11.4. Технико-экономические показатели и критерии выбора рациональных способов обработки металлов давлением

Выбор способа получения поковок из различных сплавов. Уже при проектировании детали конструктор должен представлять способ ее изготовления, только в этом случае конструкция будет отвечать требованиям технологичности. Выбор способа основывается на большом числе конструктивно-технологических признаков детали и технико-экономических показателей видов и способов обработки металлов давлением.

Конструктивно-технологическими признаками детали, определяющими технологию изготовления обработкой давлением, являются ее форма, масса, габаритные размеры, марка материала и тип производства.

По форме детали, получаемые методом пластического формоизменения, укрупнено можно отнести к трем основным группам: детали, имеющие определенный профиль поперечного сечения по длине, существенно превышающей размеры сечения; детали в виде оболочек постоянной или незначительно отличающейся толщины; объемные детали.

Согласно такому группированию в данном разделе изложены виды обработки металлов давлением. При выборе конкретного способа могут учитываться различные конструктивные признаки детали: опорные внешние и внутренние очертания, соотношения главных размеров, площадей поперечного сечения и др.

Масса и габаритные размеры детали определяют, прежде всего, температурный режим обработки давлением. С их увеличением преобладающим становится горячее деформирование, при котором обеспечивается меньшее давление на инструмент и меньшая сила, необходимая для деформирования. Поковки диаметром более 150–200 мм получают, как правило, горячим деформированием.

Свойствами материала, определяющими выбор способа обработки давлением, являются его технологическая пластичность и сопротивление деформированию. Технологическая пластичность (т. е. способность материала к пластическому формоизменению при конкретных схеме и условиях деформирования) особенно строго регламентируется в условиях применения холодной обработки давлением.

Ввиду пониженной технологической пластичности высоколегированных сталей и труднодеформируемых сплавов их предпочтительно деформировать такими способами, при которых значительно снижаются растягивающие напряжения. Например, при ковке протяжку целесообразно выполнять в вырезных бойках, при штамповке предпочтительнее применение закрытых штампов, в которых схема неравномерного всестороннего сжатия проявляется полнее и в большей степени способствует повышению пластичности, чем при штамповке в открытых штампах. По этой же причине наиболее предпочтительна штамповка выдавливанием.

Высоколегированные стали склонны к интенсивному упрочнению, поэтому для их горячего деформирования целесообразнее использовать способы, осуществляемые на прессах, а не на молотах. Ввиду меньшей скорости деформирования на прессах разупрочняющие процессы (возврат и рекристаллизация) успевают произойти полнее, и упрочнение снижается. Малопластичные алюминиевые (АК8, В93 и др.), магниевые (МА8), титановые сплавы также предпочтительно ковать и штамповать на прессах, так как у них пластичность снижается при высоких скоростях деформирования. При этом для уменьшения остывания металла и повышения равномерности деформации штампы подогревают до температуры 200 – 400 °С. Поковки из некоторых тру дно деформируемых сплавов получают изотермической штамповкой.

Во избежание трещин заготовки от прутка из высоколегированных сталей отрезают с подогревом до температуры 400 – 700 °С.

Заготовки, имеющие литую структуру, обладают, как правило, меньшей пластичностью, чем уже деформированный металл, что необходимо учитывать при выборе способа деформирования. Например, предварительно деформированные прутки из алюминиевых сплавов (АК5, АК6) можно подвергать ковке, тогда как слитки этих сплавов при ковке разрушаются.

Тип производства может оказывать решающее влияние на выбор способа получения поковок, так как в условиях крупносерийного и массового производства рентабельны способы деформирования с использованием специальной технологической оснастки. С уменьшением количества одинаковых деталей может окупаться более простая и дешевая оснастка.

В мелкосерийном и единичном производствах применяют ковку с использованием универсального инструмента. При этом поковка имеет припуски и напуски, большие, чем при штамповке. Для более точной оценки того или иного способа пластического формоизменения в связи с программой производства необходимо установить критическую серийность, т. е. такие размеры серий, при которых два сравниваемых между собой варианта оказываются одинаково экономически целесообразными. Для этого строят графическую зависимость себестоимости деталей от программы их выпуска для различных способов изготовления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В учебном пособии в краткой форме изложен материал, соответствующий учебной программе дисциплины «Процессы и операции формообразования». Представлены современные понятия о режущем инструменте и производственном процессах при формировании поверхностей различных типов, а также качественно-точностных характеристиках, обеспечиваемых этими процессами. Показана роль оборудования, приспособлений, режущего и мерительного инструмента в создании эффективных технологических процессов. Рассмотрены вопросы проектирования процессов и операций для обеспечения требований чертежа и технических условий.

В учебном пособии большое количество иллюстративного материала, освещающего реальные конструкции режущего инструмента, особенности их конкретного использования.

Данная работа существенно восполнит, имеющуюся в настоящее время информацию по технологическим проблемам применения инструментов для обработки различных поверхностей.