4. Производство машиностроительных профилей

Фасонные профили, широко применяемые в машиностроении, получают не только прокаткой, но и прессованием, волочением, профилированием листового материала.

При прессовании (рис. 3.20) металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие. При движении пуансона 1 с пресс-шайбой 5 металл заготовки 2 выдавливается в зазор между матрицей 3 и иглой 4. Исходной заготовкой является слиток или прокат.

Прессованием изготавливают изделия из цветных металлов и сплавов, из углеродистых сталей 20, 35, 45, 50, конструкционных и нержавеющих сталей типа Х18Н9Т и др.

Рис. 3.29. Схема прессования полого профиля

Прессуют трубы с внутренним диаметром 30...160мм, со стенкой толщиной 2...10мм, другие профили с размерами поперечных сечений до 200мм.

Точность прессованных профилей выше чем прокатанных, а некоторые сложные профили не могут быть получены другими видами обработки металлов давлением (рис.3.21).

К недостаткам прессования относятся большие отходы металла - часть металла (пресс - остаток) остается в контейнере, а также сопутствующие процессу значительные усилия, действующие на инструмент.

а б в

Рис. 3.30. Примеры профилей получаемых:

а – прессованием; б – волочением; в - прокаткой

Волочение состоит в протягивании заготовки из прокатанных или прессованных прутков, труб, находящихся в холодном состоянии, через сужающееся по ходу движения отверстие в инструменте. Величина деформации, оцениваемая отношением полученной длины к исходной, не превышает 1,25...1,45. Обычно для получения требуемых профилей (рис.3.21) необходимо несколько переходов, которые осуществляются протягиванием через ряд постепенно уменьшающихся по величине отверстий; при этом для восстановления пластичности упрочненный волочением металл подвергают рекристаллизационному промежуточному отжигу.

Особенно широко применяют волочение при производстве проволоки, которую получают этим способом в широком диапазоне диаметров: от 0,002мм до 10мм и с высокой точностью: стальная проволока диаметром 1,0...1,6мм имеет допуск 0,02мм.

Фасонные тонкостенные профили (рис.3.21в) легкие и достаточно жесткие получают методом профилирования листового материала в холодном состоянии. Процесс заключается в постепенном изменении формы поперечного сечения плоской заготовки до требуемого профиля при последовательном прохождении полосы или ленты через несколько пар вращающихся фигурных роликов, т.е. происходит последовательная гибка плоской заготовки.

Заготовкой при изготовлении гнутых профилей может быть лента или полоса из стали или цветных металлов толщиной 0,3...10мм. Применение гнутых профилей перспективно, т.к. при одних и тех же прочностных свойствах они на 25...30% легче горячекатанных.

3. Технологические процессы сварки и резки металлов

Сварку широко применяют практически во всех отраслях промышленности: ее используют в судостроении при изготовлении корпусов судов, при строительстве домн, электропечей, резервуаров для хранения жидкостей и газов, нефте- и газопроводов, при производстве котлов, паровых турбин, в автомобилестроении, микроэлектронике и т.д.

Внедрение сварки в технологический процесс изготовления новых изделий зачастую связано с экономически выгодной заменой литых и кованых конструкций. Эта выгода проявляется в экономии металла, снижении трудоемкости, повышении мобильности производства, улучшении условий труда.

Процесс сварки состоит в получении неразъемных соединений из металлов, сплавов и других материалов в результате образования при определённых условиях атомно-молекулярных связей между частицами соединяемых заготовок

Все способы сварки, а их с 1882 г., когда русский ученый Н.Н. Бенардос впервые осуществил сварку электрической дугой, разработано несколько десятков, - можно разделить на способы сварки плавлением и способы сварки давлением (рис.3.22).

а б

Рис. 3.31 Способы сварки: а – заливанием; б- давлением

При сварке плавлением (рис.3.22а) происходит расплавление кромок свариваемых заготовок, а в случае необходимости также и так называемого присадочного материала для дополнительного заполнения зазора между ними. В результате образуется общая сварочная ванна расплавленного металла, которая после затвердевания превращается в соединяющий заготовки сварной шов.

При сварке давлением (рис.3.22б) осуществляется пластическое деформирование заготовок в зоне соединения; место соединения, как правило, нагревают для снижения сопротивления деформации. В результате обеспечивается плотный контакт между заготовками и условия для возникновения межатомных связей.