11. Прокатное производство: сущность процесса, сортамент проката, схема прокатного стана, виды станов. Устройство валков, их типы, калибровка валков. Схема производства листа и труб.

Прокатке подвергаются до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. При прокатке металл пластически деформируется вращающимися валками. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными. Кроме наиболее распространенного вида прокатки – продольной выделяют еще 2 вида – поперечную и поперечно винтовую.

При поперечной прокатке валки, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке и деформируют ее. При поперечно – винтовой прокатке валки расположены под углом и сообщают заготовке при деформировании вращательное и поступательное движения.

Инструментом для прокатки являются валки, которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими, применяемыми для прокатки листов, лент и т.п.; ступенчатыми, например, для прокатки полосовой стали, и ручьевыми для получения сортового проката. Ручьем называют вырез на боковой поверхности валка, а совокупность двух ручьев образует полость, называемую калибром. Каждая пара ручьевых валков обычно образует несколько калибров. Валки состоят из рабочей части — бочки, шеек и трефы.

Разработку системы последовательных калибров, необходимых для получения того или иного профиля, называют калибровкой. Калибровка является сложным и ответственным процессом. Неправильная калибровка может привести не только к снижению производительности, но и к браку изделий. Чем больше разность в размерах поперечных сечений исходной заготовки и. конечного изделия и чем сложнее профиль последнего, тем большее число калибров требуется для его получения.

12. Ковка, штамповка объемная и листовая, прессование и волочение: схема пресса, оборудование и инструмент; особенности каждого вида омд.

Ковка.Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности основных и вспомогательных операций. Каждая операция определяется характером деформирования и применяемым инструментом.

К основным операциям ковки относятся осадка, протяжка, прошивка, отрубка, гибка.

Осадка — операция уменьшения высоты Заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения. Осаживают заготовки между бойками или подкладными плитами.

Разновидностью осадки является вы - садка, при которой металл осаживают лишь на части длины заготовки.

Протяжка — операция удлинения заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения. Протяжку производят последовательными ударами или нажатиями на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому, с подачей заготовки вдоль оси протяжки и поворотами ее на 90° вокруг этой оси. При каждом нажатии уменьшается высота сечения, увеличиваются ширина и длина заготовки.

Протяжка имеет ряд разновидностей.

Разгонка — операция увеличения ширины части заготовки за счет уменьшения ее толщины.

Протяжка с оправкой — операция увеличения длины пустотелой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок.

Раскатка на оправке — операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок.

Прошивка — операция получения полостей в заготовке за счет вытеснения металла. Прошивкой можно получить сквозное отверстие или углубление (глухая прошивка). Инструментом для прошивки служат прошивни сплошные и пустотелые.

Отрубка — операция отделения части заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента — топора. Отрубку применяют для получения из заготовок большой длины нескольких коротких, для удаления излишков металла на концах поковок, а также прибыльной и донной частей слитков и т.п. Инструмент для отрубки — топоры различной формы.

Гибка — операция придания заготовке изогнутой формы по заданному контуру. Этой операцией получают угольники, скобы, крючки, кронштейны и

т.п. Гибка сопровождается искажением первоначальной формы поперечного сечения заготовки и уменьшением его площади в зоне изгиба, называемым утяжкой для компенсации утяжки в зоне изгиба заготовке придают увеличенные поперечные размеры. При гибке возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному. Во избежание этого явления по заданному углу изгиба подбирают соответствующий радиус скругления.

Оборудование для ковки выбирают в зависимости от режима ковки данного металла или сплава, массы поковки и ее конфигурации. Необходимую мощность оборудования обычно определяют по приближенным формулам или справочным таблицам.

Ковку выполняют на ковочных молотах и ковочных гидравлических прессах.

Молоты — машины динамического, ударного действия. Продолжительность деформации на них составляет тысячные доли секунды. Металл деформируется за счет энергии, накопленной подвижными (падающими) частями молота к моменту их соударения с заготовкой. Поэтому при выборе молотов руководствуются массой их падающих частей.

Гидравлические прессы — машины статического действия; продолжительность деформации на них может составлять от единиц до десятков секунд. Металл деформируется приложением силы, создаваемой с помощью жидкости (водной эмульсии или минерального масла), подаваемой в рабочий цилиндр пресса.

Прессование.При прессовании металл выдавливается из замкнутой полости через, отверстие, соответствующие сечению прессуемого профиля. Этим прессом изготавливают не только сплошные профили, но и полые.

Прессованием можно получить профили сложных форм, которые не могут быть получены другим видами обработки металлов давлением. Точность прессованных изделий выше, чем прокатных.

К недостаткам прессования следует отнести большие отходы металла: весь металл не может быть выдавлен из контейнера, и в нем остается так называемый пресс-остаток, который после окончания прессования отрезается от полученного профиля. Масса пресс-остатка может достигать 40% массы исходной заготовки.

Схема всестороннего сжимания 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. Основным оборудованием для прессования являются вертикальные и горизонтальные гидравлические прессы.

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

Волочение труб можно выполнять без оправки и с оправкой.

Поскольку тянущая сила, приложенная к заготовке, необходима на 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 осуществляется в условиях холодной деформации, металл упрочняется. Для восстановления пластичности упрочненный волочением металл подвергают промежуточному отжигу.

Поскольку волочение производят в условиях холодной деформации, оно обеспечивает точность размеров, низкую шероховатость поверхности, получение очень тонкостенных профилей.

Листовая штамповка.К листовой штамповке относятся методы получения деталей и изделий, для которых в качестве исходной заготовки используют листовой материал, трубные заготовки, катаные и гнутые профили.

Листовую штамповку осуществляют как в холодном, так и подогретом состоянии. Горячей листовой штамповкой получают крупногабаритные детали паровых и гидравлических турбин большой мощности, детали прессов, прокатных станов, элементы космических аппаратов, подводных лодок и судов.

Широкое применение листовой штамповки обусловлено рядом достоинств:

1. малая металлоемкость изделий

2. высокая точность штампуемых изделий

3. хорошее качество поверхности, что позволяет полностью исключить или свести к минимуму обработку поверхности

4. высокая производительность

5. простата механизации и автоматизации процессов листовой штамповки

6. приспособляемость к условиям производства (рентабельность в условиях как мелкосерийного, так и массового производства)

7. малоотходность

8. возможность получения различных и оптимальных механических св-в в различных участках деталей, получаемых штамповкой

Все операции листовой штамповки можно объединить в 2 группы: разделительные и формоизменяющие.

Разделительные операции осуществляют, как правило, на механических ножницах гильотинного, алигаторного и дискового типов или на штампах, установленных на различные виды прессов. Формообразующие операции листовой штамповки осуществляются на механических прессах с увеличенным ходом, а так же гидравлических прессах в штампах различных типов.

Объемная штамповка.Наличие большого разнообразия форм и размеров штампованных поковок, а также сплавов, из которых их штампуют, обусловливает существование различных способов штамповки.

Так как характер течения металла в процессе штамповки определяется типом штампа, то этот признак можно считать основным для классификации способов штамповки. В зависимости от типа штампа выделяют штамповку в открытых и закрытых штампах.

Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла — облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл целиком заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высоких требований к точности заготовок по массе. Облой затем обрезается в специальных штампах.

Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа при этом постоянный и небольшой, так что образование облоя в нем не предусмотрено. При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого.

Существенное преимущество штамповки в закрытых штампах уменьшение расхода металла, поскольку нет отхода в облой. Поковки, полученные в закрытых штампах, имеют более благоприятную структуру, так как волокна обтекают контур поковки, а не перерезаются в месте выхода металла в облой. При штамповке в закрытых штампах металл деформируется в условиях всестороннего неравномерного сжатия при больших сжимающих напряжениях, чем в открытых штампах. Это позволяет получать большие степени деформации и штамповать малопластичные сплавы.

13. Сущность способа получения заготовок и деталей методом порошковой металлургии, его возможности, основные технологические операции. Способы получения порошков и их подготовка к прессованию. Способы формования и спекания заготовок и деталей. Продукция порошковой металлургии, примеры.

Производство порошков, формование из них заготовок, спекание при tºCне превышающихtºCплавления основного компонента, прессование, уплотнение, калибрование, термообработка.

Метод позволяет получить материалы и изделия из них, которые нецелесообразно или невозможно изготовить другими методами. Тугоплавкие материалы, сложнолегированные сплавы, псевдосплавы, композиции из металлов и неметаллов, пористые материалы. При этом механическая обработка уменьшается и затраты на производство уменьшаются.

Недостатки: дороговизна порошков, пористость, ограниченность по массе, необходимость нейтральной или восстановительной среды при спекании.

Методы производства металлических порошков:

Механические: 1) измельчение, размол, дробление, истирание, резанье в стружки Si,Cr,Be,Sr,Mn. Оборудование: шаровые мельницы, вихревые мельницы

2) диспергирование расплавов – распыление струи металла струей воды: Fe,Ti

Физико-химические: 1) восстановление химических соединений

2) электролиз водных растворов: на катоде выделяется металл, восстанавливается, затем осыпается.

3) диссоциация карбонов.

Св-ва порошков:

1. химический состав

2. физические св-ва: форма частиц, их размер, гранулометрический состав, удельная поверхностная плотность, микротвердость

3. технологические св-ва: насыпная плотность, текучесть, уплотняемость, прессуемость, формуемость.

Основные операции:

1. подготовка порошков к формованию: отжиг в защитной среде, вакууме (обеспечение снятия наклепа, восстановление оксидов); приготовление смесей

2. формование: прессование в стальных прессформах, изостатическое; прокатка; мундштучное прессование; шликероное формование; динамическое формование.

3. спекание: если твердофазное, достигается диффузионным взаимодействием; если жидкофазное, за счет подплавления

4. горячее плавление

Виды порошковых изделий

1. Пористые порошковые материалы

1. антифрикционные – подшипники скольжения

а) вместо литой бронзы железо + графит + 6% медь, медь + графит, бронза + графит. Графит смешивают с маслом или пропитка синтетическими смолами

б) спеченные тугоплавкие карбиды и бориды с твердой смазкой из сульфидов, селенидов.

в) металлопластиковые – спеченные бронза и графит, титан, нержавейка, пропитанные фторопластом. Коррозионно-износостойкие

2) фрикционные – муфты сцепления, диски, накладки. Основа - медь или ее сплавы до 650º С. Если FeилиNiдо 1200º С. Твердая смазка: St, Pb, V, графит,BaSi,FeS,BN. Высокий коэффициент трения (асбест), песок,BC,SiCTiC. Прочность мала, поэтому их припекают к стальной основе.

3) фильтры - от абсолютного нуля до 900ºС жаростойкость; каррозионностойкость. Из стали, бронзы, никеля, серебра.

4) прочие:

а) потеющие сплавы (через стенки на поверхность поступает жидкость и сипаряется) лопатки газотурбин, противообледенители

б) пористые электроды – для ускорения электролизных процессов

в) огнепреградители

г) пеноматериалы

2. Конструкционные порошковые материалы: кулачки, храповики, шаровые вставки, корпуса подшипников, звездочки, шестерни, поршневые кольца. Fe+ графит,Fe+Ni+Cr+Cu.

3. Высокотемпературные

1. тугоплавкие: W, Mo, Tn, ниобий

2. дисперсно-упрочненные: сап 1 ( спечено Alпорошок 7%) , сап 4 (22%) рабочаяtºCдо 500ºС и до 1000ºС сохраняют форму

3. волокнистые композиты

4. керметы

4. Электротехнические порошки

1. электроконтактные: разрывные смеси W+Cu+Ni,W+Ni,Fe+Cu. Скользящие: медь + графит, серебро + графит, платина + графит, никель + графит, вольфрам + палладий.

2. магнитные: магнитомягкие – чистое железои его сплавы с Ni,Co,Al,Si. Для повышения удельного сопротивления магнитодиэлектрики - альсифер.