§ 11. Производство специальных видов проката

1. Прокатка деталей типа колес, бандажей и колец. Заготовкой для изготовления таких деталей являются слитки или круглый прокат. Тех­нологический процесс их изготовления может включать операции ковки и прокатки. Например, на прессе производят осадку и прошивку заготов­ки, а формовку ступицы, диска и контура обода железнодорожных ко­лес — на специальном колесопрокатном стане (рис. IV. 12, а).

2. Прокатка периодических профилей как один из самых экономичных методов формообразования заготовок деталей имеет особое значение. Периодические профили используют как заготовки для последующей штамповки или механической обработки, что обеспечивает экономию 20—30 % металла по сравнению со штамповкой из обычного проката. Предусмотрено внедрение на машиностроительных предприятиях детале-прокатных станов. На Минском тракторном заводе стан для прокатки полуосей окупился за 5 мес.

Периодические профили изготовляют преимущественно поперечной и поперечно-винтовой (рис. 1У.5, в) прокаткой. Поперечная прокатка осу­ществляется на двух- и трехвалковых станах (рис. IV. 12, б). Поперечно­винтовая прокатка деталей с винтовой поверхностью (червяков, ходовых винтов, червячных фрез и т. п.) в 30—80 раз производительнее, чем наре­зание резьбы на токарно-винторезном станке, и обеспечивает экономию 10—30 % металла.

3. Производство гнутых профилей. Во многих случаях детали машин и конструкций из фасонных горячекатаных профилей имеют слишком большой запас прочности и оказываются чрезмерно материалоемкими, так как минимальная толщина стенок этих профилей 2—3 мм. Легкие тонкостенные с высокой жесткостью так называемые гнутые профили различной формы получают гибкой тонкой полосы на специальных про-филегибочных станах.

Изготовление гнутых профилей аналогично формированию заготовок сварных труб. При профилировании площадь поперечного сечения поло­сы остается неизменной, а меняется только его форма. При этом в резуль­тате холодной пластической деформации происходит упрочнение металла.

Получают гнутые профили открытого типа, иногда весьма сложной формы (полузакрытого и закрытого типа) (рис. IV.6, д).

Применение гнутых профилей обеспечивает уменьшение массы конст­рукций по сравнению с изготовлением их из горячекатаных фасонных профилей на 25—30 %.

Глава 4 прессование и волочение

§ 12. Прессование

1. Характеристика процесса. Прессование заключается в выдавлива­нии металла из замкнутого объема через отверстие в матрице. Профиль прессованного изделия соответствует сечению этого отверстия. Прессо­вание — высокопроизводительный и экономичный способ обработки металлов и сплавов, которым можно получать сплошные и полые про­фили (рис. IV. 13, а). Прессованные изделия более точны, чем катаные.

Прессование металла происходит в условиях всестороннего неравно­мерного сжатия (рис. ^.2, а). При этой схеме деформирования металл наиболее пластичен. Поэтому прессованием можно обрабатывать как пластичные, так и малопластичные сплавы: медные, алюминиевые, маг­ниевые, титановые, углеродистые и легированные стали и др. К недо­статкам процесса можно отнести значительные (иногда до 40 % от массы заготовки) отходы металла и интенсивный износ инструмента, особенно при прессовании сталей и других труднодеформируемых сплавов.

Прессованием получают прутки диаметром 5—250 мм, проволоку диаметром 5—10 мм, трубы с наружным диаметром 20—400 мм и толщиной стенки 1,5—12 мм и другие изделия. Благодаря гибкости, легкости пе­реналадки на изготовление другого профиля прессованием, по сравнению с прокатыванием, выгоднее изготовлять малые серии профилей.

2. Методы прессования. Исходной заготовкой для прессования явля­ется слиток или круглый прокат. Различают прямое и обратное прессо­вание.

При прямом прессовании (рис. IV. 13, б) направление выхода металла через отверстие матрицы 5 совпадает с направлением движения пуансона /, давление которого на заготовку 3 передается через пресс-шайбу 2. Часть заготовки, которая остается в контейнере 4, называют пресс-остатком. Масса его составляет обычно 8—12 % от массы слитка.

При прессовании труб заготовка сначала прошивается иглой 6 (рис. IV. 13, в), проходящей через полный пуансон /. При дальнейшем перемещении пуансона и пресс-шайбы 2 металл выдавливается в виде трубы 3 через кольцевой зазор между стенками отверстия в матрице 5 и иглой.

При обратном прессовании (рис. IV. 13, г) матрица 5 устанавливается в конце полого пуансона / и металл вытекает в направлении обратном перемещению пуансона. Этот метод характеризуется меньшими отхода­ми (масса пресс-остатка составляет 6—10 % от массы заготовки) и мень­шим усилием прессования, но из-за сложности оборудования он находит ограниченное применение.

Оборудованием для прессования служат горизонтальные и вертикаль­ные гидравлические прессы с усилием 3—250 МН с рабочим давлением жидкости до 40 МПа. В последнее время все большее применение (осо­бенно при производстве изделий из труднодеформируемых сплавов) находит гидропрессование — прессование металлов под непосредст­венным воздействием давления жидкости до 2000 МПа и выше.