6.1.1.2. Ковка
Видимо, это самый древний вид обработки металлов давлением.
Операции ковки выполняются с помощью универсального инструмента - бойков, один из которых крепится к подвижному органу кузнечной машины (молоту или прессу), а второй - неподвижен. Подвижный верхний боек воздействует на металл, опирающийся на неподвижный боек, в результате чего и совершается деформация заготовки (рис. 6.5). Для получения поковок сложной формы используют вспомогательный инструмент.
Рис.6.5. Схема процессов ковки и штамповки:
а - ковка; б, в - объёмная и листовая штамповка; 1 - верхний боёк; 2 - нижний
Боёк; 3 - обрабатываемое изделие; 4 и 5 - верхний и нижний штампы;
6 - облой (заусенец); 7 - пуансон; 8 - матрица: 9 - прижим
Хотя из-за серьезных недостатков (низкой производительности и значительной энергоемкости, больших отходов металла, невысокой точности размеров и качества поверхности) ковка в последнее время вытеснена штамповкой, именно ковкой получают уникальные детали массой до 300 т: валы гидротурбин, гребные валы крупнотоннажных судов, валки прокатных станов и др. Изготовление таких поковок осуществляют уже не на молотах, а на мощных гидравлических прессах.
6.1.1.3. Штамповка
Горячая объемная штамповка. В качестве силовых установок используют прессы и молоты. Рабочим инструментом при штамповке являются штампы. Нагретая заготовка помещается в полость между штампами. При их смыкании металл деформируется, воспроизводя форму полости штампа, и превращается в готовое изделие. Объем металла заготовки должен быть немного больше объема полости штампа. Излишний металл выдавливается в специальную канавку по месту разъема штампов, образуя заусенец (облой), который затем удаляется (рис. 6.5, б). Поковки типа тел вращения можно изготовлять методом безоблойной штамповки в особых «закрытых» штампах. В этом варианте снижаются потери металла, а схема напряженного состояния способствует повышению пластичности металла. В то же время повышаются требования к точности массы исходной заготовки.
Холодная штамповка (без предварительного нагрева заготовки) подразделяется на объемную и листовую. Листовая штамповка осуществляется из плоского проката: листа, ленты. При разделительных операциях вырубают из листа плоские заготовки или готовые детали. С помощью формоизменяющих операций получают объемные детали из плоской заготовки (рис. 6.5, в).
Детали, полученные методом холодной деформации, имеют чистую, неокисленную поверхность, точные размеры. Холодноштамповочные прессы-автоматы обладают высокой производительностью.
6.1.1.4. Прессование
При прессовании (рис. 6.6) нагретый слиток 1, находящийся в толстостенной втулке-контейнере 2, выдавливается с помощью пресс-штемпеля 3 через матрицу 4 и превращается в длинномерное изделие 5. Форма его поперечного сечения (профиль) определяется формой и размерами отверстия в матрице - «очка».
Прессованием получают изделия главным образом из цветных металлов и сплавов. Однако в последнее время его все шире применяют для изготовления профилей из легированных сталей и прецизионных сплавов. Прессуют прутки, профили, бесшовные трубы и многое другое.
Н
аряду
с рассмотренным «прямым» способом
прессования существует «обратный»
способ, при котором изделие выдавливается
в направлении, противоположном движению
пресс-штемпеля. Последний при этом -
полый. Способ экономичный, так как нет
необходимости затрачивать энергию
на
Рис.6.6. Схема процесса прямого преодоление сил трения, возникающих на по-
прессования прутка верхности втулки контейнера при смещении
слитка относительно неё.
По сравнению с прокаткой прессование имеет ряд преимуществ: выше точность и качество поверхности изделий, возможность получения чрезвычайно сложных профилей, быстрый переход с производства одного профиля на другой, весьма благоприятная схема напряженного состояния - всестороннее сжатие, что способствует повышению пластичности, т.е. достижению очень больших деформаций без разрушения металла. Недостатки процесса: значительно более низкая производительность, невысокая стойкость инструмента (матриц), изготовляемого из дорогостоящих сплавов.