Технологические схемы получения основных видов проката. Прокатка бесшовных, сварных труб (схемы)
Трубный прокат.
Особой отраслью прокатки является производство труб, которые широко используют в машиностроении,
Трубы изготовляют сварными и бесшовными.
Сварные трубы получают путем прокатки заготовок на полосы и последующей их сварки.
Ширина полос должна соответствовать диаметру изготовляемых труб. Кромки полос скашивают на кромкострогальных станках так, чтобы при наложении одной кромки на другую толщина стенок сварной трубы была одинаковой. Затем следует нагревание полос, загибка их в трубу, протягивание через воронку на волочильном стане и сваривание.
В последнее время применяется новый, более производительный метод — спиральная сварка, при которой полоса свертывается спиралью и соприкасающиеся кромки свариваются с помощью специального сварочного аппарата.
Рис. 5. Схема прокатки заготовки для получения бесшовных труб:
А —заготовка, В — цилиндрический стержень, М и N — валки
Изготовление бесшовных труб состоит из двух операций:
получения отверстия в болванке с помощью конических валков и оправки (рис. 5); последующей прокатки полученной заготовки, нагретой до 1100—1200° С на специальном стане. Тонкостенные трубы изготовляют волочением заготовок на подвижных или неподвижных оправках.
Трубы различают не только по способу производства, но и по ряду других признаков: по материалу, диаметру, толщине стенок, по длине, термической обработке, состоянию поверхности (без покрытий и с покрытиями), по химической стойкости и назначению.
40. Прессование – сущность, схема, характеристики и область применения.
При помощи прессования получают изделия сложной формы из стали, цветных металлов и их сплавов. Прессование является точным и высокопроизводительным процессом. Сущность прессования состоит в том, что металл, помещенный в замкнутый объем (контейнер), подвергают высокому давлению. Металл выдавливается через отверстие, принимая его форму.
Существуют прямой и обратный способы прессования. При прямом прессовании (рис. 208) заготовка 1, нагретая до определенной для каждого металла температуры, помещается в контейнер 2. С одной стороны контейнера закреплена матрица 5 при помощи матрицедержателя 6. С другой стороны на заготовку давит пресс-шайба 4, связанная со штоком. Шток 3 получает необходимое давление от плунжера пресса. Под действием этого давления металл выдавливается через отверстие в матрице.
Рис. 208. Схема прямого прессования:
1 - заготовка, 2 - контейнер, 3 - шток, 4 - пресс-шайба, 5 - матрица, 6 – матрицедержатель
При обратном прессовании (рис. 209) в контейнер 2 входит не пресс-шайба, а полый пуансон 3 с матрицей 4 на конце. Матрица давит на заготовку 1, и металл течет в отверстие матрицы навстречу движению пуансона.
Прессование выполняется на вертикальных и горизонтальных прессах. 
Рис. 209. Схема обратного прессования:
1 - заготовка, 2 - контейнер, 3 - полый пуансон, 4 - матрица
41. Волочение – сущность, схема, характеристики и область применения.
Сущность процесса волочения состоит в деформации металла путем протягивания через сужающийся по длине канал круглого, квадратного или более сложного профиля. Волочильный инструмент, волока (матрица, фильера) изготавливаются из закаленной стали или твердых сплавов. Усилия волочения в значительной мере определяют силы трения на поверхности металл — волока, которые стремятся максимально снизить подбором рациональных смазок. Смазки бывают жидкие (касторовое масло, олифа, минеральные масла); жидкие с добавками (талька, порошка графита и др.); сухие (порошки, мыла), покрытия (фосфатные, металлические и др.).
При волочении изменяется профиль поперечного сечения с одновременной вытяжкой по длине. Процесс волочения многократен и чередуется с большим количеством промежуточных отжигов, травлений, смазок и т. д. Волочением изготавливают проволоку и трубы. В большинстве случаев металл, обрабатываемый волочением, не нагревают: он входит в волочильный канал при комнатной температуре, а образующееся при деформации тепло отводят с помощью эмульсии или обдува воздухом. В некоторых случаях, когда обрабатываемый металл обладает недостаточной пластичностью при комнатной температуре или высоким сопротивлением деформации, волочение осуществляют с дополнительным подогревом.
Отличительной чертой процесса волочения является его универсальность (простота и быстрота замены инструмента), что делает его очень распространенным.
Схема волочения: 1 – волока; 2 – заготовка; 3 – заостренный конец заготовки; 4 – захват
Рис. 2. Схемы волочения труб: 1 — без оправки; 2 — на короткой неподвижной оправке; 3 — на длиннойдвижущейся оправке.
Виды волочения
По типу волочения
сухое (волочение через ванночку с мыльным порошком)
мокрое (через мыльную эмульсию)
По чистоте обработки:
черновое (заготовительное)
чистовое (заключительная операция, для придания готовому изделию требуемых формы, размеров и качества);
По кратности переходов:
однократное
многократное (с несколькими последовательными переходами волочения одной заготовки);
По параллельности обработки:
однониточное
многониточное (с количеством одновременно протягиваемых заготовок 2, 4, 8);
По подвижности волоки:
через неподвижную волоку
через вращающуюся относительно продольной оси волоку;
По нагреву заготовки:
холодное волочение
горячее волочение
42. Ковка: сущность способа, характеристики, область применения.
Ковка — это высокотемпературная обработка различных металлов (железо, медь и её сплавы, титан, алюминий и его сплавы), нагретых до ковочной температуры. Для каждого металла существует своя ковочная температура, зависящая от физических (температура плавления, кристаллизация) и химических (наличия легирующих элементов) свойств. Для железа температурный интервал 1250–800 °С, для меди 1000–650 °С, для титана 1600—900 °С, для алюминиевых сплавов 480–400 °С. Особым видом ковки является холодная ковка, которая производится без нагрева металла.
Различают:
• ковка на молотах (пневматических, паровых и гидравлических)
• ручная ковка
• штамповка
Изделия и полуфабрикаты, получаемые ковкой, называют «поковка».
При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками штампа.При свободной ковке (ручной и машинной) металл не ограничен совсем или же ограничен с одной стороны. При ручной ковке непосредственно на металл или на инструмент воздействуют кувалдой или молотом.
Свободную ковку применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняется, завариваются так называемые несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.
Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании — молотах с массой падающих частей от 40 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2–200 МН (200–20000 тс), а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 т и более. Для манипулирования тяжёлыми заготовками при ковке используют подъёмные краны грузоподъёмностью до 350 т, кантователи и специальные манипуляторы.
Ковка является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. В массовом и крупносерийном производствах преимущественное применение имеет ковка в штампах, а в мелкосерийном и единичном — свободная ковка.
При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры.
43. Основные операции ковки: осадка, высадка.
Осадка предназначена для уменьшения длины заготовки за счет увеличения ее поперечного сечения. Если осадка осуществляется не по всей длине заготовки, а только на отдельных ее участках, например на концах или в середине, она называется высадкой. Осадку или высадку применяют в следующих случаях:
а) высадку — для получения отдельных утолщений на поковке (ее концов или середины), при ковке декоративных элементов, имеющих переменное сечение, например растительных орнаментальных мотивов (утолщенные узлы на стебле, плоды, ягоды и т. п.). После высадки поковка дополнительно обрабатывается обжимками, подбойками и др.;
б) как предварительную операцию перед изгибанием под углом; для восполнения недостающего металла при образовании угла;
в) осадку — для утолщения поковки по всей длине;
г) как предварительную операцию перед прошивкой при изготовлении пустотелых изделий — плоских изделий типа колец или высоких изделий типа трубок.
При осадке поковку нагревают, ставят вертикально на наковальню и бьют ручником или кувалдой по верхнему концу. Длина поковки (или нагретой части при высадке) не должна превышать диаметр больше чем в 2— 2,5 раза, иначе произойдет изгибание заготовки. При высадке участков на длинных прутах их кладут на наковальню, наносят удары ручником или кувалдой.
Если утолщение должно распространяться только в определенные стороны, то после высадки поковка соответствующим образом проковывается, и если высадка оказалась недостаточной, операция повторяется. Мягкая сталь лучше поддается осадке, чем твердая. Высадку можно осуществить и без молота, для этого нагретый стержень бьют концом о наковальню, зажав его в клещах.
Операция осадки цилиндрического образца: а)- без трения на торцах (идеальный случай), б) при наличии трения на торцах (реальный случай).
Для устойчивости при осадке цилиндрических заготовок высота заготовки должна быть не более двух с половиной ее диаметров:
Высадка является разновидностью осадки. При этом металл осаживают лишь на части длины заготовки.
44. Основные операции ковки: протяжка, ее разновидност 
Протяжка— операция удлинения заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения (рисунок , а).Протяжку проводят последовательными ударами или нажатиями на отдельные участки, примыкающие один к другому, с одновременным перемещением заготовки и поворотами ее на 90°. При каждом нажатии уменьшается высота сечения, увеличиваются ширина и длина заготовки. Общее увеличение длины равно сумме приращений длин за каждое нажатие. При этом увеличение ширины остается равным по всей длине заготовки. Если заготовку повернуть на 90° вокруг горизонтальной оси и повторить протяжку, то уширение, полученное в предыдущем проходе, устраняется, а длина заготовки снова увеличивается. Чем меньше подача при каждом нажатии, тем интенсивнее удлинение. Однако при слишком малой подаче могут получиться зажимы
Протягивать можно плоскими (рисунок, а)и вырезными (рисунок, в)бойками. При протяжке на плоских бойках в центре изделия могут возникнуть (особенно при протяжке круглого сечения) значительные растягивающие напряжения, которые приводят к образованию осевых трещин. При протяжке с круга в круг в вырезных бойках силы, направленные с четырех сторон к осевой линии заготовки, способствуют более равномерному течению металла и устранению возможности образования осевых трещин.
Протяжка имеет ряд разновидностей.
Разгонка— операция увеличения ширины части заготовки за счет уменьшения ее толщины (рисунок, г).
Протяжка с оправкой — операция увеличения длины пустотелой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок (рисунок , д). Протяжку выполняют в вы-резных бойках (или нижнем вырезном 3 и верхнем плоском 2)на слегка конической оправке 1.Протягивают в одном направлении — к расширяющемуся концу оправки, что облегчает ее последующее удаление из поковки.
Раскатка на оправке — операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок (рисунок, е). Заготовка 5 опирается внутренней поверхностью на цилиндрическую оправку 6, устанавливаемую концами на подставках 7, и деформируется между оправкой и узким длинным бойком 4.После каждого нажатия заготовку поворачивают относительно оправки
45. Основные операции ковки: прошивка, гибка. Ковка в подкладных штампах..
Прошивкой называется операция получения в заготовке отверстия. Инструментом для прошивки является прошивень, который может быть сплошным или пустотелым. При сквозной прошивке сравнительно тонких поковок применяются подкладные кольца.Отверстия до 400-500 мм в диаметре прошиваются сплошными прошивнями. Отверстия диаметром 300-900 мм прошиваются пустотелыми прошивнями. Прошивка пустотелыми прошивнями во многих случаях имеет цель удалить из заготовки центральную ликвацийну зону и использовать более качественный металл периферийных зон слитка.
Гибкой называется операция, с помощью которой заготовки придают изогнутую форму по заданному контуру.Этой операцией изготавливаются угольники, скобы, крючки, кронштейны и т.п. При сгибании происходит изменение площади поперечного сечения заготовки в зоне изгиба вследствии сжатия внутренних и растяжения внешних ее слоев, называемое стяжкой. Для компенсации стяжки в месте изгиба заготовки предоставляют увеличенный размер по толщине. При изгибе возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному. Чтобы избежать этого явления подбирают соответствующий радиус закругления и угол изгиба. Кроме заготовок сплошного профиля сгибанию могут подвергаться также трубы, для чего последние наполняются песком и плотно забиваются с обеих сторон пробками.
Ковка в подкладных штампах производится на ковочных молотах или на гидравлических ковочных прессах и применяется в условиях мелкосерийного производства.
Ковка с применением специальных подкладных штампов, бойков с фигурными вырезами, точных обжимок и других приспособлений позволяет изготовлять поковки даже с небольшими выемками, выступами и отверстиями, что обеспечивает сокращение потерь металла на излишние припуски. Это дает возможность увеличить производительность ковки, облегчить труд кузнеца и значительно сократить расход металла.
Оборудование для ковки.
Основные рабочие инструменты для ковки.
-сварочный аппарат. Инструмент нужен для соединения отдельных элементов в целостную конструкцию. Он потребуется на заключительном этапе изготовления забора, вешалки, цветочницы и любого другого кованого предмета;
-отрезная шлиф-машинка. Можно использовать любую болгарку высокооборотной серии. Она сможет выполнять ровные глубокие резы. Шлиф-машинка позволяет быстро вырезать заготовку из листа;
-зачистная шлиф-машинка. Мастера выбирают небольшие и легкие аппараты, которыми можно работать длительное время, не уставая. Шлиф-машинки используются для зачистки кромок, заусенцев;
-перфоратор. Инструмент потребуется для монтажа готовых изделий. С его помощью выполняются крепежные отверстия в металле.
-гнутик. С его помощью можно изготавливать змейки, волны, дуги, кольца, углы, треугольники и другие геометрические фигуры из квадратов или прутков диаметром 6-10 мм, полос толщиной 5 мм;
-объемник. Инструмент работает с заготовками квадратного сечения с длиной стороны до 14 мм. Используется для изготовления объемных элементов орнамента, прутьев декоративных ограждений;
-шаблон. Это один из самых востребованных инструментов кузнечной оснастки. С его помощью можно согнуть в круг полосу шириной до 140 мм или квадрат сечением до 14×14 мм;
-твистер. Приспособление для скручивания вдоль оси металлических полос шириной до 12 мм и квадратов. Тонкие проволоки можно скручивать по нескольку штук одновременно;
-улитка. Мощный инструмент для изготовления кованых завитков.
47. Горячая объемная штамповка (ГОШ): сущность способа, характеристики и область применения.
Горячая объемная штамповка.
Горячая объёмная штамповка (ГОШ) — это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой до ковочной температуры заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.
Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки.
Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Недостаток такого способа штамповки - необходимость удаления облоя при последующей механической обработке. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.
Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образование в нем облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя – выступ (на прессах), или верхняя – полость, а нижняя – выступ (на молотах). Закрытый штамп может иметь две взаимно перпендикулярные плоскости разъема. При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.
48. Способы ГОШ: схемы, характеристики
Рис. 1.5. Схемы горячей объемной штамповки
Различают горячую объемную штамповку с облоем в открытых (рис. 1.5, а) и безоблойную штамповку — в закрытых (рис. 1.5, б) штампах. Открытым называют состоящий из половин 1 и 5 штамп, у которого вдоль внешнего контура штамповочного ручья имеется облойная канавка 4, выполненная в виде углубления небольшой высоты. При штамповке в магазин облойной канавки 4 вытекает избыточный металл заготовки, который образует на поковке облой, компенсирующий неточность объема исходной заготовки.
Большое сопротивление течению металла, создающегося в конце штамповки мостиком 2 облойной канавки, имеющим вид узкой шели, и быстрое охлаждение относительно тонкого облоя способствуют лучшему заполнению ручья 3 штампа. Облой после штамповки удаляют на кривошипных, а с крупных поковок — на гидравлических прессах в обрезных штампах.
Закрытым называют состояший из двух половин 1 и 5 штамп, в котором металл деформируется в замкнутом пространстве ручья 3 без образования облоя (следовательно, затраты, связанные с его обрезкой, отcутствуют, а расход металла меньше). При безоблойной штамповке поковки получаются с более благоприятной структурой, так как в процессе образования поковки в полости штампа волокна заготовки "обтекают" ее контур. Однако для такой штамповки требуются точные по массе заготовки.
Для горячей объемной штамповки используют штамповочные молоты, прессы, горизонтально-ковочные машины и другое оборудование.