Введение

Лекция

План:

1. Общие сведения об обработке металла давлением

2. История развития технологии обработки металла давлением

Металл, используемый в народном хозяйстве, имеет разную форму, разные размеры и физические свойства; Форма металлических изделий может быть простой (лист, лента, проволока) и очень сложной (корпус на­соса, коленчатый вал двигателя самолета, автомобиля). О разнообразии размеров металлических изделий мож­но судить по следующим примерам: листы (плиты) могут, быть толщиной 500 мм и более, а ленты — толщиной 2 мкм и менее; масса деталей гидротурбин и блю­мингов достигает нескольких десятков тонн.

Широкое промышленное применение имеют следующие методы придания металлу формы: литье, обработ­ка резанием и обработка давлением.

Основные задачи всех технических процессов об­работки металлов давлением — придание металлу требу­емой формы, размеров и определенных физико-механи­ческих свойств.

Теория обработки металлов давлением — приклад­ная инженерная дисциплина, разрабатывающая общие основы рационального построения и анализа технологии всех технических процессов обработки металлов давлением. На основе общих положений теории обработки металлов давлением в соответствующих специальных курсах излагают вопросы теории и технологии отдельных видов обработки давлением.

В задачи теории обработки металлов давлением вхо­дит определение условий деформации, обеспечивающих: 1) наивысшую пластичность металла и тем самым возможность максимальной деформации в каждой опе­рации обработки металла;

2) получение заготовок или изделий с оптимальным сочетанием физико-механических свойств:

3) обработку при наименьших усилиях и расходе энергии.

Обработка металлов давлением основана на пла­стичности металлов и сплавов. Пластичностью называют способность металлов остаточно изменять свою форму, деформироваться без разрушения под влиянием внешних усилий.

Развитие обработки металлов давлением началось с ковки само­родных металлов и, вероятно, раньше, чем человек научился выплавлять металлы.

Железо, судя по данным раскопок в Египте, стало известно не позднее 4500 лет до н. э. Первые изделия из метеоритного железа получали ковкой.

Следующим по времени освоения процессом обработки металлов давлением было волочение. В III—IV тысячелетии до н. э. в Вавило­не при изготовлении украшений из благородных металлов применяли волочение и возможно плющение проволоки.,

На территории СССР в ХШ в. до н, э. были известны орудия в и оружие из железа. Железо получали прямым восстановлением руд в сыродутных печах в форме губчатых криц, из которых ковали всевозможные изделия. .

Металлографическое и рентгенографическое изучение железных изделий археологических памятников показало, что к X- XIІІ вв. н. э. техника обработки железа на Руси достигла большого совершенства. В это время широко применяли наряду со свободной ковкой кузнечную сварку, пайку медью, полировку, цементацию, тер­мическую обработку (закалка, отпуск). Кузнечной сваркой получали многослойные мечи из полос из стали с различным содержанием углерода, наваривали стальные лезвия на железные топоры. Для изготовления кольчуг применяли волочение проволоки из мягкой стали.

Переход от сыродутного способа получения железа к доменному, производству чугуна с последующим переделом его в железо в крич­ных горнах явился большим шагом вперед. Создаются государствен­ные металлургические заводы на Урале (1630 г.), начинается приме­нение водяных двигателей для привода молотов и волочильных станков (1644 г.).

Разбитие металлургии в России особенно ускоряется при Пет­ре I. На Урале строят казенные и частные заводы для выплавки меди и чугуна. К тридцатым годам XVIII р. Россия не только дог­нала западные страны по выплавке чугуна, но и опередила их и заняла первое место в мире.

В конце XVII — начале XVIII вв. для обработки давлением железа начинают применять прокатные станы. Для обработки цветных металлов (свинец, золото, серебро, медь) прокатные станы начали применять значительно раньше. Первое упоминание о стане для про­катки свинца имеется в трудах Леонардо да Винчи в 1495 г. Судя по тому, что Леонардо да Винчи приводит чертеж довольно сложно­го прокатно-волочильного стана для изготовления стальных полос переменной толщины, процесс прокатки в то время был достаточно широко распространен.

Однако до конца XVIII в. прокатку применяли для отделки предварительно откованных железных полос. Для уменьшения тол­щины кованых полос применяли прокатные станы дуо с цилиндрическими валками, называвшиеся тогда «плющильными машинами».

В конце XVIII в. были сделаны крупные изобретения, способст­вовавшие значительному прогрессу в металлургии, в частности в об­работке давлением. Было изобретено пудлингование, позволившее получать железо в больших количествах, лучшего качества и более дешевое. Изобретение паровых машин для привода заводских меха­низмов (Ползунов в 1760 г. и Уатт в 1784 г.) позволило создать мощные воздуходувки, обеспечившие получение чугуна на коксе взамен древесного угля.

Паровые машины для привода прокатных станов позволили обрабатывать железо из пудлинговых криц, минуя ковку. Началом применения прокатки для обработки железа считает­ся 1784 г. В 1839 г. был создан паровой молот. Указанные усовершенствования привели к значительному росту выплавки чугуна в начале XIX в. в западных странах, особенно в Англии, и к сокра­щению импорта железа из России. В связи с этим в первой четверти XIX в. выплавка чугуна в России снижается.

Развитие железнодорожного строительства в XIX в. потребовало большого количества стали для изготовления, паровозов, вагонов, мостов, рельсов. Изобретение бессемеровского (1855 г.) и мартеновского (1865 г.) способов производства стали обеспечило ее получение й большом количестве и в виде крупных слитков. Для их обработки потребовались мощные прокатные станы, молоты и прессы. Приме­нение электродвигателей в конце XIX в. явилось дальнейшим шагом вперед в развитии металлургии и особенно в обработке металлов давлением.

Так, в 1913 г. было прокатано 3,5 млн. т стали, практически от­сутствовало производство качественной конструкционной стали, не выло ни одного непрерывного прокатного стана, штамповка только начинала развиваться, производительность агрегатов была низкий.

В восстановительный период к 1928 г. был достигнут довоенный уровень производства стали и проката.

Был построен ряд новых металлургических заводов (Магнитогор­ский, Кузнецкий, Запорожский), осуществлена коренная реконструк­ция старых заводов, создана качественная металлургия, построены заводы тяжелого машиностроения. Строительство и реконструкцию заводов проводили с учетом новейших достижений техники — были построены непрерывные станы, блюминги для прокатки крупных слитков, проведена работа по механизации технологических операций и электрификации оборудования. В результате этих мероприя­тий производстве проката к 1940 г. достигли 13,1 млн. т.

Строительство тракторных, автомобильных, авиационных и дру­гих заводов сопровождалось созданием на них современных цехов объемной и листовой штамповки. Получили большое развитие процессы волочения и прессования.