машины и технология обработки материалов давлением что это такое
Обработка металлов давлением – ОМД: разновидности и особенности технологии
Мы проконсультируем вас по любым вопросам!
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.
Мы проконсультируем вас по любым вопросам!
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.Продольная
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.Поперечная
По такой технологии обрабатывают давлением металлические тела вращения: шары, цилиндры и др. Выполнение обработки данного типа не предполагает, что заготовка совершает поступательное движение.Поперечно-винтовая
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.
Машины и технологии обработки материалов давлением
Код направления подготовки
Наименование направления подготовки/специальности
Вступительные испытания и минимальные баллы (на бюджет)
Вступительные испытания и минимальные баллы (на платное)
Прием иностранных граждан
В процессе обучения студенты получают знания, умения и навыки в области современной техники и технологий обработки материалов давлением (ОМД). Особое внимание уделяется освоению современных цифровых технологий подготовки кузнечно-прессового и кузнечно-штамповочного производств. Выпускники смогут работать в российских и зарубежных компаниях специалистами по внедрению и применению технологий заготовительного производства, в том числе в области автокузовостроения; по разработке новых технологий производства изделий методами ОМД, по модернизации, техническому перевооружению и реконструкции кузнечно-прессового производства; специалистами по компьютерному проектированию/моделированию оборудования и технологических процессов ОМД.
После окончания обучения можно продолжить обучение в магистратуре по направлению «Технологический инжиниринг в обработке материалов давлением» с программой двух дипломов, реализуемую в сотрудничестве с Техническим университетом города Фрайберг (Германия).
Обучение в Мосполитехе
Ключевая особенность обучения — работа над решением реальных технологических и конструкторских задач производства. Проектное обучение позволяет сформировать навыки командной работы, ответственности за выполнение поставленной задачи перед заказчиком.
Эффективная подготовка специалиста для современной промышленности происходит на кафедре, имеющей уникальное оборудование и новейшие программы для проектирования и моделирования технологических процессов.
Область научных и практических интересов преподавателей кафедры разнообразна, и отвечает последним тенденциям развития не только машиностроительного, но и авиакосмического производства, что позволяет подготавливать студентов к международным конференциям и олимпиадам.
Обработка металлов давлением – ОМД: виды, способы и особенности технологии
Все знают, что алюминиевую ложку может согнуть даже ребенок, а из куска стали кузнец сделает меч, используя молот и раскаленную печь. Но не все понимают, что эти процессы с точки зрения знаний об металлообработке – родственные. В статье расскажем про основы обработки металла давлением (ОМД): что это такое, как называется, сущность метода и его применение на практике с различными материалами.
Физические основы процесса
У железа, олова и прочих сплавов и пород есть предел упругости. Это максимальная нагрузка, после снятия которой не возникает остаточных (пластических) деформаций. Если на заготовку будет оказано воздействие, которое превышает этот показатель, то произойдут изменения на атомном уровне. Атомы выйдут из своих устойчивых соединений и свяжутся в другие, деформированные, образуя новую кристаллическую решетку. И теперь уже изделие останется в том состоянии, в котором оно находилось под механической нагрузкой. Примером возьмем ту же алюминиевую ложку. У алюминия очень низкий предел упругости. Поэтому нужно приложение минимальной силы извне, чтобы столовый прибор согнулся. А свидетельством того, что пластическая деформация произошла является то, что предмет не возвращает былую форму. Подведем итог: обработка металлов давлением основана на механическом свойстве мельчайших атомных частиц занимать новое положение под воздействием нагрузки.
Существует горячая и холодная процедура
Какую из этих разновидностей применить, зависит от материала и их свойств пластичности. Ряд веществ (например, низкоуглеродистые, а также ферритные и аустенитные стали) обладают очень высокой гибкостью. У них показатель рекристаллизации очень невысокий. Это означает следующее: кристаллические зерна поликристалла растут на новом месте (где происходит деформация) за счет разрушения решетки в прежнем месте. Обычно этот процесс проходит намного быстрее, если повысить температуру. Приведем пример, не связанный с металлообработкой. Если согнуть пополам холодный брусок пластилина, он сломается на две части, а если предварительно его разогреть в руках, то он расплавится – повысится его пластичность. Так работает второй способ – горячая технология обработки металлов давлением. Сопротивляемость при нагревании уменьшается, деталь поддается механическому воздействию. Сопротивляемость при нагревании уменьшается, деталь поддается механическому воздействию. Но нужно быть осторожными, потому что если слишком прибавить жару, то можно просто сжечь сталь, то есть утратить все ее физические и химические свойства. Холодная ОМД – менее вредная для атмосферы и экологии, но подходит не для всех материалов. При накаливани происходят окислительные процессы, на поверхности появляется оксидный слой, а сама металлическая деталь приобретает большую прочность. Без нагревания оксидов не выделится, что часто является более предпочтительным, а прочность можно обеспечить и другими методами, например, запрессовкой. В обоих случаях происходит упрочнение на молекулярном уровне.
Какие основные виды относятся к процедуре по обработке металлов давлением (ОМД)
Всего их 6, но каждый из них может подразделяться на многие подвиды в зависимости от многих факторов. При выборе способа металлообработки следует ориентироваться на ряд следующих показателей:
У предложенных вариантов разная цена и множество различий, рассмотрим подробнее ниже. А если вы хотите приобрести качественное профессиональное оборудования для распиловки, ленточного пиления даже самых прочных металлических листов, мы рекомендуем вам компанию «Роста», которая сотрудничает как с частными лицами, так и с представителями производственных компаний, металлургических цехов.
Обработка металлов давлением: прокатка
Происходит следующим образом: есть станок, на него крепятся прокатные валки. Когда деталь проходит через них, то на нее оказывается повсеместное воздействие со сторон инструментов. Результат – уменьшение диаметра сечения и придание эксклюзивной формы. Есть три разновидности технологического процесса:
Прокат имеет свои стандартизированные названия, все его элементы различаются по диаметру сечения и размеру. Совокупность всех сортов, типов и размерных преобразований называется сортамент. Но при его многообразии его все же можно разделить на четыре группы:
Видео: Листовая штамповка
Обработка металла давлением: ковка
Если предыдущий процесс мог происходить как при холодном материале, так и при горячем, то теперь мы имеем дело с высокотемпературной работой. Перед началом оказания на заготовку механического воздействия необходимо ее нагреть, причем температура должна соответствовать показателю, который превышает предел упругости, чтобы добиться пластических деформаций. Раньше такую технологию применял кузнецы, это очень трудоемкое ремесло, требующее точной и кропотливой работы, а также большого объема знаний о физических характеристиках каждого сплава. Теперь также остается ниша ручной ковки, но происходит она более механизировано, например, не нужно раздувать меха для поддержания живого огня. Изделие, выполненное вручную, обычно считается высококачественным и дорогостоящим, так как оно эксклюзивное. Сейчас выковывают:
Результат любого процесса – поковка. Если материал находится в штампе, то итоговая деталь повторит ее контур.
Технология обработки металлов давлением: процесс прессования
Позволяет сделать отверстия, а также нанести ребра жесткости на любую внутреннюю, внешнюю сторону. Полость буквально пробивается ножами на прессе. При этом можно выбрать как горячий вариант, так и холодный. Второй подойдет для достаточно пластичных материалов, а если это хрупкий сплав, в нем добавлен никель или титан, то его следует заблаговременно нагреть. Матрицы (инструмент прессования) устроены так, что они имеют отверстия. Именно через них металлический слой буквально выдавливается – это результат, он идет на финишную металлообработку. А то, что непосредственно было спрессовано остается для повторного процесса. Опять можно привести пример с мягким пластилином крепко зажатым в кулак. Его часть просочиться между пальцами – также работает прессование.
Волочение
Фильера, она же волока, – это основной инструмент для этого способа обработки металла давлением, его используют при получении проволоки, стальных жгутов, арматур. Она имеет отверстие и направляющие. Через это пространство следует пронести, или проволочь, заготовку. Она меняет форму и приобретает требуемое профильное сечение. Изначально отливается изделие более широкого диаметра, а затем, постепенно проходя через целый ряд станков с различными фильерами, то есть насадками, постепенно сужается до нужного размера.
Видео по теме: Прессование и волочение
Основным способом обработки металла под давлением является объемная штамповка
Штампование может быть также горячим или холодным. В первом случае требуется предварительно нагреть материал, особенно это актуально при особо прочных листах, а также при ширине в несколько миллиметров. Чем тоньше листовая заготовка, тем проще она изгибается. Пресс имеет матрицу в виде штампа. Когда он опускается, сжимается, то заготовка принимает аналогичную форму. Таким образом деформируется масса деталей. От небольших стрелок часов до крупных автомобильных запчастей, частей корпуса. Только с появлением объемной выштамповки стали возможны пластичные формы – сферическая, изогнутая. Еще один плюс – это высокая скорость металлообработки. Если предварительный нагрев не требуется, то этапов становится совсем мало, нужно только поместить лист на станок и запустить его. При этом получаются прочные изделия.
Листовая штамповка
Разновидность предыдущего варианта. Особенность в том, что процесс происходит на плоскости, а не в трехмерном пространстве, поэтому и изменения будут связаны не с изгибами, а с пробивкой, разрезкой. Можно взять заготовку и обработать ее края, отрезать от нее часть, выбить в ней отверстия или даже узоры. Все это помогает добиться нужного результата, то есть металлической плоской детали. В статье мы рассказали про обработку деталей стали давлением, обрабатываемость в холодном состоянии и в горячем виде.
Видео: Техника на грани фантастики — Машинная ковка
Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с нашими менеджерами по телефонам 8 (908) 135-59-82; (473) 239-65-79; 8 (800) 707-53-38. Они ответят на все ваши вопросы.
Обработка металлов давлением
Обработка металлов давлением — это технология воздействия на материал, позволяющая изменить форму и габариты продукта, а также его физические свойства. Пластическая деформация выполняется разными методами, но все они направлены на создание изделий, соответствующих требуемым параметрам. Высокая скорость обработки металлических заготовок посредством давления обеспечивает повышенную результативность труда по сравнению с другими технологиями.
В качестве исходных материалов при обработке давлением используются стальные слитки, сортовой прокат, продукты из стали и сплавов цветных металлов. Технология активно применяется для выпуска изделий, востребованных в автомобилестроительной, машиностроительной, авиационной и прочих отраслях промышленности.
Особенности обработки металлов давлением
Процесс обработки металлов давлением основывается на способности атомов исходного изделия двигаться и занимать новые устойчивые положения в решетке под воздействием внешней нагрузки, значение величины которой выше значения предела упругости самого материала. Изменение физико-химических и механических характеристик металлических заготовок, произошедшее вследствие прессования, называется пластической деформацией.
Обработка может производиться горячим или холодным способом — выбор технологии зависит от условий производства. Рассмотрим различия указанных методов:
Разновидности методов обработки металлов посредством давления
Существуют следующие виды обработки металлов давлением:
Прокатка
Данный метод наиболее часто применяется для создания заготовок посредством давления. Для прокатки используется специальный вращательный механизм — валка. Между двумя валками образуется зазор, сквозь который протягивается материал и принимает нужную форму. Таким образом производятся: трубы, рельсы, балки, прутки, листы.
Прокатка бывает трех видов:
Ковка
Данная операция предполагает использование высоких температур. Перед обработкой заготовку подвергают нагреву (величина варьируется в зависимости от марки металла). Выполнять ковку можно на гидравлическом, пневматическом и паровоздушном оборудовании, а также вручную. При этом деталь может принимать любое положение в пространстве, так как она ничем не ограничена. Еще одна разновидность ковки — штамповка. Данный метод исключает свободное перемещение заготовки, так как она фиксируется в матрице штампа. Наиболее часто он используется для выпуска изделий в большом объеме.
Прессование
Технология заключается в выдавливании металлической заготовки, заранее прошедшей обработку на прокатном станке, через отверстие матрицы. Выполнять ее можно в холодном или горячем состоянии. Данный метод позволяет изготавливать изделия с полым (диаметр до 80 мм) или сплошным профилем (диаметр 0,5 – 20 мм). В качестве материала используются сплавы алюминия, меди, титана, магния.
Фото №3: прессование
Волочение
Для данного метода обработки применяется специальное устройство — фильера или волока. Она имеет отверстие, сквозь которое протягивается заготовка, на выходе превращающаяся в изделие с нужным профилем сечения. Волочение может быть сухим и мокрым. В первом случае используется мыльная эмульсия, во втором — мыльная стружка. Обработка может быть однократной или многократной. Одновременно можно протягивать от 1 до 8 нитей.
По типу обработки волочение бывает:
Объемная штамповка
Такая технология обработки металлов давлением предусматривает применение штампа. Его конструктивной особенностью является внутренняя полость, ограничивающая движение заготовки в произвольном направлении. Штамп может быть открытого или закрытого типа. При применении первого варианта невозможно придерживаться точного веса обрабатываемого изделия, поэтому между подвижными частями устройства предусмотрен зазор — через него выдавливается лишний металл. Недостатком штампов закрытого типа является образование облоя по контуру готовой детали, который необходимо удалять. Так как зазор между движущимися элементами отсутствует, для обработки заготовки и формирования нового изделия нужно рассчитать его вес и размер.
Фото №5: объемная штамповка
Листовая штамповка
Данный метод используется для обработки листового проката и позволяет производить два типа операций:
Штамповка выполняется на гидравлических или кривошипно-шатунных прессах. Данные механизмы обеспечивают высокое качество готовой детали без необходимости последующей обработки.