Виды обработки металлов

     Федеральное агентство по образованию

     Государственное образовательное учреждение

     высшего профессионального образования

     Дальневосточный государственный технический университет

     (ДВПИ  им. В.В. Куйбышева) 
 
 
 
 
 

     Реферат

     по  дисциплине «Товароведение и экспертиза металлотоваров»

     на  тему: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Выполнил:

     …………………….

           Проверил:

     …………………… 
 
 
 
 
 
 
 

     Владивосток

     2010 г.

 

     Содержание: 
 
 
 

 

     

1. Основные  способы обработки заготовок  металлов.

       Прогресс нашей цивилизации неразрывно связан с достижениями людей в области обработки металлов. Тысячелетия прошли с тех пор, как человек сделал первые шаги в области добычи металлов. Но для придания изделиям из металлов требуемой формы их необходимо было обрабатывать, чтобы сделать инструменты, оружие и посуду. Уже тогда люди обнаружили, что от нагревания металл становится мягче, а с остыванием он снова твердеет. Так древний человек научился плавить, варить и лить металлы.

     Какие же методы обработки металлов применяются  в промышленности сегодня? Наиболее часто используемыми и актуальными  видами обработки металлов на сегодняшний  день являются механическая и термическая  обработка (например, термообработка стали), литье, обработка давлением, сварка, электрофизические и электрохимические методы обработки.

     Использование пластических свойств металлов легло  в основу обработки металлов давлением. Действуя на заготовку давлением, можно  изменить ее форму и размеры, и, что не менее ценно, сохранить их после прекращения воздействия приложенных сил. Различают холодную и горячую обработку металлов давлением. Наиболее простым и достаточно широко распространенным способом является холодная штамповка, осуществляемая с использованием специального оборудования – штампов, которая применяется при массовом производстве различных металлических деталей. По сравнению с такими довольно старыми видами обработки металлов как механическая обработка и литье, этот способ, несомненно, является шагом вперед, поскольку его отличают высокая производительность и экономное расходование металла.

     Термическая обработка металлов основана на процессе теплового воздействия на металлы  и их сплавы, ее видами являются закалка, отжиг и отпуск. Если раньше применялась лишь обычная полная закалка металлов, то сейчас новым словом в развитии технологий обработки металлов является поверхностная закалка при помощи токов высокой частоты, которые генерируются специальными установками ТВЧ, осуществляющими индукционный нагрев помещенной в электромагнитное поле детали. Как правило, индуктор состоит из медных полых трубок с циркулирующей по ним водой, благодаря чему не происходит нагрева самого индуктора. Для обеспечения равномерного нагрева изделия форма индуктора сделана таким образом, что она повторяет форму детали.

     Закалка ТВЧ (токами высокой частоты) является прогрессивным способом обработки  металлов и имеет целый ряд  преимуществ перед уже известными способами, таких как достижение высокой прочности и качества обрабатываемых изделий, отсутствие окалины и возможность обработки деталей любых форм. Кроме того, способ высокопроизводителен, экономичен и допускает возможность внедрения на производстве полной автоматизации. Поэтому такому виду обработки металлов как закалка ТВЧ, несомненно, принадлежит будущее.

 

     

2. Характеристика  основных способов обработки заготовок металлов и металлообрабатывающих инструментов.

     2.1 Обработка металлов давлением

     Обработка металлов давлением основана на использовании пластических свойств материалов. Эти свойства позволяют изменять форму и размеры заготовки под действием внешних сил (давления) и сохранять полученные форму и размеры после прекращения действия сил. Для увеличения пластичности металл нагревают до температуры, при которой наиболее полно проявляются его пластические свойства.

     Обработка металлов давлением отличается высокой  производительностью и экономным  расходованием металла по сравнению  с литьем и механической обработкой и, кроме того, улучшает механические свойства литого металла.

     Различают следующие основные способы обработки  металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, свободная ковка, штамповка.

     Прокатка  (рис. 1) —это обжатие заготовки между вращающимися валками. Валки могут быть гладкими — для прокатки листов и лент и с вырезками (ручьевые) — для получения деталей фасонного профиля. Различают горячую (с подогревом заготовки) и холодную прокатку.

     

     Рис. 1 – Прокатка

     В результате обжатия  поперечное сечение заготовки уменьшается, а длина и ширина увеличивается. Деформацию заготовки обычно определяют относительным обжатием, % :

      , (1)

     где - высота заготовки.

     Практика производится гладкими цилиндрическими волоками и волоками, имеющими на своей поверхности  особые проточки, называемые ручьями. При плотном соприкосновении волоков их ручьи образуют закрытые контуры, называемые калибрами. Комплект практичных волоков со станиной называют рабочей клетью.

     Практика гладкими волоками дает листы и ленты, а  ручьевыми волоками – различные прокатные профили.

     Обычно относительное  обжатие заготовки за один проход не превышает даже для горячего металла 70 – 30 %, поэтому окончательный профиль  продукта получается многократным процессом  повторения обработки заготовки  при постепенном уменьшении зазора между волоками. При каждом пропуске заготовки площадь её поперечного сечения уменьшается, а форма и размеры постепенно приближаются к требуемым.

       При горячей прокатке стали гладкими волоками угол захвата равен 15-24°, при холодной – 3-8°, сортового металла 25-27°.

       Технологический процесс современного прокатного производства, не зависимо от вида получаемой продукции, состоит из нескольких этапов: подготовки исходного материала, нагрев его (в случае горячей прокатки), прокатки и отделки. Кроме того, на всех стадиях прокатки осуществляется контроль за ходом процесса и состоянием оборудования.

     Комплекс  оборудования, с помощью которого производится прокатка, называется прокатным  станом. Прокатные станы подразделяют по характеру процесса прокатки и выпускаемой продукции на блюминги, слябинги, листопрокатные, проволочные, сортовые, трубопрокатные и специальные.

     На  блюмингах производят крупные квадратные заготовки — блюмы. Из блюмов на сортопрокатных станах получают сортовой прокат с сечениями в виде квадрата, круга, прямоугольника, треугольника, сегмента, ромба, уголка, швеллера, тавра, двутавра и др.

     На  слябингах прокатывают крупные  прямоугольные заготовки — слябы, из которых затем на листопрокатных станах производят более мелкие прямоугольные  заготовки и листы.

     Проволочные станы предназначены для получения  проволоки диаметром 5—10 мм.

     На  трубопрокатных станах получают бесшовные  и шовные (сварные) трубы. С помощью  специальных станов прокатывают  самые различные заготовки, например железнодорожные колеса, вагонные оси и т. д.

     Волочение (рис. 2) — процесс протягивания заготовки через постепенно сужающееся отверстие (волочильный глазок). В результате поперечное сечение заготовки уменьшается, а ее длина увеличивается. Волочильный глазок является основной частью волоки — рабочего органа волочильных станов, на которых производится эта операция. Волочение выполняют в холодном или горячем состоянии.

     При волочении заготовку  протягивают через постепенно сужающееся отверстие в инструменте, называемое волокой. При этом сечение отверстия меньше исходного сечения заготовки. 

     

     Рис. 2 – Волочение

     Исходным  материалом для волочения является горячекатаный сортовой прокат (круглый, квадратный, шестигранный и др.), проволока, трубы из стали, цветных металлов и сплавов. Волочение применяют для получения проволоки малого диаметра, тонкостенных труб, фасонных профилей, а также для калибровки, т. е. придания точных размеров и высокого качества поверхности изделия. Разрезкой фасонных профилей получают готовые детали — шпонки, направляющие и т. д.

     Процесс волочения  осуществляется также в холодном состоянии и используется для получения тонкой проволоки (от 0.002 до 5 мм), калиброванных продуктов различного профиля и тонкостенных труб. При это получают изделие точных размеров, заданной геометрической формы, с чистой и гладкой поверхностью.

       Заготовками могут служить прокат (катаная проволока, прутки, трубы), а так же прессованные профили (прутки, трубы). Окончательные размеры изделий обеспечиваются протягиванием (волочением заготовки) через несколько последовательно расположенных волок, так как степень обжатия материала за один проход сравнительно не велика. Волока (фильер, глазок) изготавливаются из инструментальной стали (У7, У12, Х12М), металлокерамических сплавов (ВК3, ВК6) или технического алмаза.

     Прессование (рис. 3) — вид обработки металлов давлением, при котором металл, заключенный в замкнутую форму, выдавливается через отверстие, меньшей площади, чем площадь сечения исходного материала. В результате прессуемый металл принимает вид прутка, который может быть простым или сложным, сплошным или полым, в зависимости от формы и размеров отверстия. Прессованию подвергаются слитки алюминия, меди и их сплавов, а также цинка, олова, свинца и др.

     

     Рис. 3 – Схема прессования полого профиля. 1 – пуансон; 2 – металл заготовки; 3 – матрица; 4 – игла; 5 – пресс- шайба;

     Процесс прессования  осуществляется при температурах горячей обработки металлов давлением, т.е. при их высокой пластичности.

     Прессованию подвергают алюминий, медь и сплавы на их основе, цинк, олово, свинец. Прессованием получают разнообразные профили из специальных сталей, титановых сплавов и других малопластичных металлов; профили сложной формы, которые не могут быть получены другим способом; обычные профили небольших размеров (например, трубы из цветных металлов).

     При прессовании  металл подвергается всестороннему  неравномерному сжатию и поэтому  имеет весьма высокую пластичность.

     Прессование производится на горизонтальных либо вертикальных гидравлических прессах. Процесс прессования высокопроизводителен и обеспечивает высокую точность профиля получаемых изделий. Простая замена инструмента – матрицы – позволяет легко переходить к изготовлению изделия другого вида.

     Особые требования при прессовании предъявляются  к инструменту (матрицам, прессшайбам, пуансонам) работающему в условиях высоких температур и больших нагрузок. Обычно этот инструмент изготавливают из высоколегированных сталей и сплавов, содержащих вольфрам, ванадий, молибден, хром, и другие элементы.

     Ковка, так же как и литье, является издавна известным способом обработки металлов. Различают ковку без применения штампов, так называемую свободную ковку, и ковку в штампах — штамповку.

     Свободная ковка заключается, в следующем. Заготовку нагревают в нагревательной печи до температуры, при которой металл становится более пластичным. После этого заготовку кладут на наковальню и ударами молота придают ей необходимую форму. Изделие, полученное в результате ковки, называется поковкой.

     Различают ручную и машинную ковку. Ручная ковка  применяется в индивидуальном производстве для выполнения мелких ремонтных работ. Машинная ковка — ковка на молотах и прессах — используется в серийном и массовом производстве. Она во много раз производительнее ручной и позволяет обрабатывать очень крупные детали.

     С помощью ручной и машинной ковки  можно получать поковки самых  различных форм. Однако из-за длительности процесса свободная ковка не всегда выгодна в массовом производстве. В этом случае более производительной и экономически оправданной является штамповка.