Магнитно импульсная штамповка реферат

Обновлено: 28.06.2024

Кузнечное ремесло и кузнечное производство имеют многовековую историю. Человеку давно были известны простейшие кузнечные инструменты для ковки: молот, клещи и наковальня, а также и простейшее нагревательное оборудование — горн. Первая механизация процессов ковки относится к XVI веку, когда стали применять механические рычажные, вододействующие молоты, приводимые энергией водяного потока. При отсутствии гидроэнергии применялись копровые (падающие) молоты.

В 1842 году Джеме Несмит построил первый паровой молот, а в 1846 году Армстронг — первый паровой гидропресс. В том же XIX веке начали применять приводные механические и пневматические молоты, получили развитие кривошипные прессы и другие кривошипные кузнечно-штамповочные машины.

Штамповка и ее виды

Штамповка — процесс пластической деформации материала с изменением формы и размеров тела. Чаще всего штамповке подвергаются металлы или пластмассы. Существуют два основных вида штамповки — листовая и объёмная. Листовая штамповка подразумевает в исходном виде тело, одно из измерений которого пренебрежимо мало по сравнению с двумя другими (лист до 6 мм).

Примером листовой штамповки является процесс пробивания листового металла в результате которого получают перфорированный металл (перфолист).

В противном случае штамповка называется объёмной. Для процесса штамповки используются прессы — устройства, позволяющие деформировать материалы с помощью механического воздействия.

По типу применяемой оснастки штамповку листовых материалов можно разделить на виды:

штамповка в инструментальных штампах,

штамповка эластичными средами,

Рисунок 1 — Схемы штамповки на различных видах оборудования:

ручей штампа;
2 — облой;
3 — выталкиватель

Различают штамповку в открытых и закрытых штампах (рисунок 1).

В открытом штампе избыток металла выдавливается наружу (в облой), поэтому

заготовки можно нарезать с малой точностью на пресс-ножницах. При безоблойной штамповке весь металл расходуется на изделие, но появляется необходимость в точной дозировке металла, что возможно при резке заготовок на пилах.

Обработка металлов давлением (2)

. применяются так называемые комбинированные штампы. Для операций холодной штамповки необходимо использовать металлы и сплавы, которые обладают гибкостью, пластичностью, а также дешевизной. 2. Виды обработки металлов давлением Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на .

Фасонные штампованные детали получают окончательную форму в

чистовом штампе, а предварительную — либо в черновом (заготовительном)

штампе, либо на специализированном оборудовании (ковочных вальцах), либо свободной ковкой.

Горячая объёмная штамповка

Горячая объёмная штамповка — это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.

Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки.

Штамповка в открытых штампах

Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла — облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.

Штамповка в открытых штампах сопровождается образованием заусенца (облоя), который выполняет специальные технологические функции.

На рисунке 2 представлена схема штамповки в открытых штампах. Верхняя половина штампа 1 перемещается под действием усилия Р и давит на торцевые поверхности заготовки 5. Металл при этом деформируется в ручьях 6 штампа, образованного верхней 1 и нижней 2 половинами, и, заполняя его, вытекает в заусенечную канавку 3. Сформированная таким образом поковка 4 имеет по периметру заусенец (облой) 7. Для извлечения поковки из штампа служат штамповочные уклоны α , величина которых составляет 5-10о.

штамповка листовой металл

Рисунок 2 — Схема штамповки в открытых штампах

Открытая штамповка характеризуется следующими факторами.

Объем металла при ней — непостоянен. Следовательно, имеется часть металла, которая удаляется в отход. При этом должно соблюдаться условие

заг =Vпок + Vзаус,

Направление вытеснения металла перпендикулярно направлению движения штампа.

Заусенец (облой) создает противодавление, которое, увеличивая гидростатическое давление в штампе, обеспечивает заполнение угловых элементов ручья, при этом реализуется возможность регулирования заполнения штампа.

При открытой штамповке выделяют три основные стадии течения металла (рисунок 3): свободную осадку (рисунок 3,а); заполнение штампа (рисунок 3,

Разработка технологического процесса листовой штамповки

б) и выдавливание заусенца (рисунок 3, в).

На практике существует и четвертая (нежелательная) стадия, когда ручьи штампа заполнены, но поковка не выполнена по высоте (ее часто называют доштамповкой).

Постадийное изменение усилия штамповки представлено на рисунок 3, г.

Основной недостаток штамповки в открытых штампах — это большие потери металла на заусенец, которые зависят от массы и формы поковок и могут достигать 30 % и более. Кроме того, волокна металла при удалении облоя оказываются перерезанными, что существенно снижает качество поковок.

Заусенечную щель выполняют в виде специальной канавки. Она состоит из магазина (приемной части) и мостика (переходная часть от основнойполости штампа).

Магазин должен быть заполнен не более чем на две трети от своего объема, в противном случае возможна поломка штампа. Канавки (рисунок 4) выполняют двух видов:

для машин со свободным ходом (молот, гидропресс);
для машин с регламентированным ходом (кривошипные пресса).

Рисунок 3 — Схема стадий течения металла при штамповке: a — стадия свободной осадки; б — стадия заполнения штампа; в — стадия выдавливания заусенца

Рисунок 4 — Формы заусенечной канавки: а — для машин со свободным ходом;

б — для машин с регламентированным ходом

Стадии процесса штамповки в открытых штампах

На первой стадии происходит свободная осадка заготовки на величину DH1.В более сложных случаях свободная осадка сопровождается частичным выдавливанием в дополнительные углубления полости или прошивкой металла с образованием выемок в поковке.

С момента соприкосновения заготовки с боковыми стенками штампа начинается вторая стадия штамповки. Эта стадия штамповки завершается при обжатии на DH2.

На третьей стадии штамповки при обжатии на DH3 избыточный металл заготовки вытекает в канавку. Третья стадия штамповки характерна тем, что в это время заусенец выполняет свою основную технологическую функцию — закрывает полость штампа. При дальнейшей деформации сопротивление выходу металла в канавку возрастает вследствие уменьшения заусеничной щели. Так как сопротивление течению металла в незаполненные углы полости теперь меньше, чем в канавку, то к концу этой стадии ручей штампа оказывается заполненным.

На четвертой стадии происходит вытеснение избыточного металла из полости штампа. Обжатие совершается на величину DH4 (величину недоштамповки до размеров по чертежу поковки).

Наибольшее сопротивление деформации достигается именно на этой стадии.

Рисунок 5 — Стадии процесса штамповки в открытых штампах.

Список использованной литературы

Разработка технологии горячей объемной штамповки шестерни привода насоса

. Получение задания на курсовую работу 5-6 2. Написание пояснительной записки 6-14 2.1 Сущность обработки металлов давлением, в т.ч. горячей объемной штамповки 6-8 2.2 Характеристика . сцепления. Однако преимущества превосходят недостатки, зубчатые колеса широко распространены. Горячая объемная штамповка -, В качестве заготовок для горячей штамповки в подавляющем больши Конфигурация поковок .

1. Голенков В.А., Дмитриев А.М., Кухарь В.Д., Радченко С.Ю., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Специальные технологические процессы и оборудование обработки давлением. М.: Машиностроение, 2004. — 464 с.: ил.

— Ковка и штамповка: Справочник в 4 т.; Под ред. Е.И. Семенова и др. — М.: Машиностроение, 1987. — Т.2: Горячая объемная штамповка; Под ред. Г.А. Навроцкого. — 384 с.

— Брюханов А.Н., Ребельский А.В. Горячая штамповка. Конструирование и расчет штампов. М. Металлургиздат 1952г. 665 с. с илл.

Примеры похожих учебных работ

Разработка технологии горячей объемной штамповки шестерни привода насоса

. штамповочные уклоны. В курсовой работе рассмотрен метод получения заготовки горячая объемная штамповка для детали шестерня привода . зубчатые колеса широко распространены. Горячая объемная штамповка -, В качестве заготовок для горячей штамповки .

Объёмная штамповка

. от её начальной конфигурации и объёма. 1. Объемная штамповка Под объемной штамповкой понимают процесс, при котором металл заготовки . и многоручьевыми - для сложных. 1.2 Горячая объемная штамповка Горячая штамповка по сравнению с ковкой обладает рядом .

Горячая объемная штамповка

. не только объекты тяжелой и однообразной работы, но и работы по созданию и применению принципиально новых систем . затрудняет или делает неоправданной механизацию процессов горячей штамповки. Существует несколько способов повышения стойкости штамповой .

Обработка металлов давлением (2)

. и сплавы, которые обладают гибкостью, пластичностью, а также дешевизной. 2. Виды обработки металлов давлением Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида: для получения заготовок постоянного поперечного сечения .

Обработка металлов давлением (3)

Важной особенностью этого вида деформации является отсутствие разрушения. Конечно, разные металлы и их сплавы обладают различной способностью деформироваться без разрушения. Пластичность металлов оценивается величиной относительного удлинения .

Применение традиционных методов обработки металлов давлением связано с длительными сроками технологической подготовки производства и высокой себестоимостью изготавливаемых деталей, особенно при мелкосерийном их выпуске. Поэтому получили распространение высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов давлением с использованием энергии взрывчатых веществ газовзрывных смесей,сжатого газа и электричества.
Особенность этих импульсных методов заключается в высоких скоростях выделения энергии и передачи ее заготовке через передающую среду, которая одновременно выполняет роль одного из элементов штамповой оснастки (матрицы или пуансона).
При помощи импульсного деформирования листового металла можно выполнять глубокую вытяжку, пробивку, бортовку, формовку, клепку и др.Различные способы импульсной обработки имеют свою область рационального применения и не предназначены для полной замены традиционных методов обработки металлов давлением.
Штамповка взрывом применяется в основном для изготовления деталей большого габарита, когда применение прессового оборудования и штампов практически невозможно или экономически невыгодно.
Электрогидравлическая штамповка чащевсего используется для изготовления сложных деталей среднего габарита из труднодеформируемых металлов. В этих же условиях, но когда нецелесообразно в качестве передающей среда применять воду, используется магнитно-импульсная обработка металлов.
Ударная штамповка эффективна при изготовлении небольших партий деталей из листовых и цилиндрических заготовок сравнительно малого габарита.

1. Краткаяхарактеристика импульсных методов обработки металлов давлением

Высокоэнергетические импульсные метода обработки металлов давлением (ОМД) представляют собой процессы, сопровождающиеся тепловыми эффектами, силовыми воздействиями, появлением инерционных сил, ударных волн и дополнительных динамических напряжений. При этом происходит локализация зоны пластической деформации обрабатываемого материала и изменениеего физико-механических свойств.
Одной из основных характеристик импульсных методов ОМД является скорость деформирования обрабатываемого материала. Если при традиционных методах ОМД скорость деформирования составляет 0,3-1,5 м/с, а на ударных машинах - не более 5 м/с, то при импульсных методах она составляет 100 м/с и более.
Применение высокоэнергетических импульсных методов обеспечиваетвозможность использования большого запаса энергии энергоносителя при сравнительно небольшом его объеме, снижение стоимости оснастки, сокращение сроков ее проектирования и изготовления, резкое сокращение капитальных вложений (особенно для штамповки крупногабаритных деталей).
При штамповке взрывом создаются условия для направленного воздействия на объект необходимой силы, повышения точности размеров обрабатываемыхдеталей, в том числе из труднодеформируемых металлов и представляется возможность работать как в цеховых, так и в полевых условиях, а также в естественных и искусственных водоемах.
Однако указанные методы ОМД требуют соблюдения специальных мер по технике безопасности и разработки дополнительных мероприятий по снижению трудоемкости подготовительно-заключительных работ.
Характеристика импульсныхметодов ОМД приведена в табл.1.

При магнитно-импульсной штамповке электрическая энергия непосредственно преобразуется в механическую энергию, приводящую к деформации заготовки. Для штамповки заготовку помещают в сильное импульсное магнитное поле, создаваемое соленоидом с подключённой батареей конденсаторов. Под действием этого магнитного поля в заготовке возникают вихревые токи; взаимодействие индуцированного ими магнитного поля с магнитным полем соленоида и приводит к деформации. Процесс проходит за несколько десятков микросекунд.

Ковка

Ковка — это высокотемпературная обработка различных металлов (железо, медь и её сплавы, титан, алюминий и его сплавы), нагретых до ковочной температуры. Для каждого металла существует своя ковочная температура, зависящая от физических (температура плавления, кристаллизация) и химических (наличия легирующих элементов) свойств. Для железа температурный интервал 1250–800 °С, для меди 1000–650 °С, для титана 1600—900 °С, для алюминиевых сплавов 480–400 °С.

· ковка на молотах (пневматических, паровых и гидравлических)

При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками штампа. При деформации он приобретает форму этой полости (см. Штампование, Ротационная ковка).

При свободной ковке (ручной и машинной) металл не ограничен совсем или же ограничен с одной стороны. При ручной ковке непосредственно на металл или на инструмент воздействуют кувалдой или молотом.

Свободную ковку применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняется, завариваются так называемые несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.

Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании — молотах с массой падающих частей от 40 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2–200 МН (200–20000 тс), а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 т и более. Для манипулирования тяжёлыми заготовками при ковке используют подъёмные краны грузоподъёмностью до 350 т, кантователи и специальные манипуляторы.

Ковка является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. В массовом и крупносерийном производствах преимущественное применение имеет ковка в штампах, а в мелкосерийном и единичном — свободная ковка.

При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры.

1.Понятие о процессе резки металлов.Элементы резки.

Резка металла – это отделение частей (заготовок) от сортового, листового или литого металла. Различают механическую (при помощи ножниц, пилы, резцов), ударную (рубка) и термическую резку.

Газовая дуговая резка металлов - этоПроцесс дуговой резки используемый, чтобы разъединить металлы, расплавляя их высокой температуройдуги между непрерывным металлическим (потребляемым) электродом и заготовкой. Защитная атмосфераможет быть обеспечена за счет газа или газовой смеси.

РЕЗКА ПЛАЗМЕННАЯ- резка металлургических полуфабрикатов и готовойпродукции выплавленного металла в зоне резки под действием плазменной дугой; превосходит попроизводительности в 2-10 раз другие способы термической резки. Плазмообразующей средой дляплазменной резки является азот или воздух. Различают плазменную резку независимой плазменной струей иплазменной дугой прямого действия, когда разрезаемая деталь включена в электрическую цепь дуги.Плазменная резка обычно применяется для резки металлических изделий (преимущественно из цветных илегких металлов) небольшой толщины.

РЕЗКА ЛАЗЕРНАЯ- разделение металла выплавляемого его в зоне резкипод действием лазерного луча. Для лазерной резки используют как твердотельные, так и газовые лазерынепрерывного и импульсного действия. Лазерная резка обычно применяется для резки металлическихполуфабрикатов (преимущественно из цветных и легких металлов) небольшой толщины.

ЭЛЕКТРО-ДУГОВАЯ РЕЗКА -резка металлов расплавлением их в месте резки электрич. дугой;при этом расплавл. металл удаляется подаваемой струёй воздуха. Применяется для обработки деталей изнизкоуглеродистой и высоколегир. стали и чугуна.

Импульсная (высокоскоростная) резка металлов и сплавов — вид обработки материалов давлением,сущность которого заключается в использовании потенциальной энергии энергоносителя для разгонаподвижных частей машины (МИР, машины импульсной резки), кинетическая энергия которых расходуется навнедрение в металл встречно движущихся с большой скоростью ножей-пластин в плоскости,перпендикулярной оси заготовки, находящейся в неподвижном состоянии или в движении.

Порошковая резка - Химическая резка под флюсом иПорошковаярезка металлов.

2.Электродуговая резка металла. Сущность и особенности.

При строжке электрод располагают под углом 30—45° к поверхности металла и, перемещая его рабочим концом вперед, несколько углубляют дугу. Глубина канавки, при строжке, зависит от величины тока, скорости резки и угла наклона электрода. Чем круче наклон электрода, тем глубже выплавляемая канавка. При необходимости получения уширенных канавок концу электрода сообщают поперечные колебания. Диаметр электрода выбирают на 2—4 мм меньше ширины выплавляемой канавки. Строжку применяют для удаления деффектов, для снятия определенного слоя металла.

Электродуговая резка металла производится при помощи тепла электрической дуги, расплавляющей металл в местах разреза. Этим способом можно разрезать чугун, сталь, медь. При дуговой резке применяют угольные или металлические электроды, покрытые специальной обмазкой. Поверхность разреза металла при этом способе получается грубая, неровная. Аппаратура при дуговой резке применяется та же, что и при сварке.

Электродуговая резка металла имеет применение в тех случаях, когда газовая резка невозможна или когда отсутствует необходимое оборудование. Ее применяют при разрезании стали, чугуна и цветных металлов.

Электродуговая резка металлов позволяет разделять их на части путем выплавления металла в месте реза угольными или металлическими электродами.

Электродуговая резка металла используется в тех случаях, когда газовая резка невозможна или когда отсутствует необходимое оборудование. Ее применяют при разрезании стали, чугуна и цветных металлов.

Электродуговая резка металлов осуществляется путем выплавления металла в месте реза угольными или графитовыми электродами диаметром 12 - 25 мм или металлическими с толстой обмазкой.

Электродуговая резка металла основана на расплавлении металла с удалением его из места реза за счет механического давления сварочной дуги и собственного веса расплавленного металла.

Электродуговая резка металла применяется в тех случаях, когда газовая резка невозможна или когда отсутствует необходимое оборудование. Ее применяют при разрезании стали, чугуна и цветных металлов.

Электродуговая резка металлов выполняется металлическим плавящимся электродом, угольным электродом и неплавящимся вольфрамовым электродом в защитной среде аргона.

Электродуговая резка металлов выполняется металлическим плавящимся и угольным электродами или неплавящимся вольфрамовым электродом в защитной среде аргона.

Электродуговая резка металлов выполняется металлическим плавящимся электродом, угольным электро-до м и неплавящимся вольфрамовым электродом в защитной среде аргона.

3.Изменения структуры и свойств стали при термообработке.

Внутренние напряжения, возникшие в результате обработки, ухудшают в большинстве случаев эти свойства. Далее при гальванической обработке необходимо учитывать возможные изменения структуры стали, вызванные термической обработкой (закалкой, цементацией, отпуском и др.), так как характеристики прочности гальванически обработанных материалов почти во всех случаях с повышением напряженности структурной решетки ухудшаются. Кроме перенапряжений структурной решетки, обусловленных термической обработкой, к внутренним напряжениям приводят также нарушения в строении материала, вызванные местными пороками, посторонними включениями и т. д. Изменение структуры материала может быть вызвано имеханическими нагрузками от наклепа в процессе изготовления. Так, изготовленный с помощью холодной обработки корпус (например, отражатель прожектора) из относительно однородной а-ла-туни испытывает большие внутренние напряжения, вызванные растяжением его структурной решетки, которые отрицательно влияют на строение и технологические свойства покрытия. При напряженном режиме обработки также возникают внутренние напряжения, которые как по величине, так и по направленности мало изучены. При больших давлениях резания обрабатываемаяповерхность подвергается холодной деформации и наклепу. Наклеп поверхности, происходящий при шлифовании с чрезмерно большой подачей, дополненный местным перегревом, приводит иногда к шлифовальным трещинам, вызванным неподдающимися учету нагрузками, и почти всегда вредно действует на последующую гальваническую обработку.

Легирующие элементы, оказывая влияние на полиморфизм железа и превращения в стали при термической обработке, а также вызывая изменения фазового состава и структуры, оказывают существенное влияние на механические и эксплуатационные свойства сталей.

Теоретическое значение таких диаграмм заключается в том, что они хотя и охватывают меньший опытный материал в сравнении с диаграммой сплавов железа с углеродом, так как для сталей с неодинаковым содержанием углерода и разных марок они различны, но зато содержат чрезвычайно важный фактор времени. Диаграммы изотермического превращения аустенита дают картину всех изменений аустенита (кинетику его превращения) при разных температурах, позволяют в наглядной форме объяснить происхождение и природу структур, получаемых при термической обработке. Они выявляют влияние температуры превращения на структуру и свойства стали. Эти диаграммы позволяют оценить действие величины зерна и легирующих элементов на превращение аустенита, глубину прокаливаемости, микроструктуру, механические идругие свойства стали. Наконец, они служат обоснованием теории термической обработки стали.

Лучше всего о прокаливаемости и поведении стали при термической обработке можно судить по диаграмме изотермического превращения аустенита. Диаграмма изотермического превращения аустенита дает общую характеристику стали данной марки, позволяет судить об изменениях, происходящих при термической обработке, и помогает объяснить происхождение и природу структур, полученных при закалке. Однако построение диаграммы изотермического превращения аустенита требует проведения длительных испытаний по довольно сложной методике. При этомопределение точек у перегиба кривой начала превращения на диаграмме изотермического превращения вблизи оси ординат недостаточно надежно и точно для неглубоко прокаливающихся сталей.

Читайте также: