Основные виды обработки давлением

Обработка давлением заключается в пластическом деформировании заготовки. Исходная заготовка простой формы (обычно металлический слиток или кусок проката квадратного, круглого или прямоугольного сечения из углеродистых или легированных сталей) преобразуется в заготовку более сложной формы, но того же объема.

Обработке давлением, как правило, подвергается металл, нагретый до высокой температуры. В результате пластического деформирования в металле накапливаются остаточные напряжения. Для снятия этих напряжения и выравнивания структуры металла поковки подвергаются гомогенизационному отжигу.

Существуют следующие виды обработки металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, ковка и штамповка. В машиностроении для получения заготовок обработкой давлением чаще всего используют ковку и штамповку.

Ковка –это деформирование нагретой заготовки рабочими поверхностями универсальных рабочих инструментов (бойка молота или пресса и наковальни) при свободном течении металла в стороны.

Процесс ковки сопровождается рядом последовательно чередующихся продольных перемещений и поворотов заготовки. Ковку выполняют на ковочных молотах и прессах.

Различают свободную ковку и ковку в подкладных штампах. Подкладные штампы используют для получения поковок массой до 10-15 кг. При этом поковки получаются более точные, с допусками на 10-20 % меньше, чем при ковке универсальным инструментом.

Достижимая точность поковок оценивается 16–17 квалитетами. Шероховатость поверхности составляет , а при использовании штампов шероховатость улучшается до . Форма поковок простая, ограниченная плоскими или цилиндрическими поверхностями.

Горячая объемная штамповка – это формообразование заготовок в полости специального инструмента (штампа).

При горячем деформировании в штампах получают наибольшее преобразование формы заготовки с наименьшими затратами энергии. При нагреве, который требуется для увеличения пластичности металла заготовки перед штамповкой, на ее поверхности образуется слой окалины. Наличие окалины снижает качество поверхности и точность размера поковок. Кроме того, при нагреве происходит обезуглероживание поверхности заготовки на глубину до 2 мм. Этот слой подлежит обязательному удалению при механической обработке, т.к. он не закаливается, имеет пониженную твердость и износостойкость.

Заготовки перед штамповкой прогревают в индукционных или газовых печах до температуры начала ковки равномерно по всему объему.

С целью повышения точности размеров и улучшения качества поверхности применяют полугорячую штамповку, при которой окалинообразование уменьшается.

В качестве исходного материала используют все виды проката разнообразного профиля нормальной и повышенной точности, а также калиброванный металл.

Горячештампованные поковки могут быть разнообразной формы, массой от несколько десятков грамм до нескольких сотен килограмм.

В зависимости от типа штампа различают штамповку в открытых и закрытых штампах.

Штамповка в открытых штампах характеризуется тем, что зазор между верхней и нижней частями штампа является переменным и уменьшается в процессе штамповки. В этот зазор вытекает излишек металла, который образует заусенец. Это нежелательный отход, но он необходим для полного заполнения штампа.

В открытых штампах получают поковки всех типов: удлиненной, плоской и осесимметричной формы. Это самый распространенный в производстве способ штамповки.

Поковки простой конфигурации штампуют в штампах с одной полостью – одноручьевых штампах.

Сложные поковки с резкими изменениями сечения по длине (или высоте) и с изогнутой осью штампуют в многоручьевых штампах, имеющих заготовительные и штамповочные ручьи, постепенно приближающие исходную заготовку к форме готовой поковки.

Штамповка в закрытых штампах отличается тем, что небольшой зазор между верхней и нижней частями штампа обеспечивает лишь их взаимную подвижность и в процессе деформирования металла остается постоянным.

Отсутствие заусенцев в закрытых штампах сокращает расход металла и исключает операцию по обрезке заусенца.

В закрытых штампах получают преимущественно осесимметричные заготовки тел вращения.

Однако пониженная стойкость штампов и потребность в более дорогих заготовках точного объема (из калиброванного проката) ограничивает применение процесса закрытой штамповки.

Процессы горячей объемной штамповки могут осуществляться на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах (ГКМ).