34. Основные операции листовой штамповки

Операцией листовой штамповки называется процесс пластической деформации, обеспечивающий характерное изменение формы определенного участка заготовки.

1. Отрезка – отделение части заготовки по незамкнутому контуру на специальных машинах – ножницах и в штампах. Отрезку чаще применяют как заготовительную операцию для разделения листа на полосы заданной ширины.

2. Вырубка – операция, при которой оформляют наружный контур детали или заготовки для последующего деформирования.

3. Пробивка – операция, при которой оформляют внутренний контур детали (изготовление отверстий). Вырубку и пробивку обычно осуществляют металлическим пуансоном и матрицей.

4. Надрезка – частичное отделение части заготовки по незамкнутому контуру, причем разделяемые части не теряют связи между собой.

5. Обрезка – отделение краевой части полого изделия для обеспечения заданной постоянной по периметру высоты детали или отделение краевой части плоского фланца для получения заданных формы и размеров.

6. Гибка – операция, изменяющая кривизну заготовки практически без изменения ее линейных размеров. В процессе гибки пластическая деформация сосредоточивается на узком участке, контактирующем с пуансоном, в то время как участки, образующие полки детали, деформируются упруго. При гибке в штампах можно одновременно изменять кривизну на нескольких участках по длине заготовки, оставляя другие участки прямолинейными, в некоторых случаях пластических деформации при гибке могут охватывать всю заготовку.

7. Вытяжка – операция, при которой без утонения стенки превращает плоскую заготовку в полое пространственное изделие при уменьшении периметра вытягиваемой заготовки.

8. Вытяжка – операция, при которой с утонением стенки увеличивает длину полой заготовки в основном за счет уменьшения толщины стенок исходной заготовки.

9. Отбортовка – получение бортов (горловин) путем вдавливания центральной части заготовки с предварительно пробитым отверстием в матрицу.

10. Обжим – операция, при которой уменьшается диаметр краевой части полой заготовки в результате выталкивания ее в сужающуюся полость матрицы. Обжимаемая заготовка получает форму рабочей полости.

11. Формовка – операция, при которой изменяется форма заготовки в результате растяжения отдельных ее участков. Толщина заготовки в этих участках уменьшается. Формовкой получают местные выступы на заготовке, ребра жесткости и т.п.

Операции листовой штамповки используют не только для придания заготовке определенной формы, но и для соединения отдельных отштампованных деталей между собой. Кроме того, каждая операция выдвигает свои требования к конструкции, получаемой с ее помощью детали, диктуемые техническими возможностями изготовления инструмента и особенностями деформирования.

35. Сущность образования сварочного соединения

Соединение, полученное в результате сварки характеризуется непрерывной структурной связью и монолитностью строения, достигаемыми за счет образования атомно-молекулярных связей между элементарными частицами соединяемых деталей трубопроводов. Неразъемное монолитное соединение, называется сварным соединением.

Процесс образования соединения при сварке происходит в три стадии.

На первой стадии достигается физический контакт (между приварным фланцем и стальной трубой), то есть осуществляется сближение соединяемых веществ на расстояния, необходимые для межатомного взаимодействия.

На второй стадии происходит химическое взаимодействие, которое заканчивается процессом образования прочного соединения фланца и трубы. Эти две стадии характерны для микроучастков соединяемых веществ.

Процесс сварки трубы и фланца завершается диффузией.

Для качественного соединения деталей трубопроводов необходимо обеспечить контакт значительной части стыкуемых поверхностей и их активацию. Активация состоит в том, что поверхностным атомам твердого тела сообщается некоторая кинетическая энергия, необходимая для преодоления связей между ними и повышение энергии поверхностных атомов до уровня энергетического барьера схватывания, то есть для перевода их в активное состояние. Такая энергия может быть сообщена в виде теплоты (термическая активация) и других видов воздействия на соединяемые материалы.

При сварке плавлением образование сварного соединения стального воротникового фланца и плоского фланца со стенкой трубы (рис. 1) происходит в результате сближения атомов твердых тел (фланец и стальная труба) вследствие смачивания их поверхностей жидким металлом расплавом, а активация поверхности твердого металла – путем сообщения ее частицам тепловой энергии. Металл элементов соединяемых деталей трубопроводов (рис. 1, а) в месте сварки доводится под водимой тепловой энергии Q до жидкого состояния. При этом происходит локальное расплавление и основного свариваемого металла деталей трубопроводов по кромкам соединяемых элементов. Сварка может осуществляться за счет расплавления основного металла или основного и дополнительного присадочного металлов. В практике преимущественное применение находит второй вариант. В процессе сварки основной и дополнительный металлы самопроизвольно и без приложения внешних сил сливаются в общую сварочную ванну (рис. 2, б), которая смачивает оставшуюся твердую поверхность соединяемых элементов трубопроводов. При этом происходит сближение атомов металла сварочные ванны и основного металла до расстояний, при которых возникают атомно-молекулярные связи.

По мере удаления источника нагрева расплав остывает и происходит кристаллизация (рис. 1, в), которая начинается на границе раздела между твердым основным металлом и расплавом сварочной ванны. Зародышевыми центрами кристаллизации являются оплавленные зерна основного металла, на которых, как на своеобразной подложке, начинают расти первичные столбчатые кристаллы сварочного шва. Кристаллы растут по нормали к поверхности охлаждения в глубь жидкой ванны и имеют вид дендритов разной величины.

При сравнительной малой величине сварочной ванны образующиеся столбчатые кристаллы успевают прорасти до встречи друг с другом в области центральной линии сварного шва (рис. 1, г). Когда сварочная ванна большая и ее кристаллизация медленная, в центральной части сварного шва появляется небольшая зона равноосных кристаллов (рис. 1, д).

После завершения кристаллизации сварочной ванны образуется монолитный, имеющий литую структуру шов, соединяющий в единое целое ранее раздельные детали трубопроводов.