Горячая обработка давлением: холодная и горячая обработка металлов

Содержание

Влияние обработки давлением на структуру и свойства исходного металла

При обработке металла давлением изменяется не только форма заготовки, но и происходит сложный физический процесс, влияющий на структуру металла, а следовательно, на его механические и физические свойства. Пластическая деформация металла происходит за счет внутрикристаллитных (внутризеренных) и межкристаллитных (межзеренных) сдвигов (сдвиги происходят по плоскостям скольжения под углом 45º к направлению действующей силы) (рис. 105). Чем больше образуется сдвигов, т. е. чем больше пластическая деформация, тем больше упрочнение (наклеп) и тем большее усилие потребуется для дальнейшего деформирования металла. Пластическая деформация зависит от природы металла, температуры, скорости и степени деформации, поэтому различают горячую, неполную горячую и холодную обработку давлением.

 

Рис. 105. Схема изменения строения металла в плоскости сдвига: а — зерно до сдвига; б — зерно после сдвига; в — кристаллическая решетка

Горячей обработкой называют такую обработку, в процессе которой рекристаллизация проходит настолько полно, что металл по окончании обработки давлением имеет рекристаллизованную структуру без следов упрочнения. Для чистых металлов явление рекристаллизации возникает при температурах, по данным профессора Бочвара А. А., около 0,4 от абсолютной температуры плавления.

При рекристаллизации в деформируемом металле образуются центры рекристаллизации, вокруг которых растут новые зерна взамен деформированных, а металл приобретает равноосную неориентированную структуру. Скорость рекристаллизации с повышением температуры возрастает. Температура рекристаллизации имеет большое практическое значение. Во-первых, для того чтобы восстановить структуру и свойства исходного металла, его необходимо нагреть до температуры, превышающей температуру рекристаллизации, а затем охладить по определенному режиму. Во-вторых, пластическая деформация при температуре выше температуры рекристаллизации, хотя и протекает с образованием сдвигов, вызывающих упрочнение, но упрочнение будет немедленно устраняться протекающим при этих температурах процессом рекристаллизации. Следовательно, при пластической деформации выше температуры рекристаллизации упрочнения не произойдет. Горячая обработка стали осуществляется при температурах, лежащих выше линии GSK (см. рис. 6), т. е. когда сталь имеет аустенитную структуру (доэвтектоидная) или аустенит плюс цементит (заэвтектоидная).

Ковка стального слитка изменяет первичное дендритное строение металла. Происходит вытягивание и ориентация кристаллов и межкристаллического вещества, содержащего неметаллические включения, расположенные по границам кристаллов, в направлении наиболее интенсивного течения металла. В результате образуется вторичная волокнистая макроструктура.

Волокнистая макроструктура, полученная горячей обработкой давлением, является устойчивой, она не может быть разрушена ни термической обработкой, ни последующей обработкой давлением (

рис. 106). Обработкой давлением можно изменить только направление волокон.

Рис. 106. Макроструктура стали: а — после горячей деформации; б — литой

Горячая обработка давлением оказывает заметное влияние на следующие механические характеристики стали: удельное ударное сопротивление αк, поперечное сужение φ, относительное удлинение δ и предел усталости σ-1. Эти механические свойства в продольных (вдоль волокна) образцах с повышением степени уковки (Степенью уковки называют отношение первоначальной площади сечения заготовки F0 к последующей F (после ковки)) до 10 растут, после чего остаются стабильными. В поперечных же образцах с увеличением степени уковки упомянутые характеристики, как правило, падают.

После горячей обработки давлением анизотропия стали выражается в неодинаковых механических качествах: вдоль волокон механические качества лучше, в поперечном — хуже. Например, вырезанные из одного прокатаного прутка стальные образцы, взятые в продольном направлении, показали удельную ударную вязкость 13,5 кГм/см2, а взятые в поперечном — 1,3 кГм/см

2. Однако чем меньше в металле примесей (фосфор, сера, закись железа, неметаллические включения), тем меньше отличаются механические свойства поперечного образца от продольного.

Неполной горячей обработкой называют такую обработку, в процессе которой рекристаллизация проходит неполностью. Металл по окончании обработки имеет неодинаковые механические свойства как в поперечном, так и в продольном направлении.

Неполная горячая обработка ведет к получению неоднородной структуры и понижению механических качеств, поэтому в производстве применяется редко. К этому следует добавить, что продукция, полученная при неполной горячей обработке может иметь значительные по величине остаточные напряжения, могущие при недостаточной пластичности вызвать разрушение металла. Обычно неполная горячая обработка стали производится при температурах, лежащих ниже линии GSK (см. рис. 6).

Холодной обработкой называют такую обработку, которая сопровождается упрочнением металла. Эта обработка протекает при температурах ниже температуры начала неполного горячего деформирования. Признаками упрочнения является вытянутая форма зерен с ориентировкой их в направлении наибольшей деформации.

Холодная обработка повышает предел прочности σδ, предел текучести σт и твердость металла НВ при одновременном снижении относительного удлинения δ, поперечного сужения φ и удельного ударного сопротивления αк. Чем выше степень деформации (Степень деформации определяется отношением F

0-F1/F0ּ100%, где F0 — площадь поперечного сечения образца до деформации; F1 — то же после деформации.), тем больше изменяются механические характеристики.

Если от получаемой продукции не требуются повышенные ударное сопротивление или относительное удлинение, то холодная обработка давлением является наиболее желательной.

Теплопроводность, электропроводность и магнитная проницаемость в результате упомянутых обработок уменьшаются. Также изменяются и другие физические свойства.

Таким образом, в процессе пластической деформации изменяются форма исходной заготовки, структура обрабатываемого металла, а следовательно, его механические и физические свойства. При соответствующей технологии обработки давлением можно получать не только заданную конструкцию детали, но и нужные механические свойства.

При конструировании деталей и разработке технологии их изготовления с применением обработки давлением необходимо учитывать волокнистую структуру, влияющую на механические качества металла. Направление максимальных нормальных (растягивающих и сжимающих) напряжений, возникающих при работе деталей, должно совпадать с направлением волокон, а направление максимальных касательных (на срез, сдвиг) напряжений должно быть им перпендикулярно. Волокна, полученные при обработке давлением, должны огибать контур детали, а не перерезаться.

Для пояснения приведем два примера. Ведущая шестерня трактора С-80, полученная резанием из прокатной заготовки (рис. 107, а), имеет неудовлетворительное расположение волокон и утолщенном сечении, поэтому зуб шестерни будет непрочным. Изготовление шестерни высадкой из прутка диаметром, равным минимальному диаметру концевой части (рис. 107, б), позволяет получить поковку с благоприятным расположением волокон. Зуб такой шестерни будет обладать повышенной прочностью.

Рис. 107. Схемы макроструктуры: а — ведущей шестерни трактора С-80, изготовленной резанием из прокатанной заготовки; б — высадкой из прутка; в — не правильно и г — правильно изготовленного крюка.

Крюк, изготовленный из короткой прокатанной заготовки, будет непрочным, так как волокна в нем расположены неправильно (рис. 107, в). При ковке крюка из заготовки с предварительной вытяжкой конца и последующей гибкой (рис. 107, г) достигается высокая прочность благодаря благоприятному расположению волокон.

Холодная и горячая обработка металлов давлением — Студопедия

Холодную и горячую обработку давлением различают не по принятой температуре обработки, а по соотношению между температурой обработки и температурой рекристаллизации.

Если обработка давлением проводится при температуре

ниже температуры рекристаллизации (что сопровождается упрочнением металла), она называется холодной. Если же обработка проводится при температуре выше рекристаллизационной, возникающее при деформации упрочнение будет сниматься процессом рекристаллизации. Такая обработка давлением называется горячей. Деформирование стали при температуре 600°С должно расцениваться как горячая обработка, а при температуре 350°С — как холодная.

Важнейшая особенность горячей деформации в том, что она осуществляется в состоянии повышенной пластичности металла, т.е. более легкой его обрабатываемости.

Горячая пластическая деформация металлов и сплавов чрезвычайно распространена (прокатка, прессование, ковка, штамповка и др.)

В производственных условиях, чтобы обеспечить достаточную скорость рекристаллизационных процессов, применяют более высокие температуры. Если при температуре 600°С для завершения рекристаллизации стали требуется 2ч, при температуре 700°С для этого достаточно 5мин.


Ниже приведены температуры, при которых в производственных условиях производится рекристаллизационный отжиг заготовок и горячая обработка металла давлением.

Металл Температура, °С
рекристаллизационного отжига горячей обработки давлением
Сталь 600 — 700 1300 (1100 — 800)
Медь 450 — 500 800 — 600
Латунь 400 — 500 750 — 600
Алюминии 250 — 350 450 — 350
Молибден 1400 — 1600
2000 — 1400

ОБЪЕКТ ИЗУЧЕНИЯ

Объекты изучения: действующая модель вальцовой станции и образцы низкоуглеродистой стали (проволоки) в состояния поставки, после прокатки с различной степенью обжатия и после рекристаллизационного отжига.

прокатка, прессование, волочение, холодная и горячая штамповка листовой формы

19.03.2020

  1. Что такое обработка металлов давлением
  2. Виды обработки металла давлением
  3. Схемы основных категорий металлообработки

Существует большое количество технических вариантов обрабатывания металлических изделий: как ручных, так и автоматизированных (при эксплуатации специального оборудования). Однако несмотря на широкий выбор, простые обыватели и настоящие профессионалы нередко выбирают способ обработки металла давлением. Отличительной чертой пластической деформации является не только изменение формы детали, но и ее физических, механических свойств. Благодаря этому технология активно применяется в разных сферах промышленности и производства. Еще одна причина популярности – таким образом можно значительно повысить производительность и сэкономить расходование сырья, чем при помощи иных аналогичных методик.

ОМД представляет собой изменение параметров и размера заготовок благодаря влиянию на них внешними условиями с дальнейшим сохранением и закреплением полученного результата. Такой эффект достигается за счёт высокой пластичности материалов, поддающихся отделке. После завершения всех рабочих этапов удаётся получить готовое изделие, форма и габариты которого полностью соответствует заявленным заказчиком требованиям. Для увеличения пластичности, перед работой с этим материалом, его прогревают до высоких температурных показателей. Для любой разновидности существуют установленные критерии нагрева, которые имеют четкую зависимость от физико-химических показателей.

Суть обработки металлов посредством давления определяется тем фактом, что атомы при взаимодействии со сторонними факторами обретают тенденцию и склонны принимать иное, устойчиво стабильное положение в кристаллической форме решетке. Важно, чтобы величина этого воздействия была больше допустимого значения пределов металлической упругости. Данный процесс называется пластическая деформация, которая способна изменить не только внешний критерий оценки и габариты изделия, но и его физико-химические параметры. Чтобы обеспечить правильность выполнения с технической точки зрения, нужно обладать профессиональным подходом, иметь необходимое оснащение. Подобрать качественное оборудование легко и удобно в каталоге компании «Сармат».


На основании условий, в которых осуществляется ОМД, специалисты выделяют два направления. Они пользуются примерно одинаковой популярностью на современном рынке, но последняя относится к более инновационной методике. Их отличительными особенностями являются:

  • Холодная разновидность, напротив, имеет температурный уровень, ниже рекристаллизации.
  • Вид — горячая обработка металлов давлением выбирается при температурных показателях, превышающих баланс нагрева при рекристаллизации материала.

В основе лежит получение заготовки, соответствующей техническому заданию и формату посредством пластической деформации. Доминирующая особенность пластинчатости (в сравнении с упругим аналогом) — это сохранение деформированных форм и параметров после устранения внешних сил, оказывающих влияние. Достижение такого результата объясняется тем, что атомы движутся относительно друг друга на величины, превышающие межатомное расстояние и, после прекращения воздействия на них, не способны вернуться в исходное положение.

Горячая и холодная штамповка металла известна на протяжении многих столетий. Последняя раньше была основным методом изготовления металлической посуды. Это связано с тем, что её отличает быстрота исполнения, отличное качество и доступная стоимость. Такие параметры особенно ценны при массовом производстве и крупном бизнесе, требующем быстрого создания товаров в больших объемах.


Прокатка

Эта разновидность ОМД подразумевает под собой применение двух движущихся валиков, которые обжимают изделие с обеих сторон. Скорость их вращения устанавливается самостоятельно. Целью этой манипуляции является снижение геометрических данных поперечного сечения, а также достижение желаемой конфигурации. Деформация заготовки происходит за счёт трения (толщина минимизируется, а длина и ширина — увеличивается). Данным методом могут обрабатываться металлические листы и ленты, но при условии применения гладких валков. Помимо этого, методика используется при работах с деталями фасонного профиля, но с привлечением ручьевого валка. Типы прокатки металла:

  1. Продольная — изделие пропускается через движущиеся в разных направлениях валки, из-за чего оно обжимается до толщины расстояния между ними.
  2. Поперечная — эта разновидность необходима для преобразования материала в форму шара, конуса, цилиндра или друг вращающихся тел. Таким образом изготавливают бесшовные балки и многие строительные предназначения для работы.
  3. Поперечно-винтовая — в большинстве случаев, она используется для создания и переработки полых заготовок.

Помимо этого, в зависимости от присутствия или отсутствия подогрева, в качестве подготовительного процесса работы, специалисты выделяют холодную или горячую прокатку металла.


Ковка

Данная технология отнесена к категории высокотемпературных способов металлической обработки. Пред тем, как приступить к делу, деталь нагревается до высоких температурных показателей. Температура выставляется и зависит от вида материала, из которого выполнено изделие. Сегодня применяется несколько методов. Важно выделить:

  • Ручная — осуществляется руками мастера и применяется по мере необходимости изготовить небольшую партию заказа. Они не ограничены в рабочей зоне, поэтому формируют любое положение в пространстве.
  • Штамповки — предусматривают подготовительные работы, в виде помещения заготовки в штамповую матрицу, не позволяющей ей свободно перемещаться. Благодаря этому она полностью повторяет форму матричной полости.
  • С применением дополнительного специализированного оснащения (пневматического, гидравлического или паровоздушного).

Метод ковки при обработке металлов давлением, в подавляющем большинстве, выбирается для разовых заказов и мелкосерийного производства. Перед тем как приступить к этой процедуре, деталь разогревается и помещается между двумя ударными положениями молота (бойки). Помимо бойки можно использовать также топор, раскатку или обжимку. Основными ковочными операциями служат:

  1. Осадка — уменьшение высоты болванки за счёт увеличения площади поперечного сечения.
  2. Высадка — это, своего рода, осадки. Проведение этого этапа требует наличия оправки (подкладной инструмент).
  3. Протяжка — увеличение длины посредством снижения площади поперечного сечения.
  4. Раскатка на оправе — внутренний и внешний диаметр увеличивается, а стенозная толщина уменьшается.
  5. Пошивка — создание сквозных или глухих отверстий. Рабочим инструментом выступает прошивень, а для отвода необходима выдра.
  6. Скручивание — поворот определенного участка вокруг продольной оси.

Прессование

Этот вид ОМД подразумевает под собой помещение металлического предмета в специальную форму с дальнейшим выдавливанием через имеющееся отверстие. Эти процессы происходят за счёт мощного пресса и давления, которое способствует выталкиванию. При этом важно помнить, что площадь отверстия не должна превышать площадь сечения используемого изделия. При выполнении этой работы деталь приобретает вид прута, форма и технические свойства которого устанавливаются в зависимости от отверстия. Эта методика отличается простотой и высокой эффективностью. Она часто применяется для оловянных, медных, свинцовых, алюминиевых или цинковых предметов.

На основании того, какой материал используется, прессование металла бывает холодного и горячего типа. Если изделие выполнено из алюминиевого, оловянного, медного или прочего вещества, то оно не нагревается. Если используемые предметы имеют в составе никель или титан, осуществляется нагрев заготовки и рабочего инструмента. Выделяют 2 метода:

  1. Прямой — выдавливание осуществляется в направление движения пуансона.
  2. Обратный — перемещается навстречу движениям пуансона.

Использование этой тактики ОМД нередко сокращает срок эксплуатации, в связи с чем рекомендуется периодически наносить на рабочие поверхности минеральные масла, графит, канифоль или жидкое стекло. Несмотря на множество достоинств этой обработки, её главным недостатком считается большой пресс остаток (порядка 20%) в прессовочной камере.

Волочение металла

Главным инструментом, используемым в этой методике, является фильера (или волока). Овальная или фасонная форма пропускается через фильерное отверстие, из-за чего создаётся необходимый профиль с поперечным сечением. Лучший пример исполнения этой техники — это создание проволоки, подразумевающее протягиванием заготовки с большим диаметром через несколько фильеров. В результате этих действий происходит его превращение в изделие нужного размера. Технология пользуется спросом при необходимости получения деталей маленького диаметра, создании фасонных профилей, производстве тонкостенных труб и калибровки.

Материалом для волоки может быть инструментальная сталь, металлокерамический сплав или технический алмаз (при тонкой проволоке). Целью этой техники служил уменьшение трения, повышение стойкости инструментария и улучшение отвода тепла.

Существует несколько разделений волочения по разным критериям. Одной из них является:

  • Сухое — в случае привлечения мыльной стружки.
  • Мокрое волочение предполагает работу с мыльной эмульсией.

Также к основным категориям обработки металлов давлением на практике относятся следующие разновидности:

  1. Однократное — осуществляемся единственным проходом.
  2. Многократное — требует более одного прохода, благодаря чему осуществляется постепенное снижение поперечного сечения.

Объемная штамповка

Это технологический процесс, в результате которого происходит пространственное изменение различных объемных заготовок, имеющих простейшую геометрическую конфигурацию (цилиндрическую, призматическую и т.п.), для того, чтобы изготовить из них детали гораздо более сложной формы. Такой эффект реализуется посредством специального штампа. Исходя из конструктивной реализации, эта методика делится на 2 основных вида:

  1. Открытая — даёт возможность не придерживаться весовой точности. В ней предусмотрен зазор, расположенный между их движущимися элементами, куда отправляется лишний объём материала. Работая с открытым типом, необходимо удалить облой, который формируется по контуру.
  2. Закрытая — эта холодная и горячая обработка металлов под давлением не имеет специальных отверстий, а создание изделия проводится в ограниченном пространстве. Но важным условием является грамотный расчёт габаритов (вес и объём).

Листовая

Исходя из ожидаемого результата, эта разновидность ОМД делится на:

  • Разделительную — включает в себя пробивку, отрезку и вырубку.
  • Формообразующую — состоит из таких элементов, как чеканка, а также гибка и раздача и т.д.

При работе с этой методикой требуется гидравлический пресс или кривошипно-шатунный. Главной деталью этого оборудования считается штамп из матричных элементов и пунсона. Отличительной особенностью метода является отсутствие необходимости обрабатывать в дальнейшем. Для обеспечения высококачественного эффекта, применяемые детали должны иметь высокую точность.

Сегодня самым популярным и распространенным способом обработки является штамповка листового металла под давлением. Она пользуется спросом среди большинства промышленных отраслей, что значительно расширяет область применения. С ее помощью производятся как небольшие элементы радиоэлектронных аппаратов, так и кузова автомобилей и иных транспортных средств.


Комбинированная

Эта разновидность ОМД актуальна при возникновении необходимости одновременного использования нескольких технологий. Комбинировать можно любые доступные на сегодняшний день методы. Их определение зависит от конечной цели, желаемого результата и текущего технического оснащения. На практике комбинирование проводится достаточно часто, так как это дает возможность создавать более сложные формы и конфигурации.

На практике используется схема прокатки, которая позволяет оптимизировать производственный процесс и ускорить обработку. Благодаря высокому уровню пластичности используемого в производстве сырья, выбор наиболее подходящей технологии проходит исходя из конечной цели изготовителя. Показатели способствуют созданию продукта необходимых размеров, заданным показателям или конкретным тех.заданиям. Максимальное количество промышленных отраслей задействуют в своем рабочем процессе разнообразные методы и технологии. При этом учитываются такие обязательные факторы, как общие условия, при которых проводится изготовление и направление деятельности предприятия.

Работа с металлическими изделиями — это сложный, кропотливый и длительный процесс, требующий ответственного подхода. Для достижения желаемого и технически верного результата обязательно требуется привлечение специалистов и оборудования. Добиться этого в домашних условиях практически невозможно, поэтому крайне важно обратиться в проверенную фирму, которая сможет предоставить достаточное количество оборудования, способного удовлетворить требования заказчика. Компания «Сармат» обладает этими возможностями, позволяя реализовать самые сложные задумки.


горячая обработка металлов — это… Что такое горячая обработка металлов?

горячая обработка металлов
hot working

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

  • горячая обработка
  • горячая перезагрузка

Смотреть что такое «горячая обработка металлов» в других словарях:

  • обработка металлов давлением — [metal working (mechanical working), shaping] совокупность технологических процессов, в результате которых под действием внешних сил металлическая заготовка формоизменяется без нарушения сплошности и практически изменения объема только за счет… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ — [metal working (mechanical working), shaping] совокупность технологических процессов, в результате которых под действием внешних сил металлическая заготовка формоизменяется без нарушения сплошности и практического изменения объема только за счет… …   Металлургический словарь

  • Обработка металлов давлением —         группа технологических процессов, в результате которых изменяется форма металлической заготовки без нарушения её сплошности за счёт относительного смещения отдельных её частей, т. е. путём пластической деформации (См. Деформация).… …   Большая советская энциклопедия

  • горячая пластическая деформация — Обработка металлов давлением в области температур, при которых процессы возврата (рекристаллизации) протекают одновременно с самим деформированием. Температура нагрева заготовки, как установил академик А.А. Бочвар, должна быть не ниже 0,4 от… …   Справочник технического переводчика

  • ГОРЯЧАЯ ДЕФОРМАЦИЯ — обработка металлов давлением (ковка, прокатка и т. п.) после нагрева заготовки до темп ры, при к рой релаксац. процессы протекают одновременно с самим деформированием. В этом случае деформация может продолжаться непрерывно, т. к. снимается… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • МЕТАЛЛОВ ОБРАБОТКА ДАВЛЕНИЕМ — формование металлических материалов механическими средствами без снятия стружки. Наряду с формообразованием обработка давлением может улучшать качество и механические свойства металла. Обработка металлов давлением производится либо в горячем… …   Энциклопедия Кольера

  • МЕТАЛЛОВ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА — Когда на металлический образец действует сила или система сил, он реагирует на это, изменяя свою форму (деформируется). Различные характеристики, которыми определяются поведение и конечное состояние металлического образца в зависимости от вида и… …   Энциклопедия Кольера

  • Горячая деформация — деформация кристаллического материала при температуре рекристаллизации или несколько выше. Горячая деформация характеризуется таким соотношением скоростей деформирования и рекристаллизации, при котором рекристаллизация успевает произойти во всём… …   Википедия

  • Термомеханическая обработка —         металлов (ТМО), совокупность операций деформации, нагрева и охлаждения (в различной последовательности), в результате которой формирование окончательной структуры металла, а следовательно, и его свойств происходит в условиях повышенной… …   Большая советская энциклопедия

  • деформационно-термическая обработка(ДТО) — [thermomechanical treatment] совокупупность операций горячей обработки давлением и термической обработки сталей и сплавов, совмещенных в одном непрерывном технологическом цикле, например, в линии стана горячей прокатки. ДТО отличается тем, что… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Сплавы (металлов) — Сплавы металлов, металлические сплавы, твёрдые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов, а также металлов с различными неметаллами. Термин «С.» первоначально относился к материалам с металлическими… …   Большая советская энциклопедия

Книги

  • Практикум по материаловедению и технологии конструкционных материалов, Оськин В.. Изложены теоретические основы материаловедения и технологии обработки металлов: горячая обработка, обработка металлов резанием, сварка. Приведены лабораторные работы по основным разделам… Подробнее  Купить за 2558 руб
  • Практикум по материаловедению и технологии конструкционных материалов. Учебное пособие для вузов, Оськин Владимир Александрович, Байкалова Вера Николаевна, Соколова Вера Михайловна. Изложены теоретические основы материаловедения и технологии обработки металлов: горячая обработка, обработка металлов резанием, сварка. Приведены лабораторные работы по основным разделам… Подробнее  Купить за 2553 грн (только Украина)
  • Практикум по материаловедению и технологии конструкционных материалов. Учебное пособие для вузов, Оськин Владимир Александрович, Байкалова Вера Николаевна, Соколова Вера Михайловна. Изложены теоретические основы материаловедения и технологии обработки металлов: горячая обработка, обработка металлов резанием, сварка. Приведены лабораторные работы по основным разделам… Подробнее  Купить за 2495 руб
Другие книги по запросу «горячая обработка металлов» >>

5 методов обработки металлов давлением

Обработка металлов давлением – это такой процесс, при котором металлу придается нужная форма и размер под силовым воздействием. Пластические свойства металлов позволяют сохранить полученные форму и размер, даже после того, как воздействие давления прекращается.

При помощи методов обработки металлов давлением получают как заготовки, так и уже готовые изделия. При этом существует целый ряд различных методов, каждый из которых позволяет воздействовать на металл уникальным образом. Различают 5 основных методов обрабатывания металлов:

№ 1: Ковка

Перед обработкой заготовку предварительно нагревают в специальной печи. Таким способом получается сделать металл более пластичным и податливым.

Затем при помощи наковальни и молота заготовке придают нужную форму. Различают ручную и машинную ковку.

Несмотря на то, что этот метод — известен достаточно давно, ему всё ещё находится применение (в основном, в современном мелкосерийном производстве).

№ 2: Прокатка

При этом методе используется специальный комплекс устройств, который называется прокатным станом. В зависимости от выпускаемых изделий различают трубопрокатные, листопрокатные, проволочные, а также многие другие виды прокатных станов.

Основными элементами стана являются вращающиеся валки, которые обжимают заготовку для придания ей нужной формы и размера. При этом валки не обязательно являются гладкими. При помощи валок с вырезками осуществляют прокатку для создания фасонных изделий (отводы, тройники и т.д.).

Прокатка бывает горячая (если заготовку предварительно подогревают) и холодная.

 

№3: Волочение

Волочение похоже на прокатку. Для волочения применяются волочильные станы, которые представляют собой целые комплексы. При волочении уменьшается поперечное сечение заготовки, а её длина при этом увеличивается.

Данные изменения достигаются путем пропускания заготовки через волочильный глазок. Волочильный глазок – основной элемент волочильного стана и представляет собой постепенно сужающееся отверстие. Проходя через него, заготовка и приобретает нужную форму и размер.

№4: Штамповка

Штамповку производят на прессах или молотах. Этот метод позволяет производить изделия высокой точности размеров и формы. Такие изделия зачастую не нужно подвергать дополнительной обработке резанием или др.

При данном методе форму заготовке придают при помощи давления штампа. Подобным же образом уже очень давно производят монеты. Различают листовую и объемную штамповки. Как ясно из названия, листовой штамповкой получают плоские изделия из стали и других металлов (обычно толщиной до 5 мм).

 

№5: Прессование

Заготовка металл, заключенный в форму при помощи давления выдавливается через отверстие. При этом площадь отверстия меньше площади заготовки, что придает изделию на выходе вид прутка. Данному виду обработки металлов давлением подвергаются многие металлы, например, цинк, алюминий или медь.

Также иногда применяют комбинации 2-их или нескольких методов обработки металлов давлением одновременно. Это позволяет получать изделия сложных форм и размеров и расширяет возможности их применения.

МЕТАЛЛОВ ОБРАБОТКА ДАВЛЕНИЕМ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

МЕТАЛЛОВ ОБРАБОТКА ДАВЛЕНИЕМ, формование металлических материалов механическими средствами без снятия стружки. Наряду с формообразованием обработка давлением может улучшать качество и механические свойства металла. Обработка металлов давлением производится либо в «горячем» (нагретом), либо в «холодном» (соответствующем комнатной температуре) состоянии. При обработке давлением многих металлов и сплавов сначала производится горячая обработка, позволяющая использовать повышенную пластичность нагретого материала, а затем следует окончательная обработка в холодном состоянии, обеспечивающая высокое качество поверхности и точные размеры. Основные методы обработки металлов давлением – ковка, штампование, прокатка, прессование.

Ковка и штампование.

Ручная ковка была исторически первым из применяемых до сих пор способов формоизменяющей обработки металлов. Первый паровой молот, появившийся в 1843, деформировал металл силой падения груза, а пар служил для поднятия последнего. Вслед за таким молотом простого действия в 1888 появился молот двойного действия, верхняя «баба» которого при движении вниз дополнительно разгоняется силой пара.

Ковка и объемное штампование могут выполняться на молоте или на прессе. Ковка бывает свободная и в штампах. Штампы объемного штампования молотовые и для горячештамповочных прессов состоят из верхней (закрепляемой на верхней головке молота или пресса) и нижней частей, на соприкасающихся поверхностях которых имеются ручьи для последовательного формообразования изделий. Штампы для листового штампования (вырубные, пробивные, гибочные и др.) состоят из двух основных деталей – матрицы и входящего в нее пуансона, а иногда одна и та же часть штампа служит и пуансоном, и матрицей.

Прокатка.

Обжатие прокаткой – самый распространенный процесс обработки металлов давлением. Хотя «отцом» современных методов прокатки принято считать Г.Корта, первый прокатный стан которого относится приблизительно к 1783, исторические документы свидетельствуют о том, что золото и серебро для чеканки монет прокатывались в листы во Франции еще в 1753. Существует много разных типов прокатных станов, но практически во всех таких установках обжатие осуществляется двумя валками, вращающимися навстречу друг другу. Валки захватывают заготовку, и из них она выходит, уменьшившись по толщине и увеличившись в длине. Возникающее при этом боковое, или поперечное, уширение в большинстве случаев незначительно.

Названия прокатного стана обычно указывают на вид производимой продукции: блюминговый, слябинговый, листопрокатный, полосовой, толстолистовой. В соответствии с температурой прокатываемого металла различают станы горячей и холодной прокатки.

Прессование.

Многие металлы и сплавы при повышенных температурах настолько пластичны, что их можно выдавливать под прессом через отверстие матрицы, как зубную пасту из тюбика. Таким методом прессования выдавливанием, или экструзии, можно изготавливать изделия сложного поперечного сечения. Экструзией получают, например, прутки, трубы, фасонные изделия, покрывают свинцовой оболочкой кабель.

Прессованием без истечения осуществляют, в частности, операции глубокой вытяжки – превращения плоской заготовки в гильзу.

Прошивка.

Операция прошивки применяется при изготовлении бесшовных труб из литых цилиндрических заготовок и экструдированных прутков. Нагретая заготовка захватывается двумя косыми (коническими) валками прошивного стана, вращающимися навстречу друг другу, и надвигается в процессе поперечно-винтовой (геликоидальной) прокатки на оправку, закрепленную посередине между валками. Из разнообразных устройств для производства бесшовных труб наиболее известен прошивной стан Маннесмана. Прошивке поддаются далеко не все металлы и сплавы, но сталь, медь и некоторые сплавы на основе меди достаточно пластичны для такой обработки, требующей очень большой деформации.

Волочение.

Прутки и проволока.

Диаметр прутка, полученного экструзией или прокаткой, можно уменьшить, протянув его сквозь отверстие волочильной доски (волóки, или матрицы). Протягиванием через ряд волок с последовательно уменьшающимися отверстиями можно получить пруток малого диаметра. Точно так же из прутка самого малого диаметра можно получить проволоку. Обжатие проволоки, особенно очень тонкой, часто производится непрерывным протягиванием ее через ряд волок, число которых может достигать 12.

Трубы.

Волочение труб обычно применяется для уменьшения наружного диаметра трубы или толщины ее стенки либо и для того и для другого. Холодное волочение обеспечивает гладкую поверхность трубы, точные размеры и улучшенные механические свойства. Такое «редуцирование» при калибровке труб осуществляется волочением через волоку с несколько уменьшенным отверстием, в центре которого закреплена оправка. Уменьшение толщины стенки трубы определяется диаметром оправки.

Выдавливание.

Выдавливанием на токарнодавильном станке формуют тонкий металл, прижимая его к вращающейся оправке. Такой метод пригоден лишь для изготовления симметричных изделий кругового поперечного сечения. Для выдавливания изделий меняющегося по оси диаметра необходимы разборные оправки, допускающие съем готового изделия. См. также МЕТАЛЛОВ ЛИТЬЕ; МЕТАЛЛОВ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА; ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ.

Горячая обработка металла давлением для придания нужного профиля 8 букв

Ответы на сканворды и кроссворды


Горячая обработка металла давлением для придания нужного профиля 8 букв

Прокатка

НАЙТИ

Похожие вопросы в сканвордах

  • Горячая обработка металла давлением для придания нужного профиля 8 букв
  • Горячая обработка металла путем давления, обжима его между вращающимися валками в особых станах для придания ему нужной формы, профиля 8 букв
  • Горячая обработка металла 6 букв

Похожие ответы в сканвордах

  • Прокатка — Горячая обработка металла путем давления, обжима его между вращающимися валками в особых станах для придания ему нужной формы, профиля 8 букв
  • Прокатка — Горячая обработка металла давлением для придания нужного профиля 8 букв
  • Прокатка — Обжатие и вытяжка давлением вращающихся валков 8 букв
  • Прокатка — Обработка металла обжатием между вращающимися валками особых машин 8 букв
  • Прокатка — Один из самых распространённых видов обработки металлов давлением. Заключается в обжатии металла между двумя, реже тремя, вращающимися в разные стороны валками. Силами трения заготовка затягивается в зазор между валками и обжимается по высоте. Тангенс угла захвата равен коэффициенту трения. После прокатки отношение площади сечения заготовки к площади сечения готового профиля равно 8 букв
  • Прокатка — Способ обработки металлов давлением 8 букв
  • Прокатка — Обработка металла 8 букв
  • Прокатка — Выравнивание колесных дисков (автомобильное) 8 букв

Горячее формование ▶ Технологии и промышленное использование

Горячая штамповка листового металла особенно важна для производителей и поставщиков автомобилей. Подходит для всех уровней качества стали. Компоненты, произведенные с помощью этого метода, легче и достигают лучших результатов краш-тестов.

Формовка листового металла методом горячей штамповки

Горячее формование — это процесс формовки листового металла, также известный как горячая штамповка или упрочнение под давлением.Все процессы формования проходят выше температуры рекристаллизации используемого металла. Во время горячей штамповки листового металла материал восстанавливается и размягчается. Это обеспечивает высокую эквивалентную деформацию, несмотря на низкие усилия формования. Горячее формование включает несколько процессов, таких как ковка, горячая прокатка и экструзия. Технология формования регулируется стандартом DIN 8582 и позволяет обрабатывать даже высокопрочные материалы по мере необходимости. Этот процесс особенно подходит для компонентов, которые должны выдерживать высокие нагрузки (цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шестерни).

Различия между горячей штамповкой и горячей и холодной штамповкой

При горячей штамповке используются температуры, находящиеся между температурным диапазоном холодной и горячей штамповки листового металла. Промышленные пользователи сочетают преимущества обоих методов и стараются избежать недостатков обеих технологий, выбирая определенную температуру формования. Горячее формование требует меньших усилий формовки, чем холодное формование. Охлаждаемые компоненты имеют меньшие допуски на размеры, чем детали, подвергшиеся горячей штамповке.При холодной штамповке формование происходит ниже температуры рекристаллизации. Для достижения сопоставимой эквивалентной деформации требуются более высокие усилия формования. В результате получаются прецизионные детали с меньшими допусками на размеры и хорошей структурой поверхности. Чтобы добиться затвердевания сформованной заготовки, ее обрабатывают рекристаллизационным отжигом.

Как происходит формовка листового металла горячей штамповкой?

Формовка листового металла горячей штамповкой выполняется выше температуры рекристаллизации.Это температура, при которой металл рекристаллизуется на 100% во время формовки. Температура перекристаллизации составляет 40% или 50% от абсолютной температуры плавления. При этих температурах дислокации в микроструктуре устраняются: появляются новые зерна, твердость материала снижается. Расширение материала во время горячей штамповки можно визуализировать по кривой потока. Он представляет собой соотношение между пределом текучести во время горячей штамповки и соответствующей эквивалентной деформацией.Сам предел текучести зависит от рабочей температуры и скорости формования.

Горячая штамповка во время глубокой вытяжки, например, выполняется как прямая или косвенная горячая штамповка листового металла. Во время прямого горячего формования материал нагревается в печи до температуры выше температуры рекристаллизации перед выполнением первого процесса формования. Затем материал помещается в пресс и в инструмент для глубокой вытяжки. После пластического формования материал охлаждается в охлаждаемой закрытой фильере.Типичным для непрямого горячего формования является то, что нагрев происходит после первого этапа формования, непосредственно за которым следует окончательная вытяжка и быстрое охлаждение во время прессования. Сталь 22MnB5, легированная бором, обычно используется для штамповки листового металла методом горячей штамповки. Наилучшее поведение материала достигается за счет преобразования аустенита в мартенсит.

В последнее время производители автомобилей предпочитают эту технику формовки. Причина в том, что компоненты, изготовленные с использованием этой технологии, обеспечивают более высокий уровень безопасности при столкновении.Кроме того, специальные стали горячей штамповки и охлаждения делают автомобиль легче. С помощью этой технологии производители автомобилей производят лонжероны, дверные усилители, пороги, рамы крыши, рейлинги, опоры бампера, а также передние и средние стойки. Во избежание образования накипи на стали, подвергаемой горячей штамповке, в печи на них наносится специальное алюминиево-кремниевое покрытие. Чтобы поддерживать неизменно высокое качество производства, детали проходят процесс обеспечения качества. Это делается автоматически с использованием оптических измерительных технологий.

Каковы преимущества и недостатки горячей штамповки?

К преимуществам горячей штамповки можно отнести:

  • отсутствие затвердевания и высокая формуемость материала
  • низкая пружина
  • Возможно изготовление более сложных форм
  • хорошая стабильность размеров благодаря низкому остаточному напряжению
  • Более легкие компоненты за счет меньшей толщины стенок
  • требуется только небольшое усилие формования
  • подходит для всех сортов стали

Основные недостатки:

  • Поверхность немного покрыта окалиной из-за высокой рабочей температуры (постобработка!)
  • компонент может деформироваться в худшем случае
  • большие допуски на размеры
  • Печь
  • вызывает высокие затраты на электроэнергию
  • Образование заусенцев

Горячее формование: процесс, зависящий от температуры и времени

Горячее формование — это процесс, зависящий от температуры и времени.С помощью этого метода детали формуются в мягком состоянии при повышенных температурах, а затем закаливаются в инструменте.

Процесс горячего формования состоит из следующих этапов:

  • Термическая обработка в печи
  • Перенос из печи на пресс и волочильный инструмент
  • Горячее формование пластика
  • Закалка в закрытой охлаждаемой матрице

Детали, полученные горячим способом формовочные изделия характеризуются высокой прочностью, сложной формой и пониженным эффектом упругости.Оптимальное поведение материала достигается за счет структурного превращения аустенита в мартенсит. Наиболее часто используемым материалом при горячей штамповке является борсодержащая сталь 22MnB5, которую предлагают многие производители стали.

Существует разница между прямой и косвенной горячей штамповкой.

Фазы прямого горячего формования: Заготовка — Нагрев — Чертеж

При прямой горячей штамповке деталь подвергается аустенитизации при более высокой температуре, переносится в охлаждаемую матрицу и затем подвергается глубокой вытяжке.Таким образом можно получить сложные формы, поскольку материал имеет отличную формуемость при высоких температурах.

Фазы непрямой горячей штамповки: Заготовка — 1-й чертеж — Нагрев — 2-й чертеж

При непрямой горячей штамповке деталь сначала подвергается глубокой вытяжке без нагрева. Перед получением окончательной формы деталь нагревают до температуры аустенизации и проводят окончательную вытяжку. Этот дополнительный этап расширяет возможности формования и позволяет получать очень сложные геометрические формы.

В последнее время горячее формование стало важным для автомобильной промышленности, поскольку оно отвечает особым требованиям к повышенной безопасности при столкновении и меньшему общему весу. Многие производители автомобилей используют эти процессы для производства таких конструктивных элементов кузова автомобилей, как стойки A и B, туннели, балки переднего и заднего бампера, дверные пороги, дверные балки, боковые поручни, рейлинги и рамы крыши.

Горячая штамповка более сложна по сравнению с традиционной штамповкой. При использовании процесса горячей штамповки детали с более высокой прочностью, большей геометрической сложностью и минимальным эффектом упругого возврата могут быть изготовлены за гораздо более короткое время.

Дополнительная информация о горячей штамповке на AutoForm:

Tailored Tempering

Программное обеспечение для эффективного моделирования горячей штамповки

Обучение AutoForm для горячей штамповки

Сравнение холодной штамповки и горячей штамповки металлических деталей

Jones Metal Products с 1923 года уделяет большое внимание разработке и качеству деталей. Мы считаем, что для клиентов важно понимать различные процессы обработки металлов давлением, чтобы помочь им сделать лучший выбор поставщика. Хотя мы не оказываем услуги горячей штамповки в Jones Metal Products, мы стараемся быть в курсе других процессов в нашей отрасли.Как горячая, так и холодная штамповка придают металлу окончательную форму, но не каждый металл может быть получен любым из этих способов. Сегодня мы подробнее рассмотрим разницу между горячей и холодной штамповкой.

Холодное формование

Во время холодной штамповки металлическому элементу придается форма, близкая к комнатной температуре. Он может нагреваться на несколько градусов, но в целом металл можно нагревать только слегка. Компания Jones Metal Products имеет богатый опыт холодной штамповки, как традиционной штамповки, так и гидроформовки.

Наш метод штамповки включает штамповочный инструмент с внутренней и наружной резьбой; металл зажимается между двумя штампами до тех пор, пока он не примет желаемую форму. Эти штампы относительно дороги в изготовлении, но имеют длительный срок службы. Наши машины могут наносить до 40 и более ударов в минуту. Такой ремонт позволяет повысить эффективность и рентабельность при больших объемах производства.

При гидроформовке, более медленном методе формования, используется только один штамп. Резиновая диафрагма и изнашиваемая накладка прижимаются к матрице в формовочной камере.Поскольку для формирования этих деталей используется давление жидкости, контакт металла с металлом меньше; Это сокращает количество необходимых отделочных операций, что экономит время и деньги. Высококачественная нержавеющая сталь и титан могут быть легко подвергнуты холодной формовке с помощью гидроформовки, что обеспечивает экономию затрат по сравнению с другими методами.

Горячее формование

Пресс для горячей штамповки похож на печь, в которой находится штамп, который помещается внутри коробки. Духовку необходимо нагреть до 2000 градусов, что может занять около часа, чтобы ударить по матрице.Затем материал вдавливается между охватываемой и охватывающей частями матрицы. После первого прессования деталь охлаждается. Горячая штамповка производит около двух единиц в час, что делает его идеальным для небольших, детализированных заказов из материалов, которые не могут быть подвергнуты холодной штамповке. Например, поскольку титан марки 5 6Al-4V не поддается холодной деформации, альтернативой является горячее формование.

Найдите правильный процесс формования для вашего проекта

Наши клиенты, которые используют холодную штамповку как альтернативу горячей штамповке, говорят нам, что детализация, более короткие сроки и более низкие затраты являются достаточно значительными, чтобы сделать холодную штамповку своим предпочтительным методом штамповки.Мы хотим помочь вам добиться большего; пришлите нам чертеж своей детали или позвоните по телефону 888-868-6535, чтобы поговорить с одним из наших экспертов.

Сталь для горячей штамповки | thyssenkrupp Steel

Стали и покрытия для горячей штамповки:


MBW ® и AS Pro

Для горячей штамповки thyssenkrupp поставляет горячекатаные, холоднокатаные и покрытые марганец-борсодержащие стали MBW ® . Новинка в этой линейке: AS Pro, инновационное покрытие для значительного повышения надежности компонентов и технологических процессов в автомобильной промышленности.

В автомобильной промышленности марганец-борсодержащая сталь MBW ® в основном используется для изготовления конструктивных деталей, важных для безопасности, включая стойки A и B, поперечины бампера, балки бокового удара и усилители кузова. Наши стали MBW ® обладают чрезвычайно высокой прочностью после горячей штамповки, сохраняя при этом очень хорошие свойства штамповки.

Наши материалы и автомобильный опыт для горячей штамповки

  • Материалы: Наш ассортимент сталей для горячей штамповки включает горячекатаные, холоднокатаные и покрытые марганец-борсодержащие стали MBW ® .
  • Процесс: установленный и запатентованный индивидуальный процесс отпуска для горячей штамповки, который позволяет интегрировать различные, точно контролируемые характеристики удлинения и прочности в разные области одной и той же монолитной детали.

Краткий обзор преимуществ горячей штамповки:

  • Возможность реализации деталей очень сложной геометрии
  • Значительное снижение веса при такой же жесткости
  • Повышенная производительность при сбоях
  • Высокая точность размеров деталей
  • Целенаправленный контроль свойств детали через параметры процесса

Правильное свойство в нужном месте — индивидуальные свойства для горячеформованных компонентов

В зависимости от требований, предъявляемых к компонентам, индивидуализированные производственные процессы, такие как индивидуальные сварные заготовки, частичное упрочнение под давлением — будь то индивидуальная закалка в штампе или в горячем состоянии Формовочная печь, гибкая прокатка или использование наложенных заготовок — вот технические решения, для которых thyssenkrupp Steel предлагает широкий ассортимент сталей MBW ® без покрытия и с AS-покрытием для горячей штамповки.Все эти решения демонстрируют потенциал снижения веса конструктивных деталей автомобиля, влияющих на аварии, с дополнительной локальной оптимизацией свойств. Специальная сварная заготовка может, например, также быть адаптированным комплексным решением для дверного кольца горячей штамповки.

Hot Forming — Senior Aerospace Thermal Engineering — ведущие специалисты в области горячей штамповки металлов для авиакосмической промышленности

Горячая штамповка — это ряд процессов, разработанных специально для штамповки жаропрочных сплавов.

Формовка горячей вытяжкой
Процесс горячей штамповки аналогичен традиционной холодной штамповке, но включает нагрев инструмента и детали. Диапазон температур от 600˚C до 980˚C в зависимости от требований заказчика и используемого материала. Горячий листовой металл контактирует с горячим штампом, в то время как горячий пуансон опускается в штамп и формирует деталь. Затем деталь в течение некоторого времени выдерживают под давлением формования.

Закалка в горячем штампе
Листовой металл нагревают в печи, а затем формуют в штампе / штамповочном инструменте для холодной штамповки.

Прессование горячим тормозом
Прессование горячим тормозом аналогично традиционному прессованию холодным тормозом, но заготовки предварительно нагреваются в печи перед прессованием в тормозном прессе.

Senior Aerospace Thermal Engineering является одним из ведущих специалистов в этой технологии, и мы обладаем мощными возможностями в области горячей штамповки и горячего вытягивания металлов для авиакосмической промышленности, включая горячее формование двойного и тройного действия. В настоящее время у нас работает 6 прессов с полным диапазоном размеров, давления и температуры.

Преимущества горячей штамповки

Горячая штамповка обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с другими методами штамповки, включая холодную штамповку, сверхпластическую штамповку и т. Д.

Точная формовка: Высокая четкость формы возможна, а инструмент и деталь нагреваются до температуры, что позволяет добиться превосходной точности формы, избегая упругого возврата

Сложные формы: Использование контролируемой силы захвата вокруг штампа позволяет формировать более сложную форму и / или малые радиусы без расщепления или местного утонения — результат, традиционно достижимый с помощью суперпластичного формования (SPF), но незначительный от стоимости

Более высокие допуски профиля поверхности: Формовка горячей вытяжкой идеально подходит для формовки титана и других жаропрочных сплавов, поскольку она препятствует растрескиванию и формует с гораздо более высокими допусками профиля поверхности, чем формовка холодной вытяжкой

Постоянная толщина: Этот процесс позволяет избежать утонения или сужения листа за счет плавного вытягивания края листа внутрь, а не утонения.

Устойчивость к растрескиванию: Титан горячего формования более устойчив к растрескиванию, что снижает количество отходов и создает деталь, которая соответствует чертежам и работает более безопасно и эффективно

Прочность: Прочность готовой детали не уступает прочности кованой детали

Более низкая стоимость: Горячее формование обеспечивает более дешевую альтернативу сверхпластическому формованию (SPF). Возможна меньшая начальная толщина листа, время формовки намного короче.

Наши возможности

Используемые материалы

  • Титан и его сплавы (Ti6 / 4, TI-6242, Ti230, TiCP)
  • Сплавы на основе никеля и кобальта — нимоник (N75), инконель (IN718, IN625)

Допуски

Senior Aerospace Thermal Engineering имеет одобрения всех наших основных клиентов на горячее формование, в том числе:

  • Аэробус (ABP3-1117, ABP6-3202)
  • Aircelle (HPTR0072A)
  • Системы
  • BAe (R25-9027)
  • Роллс-Ройс (RPS627)
  • ГКН (Вольво) ВОЛС 10067154, 10073265)
  • ИТП (SPE-027)
  • Bombardier (стр.Спецификация 231 PPS 1.36)

Горячее формование против. Формовка холодным валком: в чем разница?

Прочность. Гибкость. Экономическая эффективность. Возможность адаптации для различных промышленных и коммерческих приложений. Вы, наверное, в какой-то момент задавались вопросом, как можно сравнить горячее и холодное формование в этих категориях.

Хотя горячекатаный стальной прокат составляет самый высокий объем проката в Соединенных Штатах, знаете ли вы, что для профилирования контракт профилированный прокат использует только холодную прокатку ? Итак, для нас холодная формовка — это просто… профилирование.Горячая прокатка практически отсутствует в мире профилирующего оборудования, работающего на контрактной основе. Этот процесс остается на усмотрение сталелитейных заводов, производящих стандартные товарные формы.

Итак, когда дело доходит до горячего формования по сравнению с холодным профилированием, каковы различия, которые делают холодный процесс применимым, а иногда и лучшим выбором, чем горячее профилирование?

Что такое горячее формование против. Формовка холодным валком?

Горячее формование

Горячее формование — это сочетание экструзии и прокатки расплавленной стали при чрезвычайно высоких температурах.Некоторые конструктивные формы, такие как те, которые используются для удержания и усиления зданий, на самом деле не могут быть изготовлены никаким другим способом , кроме горячего формования.

Классический пример — большой «плунжер», заполненный горячей сталью, который выдавливает форму, используемую для двутавровой балки в строительных приложениях. Затем он проходит через серию роликов, которые точно настраивают форму и сжимают ее до допусков, необходимых для этой конкретной формы.

Бессмысленно брать стальной пруток и пытаться холодным способом придать ему форму буквы «I».Рулонный стальной лист определенной толщины (0,60 дюйма) также можно изготавливать с помощью горячей штамповки.

Проблема в том, что это очень специализированный процесс прокатки. Использование высоких температур и расплавленного продукта требует использования огромных печей, которых не так много. — это огромные инвестиции на покупку оборудования, необходимого для безопасного обращения с жидкой сталью, и на поиск опытных рабочих для эксплуатации оборудования.

Холодное формование

В соответствии со своим названием, холодная штамповка включает формование при комнатной температуре или немного выше комнатной.

Для производства холоднокатаных профилей не требуется много специализированного высокотемпературного оборудования для холодной прокатки. Две формы сырья, обычно подаваемые через профилегибочные машины, — это плоские и свернутые в рулон листы.

Горячекатаный прокат в виде листа можно использовать в качестве сырья при холодной прокатке. Вы просто не будете формировать его, так сказать, «горячим от пресса» — к тому времени, когда ваш профилегибочный станок будет работать с ним, будет комнатная температура в течение нескольких дней.

Итак, в чем заключаются большие различия?

Применяются как для горячей, так и для холодной штамповки. Свойства некоторых марок металлов иногда диктуют необходимость их горячего или холодного формования. Итак, каковы большие различия между горячекатаной сталью и сталью холодной штамповки?

Скорость бега и качество

Для горячей стали может потребоваться 50 валков для утонения заготовки, в то время как для этой же детали может потребоваться 100 проходов при холодной прокатке. Почему? Чтобы манипулировать металлом, требуется больше силы.

Однако… с большим количеством валков вы также можете получить более жесткие допуски на деталь и более качественный конечный продукт. Это может привести к увеличению затрат из-за необходимости в дополнительном оборудовании и рабочего времени, но, возможно, это того стоит для вашего клиента.

Структурное использование

Конструкционные формы, такие как двутавровые балки, обычно подвергаются горячей прокатке. Формула стали, используемой для двутавровых балок, отличается от используемой при холодной штамповке. Он менее пластичен и тверже, поэтому его труднее изгибать в холодном состоянии, поэтому используются конструкционные формы, которые несут большой вес!

Профилирование методом холодной прокатки используется во многих коммерческих и промышленных целях .В их числе:

  • Знаки и поручни

  • Солнечная

  • Холодильное оборудование

  • Эскалаторы и лифты

Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию о некоторых из многих применений профилирования.

Прочность

Для аналогичных марок холоднокатаный металл может быть прочнее горячекатаного металла из-за так называемого деформационного упрочнения. Когда вы кладете кусок через 100 vs.50 проходов, нагрузка, которую вы прикладываете к материалу, на самом деле укрепляет его и делает более прочным .

Если для детали, которая будет формоваться в рулоне, указан горячекатаный лист, вы все равно получите некоторую дополнительную прочность. Но она не будет соответствовать той прочности, которую вы получили бы, если бы начали со стандартного холоднокатаного материала.

Предельные размеры

Как мы уже упоминали, стальной лист подвергается горячей прокатке только до определенной толщины. Горячекатаный лист 20 калибра не купишь. На этом этапе вам придется использовать холоднокатаный прокат.

Поскольку детали, формируемые в рулонах, обычно производятся из рулонного материала, длина изделия ограничена только количеством материала в рулоне и обработкой готовой детали. Горячекатаный прокат также ограничен только возможностями оборудования.

Формование валков имеет смысл… Обычно.

Профилирование методом холодной прокатки обычно приводит к получению более качественных и привлекательных поверхностей с меньшими допусками. Ему можно придать самые разнообразные формы, которые можно легко оцинковать, покрасить или покрыть порошковой краской в процессе формования.

Дело, конечно, в том, чтобы использовать процесс, который подходит для работы. Если вам нужно больше узнать о том, подходит ли ваше приложение для профилирования или альтернативного процесса, лучше сначала спросить производителя, прежде чем вступать в брак с любым из этих процессов.

Примечание редактора: эта статья была первоначально опубликована в январе 2019 года и недавно была обновлена.

Параметры горячей штамповки и закалки: проектирование и проектирование

  • Вы когда-нибудь определяли процесс горячей штамповки виртуально?
  • Как вы определяете, какие конструктивные и технологические параметры необходимы для производства высококачественной горячеформованной детали?

Анализ методом конечных элементов (FEA) — подходящий инструмент для разработки настроек параметров и их влияния на окончательное определение процесса.Использование метода конечных элементов, уже широко применяемого при традиционной штамповке деталей из листового металла, становится еще более важным для проектирования и проверки процессов горячей штамповки и упрочнения под давлением. Моделирование необходимо для подтверждения осуществимости процесса формования — отсутствие раскола или складок листа — и для подтверждения того, что после охлаждения материал обладает необходимой конечной прочностью компонентов. Два основных варианта процесса горячей штамповки широко известны и промышленно внедрены — прямая горячая штамповка и непрямая горячая штамповка.

Горячие заготовки загружаются в матрицу после предварительного нагрева печи. Источник: Automotivemanufacturingsolutions.com

Процесс прямой горячей штамповки представляет собой трехэтапный подход. После нагрева до 950 ° C заготовка переносится на предварительно подготовленные формовочные инструменты. Затем деталь формируется в аустенитном состоянии. Затем деталь закаливают в более холодных инструментах. Применяя определенный тоннаж или проектируя определенный зазор между инструментами и холостые условия теплопередачи регулируются.На этом этапе процесса температура в заготовке падает с 950 ° C до 200 ° C. Средняя температура используемого инструмента поддерживается около 80 ° C. На этом этапе превращение в мартенситную фазу происходит за счет контролируемых условий теплопередачи, которые приводят к характерным кривым охлаждения и, следовательно, к конечным значениям предела текучести (YS) и предела прочности при растяжении (UTS). Обрезка заготовки может выполняться либо непосредственно в инструменте, либо с помощью последующей операции лазерной обрезки.

Схема производства прямой горячей штамповки

Непрямая горячая штамповка характеризуется дополнительной технологической стадией. В отличие от прямой горячей штамповки срезанная заготовка перед нагревом предварительно формуется в исходном ферритно-перлитном состоянии. Затем предварительно сформованная панель нагревается до температуры формования и, таким образом, переводится в деформируемое аустенитное состояние. Затем выполняется процесс калибровки (или повторного зажигания), и панель закаливается в калибровочном инструменте до 200 ° C.Окончательная обрезка обычно выполняется с помощью лазера или может быть также достигнута путем интеграции сегментов инструмента в калибровочный инструмент.

В обоих случаях инструменты для формования и калибровки, соответственно, предназначены для предотвращения неоднородного локального охлаждения, для размещения заготовки или предварительно сформированной панели в инструменте и удержания панели в правильном положении для формования. Такими опорными решениями могут быть пилоты, колодки или складные детали инструмента. Цель состоит в том, чтобы подтвердить, что спроектированный инструмент и условия формования способны доставить указанный продукт; Металлургия деформированной и закаленной панели обеспечивает соответствующую металлургию для указанных характеристик конечного продукта.

Рассматривая, например, процесс прямой горячей штамповки, можно определить полный набор параметров при проектировании деталей процесса. Соответствующие меры используются для описания взаимодействия между нагретой заготовкой, охлажденным инструментом и окружающей средой. В таблице 1 ниже представлен обзор определяемых влияющих базовых параметров и их единиц.

Таблица 1: Расчет параметров горячего формования, производственная линия и ограничения окружающей среды

Этот примерный набор параметров служит входными данными для расчета деформации листа, температурной истории в деформированной панели, фазового превращения, и, следовательно, окончательные свойства после горячей штамповки и закалки.Теплообмен между заготовкой и инструментом является функцией приложенного давления и контакта инструмента, что точно описывает реальные условия теплопередачи. Разработка и моделирование более сложных технологий горячего формования, таких как производство с использованием сварных заготовок по индивидуальному заказу, рулонных заготовок по индивидуальному заказу или закалки по индивидуальному заказу, дополнительно усложняют процесс проектирования.

Ограничения предлагаемых производственных линий и их способность загружать заготовки в инструменты, скорость закрытия пресса и разгрузка инструментов могут определять технологические решения, а также проектирование деталей.Включение элементов конструкции инструмента, таких как геометрия лицевой поверхности штампа, расчетные зазоры, поддерживающие инструменты, принудительные температуры инструмента и время закалки, дополнительно определяют определение продукта и метода штамповки. Целевые ограничения, такие как температура детали после обработки, могут указывать на необходимость удлиненных конвейерных линий для обеспечения достаточного охлаждения, позволяющего обрабатывать детали.

Набор рассматриваемых параметров можно легко расширить, включив в него дальнейшее определение предполагаемой конструкции детали и технологического процесса.Химический состав и механические свойства микролегированной борсодержащей стали, форма заготовок могут использоваться в качестве конструктивных переменных. Разработанная комбинация входов может быть подтверждена в отношении результата процесса — спроектированного производственного процесса и идеально подготовленной части. При таком потенциальном диапазоне разнообразия входных параметров, все влияющих на выход, очевидно, что необходим систематический подход к определению и оценке параметров процесса, чтобы избежать бесконечного повторения различных комбинаций ограничений конструкции и производственной линии.

AutoForm предлагает решения для разработки процессов горячей штамповки и оценки влияния ограничений производственной линии на конечный продукт. Еще до того, как будет запущена линия горячего формования, необходимо определить параметры и диапазоны производительности до закупки оборудования. AutoForm-ThermoSolver можно использовать для детальной проверки таких процессов. Кроме того, применение Systematic Process Improvement (SPI) с AutoForm-Sigma позволяет инженеру по планированию методов эффективно определять оптимальные диапазоны параметров.В этой методологии определены проектные переменные, которые будут варьироваться в указанном диапазоне; можно оценить влияние и чувствительность каждого параметра, облегчая и ускоряя принятие решений.

Возможности AutoForm Solutions в отношении настройки процессов горячей штамповки будут ключевой темой во время нашего участия в специализированных конференциях в Северной и Южной Америке. AutoForm Engineering будет присутствовать с 18 по 22 мая на 8 и COBEF в Сальвадоре, Бразилия, и с 31 по 3 июня на CHS 2 2015 в Торонто, Канада.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *