4.4.3. Прессование
Прессование – процесс выдавливания металла из замкнутого объёма через выходное отверстие – очко матрицы. При этом металл принимает форму, соответствующую конфигурации отверстия в матрице – круглую, квадратную и др.
Исходными заготовками для прессования прутков и различных профилей являются слитки диаметром 60-500 мм и длиной 100-1000 мм. Для прессования применяют алюминий, медь, титан, цинк, свинец, олово и их сплавы, а также стали и жаропрочные сплавы.
Применяют два основных метода прессования (рис. 4.7): прямой и обратный.
При прямом прессовании течение прессуемого металла совпадает с направлением движения пуансона.
При обратном методе прессования металла полый пуансон давят на занотовку, в результате чего металл выжимается через отверстие матрицы в направлении, обратном движению пуансона.
Рис. 4.7. Схемы прямого (а) и обратного (б) прессования.
- контейнер; 2 - заготовка; 3 - матрица; 4 - пуансон; 5 - изделие.
При прямом методе прессования в конце операции остаётся 18-20% металла (прессостаток). При обратном методе отходы металла уменьшаются на 5-6% и снижается усилие прессования на 25%. Однако из-за сложности конструкции пресса этот метод имеет ограниченное применение.
Прессование полых изделий (труб) (рис. 4.8) к торцу прессовой шайбы крепится стальная игла, диаметр которой равен внутреннему диаметру изготавливаемой трубы. Трубы изготавливают только прямым методм прессования.
Рис. 4.8. Схема прессования труб:
1 – контейнер; 2 – матрица; 3 – труба;
4 – игла; 5 – заготовка; 6 - прессовая шайба.
Диаметр труб - до 300-400 мм. Скорость прессования цветных сплавов от 5 до 100 см/с. Основные инструменты: пресс-шайба, матрицедержатель, пуансон, игла и иглодержатель. Прессованием изготавливают прутки диаметром 5-300 мм, трубы с внутренним диаметром 18-350 мм и толщиной стенки 1,25-50 мм. и различные профили.
Технологический процесс прессования включает в себя следующие операции:
- подготовка заготовки (резка, удаление дефектов);
- нагрев заготовки;
- смазка для уменьшения трения (машинное масло+графит);
- прессование;
- отделка изделия (охлаждение, резка, правка).
4.4.4. Свободная ковка
Родоначальницей современного кузнечно-штамповочного производства является ковка. Возникновение ковки, считающейся одним из самых древних ремесел, связано с потребностью человека иметь металлические изделия.
Археологами установлено, что на территории России кузнечным делом занимались еще в VI – IV в.в. до нашей эры.
Русские кузнецы издавна славились умением изготавливать серпы, косы, мечи, щиты, кольчуги, стрелы.
В XV – XVII в.в. кузнечное дело достигает высокого уровня. Увеличиваются размеры изготавливаемых ковкой изделий: якоря, пушки.
Крупнейшим событием в кузнечном производстве является изобретение англичанином Несмитом парового молота (1842 г.).
Современное кузнечно-штамповое производство характеризуется дальнейшим повышением точности, сложности и габаритов изделий, увеличением мощности и производительности кузнечного оборудования, внедрением автоматизированных процессов.
Свободной ковкой называется процесс горячего деформирования металла с помощью бойков или другого инструмента на молоте или прессе, при котором течение металла ограничено только в направлении движения инструмента.
В процессе ковки предварительно нагретая заготовка укладывается н нижний боек молота или пресса, а верхним бойком наносят удары либо по самой заготовке, либо по подкладному инструменту. В результате чего материал заготовки перемещается в направлениях, заданных инструментом и заготовка меняет свою форму.
Ковкой достигаются две основные цели:
- придают заготовке форму, приближающуюся к форме готового изделия;
- улучшают механические свойства материала заготовки, вследствии чего повышается качество полученного изделия.
Операции свободной ковки.
Операциями ковки называются приемы обработки, с помощью которых заготовке придается та или иная форма.
К основным операциям ковки относятся:
- протяжка – удлинение заготовки, за счёт уменьшения поперечного сечения;
- осадка – уменьшение высоты заготовки при увеличении поперечного сечения;
- высадка – местная осадка;
- рубка – отделение части заготовки;
- гибка – придание заготовки изогнутой формы;
- раскатка – увеличение диаметра кольцевой заготовки;
- прошивка – получение отверстий в заготовке;
- кручение – поворот одной части заготовки относительно другой на заданный угол;
- радиальное обжатие – уменьшение площади поперечного сечения;
- кузнечная сварка – соединение кусков нагретой заготовки за счёт внешнего давления (применяется редко).
Инструмент, применяемый при ковке: плоские бойки, вырезные бойки, прошивень, кузнечный топор, обжимки, раскатки, пережимки, клещи.
Технологический процесс изготовления поковок.
Примерная последовательность технологического процесса:
- проектирование чертежа поковки, где рассчитывают размеры и массу заготовки, допуски и припуски,
- выбор кузнечных операций, инструментов и приспособлений,
- определение режимов нагрева и охлаждения,
- подбор заготовки,
- нагрев металла под ковку,
- кузнечные операции (ковка),
- первичная термообработка поковок (отжиг, нормализация),
- охлаждение поковок,
- контроль качества и размеров.
Свободная ковка подразделяется на ручную и машинную.
Ручная ковка производится в кузницах.
Машинную ковку производят на ковочных молотах и прессах.
На ковочных молотах изготавливают мелкие и средние по массе поковки. Крупные поковки куют на ковочных прессах. Молоты это машины динамического действия, работающие ударом. Прессы – деформируют металл значительным статическим усилием.
Молоты подразделяются:
1. В зависимости от типа привода (привод падающих частей): паровоздушные, пневматические, механические, гидравлические и электрические;
2. По принципу действия на поршень:
- простого – поднимает поршень;
- двойного – поднимают и отпускают поршень;
3. По конструкции станины:
- одностоечные (для легких работ);
- двухстоечные.
Прессы – в основном гидравлические ковочные.
Свободной ковкой изготавливают небольшие партии различных по форме и габаритам поковок массой от нескольких сот грамм до 350 и более кг. Это могут быть поковки шестерён, турбинных роторов, валов шатунов, колец и т. д.
Ковка экономически выгодна в единичном и мелкосерийном производствах. Для крупных деталей машин массой от 2 кг до 250 т. ковка является единственно возможным способом изготовления.