Процессы обработки металлов: прокатка, волочение, прессование, ковка, высадка, осадка

Процессы обработки металлов давлением включают в себя прокатку, волочение, прессование, ковку, объемную и листовую штамповку.

Прокатка — процесс, при котором заготовка под действием сил трения втягивается в зазор между вращающимися валками и пластически деформируется ими.
Основными видами прокатки являются продольная, поперечная и поперечно-винтовая:
1. При продольной прокатке валки вращаются в разные стороны;
заготовка, получая поступательное движение, обжимается ими с уменьшением площади поперечного сечения и увеличением длины.
Этим способом изготовляют около 90% всей катаной продукции — заготовки, сортовой прокат, листы, полосы и ленты.
2. При поперечной прокатке валки вращаются в одну сторону. Прокатываемая между ними заготовка, получая вращательное движение, деформируется в поперечном направлении.
Этим способом получают, например, цилиндрические шестерни с накатанными зубьями, фасонные профили и другие изделия.
3. При поперечно-винтовой прокатке валки расположены под углом друг к другу и вращаются в одну сторону. Прокатываемая между ними заготовка, получая одновременно вращательное и поступательное движения, втягивается в зазор между валками и деформируется ими.
Этот способ применяют в производстве бесшовных труб, когда заготовка прошивается прошивнем на неподвижной оправке, и периодических профилей, т. е. профилей с меняющимся по длине сечением.

Волочение - процесс протягивания катаного или прессованного прутка (или трубы) через постепенно сужающееся отверстие в инструменте, называемом волочильной матрицей. Волочение обеспечивает точные размеры по сечению, высокую чистоту поверхности, увеличивает прочность материала. Этим способом получают проволоку, тонкостенные трубы, фасонные профили и т. п.

Прессование - процесс выдавливания металла заготовки из замкнутой полости контейнера через матрицу, площадь отверстия которой меньше площади поперечного сечения исходной заготовки. Прессованием получают изделия с разнообразными формами поперечного сечения.
1. При прессовании прутка заготовку укладывают в полость, контейнера. Давление пресса передается на заготовку пуансоном через пресс-шайбу.
При этом металл заготовки выдавливается в отверстие матрицы, укрепленной в матрицедержателе.
2. При прессовании трубы пуансон с пресс-шайбой выдавливает металл заготовки из контейнера в зазор, образованный матрицей, укрепленной в матрицедержателе, и иглой, т. е. толщина стенки трубы соответствует величине зазора.
При прессовании металл подвергается всестороннему сжатию и поэтому имеет весьма высокую пластичность, что позволяет обрабатывать низко-пластичные металлы и сплавы.

Ковка - процесс горячей обработки металлов давлением с помощью бойков или универсального подкладного инструмента. При ковке заготовка постепенно меняет форму за счет неоднократных ударов молота (ходов пресса) при кантовке, подаче, повороте заготовки.

Объемная штамповка - придание заготовке заданной формы и размеров путем принудительного заполнения материалом рабочей полости штампа, называемой ручьем. Различают горячую и холодную объемную штамповку.

Холодная высадка металлов - один из распространенных способов изготовления многих видов изделий, в том числе винтов, шурупов, болтов, гаек, шариков и т.п.

В процессе холодной высадки матрица воспринимает значительные ударные, растягивающие и изгибаюшие нагрузки. Контактные поверхности матриц подвергаются также существенному истирающему воздействию. Износ контактных поверхностей происходит главным образом по причине истирания этих поверхностей от трения заготовки в процессе ее пластической деформации. Поэтому основным фактором, определяющим время работы такого инструмента, является износоустойчивость и прочность материала, из которого изготовлен инструмент.

Наиболее эффективным способом увеличения стойкости холодновысадочного инструмента является оснащение его твердосплавными вставками. Твердосплавными вставками оснащаются матрицы, пуансоны, ножи и отрезные втулки автоматов для холодной высадки болтов, винтов и других метизов с диаметром высаживаемого стержня до 30 мм. Применение твердосплавных вставок в инструменте холодной высадки позволяет:
* увеличить производительность холодновысадочных автоматов;
* увеличить срок службы инструмента без переналадки;
* обеспечить высокое качество поверхности обрабатываемого металла;
* повысить точность размеров высаживаемых изделий:
* значительно снизить количество отходов обрабатываемого металла.

Высокая работоспособность твердосплавных матриц обеспечивается как применением специальных марок твердых сплавов, так и решением комплекса конструкторско-технологических мероприятий, которые сводятся, в основном, к повышению жесткости матрицы, надежному креплению твердосплавных вставок в обойме с учетом физико-механических свойств твердых сплавов.

Осадка металла – операция обработки металлов давлением, в результате которой уменьшается высота и одновременно увеличиваются поперечные размеры заготовок (рисунок, позиция а). Осадку применяют для получения формы поковки, с целью уменьшения глубины прошивки, для обеспечения соответствующего расположения волокон в будущей детали (при изготовлении шестерней обеспечивается повышенная прочность зубьев в результате радиального расположения волокон), как контрольную операцию (из-за значительной деформации по периметру на боковой поверхности вскрываются дефекты).

При выполнении осадки требуется, чтобы инструмент перекрывал заготовку. Вследствие трения боковая поверхность осаживаемой заготовки приобретает бочкообразную форму, это характеризует неравномерность деформации. Повторяя осадку несколько раз с разных сторон, можно привести заготовку к первоначальной форме или близкой к ней, получив при этом более высокое качество металла и одинаковые его свойства по всем направлениям.