Что значит обработка металлов давлением
Обработка металлов давлением – ОМД: разновидности и особенности технологии
ОМД, или обработка металлов давлением, возможна благодаря тому, что такие материалы отличаются высокой пластичностью. В результате пластической деформации из металлической заготовки можно получить готовое изделие, форма и размеры которого соответствуют требуемым параметрам. Обработка металла давлением, которая может выполняться по различным технологиям, активно используется для выпуска продукции, применяемой в машиностроительной, авиационной, автомобилестроительной и других отраслях промышленности.
Обработка листового металла давлением на прокатном станке
Физика процесса обработки металлов давлением
Сущность обработки металлов давлением состоит в том, что их атомы такого материала при воздействии на них внешней нагрузки, величина которой превышает значение его предела упругости, могут занимать новые устойчивые положения в кристаллической решетке. Такое явление, которым сопровождается прессование металла, получило название пластической деформации. В процессе пластической деформации металла изменяются не только его механические, но и физико-химические характеристики.
В зависимости от условий, при которых происходит ОМД, она может быть холодной или горячей. Различия их состоят в следующем:
Ковка раскаленной заготовки на молоте – вид горячей обработки металла давлением
Виды обработки
Обрабатываемый давлением металл в зависимости от используемой технологии подвергается:
Основные виды обработки металла давлением
Прокатка
Прокатка – это обработка давлением заготовок из металла, в ходе которой на них воздействуют прокатные валки. Целью такой операции, для выполнения которой необходимо использование специализированного оборудования, является не только уменьшение геометрических параметров поперечного сечения металлической детали, но и придание ей требуемой конфигурации.
Виды прокатных валков
На сегодняшний день прокатку металла выполняют по трем технологиям, для практической реализации которых необходимо соответствующее оборудование.
Это прокатка, являющаяся одним из самых популярных методов обработки по данной технологии. Сущность такого способа обработки металла давлением заключается в том, что заготовка, проходящая между двумя валками, вращающимися в противоположные стороны, обжимается до толщины, соответствующей зазору между этими рабочими элементами.
По такой технологии обрабатывают давлением металлические тела вращения: шары, цилиндры и др. Выполнение обработки данного типа не предполагает, что заготовка совершает поступательное движение.
Это технология, которая представляет собой нечто промежуточное между продольной и поперечной прокаткой. С ее помощью преимущественно обрабатываются полые металлические заготовки.
Виды прокатки металла
Ковка
Такая технологическая операция, как ковка, относится к высокотемпературным методам обработки давлением. Перед началом ковки металлическую деталь подвергают нагреву, величина которого зависит от марки металла, из которого она изготовлена.
Обрабатывать металл ковкой можно по нескольким методикам, к которым относятся:
При машинной и ручной ковке, которую часто называют свободной, деталь, находясь в зоне обработки, ничем не ограничена и может принимать любое пространственное положение.
Ручная ковка используется в кузнечных мастерских при изготовлении небольшого количества изделий
Машины и технология обработки металлов давлением по методу штамповки предполагают, что заготовка предварительно помещается в матрицу штампа, которая препятствует ее свободному перемещению. В результате деталь принимает именно ту форму, которую имеет полость матрицы штампа.
К ковке, относящейся к основным видам обработки металлов давлением, обращаются преимущественно в единичном и мелкосерийном производстве. Разогретую деталь при выполнении такой операции располагают между ударными частями молота, которые называются бойками. При этом роль подкладных инструментов могут играть:
Прессование
При выполнении такой технологической операции, как прессование, металл вытесняется из полости матрицы через специальное отверстие в ней. При этом усилие, которое необходимо для осуществления такого выдавливания, создается мощным прессом. Прессованию преимущественно подвергают детали, которые изготовлены из металлов, отличающихся высокой хрупкостью. Методом прессования получают изделия с полым или сплошным профилем из сплавов на основе титана, меди, алюминия и магния.
Прессование в зависимости от материала изготовления обрабатываемого изделия может выполняться в холодном или горячем состоянии. Предварительному нагреву перед прессованием не подвергают детали, которые изготовлены из пластичных металлов, таких как чистый алюминий, олово, медь и др. Соответственно, более хрупкие металлы, в химическом составе которых содержится никель, титан и др., подвергаются прессованию только после предварительного нагрева как самой заготовки, так и используемого инструмента.
Установка холодного прессования изделий из листового металла
Прессование, которое может выполняться на оборудовании со сменной матрицей, позволяет изготавливать металлические детали различной формы и размеров. Это могут быть изделия с наружными или внутренними ребрами жесткости, с постоянным или разным в различных частях детали профилем.
Волочение
Основным инструментом, при помощи которого выполняется такая технологическая операция, как волочение, является фильера, называемая также волокой. В процессе волочения круглая или фасонная металлическая заготовка протягивается через отверстие в фильере, в результате чего и формируется изделие с требуемым профилем поперечного сечения. Наиболее ярким примером использования такой технологии является процесс производства проволоки, который предполагает, что заготовка большого диаметра последовательно протягивается через целый ряд фильер, в итоге превращаясь в проволоку требуемого диаметра.
Технологические процессы получения проволоки методом волочения
Классифицируется волочение по целому ряду параметров. Так, оно может быть:
По степени чистоты формируемой поверхности волочение может быть:
Линия волочения медной проволоки
По кратности переходов волочение бывает:
По температурному режиму этот вид обработки металла давлением может быть:
Объемная штамповка
Сущность такого способа обработки металла давлением, как объемная штамповка, состоит в том, что получение изделия требуемой конфигурации осуществляется при помощи штампа. Внутренняя полость, которая сформирована конструктивными элементами штампа, ограничивает течение металла в ненужном направлении.
В зависимости от конструктивного исполнения штампы могут быть открытыми и закрытыми. В открытых штампах, применение которых позволяет не придерживаться точного веса обрабатываемой заготовки, предусмотрен специальный зазор между их подвижными частями, в который может выдавливаться избыток металла. Между тем использование штампов открытого типа вынуждает специалистов заниматься удалением облоя, образующегося по контуру готового изделия в процессе его формирования.
Особенностью горячей штамповки металла является воздействие высокой температуры, вследствие чего заготовка деформируется, принимая форму штампа
Между конструктивными элементами штампов закрытого типа такой зазор отсутствует, и формирование готового изделия происходит в замкнутом пространстве. Для того чтобы обрабатывать металлическую заготовку при помощи такого штампа, ее вес и объем должны быть точно рассчитаны.
Листовая штамповка
При помощи листовой штамповки готовые изделия получают из листового металла. В зависимости от того, какого результата необходимо добиться в процессе выполнения такой технологической операции, различают штамповку:
Для выполнения листовой штамповки используют гидравлические или кривошипно-шатунные прессы, рабочими органами которых являются штампы, состоящие из матрицы и пунсона.
Примеры изделий, изготовленных методом листовой штамповки
Качество готового изделия, которое обеспечивает листовая штамповка, позволяет не подвергать его последующей механической обработке. Для того чтобы обеспечить это качество, матрица и пунсон должны быть хорошо разработаны и изготовлены с высокой степенью точности.
Листовая штамповка – это одна из наиболее распространенных методик ОМД, которая активно применяется почти во всех отраслях промышленности. По такой технологии, в частности, производят как мельчайшие детали радиоэлектронных устройств, так и массивные кузова автотранспортных средств.
Получить более полное представление о способах обработки металла давлением, позволяет видео, демонстрирующее их в мельчайших подробностях.
Обработка металла давлением. Все способы и нюансы
Один из технологических способов обработки металла — воздействие на него давлением. Особенность данного процесса — меняется внешний вид продукта и его физические свойства. При воздействии давлением увеличивается производительность.
Разные формы пластической деформации используются на современном производстве, для получения как окончательных деталей, так и исходного материала.
Основы процесса обработки давлением металла
Процедура опирается на физические свойства металла безвозвратно изменять свою форму под давлением внешней нагрузки без разрушения. Это основано на механическом свойстве атомов менять свое стабильное состояние на новое при воздействии сил, которые превышают упругость самого металла.
Обработка проводится горячим и холодным способом. При горячем методе температура заготовки выше, чем показатель рекристаллизации.
При холодном методе давление производится при показателях температуры ниже, чем у рекристаллизации.
Применяется несколько процессов воздействия на металл давлением:
Каждый из них отличается многими нюансами.
Прокатка
Для прокатки используется вращательный инструмент — валка. Заготовка втягивается в зазор между валками и приобретает необходимую форму детали. Прокатка имеет несколько разновидностей:
Последняя разновидность чаще применяется для изготовления полых заготовок. Прокатка является одним из наиболее широко применяемых методов создания металлических заготовок давлением. При помощи данного процесса получают: балки, рельсы, листы, прутковый материал, трубы.
На производстве несколько валков, соединенных в станину, получается клеть. Всем известный станок проката — это несколько клетей, которые имеют соединения. На прокатных станах используется, и горячий, и холодный метод обработки металла.
В зависимости от готовой продукции, которую выпускает прокатный стан, их делян на: листопрокатные, трубопрокатные, рельсобалочные, а также специальные.
Такие станки подразделяются на то, сколько валков расположено в нем.
Волочение
В данном метода обработки применяется принудительное пропускание профиля (круглого или фасонного) через фильеру. Ее еще называют волокой. Волока изготавливается из твердых сплавов, а также инструментальной стали и алмазов. Таким образом, изготавливается проволока.
При этом толщина и ширина сечения должны иметь соотношение не больше 20. В таком процессе через несколько фильер протягивается заготовка большого диаметра. Процесс волочения так же разделяется на виды.
При помощи данной технологической процедуры получается проволока до 8 мм в диаметре. Волочение полых конструкций помогает произвести тонкостенные трубы небольшого диаметра.
Прессование
Это процедура выдавливания давлением металла через отверстие матрицы. В качестве стартового материала для прессования используют заготовки, предварительно обработанные на прокатном станке. Детали получаются самого разного сечения. При помощи прессования в промышленных масштабах изготавливают:
Различия прессования только по методу: прямой и обратный.
При такой процедуре используются в качестве необходимого материала алюминий, медь, магний, титановые сплавы. При прямом варианте следует разогреть заготовку и выложить ее в углубление пресса.
На одной из сторон контейнера расположена матрица с отверстием для выхода материала, которое имеет круглое сечение. С противоположного конца расположен пуансон и пресс-шайба. При таком методе к концу прессования в контейнере остаются пресс-остатки. Они не участвуют в процессе обработки давления металлом.
Обратный вариант обработки заготовок. При таком варианте в контейнер входит полый пуансон, оканчивающийся матрицей. Пуансона давит на приготовленный список, а через матричное отверстие выходит металл.
Отходы по умолчанию меньше, чем при прямом варианте обработки — на 10%. Но из-за сложной конструкции станка, этот метод применяется реже, чем прямой.
Технология процесса имеет следующий алгоритм:
При соблюдении технологического процесса можно добиться 80% выхода готовой продукции.
Ковка
Это один из самых древних методов обработки металла. Первые известные человечеству кузнецы работали еще 6 тысяч лет назад. Сейчас ковка применяется на всех видах производства.
По сути, ковка — это обработка материала нагретого до ковочной температуры. Есть и варианты холодной ковки. На данный момент существует 3 вида ковки:
Кузнечный очаг на современном производстве имеет несколько вариаций:
Наиболее распространённые кузнечные операции:
При ковке важно контролировать температуру, которая напрямую устанавливается в зависимости от твердости материала. Мелкие детали производят ручной поковкой, а средние и крупные — машинной.
Объемная штамповка
Под этой процедурой используется пластическая деформация материала по перераспределению материала на первичном продукте. При этом изменяется простая геометрическая конфигурация на более сложный вариант. Рабочий инструмент — штамп, форму которого получает деталь.
Холодная объемная штамповка проводится без разогрева детали. Этим методом выпускаются надежные детали и механизмы, применяемые в ответственных агрегатах. Штамповка осуществляется без рекристаллизации металла и со значительным упрочнением исходного материала. Но есть и недостаток у данного метода: детали изнашиваются на порядок быстрее.
При горячем штамповании используется штамп из матрицы и пуансонов. При этом матрицы статичны, а пуансоны — подвижные. Штампы для горячего штампования бывают:
Открытые штампа более просты в обращении, но могут привести к образованию заусениц на детали. Если используется штамп закрытый, то заусениц не будет, но такой станок не обладает универсальностью.
Листовая штамповка
Это вторичный вариант обработки после прокатки. В качестве исходного материала используются листы, полосы, а также ленты. Процесс проходит на кривошипных или гидравлических прессах. Листовая штамповка предусматривает два вида процедур:
При использовании листовой штамповки изготавливаются детали, которые имеют высокую точность. Практически все детали микроэлектроники произведены именно таким методом обработки давлением.
Эта процедура давно автоматизирована и штампует детали на скорости до нескольких сотен в минуту. При этом расход материала очень маленький.
Комбинированные методы
Если комбинировать несколько методов обработки металла давлением, то в конечном результате можно получить конечный продукт, который лучше отвечает всем требованиям, необходимым для его эксплуатации.
Одним из комбинированных методов является применение помимо давления еще и сварки. Это позволяет процесс удешевить и упростить, а в итоге получить деталь с заданными характеристиками.
Важно! При использовании данного метода необходимо помнить, что место сварки (шов) может стать слабой частью конструкции.
При совмещении в одном штамповочном переходе обжима и вытяжки можно без проблем уменьшить диаметр конечного продукта. Можно добиться и смены толщины заготовленного продукта в процессе деформации.
Если комбинировать холодный и горячий метод обработки давлением, то легко добиться более высокой прочности за счет холодной деформации.
При влиянии на металл давления используются технологические процессы, основанные на простых законах физики. При этом значительно повышается производительность, а также конечные качества изготавливаемой детали. Есть несколько видов обработки металла давление.
Прежде всего, методы могут быть горячие и холодные, которые зависят от разницы температур между рекристаллизацией и материалом. Это помогает выпустить самые разные детали, по форме, толщине, прочности и эксплуатационным качествам.
При этом самым первым методом воздействия на металл при помощи давления является обыкновенная ковка, которая появилась вместе с выплавкой металла и позволила людям производить надежные орудия труда.
Способы обработки металлов давлением
Череповецкий завод металлоконструкций занимается обработкой металла под давлением. У нас вы можете заказать эту услугу по доступной цене, заполнив заявкой на сайте или позвонив нам.
Процесс обработки металла под давлением заключается в придании материалу необходимых размеров, формы и других свойств путем деформации без нарушения сплошности.
Особенности обработки давлением металлоконструкций:
Физические особенности процесса обработки
Данный процесс состоит в том, что на атомы материала воздействует внешняя нагрузка, уровень которой больше значения упругости. Такой процесс называется пластической деформацией, в ходе которой меняются различные параметры металла.
В зависимости от условия проведения, различают два основных способа обработки металла под давлением:
Виды обработки металлов давлением
Существует несколько основных способов обработки давлением изделий из металла:
Рассмотрим каждый из них подробнее.
Прокатка металла
В чем заключается процедура прокатки? Это обработка металла давлением, в процессе которой на материал действуют прокатные валки. Для выполнения этой операции необходимо специализированное оснащение. Цель прокатки – сокращение размеров металлической детали, а также придание ей любой формы.
На сегодняшний момент прокатка металла выполняется по трем технологиям, для каждой из которых необходимо специализированное оборудование.
Ковка металла
Ковка относится к методам обработки металла, которые возможны только под действием высокой температуры. Перед началом операции заготовку необходимо нагреть (при этом, уровень температуры зависит от марки металла). Затем приступают к непосредственной обработке изделия по одной из трех возможных технологий:
Свободный вид ковки (т. е. машинный или ручной) предполагает отсутствие ограничение детали и возможность принимать любое положение в пространстве. Ручная чаще всего используется для малого количества изделий в кузнечных мастерских.
Технология обработки металла методом штамповки или машинным подразумевает размещение заготовки в матрице штампа, которая препятствует ее свободному движению. В результате изделие принимает форму, которая имеет полость матрицы.
Ковка наиболее часто применяется при единичном и мелкосерийном производстве. В ходе такой операции предварительно нагретую заготовку помещают между бойками – ударными частями молотка. При этом в качестве подкладного инструмента могут выступать: раскатка, топор или обжимки.
Прессование
Процедура прессования предполагает вытеснение металла из полости в матрице через специальное отверстие при помощи мощного пресса. Этот процесс применяется для деталей, изготовленных из хрупкого металла. Таким методом получают изделия полого или сплошного профиля, выполненного из алюминиевого, титанового и других сплавов.
Процедура бывает двух разновидностей – холодной и горячей, в зависимости от материала изготовления заготовки. Предварительная обработка под высокой температурой необязательна для деталей из пластичных металлов (меди, цинка и так далее). А непрочные металлы подвергаются прессованию только после нагрева детали и инструмента.
Прессование выполняется на оборудовании со сменной матрицей. Процедура позволяет изготавливать детали любых габаритов и формы, которые вам нужны.
Волочение
Волочение выполняется при помощи специализированного инструмента – фильеры или, по-другому, волоки. В ходе процедуры металлическая деталь проходит через отверстие в инструменте, в результате чего формируется изделие с необходимым профилем поперечного сечения. Наиболее часто волочение применяется для производства проволоки, в ходе которого заготовка протягивается через ряд волок, в итоге превращаясь в готовую деталь.
Волочение классифицируется по различным признакам. Оно может быть:
По чистоте поверхности волочение бывает:
По кратности переходов:
По уровню температуры:
Объемная штамповка
Объемная штамповка – это вид обработки металла давлением, который заключается в том, что получение необходимой формы детали осуществляется с помощью штампа. При этом внутренняя полость, сформированная его элементами, препятствует движению металла в ненужном направлении.
Штампы бывают открытыми и закрытыми. В первых предусмотрен специальный зазор, в который выдавливаются излишки металла. Их применение позволяет не придерживаться точной массы обрабатываемой детали. Использование открытых штампов вынуждает специалистов заниматься удаление облоя, который образуется по контуру готового изделия.
Между элементами закрытого штампа отсутствует зазор, поэтому формирование изделие происходит в замкнутом в пространстве. Для использования такого штампа необходимо точно рассчитать массу и объем металлического материала.
Листовая штамповка
При помощи данной процедуры получают изделия из металла листового проката. В зависимости от желаемого результата процесс листовой штамповки подразделяется на два вида:
В результате листовой штамповки получается готовое изделие, которое не нужно подвергать последующей обработке механическим способом. Для получения такого результата детали прессов должны быть изготовлены с высокой точностью и хорошо разработаны.
Наиболее распространенный вид обработки металла – листовая штамповка. Он активно используется во всех промышленных областях. По такой технологии изготавливают мелкие детали радиоэлектронных устройств и габаритные кузова автомобилей.
Обработка комбинированными методами
Комбинирование нескольких методов обработки металла давлением позволяет в результате получить изделие, которое полностью отвечает все вашим требованиям эксплуатации.
Один из комбинированных методов – это сочетание давления и сварки. Это дает возможность сделать процесс более простым и бюджетным, а также получить изделие с заданными параметрами. Однако, важно помнить, что, при использовании данного способа, место сварки может стать уязвимой частью конструкции.
Другой пример комбинированного метода – совмещение вытяжки и обжига. С его помощью можно легко уменьшить диаметр конечного изделия. А также можно добиться смены толщины продукта в процессе деформации.
Комбинируя холодный и горячий методы обработки давлением, легко добиться высокой прочности изделия.
Влияние давления на металл подразумевает использования технологических процессов, основанных на законах физики. При этом повышается производительность труда и конечные качества изделия.
Самым первым методом воздействия на металлические изделия с помощью давления является ковка, которая появилась благодаря выплавке металла и позволила изготавливать людям надежные и долговечные орудия труда.
Заказать услугу в ЧЗМК
Вы можете заказать обработку металла давлением в Череповецком заводе металлоконструкций. Мы работаем для вас более 55 лет. В нашей команде – только квалифицированные специалисты с большим опытом работы. Мы работаем быстро и качественно на современном оборудовании. За ходом процесса вы можете наблюдать самостоятельно с помощью онлайн-трансляции из производственных цехов.
Преимущества работы с нашим заводом:
Для оформления заказа звоните нам или оставляйте заявку на сайте. Мы с удовольствием проконсультируем вас и поможем определиться с выбором.