1403

безприменения сборочных операций. Заготовка - это полуфабрикат, из ко­ торого изменением его формы, размеров, внутренней структуры, уровня шероховатости поверхностей и других показателей изготовляется деталь.

3.1. Обработка металлов давлением

Ковка, штамповка, прокатка, прессование, волочение и т.п. относятся к способам обработки металлов давлением с целью получения различных заготовок в виде разного сечения фасонных и профильных изделий: поко­ вок, штамповок, листов, проволоки и др. Все виды обработки давлением основаны на наличии у пластичных металлов свойства деформироваться под действием внешних сил (не все металлы в холодном состоянии на­ столько пластичны, чтобы подвергаться деформированию; нагрев повыша­ ет пластичность металлов, но не всех). К высокопластичным металлам от­ носятсямедь, серебро, золото и др.

Удар и давление позволяет изменять их форму, внешний вид, разме­ ры. Иногда происходят изменения внутренней структуры металла. При хо­ лодном деформировании (в том числе «очаговой» деформации) металл по­ степенно изменяет структуру и повышает твердость (приобретает наклеп или нагартованность). Наклеп можно использовать или избежать чередо­ ванием операций «ковка —отжиг». Во время нагрева происходит рекри­ сталлизация металла, он вновь становится пластичным. Для каждого ме­ таллаимеется определенная температура начала рекристаллизации.

Ковка целесообразна как для индивидуального, так и для серийного (массового) производства. Горячая свободная ручная ковка потеряла свое былое значение, но возрождается для создания художественных изделий. Наиболее часто куют мягкую малоуглеродистую сталь. Предпочтение сле­ дует отдавать сталям с содержанием углерода < 0,13 %. При повышении содержания углерода в стали температура ковки повышается.

Для нагрева металла в кузнице используются стационарные и пере­ носныегорны. Чаще всего используют стационарные горны.

Инструменты для ковки металла по своему назначению делятся на опорные, ударные, подкладные и вспомогательные.

Наковальня является основным опорным инструментом для свобод­ ной ковки. Широко используются маленькие двурогие наковальни массой До 4 кг, называемые шпераками. Обязательными приспособлениями явля­ ются ударные инструменты - кувалда массой от 2 до 16 кг и кузнечные молотки (ручники) массой от 0,5 до 2 кг. При свободной ковке применяет­ ся инструменты: клеши, зубила, подсечки, пробойники, обжимки, гладил- ^ и др., с помощью которых выполняются различные кузнечные опера­ ции: осадка, вытяжка (протяжка), рубка, гибка, закручивание или скручи­ вание (торсированне,) выглаживание (отделка), насекание (нанесение) ри-

прессах с вертикальным или горизонтальным плунжером мощностью до 10000 тонн и более. Прессование заключается в том, что поршень (плун­ жер) или пуансон (шплинтон) давит на заготовку, помещенную в контей­ нер, силой, равной усилию пресса, и заставляет металл вытекать через от­ верстие матрицы, соответствующее профилю сечения прессуемого изделия (прямое прессование). При обратном прессовании контейнер делается глухим, а пуансон крепится на плунжере, при движении которого за счет усилия пресса пуансон заданного профиля внедряется в заготовку, а металлустремляется в зазор между пуансоном и внутренней поверхностью контейнера. Осуществляется горячее и холодное прессование. Горячее прессование используется чаще, а номенклатура металлов для него шире, чем для холодного прессования, которому подвергаются только весьма пластичные металлы. При прессовании пресс-формы испытывают большие механические и температурные нагрузки. Их изготовляют из высококаче­ ственных легированных сталей. Контейнер обычно изготовляют из углеро­ дистой хромомолибденовой стали, а его втулки из стали, содержащей хром, вольфрам, никель, ванадий.

Прокатка - очень развитая и распространенная технология обработки металлов давлением. Она зародилась в XVIII в. Претерпев заметные усо­ вершенствования и расширение номенклатуры изделий, прокатка к на­ стоящему времени достигла значительного совершенства. Сейчас большую часть производимого металла подвергают прокатке. Так, около 80-85 % выплавляемой стали превращают в прокат (рельсы, трубы, лист, прокат различных сечений - сортовой прокат).

При прокатке металлическая заготовка обжимается, проходя в зазор между двумя вращающимися в разные стороны валками. Для получения сортового проката валки имеют пазы {ручьи, калибры) заданного профиля. Прокатка может быть горячей и холодной. Прокат получают на прокатных станах. Устройства, в которых крепятся валки, называются клетями стана. Клети располагаются в определенной последовательности.

Сортовой прокат имеет большую номенклатуру изделий и наиболее распространен. Профили сортового проката круглые, квадратные, прямо­ угольные (полосовые), угловые, швеллерные, тавровые и т.д. Листовая прокатка осуществляется на листопрокатных станах. Заготовка обжимает­ ся между гладкими цилиндрическими валками. В горячем состоянии ката­ ют толстую листовую сталь (лист толщиной от 4 мм и выше). В холодном состоянии катают тонколистовую сталь (лист от 0,2 до 0,4 мм). Трубный прокат получают на трубопрокатных станах. Существует два вида труб: бесшовные и сварные.

Волочение - способ обработки пластичных металлов протягиванием черезочко волоки (фильеры). Для волочения используется предварительно прокатанная заготовка. При волочении большую роль играет стойкость

Рис. 15. Последовательность технологических операций при изготовлении разовой набивной разъемной формы в двух опоках: 1 - подмодельная плита; 2 - полумодель разъемной модели; 3 - опока; 4 - сито; 5 или б - трамбовка (ручная или пневматическая); 7 - душник; 8 - груз; а - установка полумодели на подмодельную плиту; б - установка опоки (ниж­ ней) и нанесение на модель защитного слоя; в - нанесение на модель слоя облицовочного формовочной смеси; г - запол­ нение опоки наполнительной формовочной смесью; д, е - послойное уплотнение формовочной смеси; ж - удаление излишка формовочной смеси; з - накол вентиляционных ка­ налов; и - уплотнение формовочной смеси в верхней полуформе после установки (ценитриования) верхней опоки и установки (фиксирования) полумодели и модели литниковой системы; к - извлечение нижней и верхней полумоделей из формы; л - установка стержня и накрытие (центровка) ниж­ ней полуформы верхней полуформой; м - собранная литей­ ная форма, загруженная грузом для воспрепятствия подъема верхней полуформы во время ее заливки жидким металлом

ным метром, деления которого больше на величину усадки металла. Для облегчения удаления модели из формы и выема стержня из ящика на их вертикальных поверхностях делаются литейные (формовочные) уклоны. Подмодельная (модельная) плита оформляет разъем формы и на ней кре­ пятся (или лежат) полумодели и опока.

Формовочная смесь должна соответствовать требованиям технологи­ ческого процесса изготовления объемной набивной разовой формы. Выде­ ляют стержневые смеси, учитывая особенности стержней. Качество фор­ мовочных смесей в значительной степени определяет качество получае­ мых в них отливок. Формовочные и стержневые смеси должны обладать рядом технологических свойств - быть пластичными (давать четкий отпе­ чаток модели), газопроницаемыми (в уплотненном состоянии пропускать через себя газы), огнеупорными, негигроскопичными, прочными (в уплот­ ненном состоянии должны сохранять форму, выдерживать динамическое и термическое воздействие металла, не разрушаться при транспортирова­ нии). Для песчаных смесей основным материалом являются формовочные (литейные) пески - сыпучие минеральные материалы, состоящие из зерен кристаллического кварца SiC>2 с примесью глинистой составляющей. Обо­ ротная смесь - отработанная смесь, выдержавшая заливки и повторно ис­ пользуемая для производства отливок. Оборотная смесь нередко является основной составляющей формовочных смесей. Она требуют соответст­ вующей подготовки к использованию и корректировки ее состава. Единые формовочные смеси используются для изготовления форм из смеси одного состава. В формировании отливки участвует небольшой слой смеси, кото­ рый непосредственно контактирует с отливкой и определяет ее свойства и дефекты, зависящие от свойств смеси. Его часто изготовляют из облицо­ вочной смеси, для изготовления которой используются в основном свежие формовочные материалы. Достаточно иметь слой облицовочной смеси, толщиной до 40-50 мм от поверхности отливки (это примерно 20-25 % от общего объема формы). Остальная часть формы изготовляется из наполни­ тельной смеси, качественные характеристики которой ниже, чем у облицо­ вочной.

В песчано-глинистых смесях формовочная глина является связую­ щим. Глины - это тонкодисперсные осадочные горные породы, состоящие в основном из минералов группы алюмосиликатов. Они способны при смешивании с водой разбухать и образовывать пластичные массы, которые сохраняют придаваемую им форму, а после обжига переходят необратимо в камнеподобное состояние.

Распространение получило жидкое стекло, которое является водным раствором силиката натрия (или силиката калия). Жидкое стекло реагирует с СО2 и жидкостекольные смеси при этом необратимо затвердевают (спо­

Рис. 16. Изготовления отливки по газифицируе­ мой (выжигаемой) модели: а - газифицируемая фенополистироловая модель; б - форма (мо­ дель, засыпанная сухим песком); в - заливка формы металлом; г - отливка (схема)

Рис. 17. Схема изготовления отливки в формы, изготовленные вакуумно­ пленочным способом: а - нагрев пленки; б - модельная оснастка; в - обтя­ гивание пленкой оснастки; г - установка опоки и засыпка ее песком; д - на­ крытие полуформы пленкой и вакуумирование; е - протягивание модели; ж - установка в нижнюю полуформу стержня; и - заливка формы метал­ лом; к - выбивка отливки; I - нагревательное устройство; 2 - пленка; 3 - модель с каналами; 4 и 5 - соответственно плита и опока с вакуумирован-

ными полостями; 6 - стержень; 7 - нарощалки; 8 - отливка

е с л - а д