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.
