yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->2. ТЕХНОЛОГІЯ ОБРОБКИ ТИСКОМ

Ліварне виробництво (Металургія)

2. ТЕХНОЛОГІЯ ОБРОБКИ ТИСКОМ

2.1. Сутність процесу та види обробки

Тиском виготовляють вироби з металів, сплавів та інших конструкційних матеріалів. Цей вид оброблення конструкційних матеріалів використовують дуже давно і його можливості ще не вичерпані. Останнім часом успішно ведуться роботи з удосконалення технологічних операцій, поліпшення техніко-економічних показників обладнання та якості виготовленої продукції.

Основними способами оброблення конструкційних матеріалів тиском є вальцювання, вільне кування, штампування, пресування та волочіння.

2.2. Поняття про деформацію

Деформацією (від лат. «deformatiо» - спотворення) називають зміну форми та розмірів заготівки під дією прикладених до неї зовнішніх сил.

Зовнішні сили, які прикладають до заготівки, називають навантаженням.

Деформацію поділяють на пружну та пластичну.

Пружна деформація зникає після припинення дії зовнішніх сил, форма заготівки повертається до початкової.

Пластична деформація залишається після припинення дії зовнішніх сил і заготівка набуває нової форми та розмірів. Саме тому пластичну деформацію називають залишковою.

У процесі пластичної деформації одна частина кристаліту зміщується відносно другої на відстань, яка значно перевищує міжатомну в кристалевій комірці оброблюваного металу чи сплаву.

Переважаючу орієнтацію кристалітів називають текстурою. Текстура зумовлена анізотропією (від грецьк. «анізо» - неоднаковий і «тропія») механічних властивостей металів і сплавів. У процесі деформації кристаліти видовжуються. У разі більшої деформації кристаліти видовжуються настільки, що нагадують волокна. Таку структуру металу називають волокнистою.

2.3. Фактори, що впливають на процес обробки і обладнання для нагрівання металу

На пластичність металів і сплавів впливають будова їх комірок, хімічний склад і структура. Велике значення мають умови деформування: температура заготівки, швидкість деформування тощо.

Важливим чинником, який впливає на пластичність металів і сплавів, є теплота. З підвищенням температури нагрівання металів і сплавів їх пластичність збільшується.

У процесі деформування металів і сплавів змінюються їх властивості: міцність, твердість, крихкість, пластичність, ударна в'язкість тощо.

Зміну властивостей, пов'язану з деформацією не нагрітої (холодної) заготівки, називають наклепом. Позбутися наклепу можна термічною обробкою (відпалюванням). У процесі відпалювання структура наклепаного металу відновлюється, зменшується твердість і міцність, збільшується пластичність. Із підвищенням температури нагрівання спостерігається ріст кристалітів.

Утворення нових кристалітів називають рекристалізацією.

Температуру, при якій зароджуються нові кристаліти, називають температурою рекристалізації. Так, для заліза температура рекристалізації становить - 450°С, для міді - 280°С, алюмінію і олова - 100 і 80°С. Щоб прискорити рекристалізацію, метали та сплави нагрівають до вищих температур.

Нагрівання заготівок перед обробленням тиском впливає на якість і вартість продукції. Основні вимоги до нагрівання заготівок: рівномірне прогрівання її до певної температури за мінімальний час з найменшою втратою металу на утворення окалини (оксидних плівок) й економною витратою палива та електроенергії. Недотримання цих вимог спричинює в заготівці дефекти (тріщини, зневуглецьовування, окиснення, перегрівання, перепалення) і зростають затрати.

Температурний інтервал деформування визначають залежно від температури плавлення та рекристалізації металів або сплавів: починають деформування за температури, нижчої ніж температура плавлення заготівки, а закінчують вище температури рекристалізації металу чи сплаву заготівки. У цьому інтервалі температур спостерігається найбільша пластичність.

Нагрівання сталевих заготівок. До температури 727°С сталеві заготівки нагрівають повільно, витримують за цієї температури певний час, а потім швидко нагрівають до кінцевої температури. Повільне нагрівання на початку дає можливість уникнути утворення тріщин за температур холодноламкості (200-400°С) і фазових перетворень (727-820°С). Час нагрівання залежить від розмірів заготівки та способу нагрівання. Чим триваліше нагрівання, тим товстіший шар оксидної плівки (окалини) утвориться на заготівці. А це втрати металу. Крім того, окалина сприяє швидкому спрацюванню інструменту, оскільки твердість окалини значно перевищує твердість нагрітої сталі.

У процесі нагрівання сталевих заготівок одночасно з окисненням має місце зневуглецьовування приповерхневого шару (вигорання вуглецю) на глибину до 1,5-2мм. Вигорання вуглецю змінює властивості сталевих заготівок.

1. Печі. За джерелом теплової енергії печі поділяють на полуменеві й електричні. Джерелом теплової енергії в полуменевих печах є паливо. Якщо для згорання палива беруть надвишок повітря, то до складу пічних газів входить кисень.

В електропечах заготівки нагрівають теплотою, яка виділяється в процесі проходження електричного струму в нагрівниках, що мають великий опір.

За розподілом температури в нагрівному просторі печі поділяють на камерні та методичні.

У камерних печах температура однакова в усьому нагрівному просторі. Це печі періодичної дії. Різновидом камерних печей є нагрівні колодязі, в яких нагрівають великі виливки перед вальцюванням. У колодязях заготівки розміщують вертикально по 6-8 штук одночасно.

Методичні печі є дуже продуктивними печами безперервної дії. У цих печах заготівки нагріваються поступово в процесі переміщення їх від місця завантаження до виходу з печі. Для цього печі оснащені механізмами для проштовхування заготівок. Для повнішого використання теплоти пічних газів печі обладнанні теплообмінниками-рекуператорами та регенераторами, за допомогою яких використовують теплоту вихідних газів для підігрівання повітря та газового палива. Питома витрата палива в методичних печах менша, ніж у камерних, а продуктивність їх більша. Методичні печі використовують у масовому виробництві.

2. Індукційне та контактне нагрівання заготівок. Прогресивним методом нагрівання заготівок перед обробленням тиском масовому виробництві є індукційне та контактне нагрівання (рис. 7). Ці способи нагрівання заготівок найчастіше використовують у ковальських цехах.

У процесі індукційного нагрівання (рис. 7,а) заготівка рухається всередині індуктора, виготовленого з мідної трубки у вигляді котушки.

У трубці-індукторі циркулює вода для його охолодження. Індуктор 2 підімкнено до джерела струму 1 промислової або збільшеної частоти. Навколо витків індуктора виникає змінне магнітне поле. Якщо в індуктор помістити сталеву заготівку 3, то під впливом змінного магнітного поля в ній виникнуть вихрові струми, які швидко нагріють метал до потрібної температури. Для нагрівання 1кг металу витрачається 0,4-0,5кВт год. електроенергії.

б)

 

а)

 

Рисунок 7 – Схема нагрівання заготівок:

 а – індукційне;

 б – контактне

У процесі контактного нагрівання (рис. 7,б) заготівку 1 затискають між мідними контактами 2 і пропускають через неї змінний струм силою десятки тисяч Ампер, напругою 2-15В від трансформатора 3. Контактне електронагрівання доцільно застосовувати для сталевих заготівок, діаметр яких не перевищує 60мм. Для товстіших заготівок потрібний струм більшої сили. Найкраще нагрівати дріт, прутки, труби. Витрати електроенергії на 1кг металу становлять 0,35-0,45кВт.год.

Швидкість електронагрівання в 10-20 разів більша, ніж у печах, а інтенсивність утворення окалини - у 4-5 разів менша.

Обмеженням широкого впровадження індукційного та контактного нагрівання заготівок є часта зміна індукторів, які залежать від форми та розмірів заготівки і мала стійкість контактів під час електроконтактного нагрівання.

 

8