Первинні гарячі об'ємні перетворення Виробництво металургійних напівфабрикатів 1
Металургійні технології Вихідний матеріал: Литий злиток Ковальський злиток (майже квадратний переріз) Попередньо прокатний злиток (злегка плоский) Листовий злиток (плоский) Безперервно литий злиток або смуга Набагато менший за попередній перетин (наприклад, 120x120 мм) Розміри змінюються як потрібно 2
Реконструкція початкових форм Гаряче формування Ковальські злитки Стрижні Циліндричні дроти Круглі злитки Попередньо прокатні злитки Профільні сталі Рейки Листові злитки Пластини Смуги Холодне формування Холоднотягнуті прутки Проводи Безшовні труби Холоднокатані листи Зварні труби закриті
Огляд технологій 4
Металургійні процеси формовки Прокат ковки Безшовне виробництво труб Виведення штанги, дроту та труб Прес і штампування труб Це всі процеси гарячого формування (температура перекристалізації вище) 5
Прокат (1) Поздовжнє прокатування листа або смуги Профіль (наприклад, круговий переріз) 6
Геометричні умови прокатки 7
Компоненти прокатки роликових дуетних тріо в кварто 8
Прокатне обладнання (поздовжнє) 9
Ряди роликів Послідовні кроки формування переважно виконувати на вирівняних стійках, в цьому випадку налаштування роликів слідують одна за одною відповідно до плану схуднення. 10
Безперервне лиття та прокатка Економічний новий процес прокатування смуг безпосередньо з безперервно литої тонкозернистої смуги 11
Поперечна прокатка Матеріал, що підлягає прокатці, обертається між валками. За допомогою цього методу плечі та шпильки можуть формуватися на довших брусках 12
Похила прокатка Між двома циліндрами, що обертаються, розміщеними під кутом, заготовка обертається і рухається в осьовому напрямку, наприклад, прокат ниток та виготовлення труб Маннесмана (див. Далі) Прокат різьби (холодний) 13
Принцип кування: Формування або пресування (повільний тиск) вище температури перекристалізації Типи: Кування та відлік Кування 14
Пакування формувальної ковки Інструмент лише частково контактує із заготовкою, яку потрібно сформувати, за допомогою простих інструментів, придатних для грубої попередньої обробки Ущільнювальний набряк Кругла ковка 15
Патентна ковка заготовок 16
Заглиблене кування Гаряче формування відбувається в закритій порожнині, це поглиблення Задирковий канал влаштований навколо розділової площини поглиблення, що, з одного боку, перешкоджає відтоку матеріалу, а з іншого боку приймає надлишок матеріалу 17 Площини перпендикулярні до площини поділу на кілька градусів.
Приклад: кований шатун Заготовка: ущільнення натяжкою Попереднє кування Готова форма, кругла задирка 18
Приклад: Завершення заготовки різальним ключем, зачищення заготовки Заготовка заготовки 19
Приклад: Різання клапана Попереднє виготовлення з електричним набуханням Обробка, зняття задирок заготовки 20
Ковальські операції 21
Конструкція кованої деталі Добре розроблена кузня враховує після механічної обробки, наближає форму і розмір готової деталі в межах необхідного запасу міцності та забезпечує економічне кування. 22
Приклад: вал Готова частина 23
Приклад: вал Ковальський вал з додаванням різання, бічним перекосом і радіусами округлення 24
Зенковка молотка з декількома порожнинами 25
Горизонтальний ковальський верстат Цей метод може бути використаний для формування без задирок Підходить для кування складних форм Потоплені половини Поточний варіант холодного формування також відомий 26
Кування кочення Заготовка розміщується в порожнинах, утворених на мантії обертової пари роликів у порядку формування, при одному обертанні пари роликів відбувається етап формування 27
Виробництво безшовних труб (1) Вважається особливим поперечним процесом прокатки Тиск обертових циліндрів, розміщених під кутом, призводить до розтріскування внутрішньої частини штока, а оправка розширює отвір 28
Безшовне виготовлення труб (2) Процес виробництва труб Пробивання між похилими циліндрами (також зване процесом Маннесмана) Подальше формування т.зв. На роликових котках це процес, подібний до ковальського прокатування. Кінцевий розмір на машинах для волочіння труб 29
Принцип волочіння стержня, дроту та труб Витягнення труби для волочіння бруса Всі операції в конічній порожнині Витягування дроту можна розглядати як нескінченне волочіння прутка 30
Ескіз машини для волочіння стрижнів Конічний інструмент для волочіння Стенди для волочіння ланцюга Стрижні формуються в кілька етапів, встановлення занадто великої ваги призведе до розриву намальованого перерізу. 31
Екструзія прутка та профілю Стрижень або профільний матеріал екструдуються під високим тиском з гарячої заготовки, розміщеної в нагрітій матриці. Це також формується в конічній порожнині, але конус може також формуватися з потоку матеріалу. 300400 C o (рейки, профілі) 32
Варіанти екструзії бруса Пряме або пряме екструзійне непряме або зворотне екструдування 33
Екструдовані профілі 34
Гідростатичне екструдування Заготівля видавлюється з порожнини рідиною для перенесення тиску, що використовується для обробки важкоекструдованих металів 35
ВИБІР - Ливарні технології
Блок, відходи, рідкий метал Ливарний Формований напівфабрикат/готовий продукт Під час лиття: розплавлений метал заливається у форму у порожнині відповідної форми. Форма і розмір замороженого виливка визначається формою. Застосовність: індивідуальне, серійне та масове виробництво Ливарні матеріали: сталь, чавун, легкі та кольорові метали, Лиття у втраченому вигляді Ливарні технології Лиття у постійному вигляді - Лиття піском - Лиття під тиском - Формування оболонок - Лиття під тиском - Керамічне формування - Відцентрове лиття - відцентрове лиття
Підготовка металевого сплаву Конічна піч Опір нагріта тигельна піч
Лиття з піску Найвідоміший та широко використовуваний процес лиття. Форма: порожнина, що відповідає формі деталі, є негативом деталі. Матеріал форми: 8-15% глинястий кварцовий пісок + в'яжучі речовини та добавки Зразок: для формування порожнини форми, позитивний для готового виливка, матеріал: дерево, пластик, метал Серцевина: для формування порожнин виливка, матеріал: тепло -стійка піщана суміш, стрижневі опори для форми через штуцери, складні виливки можна розділити
лиття за кресленням розділеного візерунка половина шафи прес-форми з шафи прес-форми, зібраної для виливки виділеного (сирого) лиття пісок операції лиття
d Принцип подачі виливків
Формування та лиття
Частково оброблений Гальмівний блок, матеріал: листовий графітовий чавун З'єднання вала, матеріал: сфероїдальний графітовий чавун Штифт, матеріал: Sr63 Піщані чавунні деталі
Формування оболонки Зразок виготовлений з металу, на якому випалюється кірка безглинистого піску та синтетичної смоли (пластина зразка нагрівається до 250 280 o C, фіксується в резервуарі для формувального матеріалу, а потім перевертається на 180 o). Ця оболонка затверділа при 300 С o (зшивання), утворюючи половину форми, а потім виготовляє другу половину. Насіння готують у насіннєвій коробці подібним способом. Дві половинки складають (складають), поміщають у формову шафу, оточену піском, і деталь виливають. Перевага: більш точна, ніж піщана форма.
Оболонка, що утворює багаторазовий малюнок, одноразова форма, велика кількість штук, невеликий розмір
Приклад деталей, утворених оболонкою
Формування кераміки Це також процес формування оболонки. Формувальна суміш: вогнетривка, шламоподібна маса дрібнозернистого цирконієвого борошна, глинозему та кварцового піску, змішаних із сполучною. В’яжуче: гідролізований етиласилікат. Потім цю суміш, наносячи на зразки, нагрівають полум’ям (видалення спирту) і відпалюють при 1000 ° С (зерна кварцу злипаються під дією етиласилікату), а потім формують. Після формування відбувається лиття, подібно до лиття з оболонки.
Переваги: великі точні виливки хитромудрої форми можуть бути виготовлені з важколитих металів (наприклад, інструментальної сталі).
Точне лиття Зразок виготовляється з воску, який отримують пресуванням у металеву форму. Зразок воску занурюють в етилсилікатний кварцовий пісок і покривають сушать на зразку, сушіння соусом проводять до необхідної товщини стінки. Потім віск розплавляють із скорченої форми при температурі від 180 до 200 ° C, а форму випалюють при температурі від 900 до 1050 ° C, і форма застигає (кераміка) в результаті високої температури. Форма оболонки поміщається у формувальну раму, простір між оболонкою та формою заповнюється кварцовим піском. Переваги: можна виготовити хитромудрі форми, порівняно невеликі, точні виливки
Процес точного лиття
Прецизійні литі деталі та скульптури
Лиття під тиском Лиття в міцну форму є більш продуктивним процесом, ніж лиття з піску. Фігури з точною формою та розміром, гладкою поверхнею та тонкою структурою тканини можуть бути виготовлені великими серіями. Форма: металева форма з листового графітового чавуну або гарячетвердої інструментальної сталі. Методи лиття під тиском: Гравітаційне лиття під тиском Лиття під тиском Виливка під тиском низького тиску
Гравітаційне лиття під тиском Форма багаторазового використання, велика кількість штук, складної форми, середнього розміру. Наприклад, лиття поршнів, фітингів, деталей електричних машин
Рідкий метал пресується у форму екструзією, що робить наповнення форми більш сприятливим. Існують горизонтальний і вертикальний варіанти. Лиття під тиском
Розплавлений метал пресується у форму повітрям під тиском від 0,02 до 0,05 МПа.Метал зазвичай нагрівається в індукційній печі, наприклад: автомобільні колеса, картери, дрібнозернисті, тверді виливки. Лиття під тиском низького тиску
Гравітаційне лиття під тиском (металеві штампи, піщані стрижні)
Приклад лиття під тиском під тиском Блок двигуна Металевий штамп, піщані стрижні Складні, високоякісні виливки
Лиття під тиском Форма та точне лиття за розмірами (± 0,02 мм, хороша якість поверхні). Розплав пресується в матрицю під високим тиском (7-100 МПа) і придатний для виробництва виливків складної форми та/або тонкостінних (1-3 мм) з хорошими механічними властивостями. Це можна розглядати як вдосконалений механізований варіант лиття під тиском. Є дві версії: гаряча камера та лиття в холодній камері. Машини з гарячою камерою застосовуються для лиття сплавів з низькою температурою плавлення (Sn, Pb, деякі сплави Mg та Zn). Термофіксатор є частиною машини, дозатор занурений в метал. У машинах з холодною камерою плавильна піч розташована поза обладнанням і в основному використовується для виробництва виливків з алюмінію та магнію. розплавлений метал подається в тискову камеру за допомогою ливарної ложки.
Принцип лиття під тиском a) лиття в гарячих камерах b) лиття в холодних камерах
Лиття під тиском гарячої камери (тиск встановлюється за допомогою газу або поршня)
Лиття під тиском у холодну камеру втискається поршнем у металеву форму) (a
Відлиті деталі
Відцентрове лиття Форма (металева або піщана форма) обертається (200 1400 об/хв), рідкий метал притискається до стіни відцентровою силою під впливом затвердіння. Процес придатний для виробництва симетрично виливних виливків (труб, циліндрів, кілець). Відомі варіанти вертикальної та горизонтальної осей. Виливка також може бути виготовлена з твердих, без пор, шаруватих композитних виливків (сталь + зносостійкий сплав). Перевага: не потрібно сердечник, вхідний отвір і живильник.
Відцентрове лиття у форми для піску Одноразова форма, тіло обертання
Відцентрове лиття у форму Багаторазова форма, виготовлення корпусу обертання, внутрішня порожнина без серцевини
Порошкова металургія Виробництво та переробка металевих порошків
Процеси порошкової металургії 1. Виробництво порошків металів (кольорових металів, сплавів, металоїдів) 2. Класифікація, змішування, легування металевих порошків 3. Порошкове пресування 4. Усадка 5. Доочистка
Чому порошкова металургія економічна? Можна виробляти метали та сплави, які неможливо отримати звичайними методами. Властивості компонента можуть варіюватися в дуже широкому діапазоні (наприклад, пористість, провідність тощо). При формуванні звичайних металів також може бути досягнута майже кінцева форма .
Сировина Порошки кольорових металів (Fe, Cu, Ni, Ti, Co, W, Mo та ін.) Сплави (швидкорізальна сталь, бронза, нержавіюча сталь та ін.) Феросплави (наприклад, феромарганець, ферохром) -металеві порошки (графіт, карбід металу, оксиди металів тощо)
Виробництво порошкоподібної сировини Механічне подрібнення Подрібнення Механічна атомізація металу Відновлення в атмосфері газу Карбонільний процес Електроліз
Приклад: Розпилення металу
Форма та розмір порошків Порошки різної форми та розміру формуються відповідно до способу виробництва порошку Діапазон розмірів: 0,001 1 мм Форми: сферично витягнуті нерегулярні пористі
Обробка металевих порошків Класифікація (за формою та розміром) Змішування (включаючи різні порошки) Добавки (переважно мастильні матеріали завдяки кращому стискуванню) Призначення: Склад відповідно до потреб застосування Більш сприятливі властивості в кінцевому продукті
Розподіл щільності екструзії більш рівномірний, ніж двонаправлена екструзія, ніж односпрямована екструзія. Отримана заготовка крихка, крихка
Вплив параметрів стиснення на властивості (1) Функції густини порошку, функції щільності тиску: - оптимальний розподіл порошку за розмірами збільшує щільність (суміш грубого та дрібнодисперсного порошку) - чим вище тиск стиснення, тим вища щільність> це збільшує міцність і модуль пружності
Вплив параметрів екструзії на властивості (2) Щільність Щільність кольорових металів Властивості кінцевого продукту Міцність Провідність Екструдована щільність продукту Подовження Екструзійний тиск Щільність
Усадка або спікання Його метою є з’єднання частинок порошку При високих температурах, в спеціальній атмосфері, для більш тривалого процесу Кінцевий результат: міцність, щільність (зменшується пористість), утворюється однорідна структура.
Усадка: технологічні параметри Температура: Однокомпонентний порошок: Т = 0,65 0,75 Т Розплав Багатокомпонентний порошок: розрахований відповідно до точки плавлення основного компонента Час займання: 0,5 8 годин Атмосфера: вакуум, нейтраль або редукція Процеси: дифузія, зміни за структурою матеріалу, злиттям пор
Процеси під час усадки Щільність Міцність Пластичність Час запалення Стиснутий шматок Містки між частинками Частинки сходяться Пори зникають
Подальша обробка спечених продуктів Калібрувальна екструзія: підвищує точність розмірів Холодний потік, ущільнення: змінює форму та збільшує міцність Просочення пористих деталей: стискає, змащує пори підшипниками Іноді ріжеться
Застосування: Виробництво високошвидкісних порошкових металургійних сталей (1) а.) Б.) А.) Порошкові металургійні б.) Розподіл карбіду звичайної швидкорізальної сталі
Застосування: Порошкові металургійні швидкорізальні сталі Процес обробки. Виробництво високоефективних заготовок інструменту (наприклад, штампувального інструменту) (2)
Застосування: Твердосплавні пластини Твердосплавні пластини виготовляються з порошку карбіду вольфраму та титану, порошкової металургії кобальтового сполучного речовини. Вони використовуються для виготовлення високоефективних ріжучих вставок.
Приклади (1) кільцеподібні деталі
Приклади (2) різних компонентів
Приклад: виробництво зубчастих коліс Різання Кування Токарне прорізування Зерновий процес металургійної роботи Порошкове металургійне виготовлення Зуби Вихід матеріалу: 86% Вихід матеріалу: 31%
Область застосування Може використовуватися замість лиття, кування, холодного потоку Значна економія матеріалу порівняно з різанням Існують обмеження форми (підрізання, відсутність гострих кутів)
Приклад: Шатун Способи виробництва: Кування конструкційної сталі Виливка сфероїдального графітового чавуну Порошкова металургія виробництво низьколегованого порошку заліза Порівняння: Вартість матеріалу Виробнича вартість з точки зору властивостей
Шатун для порошкової металургії Порошок: порошок заліза, виготовлений з розплавленого металу методом напилення. Обробка порошку: графітова добавка + мастило стеарат цинку Екструзія: стиснення 2,5: 1 до щільності 80% Усадка: при 1120 C o протягом 30 хвилин у відновлювальній атмосфері, пористість 3 5% спочатку): Porsche 928 (двигун V8) 1976 Toyota Camry (4 циліндри 1,9 л) 1981
Порівняння: 3 типи заготовки шатуна Кована лита порошкова металургія Вартість матеріалу Хороша Хороша Середня 5 5 3 Вартість попереднього виготовлення Середня 3 Хороша 5 Погана 1 Вартість обробки Погана 1 Середня 3 Хороша 5 Міцність Хороша Середня Хороша 5 3 5