БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (КУ)

Для увеличения пластичности при обработке давлением часто применяют нагрев, что позволяет снизить усилия в 10—15 раз по сравнению с обработкой холодной заготовки, а также избежать появления трещин и сократить время операции. В качестве нагревательных устройств в К.-ш. п. используют печи: пламенные (камерные и методические) и электрические (с нагревательными элементами и индукционные).

Основные способы обработки металлов, применяемые в К.-ш. п., характеризуются состоянием исходного материала (прокат, слиток, лист и т. д.), оборудованием (пресс, молот), инструментальной оснасткой и технологическими приёмами. По этим признакам различают: ковку (преимущественно с нагревом), объёмную и листовую штамповку (горячую и холодную), прессование (главным образом с нагревом).

Ковка— способ обработки металлов, характеризующийся тем, что течение материала в стороны, как правило, не ограничено инструментом — штампом. Ковкой получают изделия массой до 200 т. Ковка применялась ещё до освоения выплавки железа из руды, поковки из метеоритного железа производили вручную в 4—3 тыс. до н. э. В современном К.-ш. п. ковку ведут вручную или на машинах: молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг и ковочно-гидравлических прессах с усилием от 2 до 200 Мн (200—20000 тс ) . Заготовки деформируются непосредственно верхним бойком штампа или простейшими приспособлениями, кузнечным инструментом. Для перемещения тяжёлых заготовок (до 350 т ) и инструментов используют мостовые и поворотные подъёмные краны, кантователи, манипуляторы ( рис. 1 ). Ковкой получают детали из слитков или проката.

Штамповка— способ обработки металлов давлением, при котором течение металла ограничено поверхностями полостей и выступов штампа. Верхняя и нижняя части штампа образуют замкнутую полость по форме изготовляемой детали — штамповки. В зависимости от формы заготовки (лист, прокат и т. д.), оборудования и технологических приёмов различают объёмную штамповку и листовую штамповку. Кроме того, штамповку можно осуществлять с нагревом и без нагрева. Прообразом штамповки можно считать чеканку монет. Широкое применение процесса штамповки началось в конце 18 — начале 19 вв. в связи с переходом на промышленный выпуск изделий, в частности первый патент на изготовление штампованием латунных гильз был выдан в 1796 (Германия). С появлением паровых машин на штамповочных прессах стали осуществлять различные пробивные и вырубные операции, например пробивку отверстий под заклёпки. Наибольшее развитие штамповка получила в середине 20 в. с ростом серийного и массового производства в приборо- и машиностроении, радиоэлектронной промышленности и др. отраслях, т. к. является в десятки раз производительнее ковки. Штампованные детали имеют в 2—3 раза меньшие припуски на обработку, чем кованые, т. е. выше процент использования металла. Штамповку осуществляют на молотах с массой падающих частей 0,5—30 т, криво-шинных горячештамповочных прессах с усилием от 6 до 100 Мн (600—10000 тс ) , гидравлических прессах с усилием до 750 Мн (75000 тс ) , горизонтально-ковочных машинах, кузнечно-штамповочных автоматах, гидровинтовых пресс-молотах. Чтобы сократить отход металла, уменьшить последующую обработку применяют безоблойное штампование. При горячей штамповке на молотах окалина удаляется в промежутках между первыми ударами. На прессах штамповку выполняют за один ход. В связи с этим применяют т. н. безокислительный нагрев заготовок (обычно прокат), например в индукционных печах. Это обеспечивает получение изделий почти без окалины. Труднодеформируемые материалы штампуют, как правило, на гидравлических прессах в штампах, нагретых до температуры обрабатываемого материала (например, для титановых сплавов до 800 °С), — т. н. изотермическая штамповка.

Для обеспечения более высокой чистоты поверхности, большей точности размеров изделия применяют холодную штамповку, процесс которой аналогичен горячей штамповке, но исключает нагрев.

Листовая штамповка — способ получения тонкостенных изделий плоской или пространственной формы. Тонколистовой материал (до 4 мм ) штампуют без нагрева, толстолистовой (свыше 4 мм ) — с нагревом. Получаемые этим способом детали имеют точные размеры и обычно не нуждаются в дальнейшей обработке резанием. В мелкосерийном и серийном производствах применяют универсальные машины и оснастку; в крупносерийном и массовом производствах используют многооперационные штампы. Штамповку выполняют на кривошипных прессах с усилием 63—50000 кн (6,3—5000 тс ) , с числом ходов от 5 до 15 в мин, на листоштамповочных автоматах с усилием 50—40000 кн (5—4000 тс ) , с числом ходов до 120 в мин, на гидравлических вытяжных прессах с усилием от 8 до 200 Мн (800—20000 тс ) . В массовом производстве особое значение при листовой штамповке приобретают использование комбинированных штампов, механизация и автоматизация целых участков, автоматические линии ( рис. 2 ).

При производстве однотипных деталей из листа (толщина алюминиевого листа 1,5—2 мм, стального — 0,5—0,6 мм ) , в частности в авиационной промышленности, большое распространение получила т. н. штамповка резиной, позволяющая удешевить инструмент, упростить конструкцию пресса. На гидравлическом прессе простого действия укрепляется подушка из резины или др. упругого материала в металлической коробе, установленном на подвижных частях пресса. Нижний боёк штампа имеет форму штампуемой детали. Пока штампуются одни детали, подготавливают новые заготовки.

При гидравлической вытяжке, являющейся также разновидностью листовой штамповки, деформирование заготовки осуществляется непосредственно жидкостью.

Прессование— способ получения изделий из различных профилей, прутков, труб и др., при котором заготовка, помещенная в специальный контейнер, выдавливается из него пуансоном (пресс-штемпелем) через отверстие в матрице, имеющее форму (очертания) будущего изделия. Осуществляется на гидравлических прессах с усилием до 200 Мн (20000 тс ) . Прессование получило распространение с 60-х гг. 19 в., хотя первый патент на гидравлический пресс был выдан в 1797 (Великобритания). Прессованные изделия имеют высокую точность размеров и в большинстве случаев практически не требуют последующей механической обработки. Установка инструмента проста, что позволяет быстро переналаживать оборудование для изготовления различных изделий.

Новые способы обработки металлов. В50-х гг. 20 в. разработаны и начали успешно внедряться в К.-ш. п. принципиально новые технологические процессы, позволяющие обрабатывать труднодеформируемые материалы (жаропрочные стали, титановые, молибденовые, вольфрамовые и др. сплавы).