Меню

Технология обработки металлов
9 класс

Глава 25. Дополнительные сведения об обработке металлов
§ 2. Способы формообразования деталей из металла

Начинается производственный процесс с технологических операций формообразования деталей. Наиболее распространенные способы получения деталей различной формы — литье и обработка металлов методами пластического деформирования. Литье — один из древнейших способов формообразования деталей. Его сущность заключается в том, что расплавленный металл заливают в специальную литейную форму, в которой он, остывая, затвердевает и сохраняет очертания этой формы (рис. 166).

Рис. 166. Формообразование деталей методом литья

Деталь, полученная таким способом, называется отливкой. C помощью литья изготавливают отливки из чугуна, стали, алюминия, бронзы, латуни и других металлов и сплавов.

Существуют различные виды литья: в песчано-глинистые формы, в металлические формы (кокильное литье), под давлением, центробежное и др.

Литье в песчано-глинистые формы — процесс сложный и трудоемкий. Литейные формы в этом виде литья изготавливают из специальной формовочной смеси. Формы разовые, поэтому производительность труда невысокая.

Литье в металлические формы (кокильное литье) по сравнению с получением отливок в песчано-глинистых формах — операция более простая и производительная. Металлическая, обычно стальная форма (кокиль) выдерживает тысячи отливок из различных цветных металлов и сплавов. Она имеет внутреннюю полость, повторяющую очертания отливки. Перед заливкой жидкого металла форму предварительно подогревают, а стенки внутренней полости смазывают специальным составом для получения более чистой поверхности отливки. Затем в форму заливают жидкий металл. После затвердевания металла форму вскрывают и извлекают из нее отливку.

Литье под давлением осуществляется также в металлических формах. Давление на жидкий металл при заполнении формы обеспечивает ее хорошую заполняемость, передает отливке тончайшие очертания формы, уменьшает пористость металла отливки. Полученные детали имеют чистую поверхность и достаточно точные размеры, вследствие чего последующая их механическая обработка или очень незначительна, или совсем не нужна.

Центробежное литье — это заливка металла во вращающуюся форму. Под действием возникающих при вращении центробежных сил металл прижимается к стенкам формы и, застывая, приобретает конфигурацию, точно соответствующую ее внутренним очертаниям. Центробежное литье применяется, главным образом, для получения отливок, имеющих форму тел вращения, например втулок, дисков, труб и т. д.

Получение деталей путем обработки металлов методами пластического деформирования основано на использовании пластических свойств — способности материала изменять свою форму и размеры под действием внешних сил (давления) и сохранять полученную форму и размеры после прекращения действия этих сил. Для увеличения пластичности металл нагревают до температуры, при которой наиболее полно проявляются его пластические свойства.

Различают следующие методы пластического деформирования: прокатка, волочение, которые были рассмотрены ранее, а также прессование, свободная ковка, штамповка. Прессование (рис. 167, в) — это вид обработки, при котором металл, заключенный в замкнутую форму, выдавливается через отверстие меньшей площади, чем площадь сечения исходного материала. В результате прессуемый металл принимает вид прутка, который может быть простой или сложной формы, сплошным или полым в зависимости от формы и размеров отверстия. Прессованию подвергаются слитки алюминия, меди и их сплавов, а также олова, цинка, свинца и других металлов.

Рис. 167. Формообразование деталей методами пластического деформирования металла:
а — прокатка; б — волочение; в — прессование; г — свободная ковка; д — горячая объемная штамповка; е — холодная листовая штамповка.

Ковка, так же как и литье, — древнейший способ обработки металлов. Различают ковку без применения штампов, так называемую свободную ковку, и ковку в штампах — штамповку.

Свободная ковка (рис. 167, а) заключается в следующем. Заготовку нагревают до температуры, при которой металл становится более пластичным. После этого заготовку кладут на наковальню и ударами молота придают ей необходимую форму. Заготовку, полученную в результате ковки, называют поковкой. Различают ручную и машинную ковку. Ручная ковка применяется в индивидуальном производстве для выполнения мелких ремонтных работ. Машинная ковка—ковка на молотах и прессах — используется в серийном и массовом производстве.

При штамповке формообразование детали происходит в штампе и определяется его конфигурацией. Штамповка с предварительным нагревом называется горячей, без нагрева — холодной. Различают объемную и листовую штамповку.

Горячая объемная штамповка (рис. 167, д) позволяет получать изделия с высокой точностью формы и размеров. Холодную объемную штамповку применяют для поковок небольшого размера.

Листовой штамповкой (рис. 167, г) изготовляют плоские или пространственные тонкостенные изделия из стали, цветных металлов и сплавов.

Вместе с рассмотренными уже традиционными методами формообразования деталей применяется сравнительно новый метод — метод порошковой металлургии. Сущность его заключается в том, что сначала получают порошки различных металлов или сплавов, а затем из этих порошков путем прессования и спекания получают не только новый материал, но и детали уже определенной формы (рис. 168).

Рис. 168. Основные операции метода порошковой металлургии:
а — дробление; б — формование; в — спекание; г — термообработка.

Например, этим методом получают пластинки из твердых спеченных сплавов для оснащения режущей части резцов и других инструментов.

Полученные различными способами и требующие дополнительной обработки отливки, поковки и т. д. называют заготовками. Эти заготовки затем поступают в механообрабатывающие и другие цехи для дальнейшей обработки.