Schopnost kovů podléhat plastické deformaci za tepla i za studena je v technologii široce využívána. Změna tvaru se v tomto případě provádí především pomocí nástroje lisovaného na kov, proto se výroba výrobků tímto způsobem nazývá tváření kovů, neboli zpracování plastů.
Tváření kovů je důležitý technologický proces. Tím je zajištěno, že ingot nebo sochor nejen získá požadovaný tvar a velikost, ale spolu s dalšími druhy zpracování se výrazně zlepší mechanické a další vlastnosti kovů.
Tváření kovů je založeno na využití plasticity kovu, schopnosti pevného tělesa nevratně měnit tvar bez destrukce vlivem vnějších sil.
Procesy tlakového zpracování se vyznačují vysokou produktivitou. Při válcování je tedy rychlost výroby hotových výrobků až 20-30 m/s, při objemovém kování za tepla se vyrobí 2-3 výkovky za jednu minutu na razicím kladivu nebo lisu, při ražení plechu za studena do max. Na jednom automatickém lisu se jich za minutu vyrobí 1500. malé detaily.
Hlavní typy tváření kovů
Procesy tváření kovů zahrnují válcování, tažení, vytlačování, zápustkové kování a lisování plechů.
Válcování je proces, při kterém je obrobek působením třecích sil vtahován do mezery mezi rotujícími válci a jimi plasticky deformován (obr. 14).
Tažení je proces tažení válcované nebo vytlačované tyče (nebo trubky) skrz postupně se zužující otvor v nástroji zvaném tažnice.
Lisování je proces vytlačování kovu z uzavřené dutiny nádoby přes matrici, jejíž plocha otvoru je menší než plocha průřezu původního sochoru.
Kování je proces opracování kovů za tepla tlakem pomocí úderníků nebo univerzálního opěrného nástroje. Při kování se kov obrobku plasticky deformuje, postupně získává daný tvar, velikost a vlastnosti.
Objemové ražení – dává obrobku daný tvar a velikost tím, že nutí materiál vyplnit pracovní dutinu razníku. Na rozdíl od kování je plastický tok při lisování omezen stěnami zápustky.
Rozlišujte objemové kování plechu za tepla a za studena.
Zpracování kovů tažením, tj. protahování tyče otvorem, jehož výstupní rozměry jsou menší než původní průřez tyče, je široce používáno v hutním, kabelovém a strojírenském průmyslu. Tažením drátu o minimálním průměru 0,002 mm, tyčí o průměru do 100 mm, a to nejen kruhového průřezu, se získávají trubky převážně malého průměru s tenkou stěnou.
V důsledku tažení se průřez obrobku zmenšuje a délka se zvětšuje.
Tažením se zpracovávají oceli různého chemického složení, stejně jako téměř všechny neželezné kovy a jejich slitiny.
Kreslení je srovnatelné s obráběním kovů řezáním, protože nevzniká žádný kovový odpad ve formě třísek a samotný proces je produktivnější a méně pracný.
Proces tažení se skládá ze tří hlavních fází: příprava kovu (odstraňování okují, mazání, ukončení konců), tažení podle určitého režimu a dokončování (odstranění vad, rovnání, řezání na délku, značení, konzervační mazání atd.).
Kování a lisování kovů
Kováním a lisováním se zhotovují kovové výrobky – výkovky, ze kterých se pak získávají díly pro montáž strojů, přístrojů, agregátů apod. V řadě případů se lisováním získávají přímo hotové díly.
Výkovky se od dílu liší přídavkem – určitá vrstva výkovku odstraněná při následném obrábění,
Kování a lisování se používá téměř ve všech odvětvích průmyslu a zejména ve strojírenství. Lisovací procesy jsou důležité i při výrobě nekovových výrobků.
Řezání kovů je zpracování kovů odebíráním třísek tak, aby získal výrobek daný tvar, velikost a zajistila se určitá technologická kvalita povrchu. Obrábění kovů se provádí na obráběcích strojích nebo ručně pomocí obráběcích nástrojů.
Ve strojírenských závodech se až 40-60 % strojních součástí získává jako výsledek zpracování obrobků na obráběcích strojích.
V procesu zpracování originální obrobek a řezný nástroj přijímají pracovní pohyb z mechanismů kovoobráběcích strojů a vzájemně se pohybují. Řezání vyžaduje kombinaci dvou typů pohybu: hlavního řezného pohybu a posuvného pohybu.
Nejběžnější typy řezání kovů jsou: soustružení, vrtání, frézování, hoblování, broušení.
Opracování kovů řezáním se provádí na kovoobráběcích strojích pomocí řezného nástroje – jednobřitého (frézy) a vícebřitého se dvěma a více břity (vrtáky, záhlubníky, výstružníky atd.). Nástroje vyrobené z abrazivních materiálů (například brusné kotouče) poskytují vysokou přesnost a jsou vícebřité, protože mají mnoho ostrých řezných hran.
Otáčení (soustružení) – zpracování vnějších a vnitřních povrchů rotačních těles řezáním – charakterizované rotačním pohybem obrobku a translačním pohybem řezného nástroje – frézy. Druhy soustružení: soustružení, vyvrtávání, ořezávání, řezání. Při soustružení má obrobek hlavní řezný pohyb a nástroj – posuv.
Vrtání – široce používaný způsob získávání otvorů řezáním. Hlavní pohyb při vrtání je rotační a posuv posuvný. Oba pohyby při vrtání otvorů na vrtačkách jsou hlášeny nástroji – vrtačce. Při vrtání se otvor ukazuje jako málo přesný, s drsným povrchem, proto se předvrtané otvory zpracovávají záhlubníkem (zahlubováním) a výstružníkem (vystružování).
Frézování – proces zpracování výrobků vícebřitým řezným nástrojem – frézou. Ve srovnání se soustružením se frézování týká více břitů současně, takže frézování je produktivnější než soustružení. Každý zub frézy pracuje pravidelně a tělo – z větší části.
Hoblování – určený pro zpracování dlouhých rovných ploch. Provádí se přímočarým vratným pohybem frézy nebo obrobku – tento pohyb je hlavní. Po každém dvojitém zdvihu se obrobek nebo fréza pohybuje v příčném směru, čímž se provádí příčný posuv.
Broušení – proces opracování obrobků řezáním pomocí brusného kotouče-nástroje, který má tvar rotačního tělesa a sestává z brusných zrn a jejich pojiva. Když se kotouč otáčí, nejvíce vyčnívající zrna ze svazku v kontaktu s obrobkem odstraňují tenké třísky z jeho povrchu. Většina z nich při spálení vytvoří paprsek jisker. Broušení je ve většině případů dokončovací a dokončovací operace, která zajišťuje vysokou kvalitu obrobeného povrchu a přesnost zpracování. V některých případech se broušení používá pro předzpracování obrobků, zdrsňování při odstraňování vrstvy do 6 mm.
Technologie pro získávání rozebíratelných a nerozebíratelných spojů
.Odpojitelné spoje.
Při montáži výrobků se používají rozebíratelné spoje. Umožňují demontáž bez poškození protikusů. Patří sem: závitové, klínové, čepové, drážkové, perové a profilové spoje, jakož i spoje pomocí pružných prvků.
Závitové spoje velmi běžné ve strojírenství. Provádějí se pomocí spojovacích prvků (šrouby, šrouby, šrouby, matice, závitové svorníky); někdy se závit provádí přímo na samotném dílu. Zejména šroubové a šroubové spoje se často používají v hromadné a velkosériové výrobě, protože je možné efektivně využívat moderní prostředky mechanizace a automatizace.
Kolíkové spoje se používají k přesné fixaci dosedacích částí k sobě a někdy k přenosu smykových sil kolmo k jejich ose. Klínované a drážkované spoje slouží k přenosu točivého momentu. Spline spojení Je vhodné je používat v sériové výrobě, jsou spolehlivější a lze je použít pro přenos velkých točivých momentů. Profil spoje mají oproti čepovým spojům výhody: mají dobré vystředění dílů, nemají ostré rohy a ostré přechody v průřezu, což je žádoucí při tepelném zpracování
Technologie pro získávání trvalých spojů
Mezi trvalé spoje patří: nýtování, svařování, pájení, lepení a jejich kombinace.
Nýtové spoje. Nýtování je pracovní proces, při kterém jsou dva nebo více dílů spojeny deformujícími nýty (nýtovacími tyčemi) vloženými do otvorů vyvrtaných v dílech.
Podle stupně mechanizace nýtovacích prací se rozlišuje nýtování: ruční, mechanizované (s pneumatickými kladivy nebo přenosnými lisy); stroj (nýtování na stacionárním lisovacím zařízení); automatické, prováděné na speciálních nýtovacích strojích.
Nýty jsou vyrobeny ze slitin hliníku, nízkouhlíkových ocelí, mosazi, mědi, slitin titanu. Nýtové spoje jsou široce používány při výrobě letadel (od 25 do 40% hmotnosti všech spojů), automobilů a dalších strojírenských výrobků.
Nevýhody nýtovaných spojů: nízká produktivita; vysoká pracnost a náročnost na materiál; nedostatek konzistence v ukazatelích síly; nerovnoměrné rozložení zátěže mezi odděleními. nýty ve směru síly; obtížnost ovládání.
Výhody: vysoká pevnost při vibračním zatížení.
svařování – proces získávání trvalých spojů vytvořením meziatomových vazeb mezi částicemi, které mají být spojeny během jejich zahřívání a (nebo) plastické deformace.
Všechny metody svařování lze rozdělit do dvou hlavních skupin: tavné svařování a svařování plastickou deformací.
Tavné svařování probíhá ve 2 fázích. V první fázi se okraje zahřejí, dokud se neroztaví. V tomto případě se krystalová mřížka zničí a vytvoří se lázeň tekutého kovu, společná pro dva svařované obrobky, nazývaná svarová lázeň. Mezi atomy, které se dotýkají kapalné a pevné fáze, vznikají meziatomové vazby. Ve druhém stupni po ochlazení dochází ke krystalizaci s tvorbou meziatomových vazeb.
na tlakové svařování konvergence povrchových atomů je dosažena v důsledku plastické deformace kloubu v zóně kloubu. Krátkodobý mechanický účinek na obrobky je nutný pro jejich stlačení a spojení atomů dohromady, dokud nevzniknou meziatomové vazebné síly. Tlakové svařování je možné pouze za podmínky, že materiál je schopen vnímat výrazné lokální plastické deformace bez destrukce. Často se pro zvýšení plasticity materiálu spoje zahřívají.
pájení – proces získání trvalého spojení obrobků bez jejich roztavení smáčením protilehlých ploch tekutou pájkou s následnou její krystalizací. Pro zajištění rozprostření pájky po povrchu obrobků a dobrého smáčení jsou obrobky zahřívány a také upravovány tavidly, která rozpouštějí a odstraňují oxidy z povrchu, čímž snižují povrchové napětí.
Pájky jsou slitiny neželezných kovů složitého složení. Změnou chemického složení je možné získat pájky s různými teplotami tání. Metody pájení jsou klasifikovány v závislosti na použitých zdrojích ohřevu. Při pájení v pecích se připojovaná jednotka předem sestaví, vloží se do ní pájka a nanese se tavidlo a poté se vloží do pece. Pájka se roztaví a vyplní mezery mezi spojovanými kusy.
Lepení – technologický postup spojování dílů pomocí lepidla nebo rozpouštědla, které tvoří silný lepicí film, který odolá vnějšímu zatížení dílu. V posledních letech byly vyvinuty různé lepicí kompozice, které poskytují vysokou pevnost, spolehlivost a trvanlivost lepených spojů. Moderní lepidla slepí téměř všechny homogenní a různorodé materiály: kovy, plasty, pryž, dřevo, keramiku, kompozitní materiály.
OMD neboli tváření kovů je možné díky skutečnosti, že tyto materiály jsou vysoce tažné. V důsledku plastické deformace lze z kovového obrobku získat hotový výrobek, jehož tvar a rozměry odpovídají požadovaným parametrům. Tváření kovů tlakem, které lze provádět různými technologiemi, se aktivně využívá k výrobě výrobků používaných ve strojírenství, letectví, automobilovém průmyslu a dalších průmyslových odvětvích.
Tváření plechu na válcovacím stroji
Fyzika procesu tváření kovů
Podstatou tlakového zpracování kovů je, že jejich atomy takového materiálu mohou při vnější zátěži, jejíž hodnota přesahuje hodnotu jeho meze pružnosti, zaujímat nové stabilní pozice v krystalové mřížce. Tento jev, který doprovází lisování kovů, se nazývá plastická deformace. V procesu plastické deformace kovu se mění nejen jeho mechanické, ale i fyzikálně chemické vlastnosti.
V závislosti na podmínkách, za kterých se OMD vyskytuje, může být studená nebo horká. Jejich rozdíly jsou následující:
- Opracování kovu za tepla se provádí při teplotě, která je vyšší než teplota jeho rekrystalizace.
- Zpracování kovů za studena se provádí při teplotě nižší, než je teplota, při které dochází k jejich rekrystalizaci.
Kování rozžhaveného sochoru kladivem – druh tváření kovu za tepla
Typy zpracování
Kov zpracovaný tlakem v závislosti na použité technologii podléhá:
- válcování;
- kování;
- lisování;
- výkres; ; ;
- kombinované zpracování.
Hlavní typy tlakového zpracování kovů
Válcování
Válcování je tlaková úprava kovových polotovarů, při které na ně působí válcovací válce. Účelem takové operace, která vyžaduje použití specializovaného zařízení, je nejen snížit geometrické parametry průřezu kovové součásti, ale také jí dát požadovanou konfiguraci.
Válcování kovů se dnes provádí třemi technologiemi, jejichž praktická realizace vyžaduje odpovídající vybavení.
Jedná se o válcování, které je jednou z nejoblíbenějších metod zpracování této technologie. Podstata tohoto způsobu zpracování kovu tlakem spočívá v tom, že obrobek procházející mezi dvěma válci rotujícími v opačných směrech je stlačen na tloušťku odpovídající mezeře mezi těmito pracovními prvky.
Podle této technologie jsou rotační kovová tělesa zpracovávána tlakem: koule, válce atd. Tento typ zpracování neznamená, že se obrobek pohybuje v translačním pohybu.
Jedná se o technologii, která je něco mezi podélným a příčným válcováním. S jeho pomocí se zpracovávají především duté kovové polotovary.
Druhy válcování kovů
Kování
Taková technologická operace jako kování se týká vysokoteplotních metod tlakového zpracování. Před kováním je kovová část vystavena ohřevu, jehož velikost závisí na značce kovu, ze kterého je vyrobena.
Kovový kov lze zpracovat několika způsoby, mezi které patří:
- kování prováděné na pneumatických, hydraulických a parovzdušných zařízeních;
- lisování;
- ruční kování.
Při strojním a ručním kování, které se často nazývá volné kování, není díl, který se nachází v zóně zpracování, ničím omezen a může zaujímat jakoukoli prostorovou polohu.
Ruční kování se používá v kovářských dílnách k výrobě malého množství výrobků
Stroje a technologie tváření kovů metodou ražení předpokládají, že obrobek je předběžně uložen v matrici razidla, což brání jeho volnému pohybu. Výsledkem je, že díl má přesně takový tvar, jaký má dutina matrice razítka.
Kování, které je jedním z hlavních druhů tváření kovů, se používá především v kusové a malosériové výrobě. Při provádění takové operace se vyhřívaná část umístí mezi nárazové části kladiva, které se nazývají úderníky. V tomto případě mohou roli podpůrných nástrojů hrát:
- běžná sekera:
- zvlnění různých typů;
- válcování.
Stiskněte
Při provádění takové technologické operace, jako je lisování, je kov vytlačen z dutiny matrice speciálním otvorem v ní. V tomto případě je síla potřebná k provedení takového vytlačování vytvářena výkonným lisem. Lisování se provádí hlavně u dílů, které jsou vyrobeny z kovů, které jsou vysoce křehké. Lisováním se ze slitin na bázi titanu, mědi, hliníku a hořčíku získávají výrobky s dutým nebo plným profilem.
Lisování, v závislosti na materiálu výroby obrobku, může být prováděno za studena nebo za tepla. Díly, které jsou vyrobeny z tvárných kovů, jako je čistý hliník, cín, měď atd., nejsou před lisováním podrobeny předehřevu. V souladu s tím se křehčí kovy, které v chemickém složení obsahují nikl, titan atd., lisují pouze po předehřátí jako samotný obrobek a použitý nástroj.
Lisovna za studena na plechové výrobky
Lisování, které lze provádět na výměnných lisovacích zařízeních, umožňuje výrobu kovových dílů různých tvarů a velikostí. Mohou to být výrobky s vnějšími nebo vnitřními výztuhami, s profilem, který je konstantní nebo odlišný v různých částech součásti.
Výkres
Hlavním nástrojem, kterým se provádí taková technologická operace, jako je tažení, je matrice, nazývaná také matrice. Během procesu tažení se kulatý nebo tvarovaný kovový polotovar protáhne otvorem v matrici, čímž se vytvoří produkt s požadovaným profilem průřezu. Nejvýraznějším příkladem použití takové technologie je proces výroby drátu, který zahrnuje obrobek o velkém průměru, který je postupně protahován řadou zápustek, až se nakonec změní na drát požadovaného průměru.
Technologické postupy výroby drátu tažením
Výkres je klasifikován podle řady parametrů. Takže by to mohlo být:
- suché (pokud se provádí pomocí mýdlových třísek);
- mokrý (pokud je k jeho realizaci použita mýdlová emulze).
Podle stupně čistoty tvarovaného povrchu může být kreslení:
Tažená čára měděného drátu
Podle množství přechodů je kresba:
- singl, proveden v jednom průchodu;
- vícenásobné, prováděné v několika průchodech, v důsledku čehož se postupně zmenšují rozměry průřezu zpracovávaného obrobku.
Podle teplotního režimu může být tento typ tlakového zpracování kovu:
Rozměrové ražení
Podstatou tohoto způsobu tváření kovů, jako je lisování v zápustce, je, že výroba produktu požadované konfigurace se provádí pomocí razníku. Vnitřní dutina, která je tvořena konstrukčními prvky zápustky, omezuje tok kovu v zbytečném směru.
V závislosti na provedení mohou být matrice otevřené nebo uzavřené. U otevřených zápustek, jejichž použití umožňuje nedodržení přesné hmotnosti zpracovávaného obrobku, je mezi jejich pohyblivými částmi vytvořena speciální mezera, do které lze vytlačit přebytečný kov. Mezitím použití lisovacích nástrojů s otevřeným typem nutí specialisty zabývat se odstraňováním výronů, které se tvoří podél obrysu hotového výrobku v procesu jeho formování.
Charakteristickým rysem lisování za tepla je účinek vysoké teploty, v důsledku čehož se obrobek deformuje a získává tvar raznice
Mezi konstrukčními prvky zápustek uzavřeného typu není taková mezera a tvorba hotového výrobku probíhá v uzavřeném prostoru. Aby bylo možné kovový obrobek zpracovat takovou matricí, je třeba přesně vypočítat jeho hmotnost a objem.
archové ražení
Pomocí lisování plechu se z plechu vyrábějí hotové výrobky. V závislosti na tom, jaký výsledek je třeba dosáhnout v procesu provádění takové technologické operace, se lisování rozlišuje:
- dělení (řezání, řezání a děrování);
- tvarování (ohýbání, tažení, rozdělování, lemování, zapichování atd.).
K provádění lisování archů se používají hydraulické nebo klikové lisy, jejichž pracovními orgány jsou razidla skládající se z matrice a razníku.
Ukázky výrobků vyrobených archovou ražbou
Kvalita hotového výrobku, kterou zajišťuje plechové ražení, umožňuje nevystavovat jej následnému obrábění. Aby byla zajištěna tato kvalita, musí být matrice a razník dobře navrženy a vyrobeny s vysokým stupněm přesnosti.
Lisování plechů je jednou z nejběžnějších technik tváření kovů, která se aktivně používá téměř ve všech průmyslových odvětvích. Zejména touto technologií se vyrábějí jak nejmenší díly radioelektronických zařízení, tak masivní karoserie vozidel.
Abychom lépe porozuměli metodám tváření kovů, video je demonstruje velmi podrobně.
