических блоков: левого, закрывающего пресс-форму, и правого, запрессовывающего расплав в пресс-форму и удаляющего из камеры пресс-остаток сплава. Оба блока смонтированы на сварной станине 1.

Механизм прессования служит для медленного перекрытия окна заливки камеры прессования, последующего впрыскивания расплава в пресс-форму и до-прессовки, а также для удаления пресс-остатка. Механизм прессования в основном состоит из цилиндра прессования 13 с мультипликатором 11, закрепленным на стойке 10, неподвижной плиты 6 и камеры прессования.

Плита 6 и стойка 10 соединены между собой двумя стяжками 9. Плита жестко прикреплена к станине, а стойку можно перемещать по станине. Масло к цилиндру прессования 13 и мультипликатору 11 подводится по трубам 12, проходные сечения которых позволяют развивать скорость прессования до 5 м/с.

Цилиндр прессования с мультипликатором, а также камеру прессования можно ступенчато перемещать по вертикали на 160 мм для настройки на центральное и нижнее положение литникового входа в пресс-форме. Цилиндр прессования перемещают винтовым домкратом, а камеру прессования — вручную. Цилиндр прессования с мультипликатором и камеру прессования можно фиксировать в заданном положении. Механизм прессования обеспечивает плавное регулирование усилия прессования от 100 до 300 кН и плавное увеличение скорости прессования от 0,4 до 5 м/с.

Работа механизма прессования происходит следующим образом. При нажатии кнопки «Гидропривод» масло от насоса подается в поршневую полость цилиндра прессования, происходит медленное перекрытие окна заливки плунжером. В момент перекрытия окна заливки подключается аккумулятор и расплав из стакана быстро поступает в пресс-форму. При заполненной пресс-форме включаются мультипликатор и аккумулятор 8 для допрессовки расплава в пресс-форме усилием, в три раза превышающем номинальное усилие цилиндра прессования. Наибольшее усилие прессования 300 кН, а номинальное усилие цилиндра прессования 100 кН. Момент включения мультипликатора можно регулировать гайкой 15 и шпилькой 14. При снятой шпильке мультипликатор не включается. Мультипликатор резко увеличивает усилие прессования, сохраняя малый диаметр цилиндра прессования, и уменьшает расход масла из аккумулятора.

После запрессовки расплава в пресс-форму происходит его выдержка до окончания кристаллизации металла, после чего пресc-форма раскрывается, а плунжер 6 продолжает двигаться вперед, выталкивая пресс-остаток из стакана 7 (рис. 2.4). Отвод поршня цилиндра прессования в исходное положение происходит при нажатии подвижной плиты механизма запирания на конечный выключатель 18 (см. рис. 2.6).

При центральном положении литникового входа с применением пресс-форм от машин с вертикальной камерой прессования плунжер переносит пресс-остаток к окну заливки, а установленный под стаканом выталкиватель 5 (см. рис. 2.4) выбрасывает пресс-остаток через окно заливки. Выталкиватель связан через шток с гидроцилиндром 8, установленным вертикально на плите прессования. Для работы машины с нижним расположением литникового входа предусмотрена быстросъемная система выталкивания пресс-остатка.

Рис. 2.4. Устройство для сбрасывания пресс-остатка

Существенным недостатком этого устройства является сложность обеспечения соосности камеры прессования и втулки пресс-формы, что приводит к подливам в образуемых зазорах, снижению надежности работы устройства, увеличению машинного времени и снижению производительности труда литейщика. Для исключения этого недостатка используют устройство для удаления пресс-остатка в виде приводного выталкивателя, свободный конец которого имеет возвратно-поступательное движение в стенке камеры прессования, диаметрально противоположное заливочному окну 4. Устройство снабжено сталкивателем 3 в виде приводного криволинейного рычага, связанного с выталкивателем, один конец которого соединен со штоком привода, а другой, свободный его конец, расположен в отверстии стенки камеры прессования заподлицо с с внутренней ее поверхностью и напротив заливочного окна. Муфта 1 смонтирована на приводном стержне и через шатун 2 шарнирно соединена с криволинейным рычагом 3 для сталкивания пресс-остатка. Когда поршень установит пресс-остаток против заливочного окна, начинает действовать механизм выталкивания. Выталкиватель при своем поступательном движении снизу вверх приподнимает пресс-остаток, снимая его с прессующего плунжера 6, и выводит его из рабочей зоны камеры. Одновременно муфта 1, связанная с выталкивателем, через шатун 2 приводит криволинейный рычаг 3 (сталкиватель) в движение, последний, осуществляя движение по спирали, обеспечивает удаление и сброс пресс-остатка в тару. Синхронная работа выталкивателя и сталкивателя осуществляется одним гидроприводом.

Механизм запирания состоит из гидравлического цилиндра 2 (см. рис. 2.3), рычажной системы 4, 3 и двух плит — неподвижной 6 и подвижной 5, перемещающихся по четырем колоннам 16 и опирающихся на клиновые башмаки 7, которые разгружают колонны от значительной части массы подвижной плиты и пресс-формы.

В подвижную плиту встроен гидровыталкиватель, плита которого позволяет располагать выталкиватели в нужном месте при настройке на изготовление конкретного изделия. Выталкивание изделия возможно самим штоком с навернутой на него специальной насадкой.

Работа механизма запирания происходит следующим образом. При подаче масла в поршневую полость цилиндра 2 поршень, закрепленный на штоке, перемещает крестовину, в результате чего распрямляются рычаги 4, 3. После соприкосновения подвижной и неподвижной частей пресс-формы и подъема давления в гидроцилиндре 2 до рабочего рычаги поворота выпрямляются почти полностью. В это время происходит совместная упругая деформация системы рычаги — колонны. Усилие запирания прямо пропорционально этой деформации. При запирании пресс-формы происходит удлинение колонн. С помощью четырех измерителей усилий определяют удлинение колонн на определенном участке (базе). Величину этого удлинения показывают индикаторы. При правильно настроенном механизме запирания индикаторы всех четырех колонн должны показывать одинаковое число делений. Показания n индикаторов (число делений одного индикатора) переводят по приведенному на рис. 2.5 графику в усилие Р (МН) запирания пресс-формы. Цена деления индикатора 0,05 МН.

Рис. 2.5. График для определения усилия запирания

Для безопасной работы литейщика на машине предусмотрено ограждение 17 (см. рис. 2.3) из двух пар щитков, закрывающих механизм запирания с двух сторон, а также двери, закрывающие спереди пространство между подвижной плитой запирания и плитой прессования, и щитка, закрывающего сзади пространство между подвижной плитой запирания и плитой прессования. В рабочее положение дверь устанавливается пневмоцилиндром по направляющим планкам на подшипниках. На двери закреплен упор, воздействующий на конечный выключатель 3 (см. рис. 2.6), который дает команду на запирание пресс-формы. При открытой двери запирание пресс-формы в полуавтоматическом режиме работы машины невозможно. Пневмопривод, управляющий пневмоцилиндром двери, состоит из воздухораспределителя, регулятора давления и влагоотделителя. Для контроля давления воздуха установлен манометр

17. Литье по выплавляемым моделям. Центробежное литье.

Литьё — технологический процесс изготовления заготовок (реже — готовых деталей), заключающийся в заполнении предварительно изготовленной литейной формы жидким материалом (металлом, сплавом, пластмассой и т. п.) с последующим его затвердеванием.

Литьём называют также продукцию литейного производства, художественные изделия и изделия народных промыслов, полученные с помощью литья. Литьем по выплавляемым моделям называют технологический процесс, в ходе которого модель из воска, специального фотополимера или другого легкоплавкого состава заливают специальной формовочной смесью, которая впоследствии затвердевает, превращаясь в прочный блок. Далее этот блок помещают в прокалочную печь, где из него, в ходе определенного цикла вытапливается воск, фотополимер или прочий состав, и где он обретает большую прочность. После завершения цикла прокалки форма готова к литью. 

Различают несколько видов формовочных смесей для литья по выплавляемым моделям. Фосфатные смеси имеют плотность близкую к керамике и используются для литья платины, титана, нержавеющей или хирургической сталицентробежным способом или путём литья во вращающуюся опоку. Смеси на основе кристобалита и гипса имеют пористую структуру и отлично подходят для литья золота, серебра, бронзы и латуни в вакууме и под давлением.

Компания SRS, эксклюзивными дистрибьюторами которой мы являемся, производит высококачественные инжекционные воски и формовочные смеси на кристобалитной основе для микро-блокового литья ювелирных сплавов, латуни и бронзы по выплавляемым моделям, постоянно повышая качество своей продукции посредством научного анализа возможных дефектов литья и устранения их за счёт своей продукции, качество которой остается на самом высоком уровне от партии к партии.

Принцип центробежного литья заключается в том, что заполнение фор-мы расплавом и формирование отливки происходят при вращении формы вокруг горизонтальной, вертикальной или наклонной оси, либо при ее вращении по сложной траектории. Этим достигается дополнительное воздействие на расплав и затвердевающую отливку поля центробежных сил. Процесс реализуется на специальных центробежных машинах и столах.

Чаше используют два варианта способа, в которых расплав заливается в форму с горизонтальной или вертикальной осью вращения. В первом варианте получают отливки – тела вращения малой и большой протяженности, во втором – тела вращения малой протяженности и фасонные отливки.

Наиболее распространенным является способ литья пустотелых цилиндрических отливок в металлические формы с горизонтальной осью вращения. По этому способу (рисунок 6.1) отливка 4 формируется в поле центробежных сил со свободной цилиндрической поверхностью, а формообразующей поверхностью служит внутренняя поверхность изложницы. Расплав 1 из ковша 3 заливают во вращающуюся форму 5 через заливочный желоб 2. Расплав растекается по внутренней поверхности формы, образуя под действием поля центробежных сил пустотелый цилиндр. После затвердевания металла и остановки формы отливку 4 извлекают. Данный способ характеризуется наиболее высоким технологическим выходом годного (ТВГ = 100%), так как отсутствует расход металла на литниковую систему.

Рисунок 6.1 – Схема получения отливки при вращении формы вокруг горизонтальной оси: 1 – расплав; 2 – заливочный желоб; 3 – ковш; 4 – отливка; 5 – форма

При получении отливок со свободной параболической поверхностью при вращении формы вокруг вертикальной оси (рисунок 6.2) расплав из ковша 1 заливают в форму 2, закрепленную на шпинделе 3, приводимом во вращение электродвигателем 4. Расплав 5 под действием центробежных и гравитационных сил распределяется по стенкам формы и затвердевает, после чего вращение формы прекращают и извлекают из нее затвердевшую отливку 6.

Рисунок 6.2 – Схема получения отливок при вращении формы вокруг вертикальной оси: 1 – ковш; 2 – форма; 3 – шпиндель; 4 – электродвигатель; 5 – расплав; 6 – отливка

Отливки с внутренней поверхностью сложной конфигурации получают с использованием стержней (рисунок 6.3, а) в формах с вертикальной осью вращения. Так отливают, например, венцы зубчатых колес. Расплав из ковша через заливочное отверстие и стояк 1 поступает в центральную полость формы 2, выполненную стержнями 3 и 4, а затем под действием центробежных сил через щелевые питатели – в рабочую полость формы. При этом избыток металла в центральной полости формы 5 выполняет роль прибыли, обеспечивая питание отливки при затвердевании.

Мелкие фасонные отливки можно получать центробежным литьем в песчаные формы (рисунок 6.3, б). Части формы 1 и 2 устанавливают на центробежный стол и крепят на нем. При необходимости используют стержни 4. Рабочие полости 3 должны располагаться симметрично относительно оси вращения для обеспечения балансировки формы. Расплав заливают через центральный стояк, из которого по радиальным каналам он попадает в полости формы. Технологический выход годного при таком способе литья приближается к выходу годного при литье в песчаные формы. При центробежном литье можно использовать песчаные, металлические, оболочковые и объемные керамические, а также комбинированные формы.

Литьё по выплавляемым моделям[править | править исходный текст]

Ещё один способ литья металлов — по выплавляемой модели — применяется в случаях изготовления деталей высокой точности (например лопатки турбин и т. п.) Из легкоплавкого материала: парафин, стеарин и др., (в простейшем случае — из воска) изготавливается точная модель изделия и литниковая система. Наиболее широкое применение нашёл модельный состав П50С50 состоящий из 50 % стеарина и 50 % парафина, для крупногабаритных изделий применяются солевые составы менее склонные к короблению. Затем модель окунается в жидкую суспензию на основе связующего и огнеупорного наполнителя. В качестве связующего применяют гидролизованный этилсиликат марок ЭТС 32 и ЭТС 40, гидролиз ведут в растворе кислоты, воды и растворителя (спирт, ацетон). В настоящее время в ЛВМ нашли применения кремнезоли не нуждающиеся в гидролизе в цеховых условиях и являющиеся экологически безопасными. В качестве огнеупорного наполнителя применяют: электрокорунд, дистенсилиманит, кварц и т. д. На модельный блок (модель и ЛПС) наносят суспензию и производят обсыпку, так наносят от 6 до 10 слоёв. С каждым последующим слоем фракция зерна обсыпки меняются для формирования плотной поверхности оболочковой формы. Сушка каждого слоя занимает не менее получаса, для ускорения процесса используют специальные сушильные шкафы, в которые закачивается аммиачный газ. Из сформировавшейся оболочки выплавляют модельный состав: в воде, в модельном составе, выжиганием, паром высокого давления. После сушки и вытопки блок прокаливают при температуре примерно 1000 °С для удаления из оболочковой формы веществ способных к газообразованию. После чего оболочки поступают на заливку. Перед заливкой блоки нагревают в печах до 1000 °С. Нагретый блок устанавливают в печь и разогретый металл заливают в оболочку. Залитый блок охлаждают в термостате или на воздухе. Когда блок полностью охладится его отправляют на выбивку. Ударами молота по литниковой чаше производится отбивка керамики, далее отрезка ЛПС.Таким образом получаем отливку.

Преимущества этого способа: возможность изготовления деталей из сплавов, не поддающихся механической обработке; получение отливок с точностью размеров до 11 — 13 квалитета и шероховатостью поверхности Ra 2,5—1,25 мкм, что в ряде случаев устраняет обработку резанием; возможность получения узлов машин, которые при обычных способах литья пришлось бы собирать из отдельных деталей. Литье по выплавляемым моделям используют в условиях единичного (опытного), серийного и массового производства.

В силу большого расхода металла и дороговизны процесса ЛВМ применяют только для ответственных деталей.

Процесс литья по выплавляемым моделям базируется на следующем основном принципе:

• Копия или модель конечного изделия изготавливаются из легкоплавкого материала.

• Эта модель окружается керамической массой, которая затвердевает и образует форму.

• При последующем нагревании (прокалке) формы модель отливки расплавляется и удаляется.

• Затем в оставшуюся на месте удалённого воска полость заливается металл, который точно воспроизводит исходную модель отливки.

Недостатком является сложность и длительность процесса производства отливок, применение специальной дорогостоящей оснастки.

Литьем по выплавляемым моделям изготавливают детали для приборостроительной, авиационной и другой отраслевой промышленности. Используют при литье жаропрочных труднообрабатываемых сплавов (лопатки турбин), коррозионно-стойких сталей, углеродистых сталей в массовом производстве (автомобильная промышленность).

Центробежное литьё[править | править исходный текст]

Центробежный метод литья (центробежное литьё) используется при получении отливок, имеющих форму тел вращения. Подобные отливки отливаются из чугуна, стали, бронзы и алюминия. При этом расплав заливают в металлическую форму, вращающуюся со скоростью 3000 об/мин.

Под действием центробежной силы расплав распределяется по внутренней поверхности формы и, кристаллизуясь, образует отливку. Центробежным способом можно получить двухслойные заготовки, что достигается поочерёдной заливкой в форму различных сплавов. Кристаллизация расплава в металлической форме под действием центробежной силы обеспечивает получение плотных отливок.

При этом, как правило, в отливках не бывает газовых раковин и шлаковых включений. Особыми преимуществами центробежного литья является получение внутренних полостей без применения стержней и большая экономия сплава в виду отсутствия литниковой системы. Выход годных отливок повышается до 95 %.

Широким спросом пользуются отливки втулок, гильз и других заготовок, имеющих форму тела вращения, произведенные с помощью метода центробежного литья.

Центробежное литьё — это способ получения отливок в металлических формах. При центробежном литье расплавленный металл, подвергаясь действию центробежных сил, отбрасывается к стенкам формы и затвердевает. Таким образом получается отливка. Этот способ литья широко используется в промышленности, особенно для получения пустотелых отливок (со свободной поверхностью).

Технология центробежного литья обеспечивает целый ряд преимуществ, зачастую недостижимых при других способах, к примеру:

• Высокая износостойкость.

• Высокая плотность металла.

• Отсутствие раковин.

• В продукции центробежного литья отсутствуют неметаллические включения и шлак.

Центробежным литьём получают литые заготовки, имеющие форму тел вращения:

• втулки;

• венцы червячных колёс;

• барабаны для бумагоделательных машин;

• роторы электродвигателей.

Наибольшее применение центробежное литьё находит при изготовлении втулок из медных сплавов, преимущественно оловянных бронз.

По сравнению с литьём в неподвижные формы центробежное литьё имеет ряд преимуществ: повышаются заполняемость форм, плотность и механические свойства отливок, выход годного. Однако для его организации необходимо специальное оборудование; недостатки, присущие этому способу литья: неточность размеров свободных поверхностей отливок, повышенная склонность к ликвации компонентов сплава, повышенные требования к прочности литейных форм.

18. Влияние обработки давлением на структуру и свойства металлов. Температурный интервал нагрева углеродистых сталей.

При обработке металла давлением изменяется не только форма заготовки, но и происходит сложный физический процесс, влияющий на структуру металла, а следовательно, на его механические и физические свойства. Пластическая деформация металла происходит за счет внутрикристаллитных (внутризеренных) и межкристаллитных (межзеренных) сдвигов (сдвиги происходят по плоскостям скольжения под углом 45º к направлению действующей силы) (рис. 105). Чем больше образуется сдвигов, т. е. чем больше пластическая деформация, тем больше упрочнение (наклеп) и тем большее усилие потребуется для дальнейшего деформирования металла. Пластическая деформация зависит от природы металла, температуры, скорости и степени деформации, поэтому различают горячую, неполную горячую и холодную обработку давлением.

  

Рис. 105. Схема изменения строения металла в плоскости сдвига: а — зерно до сдвига; б — зерно после сдвига; в — кристаллическая решетка

Горячей обработкой называют такую обработку, в процессе которой рекристаллизация проходит настолько полно, что металл по окончании обработки давлением имеет рекристаллизованную структуру без следов упрочнения. Для чистых металлов явление рекристаллизации возникает при температурах, по данным профессора Бочвара А. А., около 0,4 от абсолютной температуры плавления.

При рекристаллизации в деформируемом металле образуются центры рекристаллизации, вокруг которых растут новые зерна взамен деформированных, а металл приобретает равноосную неориентированную структуру. Скорость рекристаллизации с повышением температуры возрастает. Температура рекристаллизации имеет большое практическое значение. Во-первых, для того чтобы восстановить структуру и свойства исходного металла, его необходимо нагреть до температуры, превышающей температуру рекристаллизации, а затем охладить по определенному режиму. Во-вторых, пластическая деформация при температуре выше температуры рекристаллизации, хотя и протекает с образованием сдвигов, вызывающих упрочнение, но упрочнение будет немедленно устраняться протекающим при этих температурах процессом рекристаллизации. Следовательно, при пластической деформации выше температуры рекристаллизации упрочнения не произойдет. Горячая обработка стали осуществляется при температурах, лежащих выше линии GSK (см. рис. 6), т. е. когда сталь имеет аустенитную структуру (доэвтектоидная) или аустенит плюс цементит (заэвтектоидная).

Ковка стального слитка изменяет первичное дендритное строение металла. Происходит вытягивание и ориентация кристаллов и межкристаллического вещества, содержащего неметаллические включения, расположенные по границам кристаллов, в направлении наиболее интенсивного течения металла. В результате образуется вторичная волокнистая макроструктура.

Волокнистая макроструктура, полученная горячей обработкой давлением, является устойчивой, она не может быть разрушена ни термической обработкой, ни последующей обработкой давлением (рис. 106). Обработкой давлением можно изменить только направление волокон.

Рис. 106. Макроструктура стали: а — после горячей деформации; б — литой

Горячая обработка давлением оказывает заметное влияние на следующие механические характеристики стали: удельное ударное сопротивление αк, поперечное сужение φ, относительное удлинение δ и предел усталости σ-1. Эти механические свойства в продольных (вдоль волокна) образцах с повышением степени уковки (Степенью уковки называют отношение первоначальной площади сечения заготовки F0 к последующей F (после ковки)) до 10 растут, после чего остаются стабильными. В поперечных же образцах с увеличением степени уковки упомянутые характеристики, как правило, падают.

После горячей обработки давлением анизотропия стали выражается в неодинаковых механических качествах: вдоль волокон механические качества лучше, в поперечном — хуже. Например, вырезанные из одного прокатаного прутка стальные образцы, взятые в продольном направлении, показали удельную ударную вязкость 13,5 кГм/см2, а взятые в поперечном — 1,3 кГм/см². Однако чем меньше в металле примесей (фосфор, сера, закись железа, неметаллические включения), тем меньше отличаются механические свойства поперечного образца от продольного.

Неполной горячей обработкой называют такую обработку, в процессе которой рекристаллизация проходит неполностью. Металл по окончании обработки имеет неодинаковые механические свойства как в поперечном, так и в продольном направлении.

Неполная горячая обработка ведет к получению неоднородной структуры и понижению механических качеств, поэтому в производстве применяется редко. К этому следует добавить, что продукция, полученная при неполной горячей обработке может иметь значительные по величине остаточные напряжения, могущие при недостаточной пластичности вызвать разрушение металла. Обычно неполная горячая обработка стали производится при температурах, лежащих ниже линии GSK (см. рис. 6).

Холодной обработкой называют такую обработку, которая сопровождается упрочнением металла. Эта обработка протекает при температурах ниже температуры начала неполного горячего деформирования. Признаками упрочнения является вытянутая форма зерен с ориентировкой их в направлении наибольшей деформации.

Холодная обработка повышает предел прочности σδ, предел текучести σт и твердость металла НВ при одновременном снижении относительного удлинения δ, поперечного сужения φ и удельного ударного сопротивления αк. Чем выше степень деформации (Степень деформации определяется отношением F₀-F₁/F0ּ100%, где F₀ — площадь поперечного сечения образца до деформации; F₁ — то же после деформации.), тем больше изменяются механические характеристики.

Если от получаемой продукции не требуются повышенные ударное сопротивление или относительное удлинение, то холодная обработка давлением является наиболее желательной.

Теплопроводность, электропроводность и магнитная проницаемость в результате упомянутых обработок уменьшаются. Также изменяются и другие физические свойства.

Таким образом, в процессе пластической деформации изменяются форма исходной заготовки, структура обрабатываемого металла, а следовательно, его механические и физические свойства. При соответствующей технологии обработки давлением можно получать не только заданную конструкцию детали, но и нужные механические свойства.

При конструировании деталей и разработке технологии их изготовления с применением обработки давлением необходимо учитывать волокнистую структуру, влияющую на механические качества металла. Направление максимальных нормальных (растягивающих и сжимающих) напряжений, возникающих при работе деталей, должно совпадать с направлением волокон, а направление максимальных касательных (на срез, сдвиг) напряжений должно быть им перпендикулярно. Волокна, полученные при обработке давлением, должны огибать контур детали, а не перерезаться.

Сущность закалки заключается в превращении аустенита в мартенсит. В связи с этим, чтобы осуществить закалку, нужно нагреть сталь до аустенитного состояния.

Температуру нагрева углеродистых сталей легко определить по диаграмме состояния (рис. 25).

Рис. 25. Температурный интервал нагрева углеродистых сталей при закалке

При закалке конструкционных сталей, содержащих до 0,8% С, достаточно провести нагрев выше линии GS. Точки, лежащие на этой линии, обозначаются буквами Ас₃ и называются верхними критическими точками. Для каждой стали будут свои критические точки. Но в любой стали содержание углерода в разных плавках может колебаться в некоторых пределах, поэтому, чтобы наверняка получить аустенитную структуру, сталь нужно нагревать несколько выше Ас₃ (на 30—50°С).

На рис. 25 температура нагрева при закалке конструкционных сталей показана в виде заштрихованной полосы. Если сталь нагревать до температуры ниже Ас₃, то в структуре такой недогретой стали наряду с аустенитом будут сохраняться участки феррита. Содержание углерода в феррите не бывает выше 0,025%, поэтому при закалке в этих участках не получится пересыщенного твердого раствора углерода в железе, т. е. мартенсита. Аустенитные же участки превратятся в мартенсит. Таким образом, в закаленной стали в этом случае наряду с твердым мартенситом будет присутствовать мягкий феррит (рис. 26). В результате твердость стали будет пониженной. Такая закалка называется неполной.

Рис. 26. Микроструктура стали при неполной закалке: мартенсит (темные участки) и феррит (светлые участки)

Проводить нагрев значительно выше точки Ас₃ также не следует, так как при этом происходит рост зерен аустенита, в результате чего после закалки сталь приобретает хрупкость.

При закалке инструментальных углеродистых сталей, содержащих более 0,8% С, нагрев следует проводить на 30—50°С выше линии PSK (см. рис. 25). Точки, лежащие на этой линии, обозначаются буквами Ac₁ и называютсянижними критическими точками. При таком нагреве, как это видно по диаграмме состояния, структура стали будет состоять из аустенита и цементита. После закалки аустенит превратится в мартенсит, и тогда структура будет состоять из мартенсита и цементита. В отличие от феррита цементит обладает очень высокой твердостью, и потому наличие его в структуре закаленной стали не снижает твердость. Нагрев выше линии SE до чисто аустенитного состояния в данном случае не нужен. Более того, он приводит к отрицательным последствиям. Во-первых, при этом приближаемся к линии АС (см. рис. 5), выше которой начинается плавление стали и возникает опасность перегрева. Во-вторых, при таком нагреве весь углерод, имеющийся в стали, переходит в аустенит, и после закалки мартенсит оказывается сильно пересыщенным углеродом, что приводит к трещинам.

При закалке легированных сталей температуру нагрева также выбирают в зависимости от температуры критических точек. Однако диаграммы состояния для таких сталей получаются довольно сложными, поскольку кроме железа и углерода в их состав входят еще элементы — хром, никель, вольфрам и др., поэтому критические точки или же непосредственно температуру закалки для легированных сталей определяют по справочной литературе. Здесь следует заметить, что при закалке некоторых легированных сталей температура нагрева устанавливается значительно выше критических точек. Например, для инструментальной легированной стали Х12М температура критической точки Ас₁ составляет 810°С, а нагрев при закалке проводят до 1000—1050°С; для быстрорежущей стали Р18 температура Ас₁ равна 830°С, а температура закалки — 1270°С. Объясняется это тем, что в таких сталях содержится большое количество карбидов, которые трудно растворяются в аустените. Требуемые свойства в этих сталях могут быть получены лишь в том случае, если легирующие элементы, содержащиеся в карбидах, перейдут в аустенит, в состояние твердого раствора. Для ускорения этого перехода и повышают температуру нагрева.

19. Основные типы нагревательных устройств для ОМД

Заготовки перед обработкой давлением на­гревают для повышения пластичности металла, в ре­зультате чего его сопротивление деформации уменьша­ется в 10—15 раз по сравнению с холодным состоянием.

Чем больше нагрета сталь, тем меньше энергии затрачивают на ее деформацию. Однако нельзя допус­кать пережог, который наблюдают при нагреве, близ­ком к температурам солидуса.

Температурные интервалы обработки давлением зави­сят главным образом от химического состава сплавов.

Температурный интервал деформации углеродистых сталей определяют по диаграмме состояния сплавов железо — углерод.

Чтобы подсчитать время, необходимое для нагрева заготовок, используют эмпирические формулы, разра­ботанные Н. Н. Доброхотовым.

Металлические заготовки для горячей обработки давлением нагревают в горнах и печах.

В серийном производстве для нагрева заготовок при­меняют пламенные и электрические печи. Пламенные пе­чи работают на твердом, жидком и газообразном топливе. В них нагревают как мелкие, так и крупные заго­товки. По характеру распределения температуры в ра­бочем пространстве печи делят на камерные (темпера­тура во всем рабочем пространстве одинакова) и мето­дические (температура в рабочем пространстве повы­шается от загрузочного окна к окну выдачи нагретых заготовок). В пламенных печах заготовки соприкаса­ются с продуктами горения, поэтому металл угорает. Для исключения или уменьшения образования окали­ны применяют безокислительный нагрев металла в рас­плавленных солях, в среде защитных газов, в муфель­ных печах, защищают поверхность заготовки специаль­ными покрытиями из стекла, окиси лития.

Электрические печи сопротивления имеют металли­ческие или карборундовые элементы сопротивления, ко­торые подключают к электрической сети. Печи чаще применяют для нагревания цветных металлов и спла­вов, имеющих невысокую температуру начала обработ­ки давлением. В таких печах температуру можно регу­лировать. Кроме электрических печей сопротивления существуют контактные и индукционные электронагре­вательные устройства. В устройствах электроконтактного нагрева заготовку зажимают между медными кон­тактами, к которому подведен ток большой силы. В устройствах индукционного нагрева заготовку помещают в индуктор, по которому пропускают ток высокой часто­ты. Применение электричества обеспечивает высокую скорость нагрева, удобства регулирования температуры, минимальное окисление металла, автоматизацию про­цесса.

20. Виды прокатки. Условие захвата заготовки валками.

Прокатка — обжатие металла вращающи­мися валками прокатного стана. Применяют три основ­ных вида прокатки:продольную, поперечную и косую. При продольной прокатке металл 2 обжимается между двумя валками 1, вращающимися в раз­ные стороны, и перемещается перпендикулярно осям валков. Этот вид прокатки имеет наибольшее примене­ние, его используют для изготовления профильного и листового проката. .

При поперечной прокатке валки 1, вра­щаясь в одном направлении, передают вращение заго­товке 2, которая, перемещаясь вдоль оси валков, дефор­мируется. Поперечную прокатку применяют для полу­чения специальных и периодических профилей.

При косой прокатке валки 1, располо­женные под некоторым углом один к другому, сообща­ют заготовке 2 вращательное и поступательное движе­ние. Эту прокатку применяют для получения пустоте­лых заготовок при производстве труб.

Оборудование, на котором прокатывают металл, на­зывают прокатным станом. По количеству валков и их расположению станы делят на двух-, трех-, четырех-, многовалковые и универсальные. Двухвалковые станы бывают реверсивные (заготовки прокаты­вают в обе стороны) и нереверсивные (прокатка идет в одну сторону, а для повторных пропусков заготовку возвращают через верхний валок). В трехвалковых ста­нах за счет наличия в каждой рабочей кле­ти трех валков изменяют направление прокатки. Четырехвалковые станы имеют два рабочих (меньшего диаметра) и два опорных валка (большего диаметра), служащих для уменьшения прогиба рабо­чих валков. Это при производстве широких листов уве­личивает точность их размеров по толщине. У много­валковых станов очень большая жест­кость рабочих валков. Станы применяют для прокатки очень тонких полос с малыми припусками по толщине. Универсальные станы имеют вертикальные валки, расположенные с одной или с обеих сторон от горизонтальных валков. На них металл обжимают при каждом пропуске со всех сторон. Эти станы применяют для прокатки широких листов и широкополосных дву­тавровых балок.

По назначению прокатные станы делят на обжим­ные, заготовочные, сортовые, листовые и специальные. Вначале слиток или прессованную заготовку прокаты­вают на обжимном стане, затем на заготовочном и, на­конец, на сортовом, листовом или специальном. К об­жимным станам относят блюминги и слябинги. Блю­минги — мощные реверсивные двухвалковые станы с диаметром валков 800. ..1500 мм, прокатывающие слитки массой 2.. .35 т в заготовки крупных размеров (блю­мы). Слябинги — мощные универсальные реверсивные станы с диаметром горизонтальных валков 1100... 1200 мм, вертикальных — 700 мм. Используют для про­катки листовых заготовок (слябы) толщиной 75... 300 мм и шириной 400.. .1600 мм.

Заготовочные станы имеют валки диаметром 450... 850 мм. На этих станах прокатывают блюмы и заго­товки меньших размеров (60X60.. .150Х 150 мм). Наи­более совершенны непрерывные заготовочные станы, устанавливаемые непосредственно за блюмингами.

Сортовые станы в зависимости от размеров сорто­вой стали и назначения изделий разделяют на рельсо-балочные с валками диаметром 750.. .900 мм для про­катки железнодорожных рельсов, балок, швеллеров и других крупных профилей; крупносортные с валками диаметром 500.. .750 мм; среднесортные с валками диаметром 350.. .450 мм; мелкосортные с валками диа­метром 250.. .325 мм.

Прокатные станы бывают с одной рабочей клетью (блюминги) и с несколькими рабочими клетями (сор­товые станы). Клети могут располагаться в линию или последовательно одна за другой. При последовательном расположении у клетей самостоятельные приводы, а у валков свои частоты вращения. Станы с последователь­ным расположением клетей называют непрерывными, таккак заготовка идет из одной клетки в другую без поворота и возврата. Станы, сочетающие последова­тельное и линейное расположение клетей, называют полунепрерывными.

Форму поперечного сечения изделия, прокатанного на сортовом стане, называют профилем, а совокупность одинаковых профилей разных размеров — сортаментом.

Сущность процесса: заготовка обжимается (сдавливается), проходя в зазор между вращающимися валками, при этом, она уменьшается в своём поперечном сечении и увеличивается в длину. Форма поперечного сечения называется профилем.

Процесс прокатки обеспечивается силами трения между вращающимся инструментом и заготовкой, благодаря которым заготовка перемещается в зазоре между валками, одновременно деформируясь. В момент захвата металла со стороны каждого валка действуют на металл две силы: нормальная сила N и касательная сила трения T.

Схема прокатки

Угол и условие захвата

Угол α – угол захвата, дуга, по которой валок соприкасается с прокатываемым металлом – дуга захвата, а объем металла между дугами захвата – очаг деформации.

Возможность осуществления прокатки определяется условием захвата металла валками или соотношением T’ > N’, где T’ – втягивающая сила (проекция силы трения T на горизонтальную ось); N’ – выталкивающая сила (проекция нормальной реакции валков N на горизонтальную ось). При этом условии результирующая сила будет направлена в сторону движения металла. Условие захвата металла можно выразить:

T * cosα > N * sinα

Выразив силу трения T через нормальную силу N и коэффициент трения f: T = F * N, и, подставив это выражение в условие захвата, получим:

f * cosα > sinα или  f > tgα

Таким образом, для захвата металла валками необходимо, чтобы коэффициент трения между валками и заготовкой был больше тангенса угла захвата.

Коэффициент трения можно увеличить применением насечки на валках.

При прокатке стали α = 20…25 ⁰, при горячей прокатке листов и полос из цветных металлов – α = 12…15 ⁰, при холодной прокатке листов – α = 2…10 ⁰.

Степень деформации характеризуется показателями:

- абсолютное обжатие: Δh = H — h (где H, h – начальная и конечная высоты заготовки);

- относительное обжатие: ε = ([H - h] * 100%) / H.

Площадь поперечного сечения заготовки всегда уменьшается. Поэтому для определения деформации (особенно когда обжатие по сечению различно) используют показатель, называемый вытяжкой (коэффициентом вытяжки):

μ = l₁ / l_o = F₀ / F₁

l_o, F₀– первоначальные длина и площадь поперечного сечения, l₁, F₁ – те же величины после прокатки

Коэффициент вытяжки обычно составляет 1,1…1,6 за проход, но может быть и больше.

21. Классификация прокатных станов. Инструмент применяемый при прокатке. Продукция прокатного производства. Виды сортамента

Прокатные станы классифицируются по трем основным признакам:  1. Числу и расположению валков в каждой рабочей клети,  2. Взаимному расположению рабочих клетей,  3. Роду выпускаемой продукции. По первому признаку различают следующие группы станов:  * дуо-станы — с двумя валками в каждой клети, имеющие либо постоянное направление вращения (нереверсивные станы), либо направление вращения, которое можно менять и, следовательно, пропускать обрабатываемый металл в обе стороны (реверсивные станы);  * трио-станы — с тремя валками в каждой рабочей клети;  * двойные дуо-станы — с двумя парами валков в клети;  * многовалковые станы — с четырьмя, с шестью и более валками;  * универсальные станы, имеющие не только горизонтальные, но и вертикальные валки;  * станы с косо расположенными валками — двух- и трехвалковые.  Иногда вертикальные валки располагают между шейками горизонтальных. По взаиморасположению рабочих клетей станы подразделяются: * линейные станы, [Линейные станы с расположением рабочих клетей в одну линию применяются у рельсобалочных и крупносортовых станов.]  * ступенчатые станы с двумя и большим числом ступеней,  [Ступенчатые станы с расположением рабочих клетей в нескольких линиях применяют у сортовых станов.] * станы непрерывной и полунепрерывной прокатки. [В непрерывных станах прокатываемый металл движется прямолинейно и деформируется одновременно в нескольких клетях, эти станы применяются для прокатки заготовок, листов, лент, а также мелкосортных профилей. Непрерывные станы обеспечивают высокую производительность.] Все прокатные станы характеризуются размером диаметра рабочего валка последней клети.  Например, рельсобалочный стан с диаметром валков 800 мм называется рельсобалочным станом 800.  Исключение имеют листопрокатные станы, которые характеризуются длиной бочки рабочего валка, [стан с длиной бочки 2800 мм называется стан 2800]. По роду выпускаемой продукции прокатные станы делятся на: * обжимные станы,  * заготовочные станы,  * рельсобалочные станы,  * сортовые станы,  * проволочные станы,  * листовые станы,  * трубопрокатные станы, * станы специального назначения. Обжимные станы предназначены для обжатия стальных слитков весом до 25 т в крупные заготовки (блюмы и слябы).  К обжимным станам относятся блюминги и слябинги. На блюмингах получают квадратную заготовку — блюм, подвергаемую дальнейшей прокатке для получения сортовых профилей.  На слябингах производят прямоугольный прокат — слябы, представляющие собой заготовки для листа.  Блюминг представляет собой мощный реверсивный дуо-стан, а слябинг — мощный универсальный реверсивный двухклетьевой стан (первая клеть имеет вертикальные валки, а второй — горизонтальные). Заготовочные станы предназначены для прокатки блюмов и слябов в сортовую квадратную заготовку сечением до 200X200 и плоскую заготовку — сутунку сечением меньшим, чем слябы, предназначаемую для последующей прокатки в мелкие листы и ленты.  Современные заготовочные станы являются станами непрерывной прокатки. Рельсобалочные станы предназначены для прокатки из блюмов рельсов широкой колеи, крупных балок, швеллеров и других профилей.  Рельсобалочные станы бывают двух типов: - рельсобалочные станы ступенчатого типа, состоящие из двух или большего числа линий; - рельсобалочные станы последовательно возвратного типа. Наибольшим распространением пользуются рельсобалочные станы ступенчатого типа. Сортовые станы предназначены для получения сортового проката:  круглой и квадратной стали от 8 до 150 мм,  балок и швеллеров высотой от 50 ÷ 200 мм,  угловой стали от 20X20 до 200X200 мм др.  Эти станы делятся на крупно-, средне- и мелкосортные. Проволочные станы предназначены для прокатки проволоки диаметром 5 — 10 мм.  Меньшего диаметра проволока получается волочением.  Проволочные станы бывают ступенчатые, полунепрерывные и непрерывные. Листопрокатныe станы делятся на толстолистовые и тонколистовые.  Толстые листы катают из слябов, тонкие — из легких слябов, или сутунки.  Листопрокатные станы для горячей прокатки листов чаще всего бывают следующих трех типов: - толстолистовые станы, предназначенные для прокатки листов толщиной от 4 мм и более, шириной от 1000 до 5000 мм;  они бывают одноклетьевые, двухклетьевые и иногда многоклетьевые; - листовые широкополосовые непрерывные или полунепрерывные станы, служащие для прокатки листов в виде длинных широких полос шириной от 500 до 2500 мм и более, толщиной от 1,5 до 10 мм и более; - листовые широкополосовые с моталками, расположенными в нагревательных печах, служащие так же, как и станы предыдущего типа, для прокатки листов в виде длинных полос толщиной от 1,5 до 6 мм. Трубопрокатные станы применяются для производства: - бесшовных труб, - сварных труб.  Процесс прокатки бесшовных труб делится на две стадии:  получение пустотелой гильзы из слитка или круглого проката и получение из пустотелой гильзы готовой трубы.  Пустотелые гильзы получаются чаще на прошивном стане.  Для труб большого диаметра полую заготовку можно получить центробежным литьем.

Инструментом прокатки являются валки, с помощью которых обрабатываются слитки и прокат. Валки бывают гладкие (рис. 116, а), которые применяются при прокатке листов, лент; ступенчатые — для прокатки полосовой и обручной стали и, ручьевые— для получения сортового проката

Валки состоят из следующих элементов: бочки 1 (рабочая часть валка), шейки (цапфы) 2 и трефы 3. Бочка валка может быть гладкая (цилиндрическая, слабовыпуклая, слабовогнутая), ступенчатая (с разными диаметрами цилиндров) и ручьевая с кольцевыми вырезами 4 (проточками).

Профиль выреза на боковой поверхности валка называется ручьем. Ручей верхнего и нижнего валков в совокупности образуют калибр. Граница калибра — переход калибра с одного валка на другой — называется разделом калибра. Если раздел калибра осуществляется по линии, параллельной осям валков, то такой калибр называется открытым (рис. 116, в). Калибр, у которого линия раздела находится вне пределов калибра, называется закрытым (рис. 116, г). На каждой паре валков размещают несколько калибров, форма которых зависит от прокатываемого профиля.

Сложные профили проката получают последовательными пропусками металла через серию калибров; для рельсов число калибров обычно равно 9, а для балок — от 9 до 13, для проволоки — от 15 до 19. Калибры в ряде случаев располагают на нескольких валках стана, а иногда и на нескольких прокатных станах. При передаче заготовки из одного калибра в другой бывает необходимо повернуть (кантовать) заготовку вокруг ее оси.Разработку системы последовательных калибров, обеспечивающих получение заданного профиля и размеров проката из выбранной заготовки, называют калибровкой. Калибровка является сложным и ответственным процессом и разрабатывается с учетом получения заданного профиля за меньшее число пропусков металла. Неправильная калибровка может привести не только к снижению производительности, но и к браку.

В зависимости от стадии прокатки различают калибры обжимные (уменьшающие сечение заготовки), черновые (приближающие сечение заготовки к заданному профилю) и чистовые, или отделочные (дающие заданный профиль). В качестве примера на рис. 116, д показана калибровка валков для получения двутавровой балки.

Продукция прокатного производства имеет очень широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. Она используется в виде заготовок различного профиля для изготовления деталей машин, станков, тракторов, автомобилей, паровозов, вагонов, железнодорожных путей; для строительства различных сооружений. Указанные машины и сооружения изготавливаются из прокатных черных и цветных металлов и их сплавов.

Сортамент прокатных профилей Профилем проката называется форма его поперечного сечения, сортаментом - совокупность профилей с различными размерами, полученные прокаткой на одном виде или на группе станов. Сортамент профилей очень разнообразен. Его разделяют на пять основных групп проката: сортовой; листовой; трубы; специальные виды (колеса, бандажи, кольца и др.)., периодический. Профиль сортового металла разделяют на две группы: простой геометрической формы (квадратная, круглая и полосовая сталь) и сложной - фасонной формы (двутавровые балки, швеллеры, рельсы и др.).. Рисунок. 3.1. Некоторые виды профилей, полученных прокаткой Листовой прокат (сталь) разделяют на толстолистовую сталь (толщиной более 4 мм), тонколистовую (толщиной менее 4 мм) и широкополосную, или универсальную сталь. Листы толщиной от 3 до 8 мм часто называют листами средней толщины. Толстолистовая сталь имеет ширину от 600 до 5000 мм при толщине от 4 до 160 мм и длине от 4 до 12 м. Броневые плиты имеют ширину до 4500 мм и толщину до 550 мм. Тонколистовая сталь имеет ширину от 500 до 2500 мм, толщину от 0,20 до 3, 75 мм и длина от 700 до 4000 мм. Листы (лента) толщиной менее 0,20 мм носят название фольги. Они должны быть с обрезанными кромками. Электротехническая, динамичная и трансформаторная стали имеют ширину 750 и 1000 мм и толщину от 0,35 до 1,0 мм. Широкополосная, или универсальная сталь имеет ширину от 200 до 1500 мм при толщине от 4 до 60 мм. Тонкие листы изготавливаются из различных сталей как углеродистых, так и легированных. Листы конструкционной качественной стали, идущие на изготовление деталей автомобилей, тракторов, различных резервуаров, газовых плит, холодильников и т. п., могут быть горячекатаный и холоднокатаный (в основном холоднокатаными). Они должны обладать способностью к штамповке - вытягиваться в холодном состоянии. В зависимости от степени способности к вытягиванию их подразделяют на листы нормального вытягивания Н, глубокой вытяжки Г и весьма глубокого вытягивания ВГ. Тонкие стальные ленты изготавливаются шириной от 20 до 2500 мм и длиной до 300 м в зависимости от толщины. Трубы подразделяются на две группы: бесшовные с диаметром от 25 до 600 мм; сварные - встык, внахлест и холоднопрофилированные - с диаметром от 10 до 1400 мм. Периодический прокат является заготовкой, поперечное сечение которого не остается одинаковым по форме и площади, а периодически изменяется. Цветные металлы и их сплавы прокатываются преимущественно на простые профили - квадратный, круглый, полосовой (прямоугольный) в виде листов и лент разных размеров: по толщине от 0,2 до 25-30 мм, по ширине - листы до 3000 мм, ленты до 600 мм (и более); по длине - листа до 6 м, ленты до 300 м и более в зависимости от толщины.

22. Трубопрокатное производство. Схемы проката бесшовных и шовных труб.

Трубопрокатное производство, производство бесшовных (то есть без сварного продольного или спирального шва) металлических труб способом прокатки на специальных станах, называемыхтрубопрокатными агрегатами. Бесшовные трубы широко применяются в автотракторостроении, авиастроении, котлостроении и др. отраслях машиностроения, а также в нефтедобывающей, химической промышленности, в коммунальном хозяйстве и т.д. Понятие Т. п. включает в себя производство горячекатаных, то есть прокатанных в горячем состоянии, и холоднокатаных труб, то есть труб, которые после горячей прокатки подвергаются ещё и прокатке в холодном состоянии.

В Т. п. используется широкий диапазон трубопрокатных агрегатов, отличающихся друг от друга как по типоразмерам производимых труб, так и по способам их прокатки, что позволяет получать горячекатаные трубы наружным диаметром 25—700 мм с толщиной стенки 2,5—75 мм и холоднокатаные трубы с наружным диаметром 8—450 мм и толщиной стенки 0,08—20 мм. Состав оборудования и его расположение в цехе зависят от способа производства, условий работы и предъявляемых к трубам требований.

Прокатка труб обычно состоит из 2 основных и нескольких вспомогательных операций. Первая операция (прошивка) заключается в образовании продольного отверстия в заготовке или слитке, в результате чего получается толстостенная труба, называемая гильзой. Вторая операция (раскатка) — удлинение прошитой заготовки и уменьшение толщины её стенки примерно до требуемых в готовой трубе размеров. Обе операции осуществляются с одного нагрева. Первая операция выполняется на прошивных станах винтовой прокатки между бочкообразными или грибовидными валками на короткой оправке, вторая — на различных прокатных станах: непрерывных, короткооправочных, пилигримовых или трёхвалковых станах винтовой прокатки. После раскатки трубы калибруются на специальных калибровочных станах, затем охлаждаются, правятся и подвергаются контролю. Трубы диаметром менее 70 мм подвергаются дополнительной горячей прокатке на редукционных станах (см. Редуцирование).

С целью уменьшения толщины стенки и диаметра, а также получения более высоких механических свойств, гладкой поверхности и точных размеров трубы после горячей прокатки подвергаются холодной прокатке на станах продольной периодической прокатки валками или роликами, а также волочению.

Современному Т. п. свойственны: высокая производительность труда, автоматизация и механизация большинства основных и вспомогательных технологических операций, широкий сортамент и высокое качество прокатываемых труб. По объёму производства бесшовных труб СССР с 1968 занимает 1-е место в мире; в 1975 было прокатано 16 млн. т труб.

По способу производства трубы подразделяют на бесшовные (катаные и прессованные) и шовные (сварные). Бесшовные трубы. Технологический процесс производства горячекатаных бесшовных труб состоит из следующих основных операций: 

• получение полой гильзы из заготовки сплошного сечения (операция прошивки);

• раскатка гильзы в трубу;

• отделка труб.

В соответствии с этим трубопрокатный комплекс включает станы – прошивные, раскатные и отделочные. Для прошивки заготовки используют станы поперечно-винтовой прокатки, преимущественно с бочкообразными валками (см. рис.1.3).Нагрев заготовки в методических или кольцевых печах с вращающимся подом. Вытяжка при прошивке составляет 2…3,5. Раскатку гильзы в трубу осуществляют на автоматических, непрерывных, пилигримовых или др. станах. Наиболее распространены автоматические станы. Катают трубы диаметром 30…426 мм с толщиной стенки 3…30мм в клети дуо с диаметром валков до 1000 мм, в которых нарезаны калибры разных диаметров. При прокатке используют короткую оправку, которую предварительно на штанге вводят в зев валков. Прокатку осуществляют в 2…3 прохода с поворотом трубы на 90^о вокруг своей оси и с заменой оправки перед каждым проходом. В качестве смазки в полость трубы подают поваренную соль в смеси с графитом. Вытяжка за проход 1,4…1,6. Производительность стана до 300 тыс. т в год. На непрерывных станах катают трубы диаметром 30…114 мм с толщиной стенки 8…12 мм на длинной подвижной оправке в группе из 7…9 последовательно расположенных клетей с индивидуальным приводом. Оси валков расположены под углом 45^о к горизонту и под углом 90^о по отношению друг к другу. Диаметр валков 530…550 мм с короткой бочкой – до 230 мм. Суммарная вытяжка при раскате 5…7,5, скорость прокатки до 6 м/сек., производительность 300...500 тыс. т в год. Окончательно трубу оформляют в отделочных агрегатах – обкатных, калибровочных, редукционных и пр. Обкатные станы применяют для отделки (устранение овальности, разнотолщинности и пр.) труб большого диаметра. Их конструкция аналогична прошивным станам с бочкообразными валками.  Калибровочные и редукционные станы по конструкции аналогичны непрерывным раскатным станам. Предназначены, соответственно, для повышения точности труб и уменьшения их диаметра. На заключительных операциях трубы в зависимости от назначения термически обрабатывают, правят, режут на мерные длины, на концах нарезают резьбу, на поверхность наносят защитные и/или декоративные покрытия и пр.  Тип трубопрокатного комплекса определяют по типу раскатного стана, независимо от типов прошивных и отделочных станов. ^ Св арные трубы производят преимущественно методом печной сварки и электросварки. Стан печной сварки по конструкции подобен профилегибочному стану, только непосредственно перед рабочими клетями установлена проходная нагревательная печь, и профилирование полосы в трубу осуществляется в горячем состояние. Кромки сформованной трубы обдувают сжатым воздухом и сжимают до получения сварного соединения. После стана трубу режут на мерные длины и направляют на отделку – калибровку, редуцирование, нанесение покрытий и пр.  ^ Электросварные трубы производят главным образом методом электродуговой сварки под слоем флюса. По форме шва трубы подразделяют на прямошовные (с одним или двумя швами) и спиральношовные. Процесс производства труб включает формовку заготовки в трубу, сварку кромок, отделку труб. Для формовки заготовок используют прессы, непрерывные валковые станы для прямошовных труб (рис. 14.1) и спиральноформовочные машины для спиральношовных труб.  Прямошовные трубы производят поштучно из листовой заготовки заданных размеров. Спиральношовные трубы более технологичны в изготовлении, чем прямошовные. Их формовка осуществляется из рулонной полосы непрерывно. Трубы разных диаметров можно получать из полосы одной ширины и, наоборот, трубы одного диаметра можно формовать из полос разной ширины. После сварки трубу разрезают газовым резаком на части мерной длины.  После сварки трубы поступают на отделку – термообработку, калибровку концов, правку, нанесение декоративных и/или защитных покрытий и др. Заключительная операция – гидравлические испытания. 

23. Сущность, способы и продукция прессования

Пр ессование – один из распространенных методов ОМД. Осуществляют в горячем и в холодном состояниях, не только пластичных, но и хрупких материалов, не только компактных, но и порошкообразных (см. рис.1.5). Методом прессования получают изделия самой разнообразной формы, определяемой формой очка матрицы (рис.15.1). Сортамент изделий включает профили с описанным диаметром от 3 до 250 мм, трубчатые профили диаметром от 20 до 600 мм, полые профили с одним или несколькими каналами сложной формы и пр., которые другими способами получить затруднительно или вообще невозможно. Достоинствами способа является большие вытяжки за прессовку (до 1000), возможность прессования малопластичных материалов, универсальность способа – можно получать разнообразные изделия простой заменой матрицы, высокое качество поверхности и точность прессуемых изделий.  К недостаткам следует отнести повышенный расход металла из-за пресс-остатка, сравнительно высокую стоимость прессового оборудования, низкую производительность. Из вестны два метода прессования - прямой и обратной (рис.15.2). При прямом направление движения пуансона и изделия совпадают, при обратном – противонаправлены. Но главным отличием является наличие или отсутствие перемещения металла относительно стенок контейнера. При прямом прессовании металл скользит по поверхности контейнера (за исключением небольших участков в углах, образованных контейнером и матрицедержателем - т.н. «мертвые зоны»), преодолевая противодействие сил контактного трения. При обратном - такое скольжение металла отсутствует, поэтому сила обратного прессования в 1,5…2,0 раза меньше, чем при прямом. Но этот метод более сложен по использованию, длина изделия ограничена длиной штанги пуансона, ниже производительность. Поэтому он не получил широкого распространения. Процесс прессования осуществляют в гидравлических и механических прессах. Более распространены гидравлические прессы. Они отличаются простотой конструкции, обеспечивают значительные силы прессования, легкую регулировку скорости хода пуансона. Гидравлические прессы бывают вертикального и горизонтального типов усилием до 60 МН и более. Прессы укомплектовывают соответствующим вспомогательным оборудованием для подачи и выдачи слитков из печи, транспортировки слитка от печи к прессу и установки его в контейнер, отрезки пресс-остатка и его уборки и пр. Все эти операции от посадки слитка в печь до уборки готовых изделий полностью механизированы и автоматизированы.  Прессование полых изделий, в т.ч. труб, осуществляют из пустотелых гильз или сплошных заготовок на оправке (игле). При использовании сплошных заготовок ее вначале прошивают иглой в контейнере, а затем начинают процесс прессования – металл выдавливают в щель между матрицей и иглой.  Эф фективность прессования во многом зависит от прессового инструмента. В процессе прессования он подвергается циклическому воздействию высоких температур (до 1250^оС) с частыми теплосменами, высоким давлениям, абразивному трению. Особенно это относится к матрицам. По количеству отверстий матрицы бывают одно- и многоочковые (до 30). Существенной частью матрицы является рабочий поясок, определяющий размер и форму прессуемых изделий (рис. 15.3). Длина рабочего пояска 4…5 мм для мелких профилей и 10…15 мм – для крупных. Из-за быстрого износа и потери размеров применяют матрицы со вставками из твердосплавных материалов. Благоприятная схема деформации – трехосного сжатия, – обеспечивает возможность прессования даже малопластичных и хрупких металлов, в т.ч. титана, вольфрама, молибдена, бериллия, циркония и пр. Определяющими являются термомеханические условия прессования – температура, свойства металлов, вытяжка, условия трения. Обычно для получения требуемых свойств необходима не менее, чем 10-кратная вытяжка литого металла. С точки зрения повышения выхода годного желательно иметь слитки возможно большей длины, но при этом резко возрастают сила прессования, размеры оборудования и пр. Практикой установлены такие соотношения между длиной L слитка и его диаметром D: L = 2,0…3,0D для сплошных изделий и L = 1,5…2,0D для полых.  При прессовании различают скорость прессования (скорость движения пуансона) и скорость истечения металла из матрицы. Они связаны между собой зависимостью  . Обычно пластичные металлы прессуют с повышеной скоростью истечения (алюминия до 25 м/сек, стали – до 8 м/сек), а малопластичные со скоростью всего 5 см/сек. Прессование осуществляют со смазкой. Обычно составной частью смазки является графит, а в качестве связки машинное масло и канифоль. При прессовании труднодеформируемых сплавов используют жидкое стекло. Прессованные изделия обычно подвергают отделочным операциям – термообработке, травлению поверхности, правке, зачистке дефектов, нанесению защитных и/или декоративных покрытий и пр.

Прессование — процесс обработки металлов давлением путем выдавливания его пуансоном из кон­тейнера через отверстие в матрице. При этом металл принимает форму (круглую, квадратную и др.), соот­ветствующую конфигурации отверстия в матрице. Чаще прессование применяют для получения изделий из цвет­ных металлов и их сплавов. Существует прямое и об­ратное прессование.

Прямое прессование. Заготовку 1 за­кладывают в контейнер 2, закрывают пресс-шайбой 3 и пуансоном 4 выдавливают через матрицу 5. Направ­ление течения металла совпадает с направлением дви­жения пуансона. К концу операции в контейнере остается небольшая часть металла (18. ..20% массы заготовки), называемая пресс-остатком.

Обратное прессование. Контейнер 2 за­крыт с одного конца упорной шайбой 6, давление на за­готовку 1 передается через полый пуансон 4 с укреп­ленной на нем матрицей 5. Металл выдавливается на­встречу движению пуансона. При этом методе пресс-остаток составляет 5.. .6 % массы заготовки.

Прессованием можно изготовить прутки диаметром 5.. .3000 мм, трубы с внутренним диаметром 18. ..350 мм и толщиной стенки 1,25.. .5 мм, различные профили. Эти изделия превосходят по точности, разнообразию и сложности изделия, получаемые прокаткой.

В последнее время применяют гидравлическое прес­сование, позволяющее обрабатывать очень хрупкие сплавы. В данном случае металл находится в состоянии всестороннего сжатия, потери на трение минимальные.

24. Сущность процесса волочения. Устройство и работа волочильных станов.

Во лочение – один из древнейших способов ОМД. Сущность его заключается в протягивании нахолодно прутка через отверстие (очко, волоку), выходные размеры которого меньше размеров исходного сечения заготовки (см. рис.1.4). Способ широко используется в металлургии и металлообработке. Сортамент получаемых изделий включает профили диаметром от нескольких микрон до 100 мм не только круглого, но и самых экзотических форм сплошного или полого сечения из благородных, цветных и черных металлов и сплавов.  Если преследуют только цель повышения точности и улучшения качества поверхности изделия, то такой вид волочения называют калибровкой. Степень деформации при волочении ограничивается силой волочения, которая не должна вызывать появление напряжений в переднем конце, превышающих 0,5…0,7 предела текучести данного металла. Поэтому единичные вытяжки при волочении составляют всего 1,2…1,3 и редко достигают 1,5.  Сила волочения в большой мере зависит от коэффициента трения. Для его снижения используют смазки (например, мыльная стружка с различными наполнителями).  Бо льшой эффект дает использование роликовых волок вместо монолитных, но из-за сложности их применяют редко, хотя коэффициент вытяжки в таких волоках может достигать 4…5. Обычно волока состоит из двух деталей – обоймы и собственно волоки (рис. 13.1). Обойму изготовляют из прочной вязкой стали, а волоку – из твердосплавных материалов. Для волочения тончайшей проволоки волоки изготовляют из технических алмазов, а для волочения прутков и труб больших сечений – из инструментальных сталей. Волока состоит из нескольких участков (рис. 13.1). Средний участок – рабочая или деформирующая зона. Имеет коническую форму. Со стороны входа к ней примыкает смазочная зона тоже конической формы, а с другой стороны – калибрующий поясок, который придает окончательную форму профилю. К смазочной зоне примыкает входная зона, а к калибрующему пояску – выходная зона конической или сферической формы. Угол рабочего конуса (2) принимают равным 8…24^о, смазочной зоны – 20…60^о, а входной и выходной зон - 60…90^о. Длина рабочего конуса составляет 0,5…0,7, а длина калибрующего пояска – 0,3…1,0 от диаметра получаемого профиля.  Полые изделия волочат несколькими способами (рис.13.2): на короткой неподвижной оправке, на длинной подвижной оправке, на короткой «плавающей» оправке и без оправки. Ус илия волочения определяют или опытным путем с помощью силоизмерительных приборов (например, динамометров), или аналитически.  ^ Волочильные станы. Основные элементы – волочильный инструмент и тянущее устройство. Используют два основных типа станов: с прямолинейным движением протягиваемого металла (цепные, реечные, гидравлические) и с наматыванием на барабан (барабанные станы).  Первые используют для профилей, которые невозможно смотать из-за их размеров или формы. Цепной стан состоит (рис. 13.3.) из станины 3, бесконечной цепи 2, тележки с захватом 4, стойки для крепления волок 5, двигателя с передаточными устройствами 1.  На современных станах можно одновременно протягивать до 10 прутков со скоростью до 2 м/сек., тянущее усилие до 1,5 МН. Длина изделий ограничивается размерами станины и обычно составляет до 15 м (максимум до 50 м). Барабанные станы в зависимости от количества волок, через которые последовательно протягивают металл, подразделяют на однократные и многократные. Однократные используют для волочения прутков, фасонных профилей и труб. Ось барабана - вертикальная или горизонтальная. Барабан является и тянущим, и намоточным устройством. Во избежание искажения формы профиля при намотке диаметр барабана должен в 30…40 раз превышать диаметр сматываемого изделия (до 3 м). Сила волочения до 100 КН, скорость волочения – до 4,5 м/сек. Принцип работы станов многократного волочения (рис. 13.4) заключается в одновременном протягивании заготовки через несколько последовательно расположенных волок. При выходе из одной волоки конец металла наматывается на барабан, а затем – сматывается с него и через систему направляющих роликов поступает в следующую волоку и т.д. Применяют главным образом для волочения проволоки. Кратность волочения определяют по числу волок (6…9 и более). Скорость волочения до 20 м/сек.  ^ Основные технологические операции при волочении.  Поступающая на волочение заготовка может иметь разную структуру и механические свойства по длине, что негативно сказывается на условия волочения. Поэтому подготовка металла к волочению начинается с термической обработки. ^ 1. Термическая обработка заготовки предназначена для гомогенизации структуры и повышения пластических свойств. В зависимости от материала применяют отжиг, нормализацию, закалку с отпуском и патентирование. Наиболее широко применяют патентирование при подготовке катанки из углеродистых сталей. Обеспечивает получение мелкозернистой сорбитной структуры металла. Состоит в нагреве заготовки до температуры аустенизации и охлаждении в свинцовой (соляной) ванне при температуре 450…500^оС. Процесс осуществляется в непрерывном режиме. ^ 2. Удаление окалины с поверхности заготовки осуществляют химическим или механическим путем. Травление производят в непрерывных травильных агрегатах в растворах серной или соляной кислот. При механическом способе окалину чаще удаляют путем многократного изгиба в двух плоскостях с последующей обработкой металлическими щетками. ^ 3. После травления поверхность заготовки тщательно промывают в горячей и холодной воде под давлением примерно 1 МПа. 4. Нанесение подсмазочного слоя. Для лучшего удержания смазки на поверхность заготовки наносят тонкий слой различных материалов: гидрата окиси железа (операция желтения), меди (меднение), извести (известкование), фосфатов Fe, Mn и др. (фосфатирование). ^ 5. Сушка бунтов в камерах при температуре 300-750^о. 6. Волочение. Обжатие за проход 10…30%, суммарное 75…85% для стали и до 95% для цветных металлов. Если при достижении предельного обжатия не получен заданный размер проволоки, проводят повторное волочение с выполнением всех подготовительных операций.  ^ 7. Отделочные операции: термическая обработка, правка, шлифовка, полировка, нанесение защитных покрытий (цинкование, лужение, алитирование, эмалирование, лакировка и пр.) в зависимости от назначения изделий.

Волочение—процесс обработки металлов давлением с протаскиванием заготовки 1 через отвер­стие матрицы 2, сечение которого меньше исходного се­чения заготовки. В результате волочения получают изделие с постоянным сечением по всей дли­не. При волочении за счет уменьшения поперечного се­чения заготовки увеличивается ее длина.

Волочение проходит без нагрева металла, поэтому создается наклеп, который устраняют отжитом. Этот способ обработки давлением применяют преимущест­венно для получения проволоки малого диаметра (0,01...4 мм), калиброванных прутков различного про­филя и тонких труб из катаных и прессованных заготовок.

Волочение выполняют на станах с прямолинейным движением тянущих уст­ройств и с круговым движе­нием протягиваемого метал­ла (барабанные).

Волочильный стан состо­ит из двух основных частей: матрицы (волокна) и тяну­щего устройства. Через волоки (фильеры) тянущее устройство протягивает заго­товку. Волоки изготовляют из инструментальных ста­лей У8, У9, У10, У11, У12, из сталей ШХ15, Х12М, из твердых сплавов ВК2, ВКЗ, ВК6, ВК8, ВКЮ, ВК15, из алмаза (для получения проволоки диаметром менее 0,3 мм).

Процесс волочения проволоки и тонкостенных труб состоит из следующих операций. Подготовка заготовки (катанка) к волочению включает удаление окалины травлением в водных растворах кислот, промывку и сушку. Затем на поверхность наносят смазку (мине­ральное масло, мыло, графит и др.).

Режим волочения разрабатывают, исходя из сум­марной вытяжки или суммарного обжатия, числа про­ходов, имеющегося оборудования, количества частных вытяжек или обжатий, размеров протягиваемой заго­товки по проходам, скорости волочения.

25. Горячая объёмная штамповка. Схема кривошипного пресса.

Штамповка - способ изготовления изделий давлением с помощью специального инструмента (штампа), рабочая полость которого определяет конфигурацию конечной штампованной поковки (изделия).

По сравнению с ковкой штамповка имеет ряд преимуществ:

1. Можно получать поковки сложной конфигурации без напусков. При этом допуски на штампованную поковку в 3-4 раза меньше, чем на кованую. Следовательно, значительно сокращается отход металла в стружку при последующей обработке резанием.

2. Производительность штамповки значительно выше - десятки и сотни поковок в час.

К недостаткам относятся:

1. Дорогостоящий штамповый инструмент - штамп - используется для изготовления только одной, конкретной поковки.

2. Для штамповки требуются гораздо большие усилия деформирования, чем для ковки таких же поковок.

Следовательно, штамповка экономически целесообразна при серийном производстве поковок массой до 20-30 кг.

Процессы штамповки разделяют на объемную и листовую штамповку. Объемную штамповку подразделяют на горячую и холодную.