Tehnologii moderne și producție
De când omul a învățat fierul, a început să caute modalități de a-l face mai puternic, mai fiabil și, în același timp, să-i dea forma corectă. Fierul de fier în stare rece a fost bătut cu un ciocan pentru a da metalului forma dorită și a îndepărta impuritățile din el. Apoi, pentru a rezolva mai ușor această problemă, am ghicit că l-am bătut în stare încălzită. Această metodă a fost denumită forjare la cald.
Forjarea este una dintre cele mai vechi metode de prelucrare a metalelor. instrumente de lucru ale unui fierar în trecutul îndepărtat au fost o nicovală, ciocan și instrument simplu: .. barbă, dălți, mistrii, etc. În secolul al XVI-lea. au existat ciocane care au fost conduse de energia apei în mișcare (acționare cu apă). Acest lucru a făcut posibil ca masa ciocanului (gândacul care se încadrează) să crească cu 10-15 ori - până la 400 kg. Forța de impact a unui astfel de ciocan a crescut în mod natural.
Odată cu apariția motoarelor cu aburi, s-au deschis noi oportunități pentru creșterea forței de impact a ciocanului. Aproape simultan cu locomotiva, sa născut un ciocan abur. Greutatea atacatorului său (uneori numită și o femeie) a atins deja câteva tone. Dar acest lucru nu a fost de ajuns! Toate dimensiunile crescânde ale produselor (puțuri de nave, butoaie de arme) au necesitat ciocane mai puternice.
Au existat prese care au stoarce lingouri de oțel mari și bine încălzite și acest lucru le-a dat forma corectă. În același timp (60-70 din secolul trecut) au apărut mori de laminare (vezi articolul "Metalurgia feroasă"). Dar prelucrarea forjelor nu și-a pierdut importanța. În zilele noastre, a fost dezvoltat. Forjarea nu numai că conferă metalului forma dorită, ci și îmbunătățește calitatea: face mai omogenă și mai puternică.
Arta incalzirii metalului
Procesul de forjare se bazează pe proprietățile naturale din plastic ale metalelor. Cu toate acestea, atunci când metalul este rece, aceste proprietăți sunt extrem de slabe. Prin urmare, pentru ca metalul să devină ductil, acesta este încălzit la o temperatură de peste 1000 ° C. Arta încălzirii unui metal este foarte complexă și subtilă. Cercul sau perforatorul știe că diferite grade de oțel (sau alte aliaje) necesită regimuri de temperatură diferite.
Metale - corpuri cristaline. Fiecare cristal este format dintr-un anumit număr de aranjate simetric și formează unele sau alte forme geometrice ale atomilor. Cristal din cub de fier. Atomii din acesta sunt plasați în două feluri. În unele cazuri, ele se găsesc în vârfurile și în centrul cubului, formând așa-numita lattice centrate pe volum, în altele - și în mijlocul fiecărei fețe. O astfel de zăbrele se numește față-centrat. În cel de-al doilea caz, atomii sunt plasați mai strâns decât în primul. Și cu cât atomii din cristale sunt mai apropiați, cu atât metalul este mai puternic.
Fierul poate locui în diferite state cristaline. Se schimbă cu încălzire sau, invers, când se răcește. Dimensiunea cubului însăși nu rămâne neschimbată: în unele cazuri fețele cubului sunt mai mari, în altele - mai puțin. Încă din 1868, omul de știință rus DK Chernov a determinat așa-numitele puncte critice (temperaturi) ale fierului, sub care se schimbă cristalele. Ulterior s-a dovedit că astfel de schimbări sunt caracteristice nu numai fierului, ci și altor metale.
Forjarea imbunatateste structura metalului. Cu cât atomii din cristale sunt mai aproape, cu atât metalul este mai puternic.
Tratarea metalelor prin presiune se bazează pe știința plasticității. Un rol important în dezvoltarea acestei științe a jucat oamenii de știință ruși N. Kurnakov, Bochvar, Frenkel, P. Davidenkov că lucrarea sa extins foarte mult ideea de eșec plastic de solide. Oamenii de știință sovietici au dezvoltat baza fizică și chimică a prelucrării metalelor din material plastic. Toate acestea facilitează sarcina principală: prin forjare, ștanțare la cald și la rece, obținem produse aproape finite de dimensiuni specificate.
Pentru a încălzi oțelurile de înaltă calitate, construiți cuptoare din mai multe camere, fiecare dintre ele menținând o anumită temperatură. Metalul rece este încărcat în prima cameră, temperatura fiind de 300-350 ° C. Apoi, după trecerea din cameră în cameră, metalul se încălzește treptat până la 1050-1250 ° C.
Lingourile foarte mari sunt încălzite în cuptoare mari cu o singură cameră. Sub (podea) în aceste cuptoare se culisează - lingoul intră în cuptor și se lasă după încălzire. La momentul încărcării, temperatura în cuptor este redusă la 300 ° C, după care crește treptat.
Din dispozitivul cuptoarelor depinde viteza și calitatea încălzirii metalului. Cuptoarele sunt focoase și electrice. Anterior, cuptoarele cu foc au lucrat deseori pe cărbune sau pe ulei, și pe fumuri de fum. Forajele moderne lucrează în principal pe gazele naturale. Acest lucru a îmbunătățit foarte mult condițiile de muncă. Chiar și condiții mai favorabile de lucru în cazul încălzirii forjate cu electricitate. Curenții de înaltă frecvență sunt utilizați pe scară largă în acest scop (a se vedea articolul "Prelucrarea prin curenți de înaltă frecvență").
Două metode de forjare a metalelor
Există două moduri de forjare - fără forjare și ștanțare.
Forjarea liberă se produce fie prin suflare pe ciocane, fie prin presiune pe presă.
Atunci când o țaglă lovitură liberă de forjare, care este necesar pentru a crea, a pus, fără fixare, pe un suport fix - nicovală peste care merge în sus și în jos ciocanul - percutorului. Coborând rapid și ridicând ciocanul, metalul preîncălzit este lovit. În același timp, metalul este aplatizat (spune Smith - fluxurile). Lățimea și lungimea piesei de prelucrat crește și grosimea scade. După ce piesa de prelucrat este strânsă pe o parte, aceasta este rotită cu 90 ° și retușată. Astfel de operațiuni sunt efectuate până când metalul are forma dorită, - forjarea este gata.
Aproximativ același proces de forjare liberă pe prese, numai pe ele piesa de prelucrat este prelucrată nu prin impact, ci prin apăsarea.
Forjarea liberă pe ciocane și prese poate manipula spații libere de orice masă - atât cele mai mici cât și foarte mari, până la 200 de tone, de exemplu forjarea turbinelor centralelor electrice uriașe. Cu toate acestea, în acest fel este imposibil să se producă detalii despre dimensiunile și formele exacte. Forjarea trebuie prelucrată apoi pe mașini, transformând o grămadă de metal în tavă. Adesea, se întâmplă și așa: forjarea este pusă pe mașină cu ajutorul unei macarale, iar piesa este deja ușor de îndepărtat manual. Pentru a transforma forjate în piese de dimensiuni și forme potrivite, este nevoie de o mare flotă de mașini-unelte, un număr imens de unelte.
Ștanțarea sub presă. Ștampila limitează fluxul liber de metal.
Pe ciocane de ștanțare, puteți procesa piese uriașe. Un "smith" mecanic - un manipulator - vine la persoana care să-l ajute.
"Puncte critice" Chernov (a și b): a - limita inferioară de încălzire a oțelului în timpul stingerii; b - limita superioară a încălzirii din oțel; a doua
punctul critic depinde de conținutul de carbon al oțelului; între x și c - temperatura de topire a oțelului de diferite grade.
Din ceea ce sa spus este clar că metoda de forjare liberă nu este cea mai bună; să recurgă numai atunci când este necesar să se facă unul sau un număr mic de piese identice. În producția de masă, de exemplu, în automobile, aeronave, instalații de construcție a autoturismelor, detaliile nu sunt falsificate, ci sunt ștampilate.
Ștanțarea este, în esență, aceeași forjare, dar aici "fluxul" metalului este limitat de forma - ștampila.
Ștampila este formată din două jumătăți. Jumătatea inferioară este fixată la nicovală, nemișcată, iar cea superioară este atașată de ciocan și se mișcă cu ea în sus și în jos. Metalul este așezat pe matrița inferioară. Sub impactul ciocanului, acesta umple cavitatea matriței, luându-și forma, deoarece "fluxul" metalului este limitat de pereții matriței. Blocurile obținute în acest fel se numesc perforări. În formă și mărime, ele sunt mult mai aproape de produs decât cele obținute prin forjare liberă. Deci, în prelucrarea ulterioară, mai puțin metal este scos în tavă.
Există și un alt avantaj: puteți șterge o parte mult mai repede decât să colageți. În timpul în care un ciocan obișnuit va mușca una sau două părți, un ciocan cu ștampila va face zeci, dacă nu sute, de piese.
În ceea ce privește ștampilarea este mai profitabilă decât alte metode, se poate judeca prin exemplul următor. Acum patruzeci de ani, când Moscova începea să facă mașini, arborii cotiți au fost sculptați dintr-o bandă de oțel. În același timp, aproximativ 2/3 din metalul rămas în chips-uri. Apoi arborii începu să se falsifice. Din forjările obținute prin forjare liberă, a fost necesar să se elimine numai 1/2 din metal. Acum, arborii cotiți sunt ștampilați. Pierderile au scăzut la 1/3. sunt încă minunate.
În ultimii ani, constructorii de mașini au început să aplice noi materiale de înaltă rezistență și foarte scumpe. Prin urmare, tehnologii din industria forjată s-au confruntat cu sarcina de a obține o ștanțare chiar mai precisă, astfel încât, atât în formă, cât și în dimensiune, Enes ar fi cât mai aproape de produse posibil. Această sarcină este rezolvată acum, iar într-o serie de fabrici se produce ștampilarea de precizie de dimensiuni mari.
De ce nu renunta la libera forjare la toate? Deoarece este dificil și scump să se facă o ștampilă: este făcut din oțel foarte puternic și foarte precis. Ștampilarea este utilizată în cazurile în care este necesar să se producă un număr suficient de mare de piese identice. Numai atunci costul de a face timbre justify.
Forjarea liberă este produsă de ciocane pneumatice cu abur și aer.
Cel mai simplu ciocan cu abur este format dintr-un cadru masiv, vârful căruia există un cilindru de lucru, dar este ,, piston se mișcă în sus și în jos (ca într-o pompă de bicicletă). La capătul pistonului este o tijă la care este atașată o femeie din oțel greu - un ciocan. Cilindrul din spațiul de sub pistonul, aburul de înaltă presiune este furnizat împreună cu -porshen tijă și Baba puternic comprimată creșterile de perechile piston deține un ciocan greu în poziția superioară.
Sticla încălzită este așezată pe o nicovală armată pe o bază de fontă sau oțel.
Totul e gata. Puteți începe forjarea. Aburul de sub piston este eliberat și injectat în spațiul de deasupra pistonului: femeia cade și lovește piesa de prelucrat. Deci, alternativ, lăsând și eliberând aburul, ridicați și coborâți femeia. Ea lovește piesa de prelucrat, o strânge. Sticla schimbă treptat forma, metalul "se răspândește".
Dar aici forjarea a fost terminată. Detaliul este fixat în lanțuri, macaraua se ridică și o duce departe. Aduceți imediat următoarea piesă.
Schema ciocanului pneumatic pentru forjarea metalului.
Ciocanele cu abur puternic sunt înlocuite treptat cu prese hidraulice. Capacitățile lor sunt în continuă creștere. Până de curând, forța maximă a preselor nu depășea 100 MN. Iar acum fabricile de forjare funcționează în fabrici sovietice cu un efort de 300-400 MN și mai mult. Bazele, pe care se bazează, pătrund adânc în pământ - pentru zeci de metri. Pentru a aduce astfel de prese în acțiune, sunt necesare motoare electrice de putere enormă.
Ciocanele forjate diferă puțin de ciocane pentru forjarea liberă. Când puncherul apasă pedala, femeia se ridică automat. O parte a metalului în timpul ștanțării curge în spațiul dintre cele două jumătăți ale matriței și se formează un burr care este apoi îndepărtat pe matrița de decupare.
Stampilele sunt cu o singură mână și cu mai multe fire (creeks sunt caneluri în partea inferioară, fixă a matriței, pe forma căreia depinde configurația piesei).
Când se lucrează la ștampila cu o singură mână, piesa de prelucrat, pregătită prin forjare liberă, trebuie mutată de la presă la presă, de la ștampilă până la ștampilă, până când ia forma dorită.
Și pe ștampila multifuncțională pentru doar câteva lovituri de ciocan, deplasând piesa de lucru din pârâul în curs, puteți face un detaliu complex.
Schema procesului de formare a unui metal prin explozie: deasupra formei se fixează o foaie de metal, în timp ce un exploziv este suspendat tocmai peste piesa de prelucrat. Explozia are loc în apă: distribuie uniform valul de explozie.
Unda de explozie presează metalul în matriță.
O varietate de ciocane de ștanțare - mașini de forjare orizontală. Ele sunt folosite pentru ștanțarea la cald a pieselor din tije: inele, bucșe etc.
Aceste mașini sunt, de obicei, multi-blocate. Ele constau dintr-o matrice și un pumn. Matricile de aici sunt 2 semicercuri metalice, iar pumnul este o tijă de oțel puternică. Prin alunecare, matricele (se mișcă orizontal, de unde și numele mașinii) fixează tija și dau astfel metalului forma dorită. În același timp, pumnul fixat pe un cursor special (care se mișcă și pe orizontală) pătrunde în această cavitate formată de matrice, împunge bara (tijă) și o taie.
Această metodă produce, de exemplu, inele pentru rulmenți.
Forajul modern este puțin asemănător cu smithii fabricilor vechi. Aburul, apa, aerul comprimat și energia electrică au eliberat persoana de munca grea. Persoana directă nu participă la formarea forjării sau ștanțării. Modernul fierar - mecanic cu o mașină de fierar sau chiar cu o linie automată de mașini de forjat. Astfel de linii, de exemplu, funcționează cu succes în fabricile de automobile. Ele fac arbori cotiți de motoare și alte părți complexe.
Pentru a face astfel de mașini, aveți nevoie de foraje uriașe. Acestea trebuie să fie făcute pe ciocane puternice prin forjare liberă. Aici, macara cu o "furculiță" uriașă trage lingoul din cuptor și îl transferă la nicovală ciocanului.
Fierari nu pot fi văzuți nicăieri. Dintr-o dată sună o sirenă. Pe o cale ferată largă, așezată peste span, o cutie metalică pe patru patine se apropie de ciocan. Acest așa-numit manipulator - un mecanic "smith". Un trunchi masiv de oțel este produs de peretele frontal. El apucă marginea lingoului, îl prindă, îl pune pe nicovală - ciocanul își începe lucrarea. Aici forjarea este gata, trunchiul o reia din nou și o îndepărtează cu grijă de ciocan. Cine conduce această lucrare a oțelului "Smith"? Mașinistul din cabina manipulatorului. Înainte de el este un tablou de bord cu butoane, pârghii, cu ajutorul lor conduce mecanismele ciocanului, mișcă lingoul. Manipulatorul a eliberat 7 oameni de muncă grea.
Căutarea de metode noi și mai sofisticate de a da metalei forma necesară a dus la ideea utilizării în acest scop a energiei unei explozii direcționate produsă în apă. Ștampilarea cu o explozie are un viitor minunat, pentru că se cade la egalitate
cele mai grele metale. Figura arată modul în care are loc acest proces tehnologic progresiv. O foaie de metal este fixată deasupra matriței. Între aceasta și forma se creează un vid. La o distanță exact calculată, o explozivă este suspendată deasupra foii de metal. Apoi, totul este scufundat în apă (apa distribuie valul de explozie mai uniform decât aerul). Există o explozie, iar valul de explozie împinge metalul în matriță cu o precizie surprinzătoare.
Apăsarea și aterizarea la rece
Ștampilarea se face și frig. În acest caz, se numește presare. Când este presat dintr-o foaie de metal sau plastic, tăiați (tăiați) piesa și apoi dați-o în matrițe speciale sau cu ajutorul mașinilor de îndoire a formei dorite. Deci, facem mai multe detalii - de la butoaie mici, până la corpuri de mașini și corpuri de avioane. Doar presele, desigur, folosesc diferite pentru aceste părți: pentru cutiile de gheață - chiar deasupra mesei obișnuite de noptieră, iar pentru panourile caroseriei - cu o casă cu două etaje.
Împreună cu presarea detaliilor din foaia din industria mecanică, se utilizează din ce în ce mai mult metoda de debarcare la rece - piesele sunt produse pe prese mecanice fără încălzirea spațiilor metalice. Prin această metodă, lățimea unei părți a piesei de prelucrat este mărită datorită înălțimii acesteia și invers. Astfel, din diverse metale și aliaje, precum și din materiale plastice, se pot face șaibe simple, șuruburi etc.
Metoda de debarcare la rece, datorită eficienței sale economice, deplasează din ce în ce mai mult prelucrarea mecanică a pieselor pe mașinile-unelte la instalațiile de construcție a mașinilor. Faptul este că atunci când piesele sunt abandonate cu frig, nu se formează așchii, așa că această metodă era poreclită încă fără deșeuri. De exemplu, mai devreme, pentru a face un șurub, a fost necesar să se efectueze 5-6 operații pe diverse mașini: frezarea, strunjirea, tăierea firului. Și de fiecare dată când sculpturile metalice erau atârnate de mașină. Și acum apăsați presa - și un bolt complet terminat pleacă.
Compania steeland.com.ua produce produse forjate ieftine pentru a alege de la.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: