- •1. Материаловедение как наука. Строение металлов
- •2 Атомно-кристаллическое строение металлов. Типы кристаллических решеток. Основные характеристики решеток.
- •4 Строение реальных кристаллов. Дефекты кристаллического строения и их влияние на физико-механические свойства металлов.
- •Классификация сплавов твердых растворов.
- •Диаграмма состояния сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии
- •Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
- •Методы поверхностного упрочнения пластической деформацией (дробеструйная обработка, обработка роликами и др.).
- •Метастабильная диаграмма состояния железо-цементит.
- •Классификация углеродистых сталей
- •Маркировка сталей
- •Чугуны. Классификация чугунов
- •Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении
- •Технология термической обработки стали.
- •Химико-термическая обработка стали
- •Структура металлургического производства
- •Исходные материалы для получения чугуна
- •Производство чугуна
- •Производство стали в кислородных конверторах, мартеновских и электродуговых печах.
- •Способы повышения качества стали
- •5. Производство цветных металлов
- •Производство меди.
- •Производство алюминия
- •Физические основы производства отливок
- •Литье в оболочковые формы
- •Литьё по выплавляемым моделям
- •Физические основы обработки металлов давлением.
- •Классификация видов обработки металлов давлением, их сущность и область применения
- •Прессование. Методы прессования
- •Волочение и его сущность.
- •Способы и сущность горячей объемной штамповки
- •Штамповка в открытых и закрытых штампах
- •Прогрессивные, малоотходные способы объемной штамповки
- •Листовая штамповка.
- •Физические основы получения сварного соединения. Понятие о свариваемости
- •Классификация способов сварки
- •Ручная дуговая сварка покрытым электродом
- •Автоматическая сварка под флюсом
- •Сварка в среде защитных газов
- •Сварка плазменной дугой
- •Электрошлаковая сварка
- •Сварка электронным лучом
- •Сварка лазером
- •Термическая резка
- •Электрическая контактная сварка
- •Способы контактной сварки
- •Диффузионная сварка
- •Ультразвуковая сварка
- •Сварка трением
- •Холодная сварка
- •Сварочные напряжения и деформации.
- •17.2. Схема расположения зон нагрева при термической правке
- •Особенности сварки высоколегированных сталей
- •Особенность сварки меди
- •Особенности сварки тугоплавких металлов и сплавов
- •Обработка заготовок точением
- •Обработка отверстий сверлением, растачиванием, протягиванием.
- •Обработка поверхностей фрезерованием
- •Обработка поверхностей шлифованием
- •Отделочные операции при механической обработке
- •Электрохимические и электрофизические методы обработки (эфэх)
- •Формообразование без снятия стружки
- •Производство изделий из пластмасс
Листовая штамповка.
Холодная штамповка производится в штампах без нагрева заготовок и сопровождается деформационным упрочнением металла.
Холодная штамповка является одним из наиболее прогрессивных методов получения высококачественных заготовок небольших и точных из стали и цветных металлов. Она обеспечивает достаточно высокую точность и малую шероховатость поверхности при малых отходах металла и низкой трудоемкости и себестоимости изготовления изделий. Возможность осуществления холодной штамповки и качество заготовок определяются качеством исходного материала. Большое значение имеет подготовка поверхности заготовок: удаление окалины, загрязнений и поверхностных дефектов.
Процессы холодной штамповки часто выполняют за несколько технологических переходов, постепенно приближая форму и размеры заготовок к форме и размерам готовых изделий и осуществляя промежуточный отжиг для снятия наклепа и восстановления пластических свойств металла. В зависимости от характера деформирования и конструкции штампов холодную штамповку делят на объемную и листовую.
Объемная холодная штамповка Холодную объемную штамповку выполняют на прессах или специальных холодноштамповочных автоматах. Основными ее разновидностями являются: высадка, выдавливание, объемная формовка, чеканка.
Высадка – образование на заготовке местных утолщений требуемой формы в результате осадки ее конца (рис. 11.1).
Рис.11.1. Схема высадки
Заготовкой обычно служит холоднотянутый материал в виде проволоки или прутка из черных или цветных металлов. Высадкой изготавливают стандартные и специальные крепежные изделия, кулачки, валы-шестерни, детали электронной аппаратуры, электрические контакты и т.д.
Длина высаживаемой части h0 рассчитывается с учетом объема требуемого утолщения V по формуле: h0 = 4V/d02.
Расчет числа переходов производится в основном по соотношению длины высаживаемой части и диаметра заготовки d0, которое характеризует устойчивость к продольному изгибу. При h0/d0 2,3 используют один переход, при h0/d0 5 – два перехода, при h0/d0 8 – три перехода. При большом количестве переходов происходит упрочнение металла, поэтому требуется отжиг.
Последовательность переходов изготовления деталей показана на рис. 11.2.: за три перехода (рис. 11.2.а); за пять переходов (рис. 11.2.б).
Рис.11.2. Последовательность переходов изготовления детали
Высадка осуществляется на прессах, горизонтально-ковочных машинах, автоматических линиях, оснащенных холодновысадочными пресс-автоматами.
Выдавливание – формообразование сплошных или полых изделий, благодаря пластическому течению металла из замкнутого объема через отверстия соответствующей формы.
Особенностью процесса является образование в очаге деформации схемы трехосного неравномерного сжатия, повышающего технологическую пластичность материала.
Различают прямое, обратное, боковое и комбинированное выдавливание (рис. 11.3).
Рис. 11.3. Схемы выдавливания: а, б – прямого;
в, г – обратного; д, е – комбинированного; ж - бокового
При прямом выдавливании металл течет из матрицы 2 в направлении, совпадающем с направлением движения пуансона 1 (рис.11.3.а, 11.3.б). Этим способом можно получить детали типа стержня с утолщением, трубки с фланцем, стакана с фланцем.
При обратном выдавливании металл течет в направлении, противоположном направлению движения пуансона, в кольцевой зазор между пуансоном и матрицей для получения полых деталей с дном (рис. 11.3.в) или в полый пуансон для получения деталей типа стержня с фланцем (рис. 11.3.г).
При боковом выдавливании металл течет в боковые отверстия матрицы под углом к направлению движения пуансона (рис.11.3.ж). Таким образом, можно получить детали типа тройников, крестовин и т.п. Для обеспечения удаления заготовок из штампа матрицу выполняют состоящей из двух половинок с плоскостью разъема, проходящей через осевые линии исходной заготовки и получаемого отростка.
При комбинированном выдавливании металл течет по нескольким направлениям (рис.11.3.д, 11.3.е). Возможны сочетания различных схем.
Заготовки для выдавливания отрезают от прутков или вырубают из листа. Размер заготовок рассчитывают с учетом потерь на последующую обработку. Форма заготовки и ее размеры для полых деталей без фланца соответствуют наружным размерам детали; для деталей с фланцем – диаметру фланца; для деталей стержневого типа – размерам головки.
Выдавливание можно осуществлять и в горячем состоянии.
Объемная формовка – формообразование изделий путем заполнения металлом полости штампа.
Схемы объемной формовки представлены на рис.11.4.
Рис.11.4. Схемы объемной формовки:
а – в открытых штампах; б – в закрытых штампах
Она производится в открытых штампах, где излишки металла вытекают в специальную полость для образования облоя (рис.11.4.а), и в закрытых штампах, где облой не образуется (рис.11.4.б). Формовку в закрытых штампах применяют реже из-за больших сложности и стоимости получения заготовок точного объема, необходимости использования более мощного оборудования и меньшей стойкости штампов. В закрытых штампах получают в основном детали из цветных металлов.
Объемной формовкой изготавливают пространственные детали сложных форм, сплошные и с отверстиями. Холодная объемная формовка требует значительных удельных усилий вследствие высокого сопротивления металла деформированию в условиях холодной деформации и упрочнения металла в процессе деформации. Упрочнение сопровождается снижением пластичности металла. Для облегчения процесса деформирования оформление детали расчленяется на переходы, между которыми заготовку подвергают рекристаллизационному отжигу. Каждый переход осуществляют в специальном штампе, а между переходами обрезают облой для уменьшения усилия деформирования и повышения точности размеров деталей.
Заготовкой служит полоса или пруток, причем процесс штамповки может осуществляться непосредственно в полосе или прутке или из штучных заготовок.
В качестве оборудования используют прессы, однопозиционные и многопозиционные автоматы.
Чеканка – образование рельефных изображений на деформируемом материале.
Чеканка осуществляется в закрытых штампах на чеканочных фрикционных и гидравлических прессах.
При холодной штамповке коэффициент использования материала достигает 95 %. При холодном деформировании формируется благоприятная ориентированная волокнистая структура металла, что придает деталям высокую усталостную прочность при динамических нагрузках. Это позволяет получать конструкции с меньшими размерами и металлоемкостью, чем у конструкций, полученных обработкой резанием, не снижая при этом их надежность. Но для холодной объемной штамповки требуется дорогостоящий специальный инструмент, что делает целесообразным ее применение только в массовом и крупносерийном производствах.