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.
Способы обработки металлов давлением
Череповецкий завод металлоконструкций занимается обработкой металла под давлением. У нас вы можете заказать эту услугу по доступной цене, заполнив заявкой на сайте или позвонив нам.
Процесс обработки металла под давлением заключается в придании материалу необходимых размеров, формы и других свойств путем деформации без нарушения сплошности.
Особенности обработки давлением металлоконструкций:
Физические особенности процесса обработки
Данный процесс состоит в том, что на атомы материала воздействует внешняя нагрузка, уровень которой больше значения упругости. Такой процесс называется пластической деформацией, в ходе которой меняются различные параметры металла.
В зависимости от условия проведения, различают два основных способа обработки металла под давлением:
Виды обработки металлов давлением
Существует несколько основных способов обработки давлением изделий из металла:
Рассмотрим каждый из них подробнее.
Прокатка металла
В чем заключается процедура прокатки? Это обработка металла давлением, в процессе которой на материал действуют прокатные валки. Для выполнения этой операции необходимо специализированное оснащение. Цель прокатки – сокращение размеров металлической детали, а также придание ей любой формы.
На сегодняшний момент прокатка металла выполняется по трем технологиям, для каждой из которых необходимо специализированное оборудование.
Ковка металла
Ковка относится к методам обработки металла, которые возможны только под действием высокой температуры. Перед началом операции заготовку необходимо нагреть (при этом, уровень температуры зависит от марки металла). Затем приступают к непосредственной обработке изделия по одной из трех возможных технологий:
Свободный вид ковки (т. е. машинный или ручной) предполагает отсутствие ограничение детали и возможность принимать любое положение в пространстве. Ручная чаще всего используется для малого количества изделий в кузнечных мастерских.
Технология обработки металла методом штамповки или машинным подразумевает размещение заготовки в матрице штампа, которая препятствует ее свободному движению. В результате изделие принимает форму, которая имеет полость матрицы.
Ковка наиболее часто применяется при единичном и мелкосерийном производстве. В ходе такой операции предварительно нагретую заготовку помещают между бойками – ударными частями молотка. При этом в качестве подкладного инструмента могут выступать: раскатка, топор или обжимки.
Прессование
Процедура прессования предполагает вытеснение металла из полости в матрице через специальное отверстие при помощи мощного пресса. Этот процесс применяется для деталей, изготовленных из хрупкого металла. Таким методом получают изделия полого или сплошного профиля, выполненного из алюминиевого, титанового и других сплавов.
Процедура бывает двух разновидностей – холодной и горячей, в зависимости от материала изготовления заготовки. Предварительная обработка под высокой температурой необязательна для деталей из пластичных металлов (меди, цинка и так далее). А непрочные металлы подвергаются прессованию только после нагрева детали и инструмента.
Прессование выполняется на оборудовании со сменной матрицей. Процедура позволяет изготавливать детали любых габаритов и формы, которые вам нужны.
Волочение
Волочение выполняется при помощи специализированного инструмента – фильеры или, по-другому, волоки. В ходе процедуры металлическая деталь проходит через отверстие в инструменте, в результате чего формируется изделие с необходимым профилем поперечного сечения. Наиболее часто волочение применяется для производства проволоки, в ходе которого заготовка протягивается через ряд волок, в итоге превращаясь в готовую деталь.
Волочение классифицируется по различным признакам. Оно может быть:
По чистоте поверхности волочение бывает:
По кратности переходов:
По уровню температуры:
Объемная штамповка
Объемная штамповка – это вид обработки металла давлением, который заключается в том, что получение необходимой формы детали осуществляется с помощью штампа. При этом внутренняя полость, сформированная его элементами, препятствует движению металла в ненужном направлении.
Штампы бывают открытыми и закрытыми. В первых предусмотрен специальный зазор, в который выдавливаются излишки металла. Их применение позволяет не придерживаться точной массы обрабатываемой детали. Использование открытых штампов вынуждает специалистов заниматься удаление облоя, который образуется по контуру готового изделия.
Между элементами закрытого штампа отсутствует зазор, поэтому формирование изделие происходит в замкнутом в пространстве. Для использования такого штампа необходимо точно рассчитать массу и объем металлического материала.
Листовая штамповка
При помощи данной процедуры получают изделия из металла листового проката. В зависимости от желаемого результата процесс листовой штамповки подразделяется на два вида:
В результате листовой штамповки получается готовое изделие, которое не нужно подвергать последующей обработке механическим способом. Для получения такого результата детали прессов должны быть изготовлены с высокой точностью и хорошо разработаны.
Наиболее распространенный вид обработки металла – листовая штамповка. Он активно используется во всех промышленных областях. По такой технологии изготавливают мелкие детали радиоэлектронных устройств и габаритные кузова автомобилей.
Обработка комбинированными методами
Комбинирование нескольких методов обработки металла давлением позволяет в результате получить изделие, которое полностью отвечает все вашим требованиям эксплуатации.
Один из комбинированных методов – это сочетание давления и сварки. Это дает возможность сделать процесс более простым и бюджетным, а также получить изделие с заданными параметрами. Однако, важно помнить, что, при использовании данного способа, место сварки может стать уязвимой частью конструкции.
Другой пример комбинированного метода – совмещение вытяжки и обжига. С его помощью можно легко уменьшить диаметр конечного изделия. А также можно добиться смены толщины продукта в процессе деформации.
Комбинируя холодный и горячий методы обработки давлением, легко добиться высокой прочности изделия.
Влияние давления на металл подразумевает использования технологических процессов, основанных на законах физики. При этом повышается производительность труда и конечные качества изделия.
Самым первым методом воздействия на металлические изделия с помощью давления является ковка, которая появилась благодаря выплавке металла и позволила изготавливать людям надежные и долговечные орудия труда.
Заказать услугу в ЧЗМК
Вы можете заказать обработку металла давлением в Череповецком заводе металлоконструкций. Мы работаем для вас более 55 лет. В нашей команде – только квалифицированные специалисты с большим опытом работы. Мы работаем быстро и качественно на современном оборудовании. За ходом процесса вы можете наблюдать самостоятельно с помощью онлайн-трансляции из производственных цехов.
Преимущества работы с нашим заводом:
Для оформления заказа звоните нам или оставляйте заявку на сайте. Мы с удовольствием проконсультируем вас и поможем определиться с выбором.
Обработка металлов давлением – ОМД: разновидности и особенности технологии
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.
