2.2. Кузнечное производство, основное оборудование для обработки металлов давлением

Обработкой металлов давлением (ОМД) называют группу технологических процессов, в результате которых под влиянием приложенных внешних сил происходит изменение формы загото­вок без нарушения их сплошности.

Основной задачей всех видов обработки давлением является придание металлу желаемой формы посредством процесса пласти­ческой деформации. В результате пластической деформации из­меняются не только форма и размеры заготовки, но структура и свойства исходного металла.

В промышленности применяют шесть основных видов обра­ботки давлением: прокатку, прессование, волочение, ковку, объ­емную штамповку и листовую штамповку. Схемы этих видов приведены на рис.1.

При обработке металлов давлением в заготовке под действи­ем внешних сил возникают напряжения. Если они невелики, происходит упругая деформация, при которой атомы металла смещаются от положений устойчивого равновесия на очень малые расстояния, не превышающие межатомные. После снятия нагруз­ки атомы вследствие межатомного взаимодействия возвращаются в исходные положения устойчивого равновесия. Форма тела пол­ностью восстанавливается, и никаких остаточных изменений в металле не происходит.

С увеличением внешней нагрузки напряжения в теле рас­тут, что ведет к смещению атомов от положений устойчивого рав­новесия на расстояния, значительно превышающие межатомные. После снятия нагрузки атомы занимают новые места устойчивого равновесия, поэтому форма тела не восстанавливается. Такое необратимое изменение формы тела называется пластической деформацией. Способность металла подвергаться пластической деформации называется пластичностью. Количественно пла­стичность характеризуется значением максимальной остаточной деформации, которую можно сообщить металлу до его разруше­ния. Пластичность не является постоянной характеристикой металла, так как в значительной степени зависит от условий де­формирования.

Рис. 1. Виды обработки металлов давлением:

а — прокатка (1 — заготовка; 2 — валок; 3 изделие);

б — прессование (1 — пуансон; 2 — контейнер; 3 — заготовка;

4 — матрица; 5 — изделие); в — волочение (1 — заготовка;

2 —- волока; 3 — изделие); г — ковка (1, 3 — верхний

и нижний бойки; 2 — заготовка); д — объемная штамповка

(1 — заготовка; 2, 3 — верхняя и нижняя половины штампа);

е — листовая штамповка (1 — заготовка; 2 — пуансон; 3 — матрица)

Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют:

- Прокатка заключается в обжатии заготовки между вращающимися валками. Силами трения заготовка втягивается между валками, а сила, нормальная к поверхности валков, уменьшает поперечные размеры заготовки.

- Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы, а длина её пропорциональна отношению площадей поперечного сечения исходной заготовки и выдавливаемой части и перемещению давящего инструмента.

- Волочение заключается в протягивании заготовки через сужавшуюся полость матрицы, площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения матрицы.

- Ковкой изменяют форму и размеры заготовки путем последовательного воздействия универсальным инструментом на отдельные участки обрабатываемой заготовки.

- Штамповкой изменяют формы и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента — штампа (для каждой обрабатываемой заготовки свой штамп).

Различают листовую и объемную штамповку. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные полые детали из заготовок, у которых толщина меньше размеров в плане. При объемной штамповке на заготовку (пруток) воздействуют специализированным инструментом - штампом, металл заполняет полость штампа, приобретая её форму.