Обработка металлов давлением

Обрабо́тка мета́ллов давле́нием (ОМД) — технологический процесс получения заготовок или деталей в результате деформации металла при помощи силового воздействия инструмента. При этом за счёт относительного смещения отдельных частей обрабатываемого металла изменяется только форма заготовки без нарушения сплошности и общего объёма. Также ОМД может применяться в качестве отделочной операции для обработки поверхности металла.

Ковка — один из видов обработки металлов давлением
Схема прокатки
Схема прессования
Схема волочения

КлассификацияПравить

В зависимости от особенностей целевого продукта процессы обработки металлов давлением подразделяют на два вида:

  • Процессы для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующей обработки. Основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение.
  • Процессы для получения деталей или заготовок, имеющих формы и размеры, приближённые к формам и размерам готовых деталей, и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества. Основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка.

В зависимости от температуры обработки металла различают холодную и горячую ОМД. При холодной ОМД, как правило, в результате пластической деформации достигается значительное упрочнение металла[1].

Основные способы ОМДПравить

  • Прокатка — процесс пластического деформирования тел между вращающимися приводными валками.
  • Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы. Форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки при этом соответствуют форме и размерам отверстия матрицы.
  • Волочение заключается в протягивании заготовки через сужающуюся полость матрицы или через межвалковое пространство образованное двумя или более валками. Площадь поперечного сечения заготовки при этом уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия матрицы.
  • Ковкой изменяют форму и размеры заготовки путём последовательного воздействия универсальным инструментом на отдельные участки нагретой заготовки.
  • Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента — штампа (для каждой детали изготовляют свой штамп), который состоит из матрицы, пуансона и дополнительных частей. Различают объёмную и листовую штамповку. При объёмной штамповке в качестве заготовки используют сортовой металл, разрезаемый на заготовки. На заготовку в процессе объёмной штамповки воздействуют специализированным инструментом — пуансоном, при этом металл заполняет полость матрицы, приобретая её форму и размеры. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные полые детали из заготовок, у которых толщина значительно меньше размеров в плане (лист, лента, полоса). Обычно заготовка деформируется с помощью пуансона и матрицы.

Существуют также процессы, которые являются комбинациями из нескольких методов. Например, метод прокатка-волочение, прокатка-прессование и т. п.

Физика процессаПравить

Обработка металлов давлением основана на их способности в определённых условиях пластически деформироваться в результате воздействия на заготовку внешних сил. В отличие от упругой деформации, после которой деформируемое тело полностью восстанавливает исходную форму и размеры после снятия внешних сил, при пластических деформациях изменение формы и размеров сохраняется после прекращения действия внешних сил. При упругой деформации атомы металла смещаются друг относительно друга на величину, меньшую межатомных расстояний. Это приводит к возврату атомов в исходное положение после прекращения действия внешних сил. При пластических деформациях атомы смещаются на расстояния больше межатомных, занимая новые равновесные положения после снятия внешних сил[2][3].

ПримечанияПравить

  1. 1 2 Коллектив авторов. Обработка металлов давлением // Энциклопедический словарь по металлургии : Справочное издание : в 2 т. / гл. ред. Н. П. Лякишев. — М. : «Интермет Инжиниринг», 2000. — Т. 1: А — О. — С. 369. — 412 с. — 500 экз. — ISBN 5-89594-037-4.
  2. 1 2 Коротич В. И., Набойченко С. С., Сотников А. И., Грачёв С. В., Фурман Е. Л., Ляшков В. Б.. Начала металлургии : Учебник для вузов / под ред. В. И. Коротича. — Екатеринбург : УГТУ, 2000. — С. 322—326. — 392 с. — ISBN 5-230-06611-3.
  3. Шевакин Ю. Ф., Шайкевич В. С. Обработка металлов давлением : Учебное пособие для вузов. — М. : Металлургия, 1972. — С. 5—8. — 248 с.