Нагрев металла и нагревательные устройства

Пластическая деформация металлов

Обработка давлением основана на пластичности металлов. Пластичность – это способность изменять форму без разрушения под действием приложенных сил. Давлением перерабатывается более 80% сталей и большинство цветных сплавов. Обработка давлением – это прогрессивный метод, обеспечивающий высокое качество и высокий коэффициент использования металла КИМ.

Пластическое течение, т.е. изменение формы металлического тела, называется пластической деформацией. Это сложный физико-механический процесс, сопровождаемый изменением формы, структуры и свойств металла заготовки. При пластическом деформировании поликристаллических сплавов их зёрна дробятся, перемещаются, поворачиваются, вытягиваются, но объём металла остаётся неизменным. При холодном деформировании в металле постепенно нарастает количество поверхностей сдвига, увеличивается число упругих искажений и металл упрочняется. Это явление называется наклёпом. При определённом наклёпе пластическая деформация прекращается и металл хрупко разрушается. наклёп устраняют рекристаллизационным обжигом при 600-700ºС, при этом восстанавливается зернистость структуры и пластичность.

При обработке давлением заготовки нагревают в пламенных и электрических печах. Все печи разделяют на камерные и методические. Рабочее пространство камерной печи имеет прямоугольную форму с постоянной температурой по всему объёму. Такие печи применяют для нагрева малоуглеродистых пластичных сталей. У методических печей рабочее пространство удлинённой формы. Заготовки в них при нагреве движутся и постепенно поступают в зону высокой температуры, т.е. происходит постепенный методический нагрев. Такие печи применяют для нагрева заготовок из легированных сталей.

В пламенных печах топливом служит газ или мазут. При многократном нагреве происходит угар металла до 5 %. Для снижения угара применяют безокислительный нагрев (при неполном сжигании топлива). При нагреве в электропечах угар не превышает 1%. В производстве применяют индукционный и контактный электронагрев.

Температура нагрева различных сталей (ºС)

конструкционные углеродистые	инструментальные	высоколегированные
1300-1200	1180-1150	1220-1100

Температура конца обработки давлением – 800-950ºС

3. Прокатное производство (рис.5)

Прокатка является наиболее массовым видом ОМД. Процесс прокатки заключается в том, что нагретая заготовка пропускается между вращающимися в разные стороны валками прокатного стана. Заготовка прокатывается, уменьшается по толщине и сильно увеличивается в длину. Зазор между валками устанавливается меньше толщины исходной заготовки. Изделия, получаемые прокаткой называются прокатом. Процесс проката делится на 2 этапа:

на первом этапе горячие слитки прокатывают на блюмингах и слябингах в полупродукты (передельную заготовку): блюмы – квадраты со стороной 300-150 мм; слябы – плоские заготовки толщиной 100-150 мм.;

на втором этапе на специализированных прокатных станах полупродукт прокатывают в готовую продукцию: сортовой прокат, лист, трубы.

Валки прокатного стана имеют форму гладких цилиндров или цилиндров с ручьями, т.е. канавками различной формы. При совмещении ручьёв двух валков образуется калибр. При пропуске заготовки последовательно через ряд калибров её сечение приобретает профиль изделия. Последний калибр валков соответствует окончательному профилю изделия.

На станах с гладкими валками прокатывают листы, полосы, пластины, а валках с ручьями – сортовой прокат: рельсы, швеллеры, двутавры, угольники, шестигранник, круг и т.д.

Прокатка бывает горячая и холодная. Холодную прокатку применяют для полос и листов толщиной менее 4 мм

Перечень выпускаемого проката с указанием профилей размеров и качества материалов называется сортаментом. Сортамент стального проката делится на 5 групп:

1. Сортовой простой фасонный 2. Листовой: толстолистовой тонколистовой широкополосный   3. Трубы бесшовные   сварные   4. Проволока 5. Периодический специальный прокат

круг, квадрат, шестигранник уголки рельсы, швеллеры и др.   толщина 4-100 мм толщина до 4 мм толщина 4-60 мм, ширина более 1000 мм   диаметр до 630 мм. толщина стенки 4 мм -«- 1430 мм -«- 4 мм   катанка Ǿ 5-10 мм ребристые трубы, шары, бандажи, кольца и др.

4. Свободная ковка (рис.6)

Свободной ковкой называют процесс последовательного деформирования отдельных частей исходной заготовки на плоских бойках. При свободной ковке горячий металл свободно течёт в стороны под действием ударов гладкого бойка молота или под нажимом бойка пресса. Изделия, получаемые свободной ковкой называются поковками. Свободной ковкой изготавливают единичные поковки и небольшие партии поковок, которые делятся на: а) малые средние поковки весом до 500 кг (вагонные оси, шатуны, коленчатые валы; б) тяжелые поковки весом до 550 тонн (валы гидрогенераторов, валы турбин, прокатные валки); в) пустотелые поковки (кольца, трубы барабанов, сосуды).

Различают ручную и машинную ковку. На заводах применяется машинная ковка, при которой заготовку кладут на нижний неподвижный боёк и деформируют её верхним подвижным бойком или с помощью подкладного инструмента (раскаток, обжимок, топоров и т.п.) Технологический процесс изготовления поковок состоит из основных и вспомогательных операций. Основные операции ковки:

а) осадка – увеличение площади поперечного сечения заготовки за счёт уменьшения её высоты. Осадку выполняют ударами бойка молота по торцу заготовки (шестерни, фланца, крышки). Осадку части заготовки называют высадкой (головки болтов);

б) вытяжка – увеличение длины заготовки за счёт уменьшения площади поперечного сечения. Применяют для удлинения поковок.

в) прошивка – получение отверстий в заготовке с помощью инструмента, называемого прошивкой.

г) рубка – разделение заготовки на части с помощью кузнечных топоров. Сначала заготовку подрубают, затем переворачивают на 180º и отсекают надрубленную часть.

д) гибка – выполняется в подкладных штампах фигурными бойками. или зажав заготовку между бойками. изгибают ударными приспособлениями.

е) закручивание - когда одну часть поковки зажимают между бойками, а другую закручивают с помощью приспособления.

ж) раскатка – увеличение диаметра кольцевой заготовки за счёт уменьшения толщины её стенок. Её осуществляют обжатием кольца на оправе при непрерывном её поворачивании.

5. Молоты (рис.7)

- кузнечные машины ударного действия. Молот, необходимый для ковки выбирают по весу падающих частей. Мелкие поковки куют на пневматических молотах, средние – на паровоздушных, тяжёлые – на гидропрессах Паровоздушные молоты приводятся в действие паром или сжатым воздухом под давлением 7-9 атм. (вес, падающих частей до 6 т). Недостаток молотов – сильное сотрясение зданий и грунта. Тяжелые поковки изготавливают на гидропрессах, состоящих из пресса и гидропривода. Рабочие цилиндры пресса (1-3 шт.) развивают силу до 70000 т. Например, на прессе 30000 т. можно отковать поковку в 250 т. Гидропрессы работают без ударов и сотрясений. Их рабочие усилия не передаются на фундамент, а воспринимаются колоннами.

Дата добавления: 2014-10-17