Блок 4. Прокатне виробництво

Модуль 4.1. Теорія обробки металів тиском

Тема : Класифікація методів ОМТ. Теорія обробки металів тиском

Мета : розвинути уявлення у студентів про деформацію та обробку металів тиском

Тип уроку: комбінований.

Хід заняття

1. Організаційна частина – 2 хв

2. Опитування по темі: «Сутність і засоби одержання феросплавів» - 15 хв

1. Що називається феросплавом?

2. Види феросплавів

3. Дайте характеристику виробництва феросіліцію

4. Дайте характеристику виробництва феромарганцю

5. Дайте характеристику виробництва ферохрому

6. Дайте характеристику виробництва феротітану

3. Викладання нового матеріалу – 45 хв

План.

1. Деформація. Види деформації.

2. Основні засоби обробки металів тиском, їх сутність.

4. Закріплення нової теми – 15 хв

1. Що таке деформація?

2. Охарактеризуйте пружину деформацію.

3. Охарактеризуйте пластичну деформацію.

4. Що таке обробка металу тиском?

5. Які технічні процеси обробки металу тиском вам відомі?

6. Охарактеризуйте прокатку.

7. Охарактеризуйте пресування.

8. Охарактеризуйте волочіння.

5. Підсумки заняття – 3 хв

Б.В.Лінчевський ”Металургія чорних металів” стор. 243 – 265.

1. Металургійне виробництво підрозділяється на дві основні стадії. У першій отримують метал заданого хімічного складу з вихідних матеріалів. У другій стадії металу в пластичному стані надають ту або іншу необхідну форму.

Здатність металів приймати значну пластичну деформацію в гарячому і холодному стані широко використовується в техніці. При цьому зміна форми тіла здійснюється переважно за допомогою інструменту, що давить на метал. Тому здобуття виробів в такий спосіб називають обробкою металів тиском або пластичною обробкою. При цьому забезпечується не лише додання злитку або заготівці необхідної форми і розмірів, але спільно з іншими видами обробки істотно покращуються механічні і інші властивості металів.

Деформація – це зміна розмірів та форми тіла під дією зовнішніх сил. Розрізняють пружну та пластичну деформацію Пружна – це деформація, котра зникає після видалення навантаження. При досягненні визначного ступеню пружної деформації вона стає пластичною.

Пластична деформація залишається після прибирання сили, котра її викликала, без руйнування матеріалу (в нашому випадку металу).

Пластичній деформації піддається метал при обробці його тиском.

2. Обробка металів тиском – це комплекс технологічних процесів, за допомогою яких зменшують площі та змінюють форми поперечного перетину без порушення їх цільності і видалення часток металу. Цей процес відрізняється значною економічністю, підвищеним виходом гідного металу.

Для обробки металів тиском використовують такі технічні процеси: прокатку, волочіння, пресовку, ковку, об’ємну та листову штамповку.

Технічні процеси відрізняються насамперед інтенсивністю та напрямком напружень у зливку металу.

Розглянемо ці процеси.

1). Прокатка – найбільш розповсюджений засіб обробки металу тиском. При продольній прокатці заготовка (зливок) під дією сил тертя втягується в зазор між валками, котрі обертаються в різних напрямках.

Майже 90% прокату виробляється продольною прокаткою. За допомогою прокатки отримують прутки і полоси з поперечним перерізом різноманітної форми – круглі, квадратні, прямокутні, кутову сталь, двотаврові балки, швелери, рейки, листовий метал, труби і т.д. Значна частка продукції прокатних цехів (наприклад, рейки, труби, різноманітні будівельні профілі) іде у споживання без додаткової обробки, але все ж більша частина прокату проходе додаткову обробку волочінням, ковкою чи різанням. Відходи металу при прокаті є невеликими і пов’язані не з утворенням форми, а з втратами на утворення окалини при нагріві і деформації, а також з обрізкою нерівних кінців, кромок і дефектних майданчиків прокатуваємого металу.

При поперечній прокатці заготовка деформується валками, обертаючимися в одному напрямку.

При гвинтовій прокатці внаслідок розташування валків під кутом один до одного прокатується метал, крім обертаючого, отримує цей поступовий рух. Внаслідок складання цих рухів усі частки заготовки рухаються по гвинтовій.

В промисловості поперечну прокатку використовують для отримання спеційних періодичних профілів, а гвинтову – отримання пустотілих трубних заголовків.

Виробництво прокату розподіляється на дві стадії:

a. отримання напівпровіднику (блюмів, слябів, заготівок) із зливку,

b. отримання готових виробів із напівпродуктів чи безперервного зливку.

2). При пресуванні метал видавлюють із замкнутої плоскості крізь отвір, отримуючи пруток чи трубу з профілем, котрі відповідають перетину отвору інструмента. Пресують зливки чи заготівки.

Розрізняють два види пресування – прямий і зворотній:

1) при прямому пресуванні пуансона пресу і вихід металу крізь отвір матриці відбуваються в одному напрямку,

2) при зворотному пресуванні заготівку закладають у контейнер (при цьому вона залишається нерухомою), а метал виходить крізь отвір матриці, котра прикріплена на прикінці полого пуансону, в напрямку зворотному руху пуансону з матрицею.

Зворотне пресування вимагає менших зусиль і пресзалишок у цьому випадку менший, ніж при прямому. Однак менша деформація при зворотньому пресуванні приводить до того, що пруток має сліди структури литого металу.

Основна перевага пресових виробів - точність їх розмірів, можливість отримання складаних профілів. Пресуванням отримують прутки та труби із кольорових, а в окремих випадках і з чорних металів.

3). Волочіння – це протягування заготівок крізь отвір волоки, котрий поступово звужується. При волочінні поступово перетин заготівки зменшується, а її довжина – збільшується.

Волочіння відбувається, як правило, в холодному стані, інколи – в гарячому. Цим засобом отримують профілі точних розмірів та форми з гладкою, блискучою поверхнею: тонку проволоку ( Æ 5-10 мм), тонкостінні труби, фасонні профілі.

Ковка здійснюється періодичними ударами молоту або плавними натисками пресу (мал. 1,в). При вільній ковці робоча поверхня інструменту (бойків) є закругленою у вигляді випуклості чи увігнутості. Після одного-двох ударів молоту метал, що оброблюється, переміщується чи повертається. При вільній ковці часто потребується застосування додаткового підкладного інструменту (сокир, прошивнів, оправок, кілець та інші). Все це визначає велику трудомісткість процесу ковки по зрівнянню з прокаткою. Механізація й автоматизація процесу ковки являють собою значні труднощі, проте ковкою можна отримати більш складні і різноманітні вироби, ніж прокаткою.

При штамповці течія металу обмежена стінками робочої полості штампу та рухається по заданим напрямкам до визначної межі. Форма та розміри робочої плоскості (струму) штампу повністю визначають конфігурацію виготовлюємої поковки.

У зв’язку з тим, що зараз виготовляють багато деталей машин, з’явилися спеціалізовані штамповочні агрегати:

- для виробництва болтів та гайок,

- грибочні машини,

- машини для виготовлення пружин, тощо.

З використанням спеціалізованих агрегатів підвищується вихід гідного металу, чистота поверхні, підвищується точність розмірів виробів.