Transformări primare de volum fierbinte. Fabricarea produselor metalurgice semifabricate

Transformări primare de volum la cald Producerea de produse semifabricate metalurgice 1

Tehnologii metalurgice Material de pornire: Lingot turnat Lingot de forjare (secțiune aproape pătrată) Lingot pre-laminat (ușor plat) Lingot de tablă (plat) Lingot sau bandă turnată continuu Cu o secțiune mult mai mică decât precedentele (de ex. 120x120 mm) Dimensiunile se modifică după cum este necesar 2

Reconstrucția formelor inițiale Formare la cald Lingouri de forjare Tije Sârme cilindrice Lingouri rotunde Lingouri pre-laminate Oțeluri profilate Sine Lingouri din tablă Plăci Benzi Formare la rece Bare trase la rece Firuri Tevi fără sudură Foi laminate la rece Tevi sudate, închise

Prezentare generală a tehnologiei 4

Procese de formare metalurgică Forjare prin laminare Producție fără sudură a țevilor Presare bare, sârme și țevi Presare bare și țevi Toate acestea sunt procese de formare la cald (temperaturi de recristalizare mai mari) 5

Rulare (1) Rularea longitudinală a unei foi sau a unei benzi Profil (de ex. Secțiune circulară) 6

Condiții geometrice de rulare 7

Roller duo trio quarto rolling arrangements 8

Echipament de rulare (longitudinal) 9

Rânduri de role Etapele succesive de modelare sunt efectuate de preferință pe rafturi laminate în astfel de cazuri. 10

Turnare și laminare continuă Proces economic nou pentru rularea benzilor direct de la banda turnată cu granulație subțire 11

Laminare transversală Materialul care trebuie rulat se rotește între role Cu această metodă, umerii și știfturile se pot forma pe bare mai lungi 12

Laminare înclinată Între doi cilindri rotativi așezați unghiular, piesa de prelucrat se rotește și se deplasează axial, cum ar fi laminarea firului și producția de țevi Mannesmann (vezi mai târziu) Laminarea firului (rece) 13

Principiu de forjare: Formare sau presare (presiune lentă) peste temperatura de recristalizare Tipuri: Forjare și numărare Forjare 14

Forjare de formare a brevetului Instrumentul este doar parțial în contact cu piesa de prelucrat. Cu instrumente simple, potrivite pentru preformare dură Compactare Umflare Forjare circulară 15

Forjarea brevetelor de lemn 16

Forjare încastrată Formarea la cald are loc într-o cavitate închisă, această adâncitură Un canal de bavare este dispus în jurul planului de divizare al adânciturii, care, pe de o parte, previne scurgerea de material și, pe de altă parte, primește exces de material 17 Planurile sunt perpendiculare la planul de divizare pentru câteva grade.

Exemplu: bielă forjată Preformă: compactare întinsă Pre-forjare Formă finită, bavură rotundă 18

Exemplu: Preformă de tăiere a cheii Finisare, debavurare a piesei de prelucrare Debavurare a piesei de prelucrare 19

Exemplu: Tăierea supapei Preformarea cu umflarea electrică Piesa de finisare, debavurare 20

Operațiuni de forjare cu picături 21

Proiectarea unei piese forjate O forjare bine proiectată ia în considerare post-prelucrarea, abordează forma și dimensiunea piesei finite în marja de siguranță necesară și permite forjarea economică. 22

Exemplu: arbore Partea finită 23

Exemplu: arbore Arbore de forjare cu adaos de tăiere, înclinare laterală și raze de rotunjire 24

Ciocan cu ciocan cu mai multe cavități 25

Mașină de forjat orizontală Această metodă poate fi utilizată pentru formarea fără bavuri Potrivită pentru forjarea formelor complexe Jumătăți înfundate Versiunea formată la rece a metodei este, de asemenea, cunoscută 26

Rulare de forjare Preforma este plasată în cavități formate pe manta unei perechi de role rotative în ordinea formării, o rotație a perechii de role are ca rezultat o etapă de formare 27

Producția de țevi fără sudură (1) Considerat un proces special de rulare transversală Presiunea cilindrilor rotativi așezați într-un unghi determină crăparea interiorului tijei și mandrina să extindă gaura 28

Producția de țevi fără sudură (2) Procesul de producție a țevilor Punching între cilindrii înclinați (denumit și proces Mannesmann) Formare ulterioară așa-numita Pe rolele cu piloți, acesta este un proces similar cu laminarea prin forjare

Principiul desenului de bare, sârmă și țeavă desen de bare desen de țeavă Fiecare operație se face într-o cavitate conică Desenul de sârmă poate fi considerat ca desen de bare fără sfârșit 30

Schița unei mașini de desenat tijă Instrument de desenat conic Banc de desenat în lanț Tijele sunt formate în mai mulți pași, dacă o greutate prea mare ar duce la ruperea secțiunii desenate. 31

Extrudarea barei și a profilului O tijă sau un material de profil este extrudat cu presiune ridicată dintr-o preformă fierbinte plasată într-o matriță încălzită. Aceasta se formează și într-o cavitate conică, dar conul poate fi format și din fluxul de material. În principal aluminiu este extrudat la 300 400 C o (șine, profile) 32

Variante de extrudare în bare Extrudare directă sau directă Extrudere indirectă sau inversă 33

Profiluri extrudate 34

Extrudare hidrostatică Piesa de prelucrat este extrudată din cavitate de un fluid de transfer de presiune Utilizat pentru prelucrarea metalelor dificil de extrudat 35

SELECȚIE - Tehnologii de turnătorie

Bloc, deșeuri, metal lichid Produs semifabricat/finit în formă de turnătorie În timpul turnării: metalul topit este turnat într-o matriță într-o cavitate conformată corespunzător. Forma și dimensiunea turnării înghețate sunt determinate de formă. Aplicabilitate: individual, serie și producție în serie Materiale de turnare: oțel, fontă, metale ușoare și neferoase, Turnare în formă pierdută Tehnologii de turnare Turnare în matriță permanentă - turnare în nisip - turnare sub presiune - formare înveliș - turnare sub presiune - formare ceramică - centrifugă turnare - turnare centrifugă

Pregătirea metalului, aliajului Cuptor conic Cuptor cu creuzet încălzit cu rezistență

Turnare cu nisip Cel mai cunoscut și răspândit proces de turnare. Formă: cavitatea corespunzătoare formei piesei este negativa piesei. Material de formă: 8-15% nisip de cuarț care conține argilă + lianți și aditivi Probă: pentru formarea cavității matriței, pozitiv pentru turnarea finită, material: lemn, plastic, metal Miezul: pentru formarea cavităților turnării, material: căldură -amestec rezistent de nisip, suporturi de bază pentru matriță prin accesorii, piese turnate complicate pot fi împărțite

desen turnare model divizat o jumătate din dulapul de matriță din dulapul de matriță asamblat pentru turnare turnare evidențiată (brută) Operațiuni de turnare în nisip

d Principiul alimentării turnării

Formare și turnare

Bloc de frână prelucrat parțial, material: tablă din fontă din fontă Grafit îmbinare, material: fontă din grafit sferoidal Pin, material: Sr63 Piese din fontă din nisip

Formarea cojii Eșantionul este realizat din metal pe care se arde o crustă de nisip fără argilă și rășină sintetică (placa eșantionului este încălzită la 250 280 o C, atașată la rezervorul materialului de turnare și apoi inversată la 180 o). Această coajă este întărită la 300 C o (reticulare) pentru a forma o jumătate din matriță și apoi se face cealaltă jumătate. Semințele sunt preparate într-o cutie de semințe printr-un proces similar. Cele două jumătăți sunt puse împreună (puse împreună), așezate într-un dulap de matriță, înconjurat de nisip, iar partea este turnată. Avantaj: mai precis decât forma nisipului.

Model reutilizabil de formare a cochiliei, formă de unică folosință, număr mare de piese, dimensiune mică

Exemplu de piese formate din coajă

Formarea ceramicii Acesta este, de asemenea, un proces de formare a cochiliei. Amestec de formare: o masă refractară, asemănătoare nămolului, de făină de zirconiu cu granulație fină, alumină și nisip de cuarț amestecată cu un liant. Liant: silicat de etil hidrolizat. Acest amestec, atunci când este aplicat pe probă, se fixează, este apoi uscat cu o flacără (îndepărtarea alcoolului) și recoacut la 1000 ° C (boabele de cuarț se lipesc împreună sub acțiunea silicatului de etil) și apoi se modelează. După turnare, urmează turnarea, asemănătoare cu turnarea cochiliei.

Avantaje: piesele turnate mari, de formă complexă, precise pot fi realizate din metale dificil de turnat (de ex. Oțel pentru scule).

Turnare de precizie Proba este realizată din ceară, care este produsă prin presarea acesteia într-o matriță metalică. Eșantionul de ceară este scufundat în nisip de cuarț silicat de etil și acoperirea este uscată pe eșantion, uscarea sosului se efectuează la grosimea necesară a peretelui. Ceara este apoi topită din matrița crustată la 180 până la 200 ° C, iar matrița este arsă la 900 până la 1050 ° C, iar matrița se solidifică (ceramică) ca urmare a temperaturii ridicate. Matrița de coajă este plasată într-un cadru de formare, spațiul dintre coajă și matriță este umplut cu nisip de cuarț. Avantaje: se pot realiza piese turnate cu formă complexă, relativ mici, precise

Procesul de turnare de precizie

Piese turnate de precizie și sculpturi

Turnarea sub presiune Turnarea într-o matriță durabilă este un proces mai productiv decât turnarea cu nisip. Formele cu forma și dimensiunea precise, suprafața netedă și structura fină a țesăturii pot fi realizate în serii mari. Matriță: formă metalică din tablă de fontă de grafit sau oțel pentru scule solid. Metode de turnare sub presiune: Turnare prin gravitate Turnare prin deplasare Turnare sub presiune la joasă presiune

Gravity turnare sub formă reutilizabilă, număr mare de piese, formă complexă, de dimensiuni medii. De ex. Turnarea pistoanelor, armăturilor, pieselor mașinilor electrice

Metalul lichid este presat în matriță prin extrudare, făcând astfel umplerea matriței mai favorabilă. Există versiuni orizontale și verticale. Turnare sub presiune cu deplasare

Metalul topit este presat în matriță prin aer la o presiune de 0,02 până la 0,05 MPa. Metalul este de obicei încălzit într-un cuptor cu inducție. Turnare sub presiune la joasă presiune

Turnare prin gravitate (matrițe metalice, miezuri de nisip)

Exemplu de turnare sub presiune gravitațională Blocul motorului Matrițe metalice, miezuri de nisip Turnare sub formă complexă, de înaltă calitate

Turnare sub formă și turnare precisă dimensional (± 0,02 mm, calitate bună a suprafeței). Topitura este presată în matriță sub presiune ridicată (7-100 MPa) și este potrivită pentru producția de piese turnate cu forme complexe și/sau pereți subțiri (1-3 mm) cu proprietăți mecanice bune. Poate fi considerată o versiune mecanizată îmbunătățită a turnării sub presiune. Există două versiuni: turnare la cameră caldă și turnare la cameră rece. Mașinile cu cameră fierbinte sunt utilizate pentru turnarea aliajelor cu punct de topire scăzut (Sn, Pb, unele aliaje Mg și Zn). Fuzorul face parte din mașină, unitatea de dozare este scufundată în metal. La mașinile cu cameră rece, cuptorul de topire este situat în afara echipamentului și este utilizat în principal pentru producția de piese turnate din Al și Mg. metalul topit este alimentat în camera de presiune cu o lingură de turnare.

Principiul turnării sub presiune a) turnare la cameră fierbinte b) turnare la cameră rece

Turnare sub presiune în cameră fierbinte (presiunea este stabilită de gaz sau piston)

Metalul turnat sub presiune în cameră rece este presat în matrița metalică de un piston) (a

Piese turnate sub presiune

Turnare centrifugă Matrița (matriță metalică sau de nisip) se rotește (200 1400 rpm), metalul lichid este presat de perete prin forța centrifugă, sub efectul solidificării. Procesul este potrivit pentru producerea de piese turnate simetric rotativ (țevi, cilindri, inele). Sunt cunoscute versiunile axelor verticale și orizontale. Turnarea poate fi realizată și din piese turnate compozite solide, fără pori, stratificate (oțel + aliaj rezistent la uzură). Avantaj: nu sunt necesare miez, intrare și alimentator.

Turnare centrifugă în matrițe de nisip Matriță de unică folosință, corp de rotație

Turnare centrifugă în matrițe Matriță reutilizabilă, producerea corpului de rotație, cavitate internă fără miez

Metalurgia pulberilor Fabricarea și prelucrarea pulberilor metalice

Procese de metalurgie a pulberilor 1. Producerea pulberilor metalice (metale neferoase, aliaje, metaloizi) 2. Clasificarea, amestecarea, doparea pulberilor metalice 3. Presarea pulberilor 4. Contracție 5. Tratament ulterior

De ce este economică metalurgia pulberilor? Se pot produce metale și aliaje care nu pot fi produse prin metode convenționale. Proprietățile componentei pot fi variate într-o gamă foarte largă (de exemplu, porozitate, conductivitate etc.).

Materii prime Pulberi de metale neferoase (Fe, Cu, Ni, Ti, Co, W, Mo etc.) Aliaje (oțel de mare viteză, bronz, oțel inoxidabil etc.) Ferro-aliaje (de exemplu feromanganez, ferocrom) Non -prafuri metalice (grafit, carbură metalică, oxizi metalici etc.)

Producerea de materii prime sub formă de pulbere Măcinarea mecanică Măcinarea Prelucrarea atomizării metalelor Reducerea în atmosferă de gaz Proces carbonil Electroliza

Exemplu: pulverizarea metalelor

Forma și dimensiunea pulberilor Pulberile de diferite forme și dimensiuni sunt produse conform metodei de producere a pulberii Gama de dimensiuni: 0,001 1 mm Forme: sferice alungite neregulate poroase

Tratarea pulberilor metalice Clasificare (în funcție de formă și dimensiune) Amestec (inclusiv diverse pulberi) Aditivi (în principal lubrifianți datorită extruziunii mai favorabile) Scop: Compoziție în funcție de necesitățile aplicației Proprietăți mai favorabile în produsul final

Distribuția densității de extrudare este mai uniformă decât extrudarea bidirecțională decât extrudarea unidirecțională Preforma rezultată este fragilă, fragilă

Efectul parametrilor de compresie asupra proprietăților (1) Funcția densității dimensiunii pulberii, a funcțiilor densității presiunii: - distribuția optimă a dimensiunii pulberii crește densitatea (amestec de pulbere grosieră și fină) - cu cât este mai mare presiunea de compresie, cu atât este mai mare densitatea> crește rezistența și modulul de elasticitate

Efectul parametrilor de extrudare asupra proprietăților (2) Densitate Densitatea metalelor neferoase Proprietățile produsului final Rezistență Conductivitate Densitatea produsului extrudat Alungire Presiunea de extrudare Densitate

Micsorare sau sinterizare Scopul său este de a uni particulele de pulbere La temperaturi ridicate, într-o atmosferă specială, pentru un proces mai lung Rezultatul final: rezistență, densitate (scade porozitatea), se formează o structură omogenă.

Contracție: parametri tehnologici Temperatură: Pulbere cu un singur component: T = 0,65 0,75 T topit Pulbere cu mai multe componente: calculată în funcție de punctul de topire al componentei principale Timp de aprindere: 0,5 8 ore Atmosferă: vid, neutru sau reducător Procese: difuzie, modificări în structura materialului, coalescența porilor

Procese în timpul contracției Densitate Rezistență Plasticitate Timp de aprindere Piesa comprimată Poduri între particule Particulele converg Porii dispar

Posttratarea produselor sinterizate Extrudarea calibrării: crește precizia dimensională Debitul la rece, compactarea: modifică forma și crește rezistența Impregnarea pe părțile poroase: comprimă, lubrifiază porii cu rulmenți Tăierea ocazională

Aplicare: Fabricarea oțelurilor metalurgice cu pulbere de mare viteză (1) a.) B.) A.) Metalurgice cu pulbere b.) Distribuția carburilor din oțel convențional de mare viteză

Aplicare: Oțeluri metalurgice de mare viteză cu pulbere Proces de procesare. Producerea de semifabricate de înaltă performanță (de exemplu, instrument de perforare) (2)

Aplicare: inserții din carbură Inserțiile din carbură sunt realizate din pulbere de tungsten și carbură de titan, produse de metalurgie cu pulbere de liant de cobalt și sunt utilizate pentru a realiza inserții de scule de tăiat de înaltă performanță.

Exemple (1) piese în formă de inel

Exemple (2) de diferite componente

Exemplu: Producție de angrenaje Prelucrare Forjare Strunjire Dinte Procesul de metalurgie a pulberilor Prefabricarea metalurgiei pulberilor Randament material dinți: 86% randament material: 31%

Domeniul de aplicare Poate fi utilizat în loc de turnare, forjare, flux rece Economii semnificative de material în comparație cu tăierea Există constrângeri de formă (tăiere, fără colțuri ascuțite)

Exemplu: Bielă Metode de producție: Forjarea oțelului structural Turnarea fontei de grafit sferoidal Metalurgia pulberii Producția de pulbere de fier cu aliaj scăzut Comparație: Costul materialului Costul de producție În ceea ce privește proprietățile

Bielă de metalurgie a pulberii Pulbere: pulbere de fier din metal topit prin proces de pulverizare Tratament pulbere: grafit aditiv + lubrifiant stearat de zinc Extrudare: compresie 2,5: 1 la densitate 80% Contracție: la 1120 C o timp de 30 minute într-o atmosferă reducătoare, porozitate 3 5% Producători (primul): Porsche 928 (motor V8) 1976 Toyota Camry (4 cilindri 1,9 l) 1981

Comparație: 3 tipuri de preformă a tijei de legătură Forjat Pulbere turnată Metalurgie Material Cost Bun Bun Mediu 5 5 3 Prefabricare Cost Mediu 3 Bun 5 Slab 1 Cost de finisare Slab 1 Mediu 3 Bun 5 Rezistență Bun Mediu Bun 5 3 5