Технология ротационной вытяжки металла

Прессование заготовки

Прессование — это горячая обработка металла давлением. Используя всестороннее сжатие и давление, разогретый металл выдавливается через отверстие в матрице. Для металлов с низкой пластичностью, такая обработка считается единственным методом, дающим возможность получить прут с простым или сложным сечением.

Прессование может быть двух методов:

1. прямое;
2. обратное.

При этом меняется только движущая часть пресса. В первом случае — движется пуансон к заготовке, во втором — заготовка к пуансону. Для получения прута любого сечения можно использовать любой метод прессования, а трубы можно получить только благодаря прямому прессованию.

Условия работы пресс-камеры, пуансона и пресс-шайбы очень жёсткие. Благодаря большому давлению и высокой температуре они быстро приходят в негодность. Их изготавливают из жаропрочных сплавов и инструментальной стали.

Чтобы увеличить срок службы используют смазывающие вещества: минеральное масло, графит, канифоль, в определённых ситуациях применяется жидкое стекло. Этот метод обработки имеет недостаток — необрабатываемый остаток, около 20% металла остаётся в прессе.

Вытяжка деталей из листового металла

Ротационная вытяжка — широко распространенный способ обработки металлов, он применяется для изготовления тонкостенных полых деталей в форме тел вращения.

Ротационная вытяжка металла

Осуществляется путем приложения давления к вращающейся листовой или полой заготовке, приобретающей в результате форму оправки.

Процесс ротационной вытяжки металла

В качестве заготовки, как правило, используются листовая пластина в форме круга. Кроме того, для некоторых деталей используют и другие плоские фигуры — овал или эллипс, а также сложные криволинейные замкнутые контуры. Применяют и заготовки — отрезки труб, чаще всего круглых.

Подготовительные операции для уникальных деталей и небольших серий выполняются на кругорезах. В случае больших серий раскрой эффективнее выполнять на станках гидравлической резки, ввиду того, что лазерный или плазменный раскрой связан с воздействием высокой температуры в зоне разреза. Это может ухудшить пластичность материала.

Технология ротационной вытяжки используется в производстве трубообразных изделий с изменяющимся диметром и толщиной стенок, Кроме того, снаружи возможно сформировать ребра жесткости. Ротационную вытяжку металла используют и в сложных технологических процессах совместно с штамповкой, сваркой, клепкой и слесарными операциями.

Штамп для гибки листового металла

Изготовление деталей с помощью штамповки занимает ведущее место в технологии обработки металлов давлением и используется в разных отраслях промышленности.

Особое значение имеет штамповка металлических изделий из листового проката. В ее основе лежит пластическое деформирование металла без его нагрева с помощью специальных штампов. Такой способ пластической деформации деталей широко применяется для изготовления деталей разных размеров и сложных форм с большой точностью, что невозможно осуществить с помощью других способов обработки.

Они используются для сборки крупногабаритных изделий машиностроительной отрасли, в автомобилестроении и судостроении, а также в приборостроительной сфере и быту, где часто требуются различные миниатюрные детали.

Технология штамповки деталей из металлических листов и ее виды

Штамповкой называют процесс придания деталям нужной формы и получение определенного документами размера путем механического воздействия на них с помощью давления. Основное направление штамповки – это производство деталей из заготовок, в качестве которых используется листовой прокат. Под действием сдавливающего усилия заготовка подвергается деформации и приобретает нужную конфигурацию.

Различают штамповку, выполненную горячим способом с нагревом заготовки и холодным способом без ее предварительного нагрева. Штамповка деталей из листового металла осуществляется без их предварительного нагрева.

Деформацию давлением с нагревом заготовки используют при изготовлении деталей из металла, не обладающего достаточной пластичностью, и в основном применяют при производстве небольших партий объемных изделий из металлического листа, имеющего толщину в пределах 5 миллиметров.

При этом учитывается степень коробления детали при остывании, а также ее утяжка при деформационной обработке, влияющая на ее размер. Чтобы исключить отклонения от требуемых размеров для деталей, полученных горячей штамповкой, делают большие допуски.

Процессы производства деталей исследуемого типа

При производстве сложнопрофильных осесимметричных изделий из листового материала возможно применение следующих формообразующих операций: штамповка жестким инструментом на гидропрессе, гибка, в сочетании со сваркой и калибровкой, штамповка на прессе эластичным инструментом, гидроформовка и ротационная вытяжка (рисунок 2). Рассмотрим целесообразность применения вышеуказанных операций при производстве сложнопрофильных осесимметричных деталей из жаропрочных и коррозионно-стойких сплавов.

Несмотря на сравнительно маленькую трудоемкость штамповки на гидропрессе, в связи с необходимостью проведения данной операции в инструментом на прессе профилирование инструментом на прессе несколько переходов, стоимость оснастки вносит значительный вклад в Гибка в сочетании со сваркой и калибровкой обеспечивает достаточную многономенклатурность производимых деталей, однако наличие сварных швов значительно снижает механические характеристики получаемых изделий. Штамповка эластичным инструментом может исключить все недостатки вышеуказанных технологий, однако ограничения по прочностным характеристикам деформируемого металла сводят на нет все преимущества процесса при штамповке жаропрочных и коррозионно-стойких сплавов. Штамповка жидкостью (гидроформовка), не смотря на возможность получать сложнопрофильные изделия за один переход, имеет два главных недостатка -значительное утонение материала в куполообразной части детали или у дна и возможность нарушения осевой симметрии изделия в связи с неравномерностью трения по прижиму и отсутствием трения между заготовкой и жидким пуансоном .

Ротационная вытяжка на специализированном оборудовании исключает либо значительно уменьшает все недостатки вышеуказанных способов, позволяя производить высокоточные детали из жаропрочных и коррозионно-стойких сплавов различных типоразмеров и форм, обладающих высокими механическими характеристиками .

Ротационная вытяжка является одним из древнейших способов обработки тонколистового материала. Первые станки для ротационной вытяжки широко применялись ещё в древнем Египте. Они использовались для производства деталей из мягких металлов и сплавов, таких как кувшины, стаканы и др. .

Со временем процесс стал вытесняться более высокопроизводительными технологиями – холодная штамповка вытяжка, сварка из листа и т.д.

Вновь вспомнили про ротационную вытяжку лишь в 30-х годах прошлого века, когда стали появляться первые станки с электрическим приводом вращения детали и ручным перемещением ролика. Позже они сменились станками с гидрокопирами, а затем, в 70-х годах станками с ЧПУ (CNC) и системой «Playback» (PNC) .

В настоящее время основными производителями станков для ротационной вытяжки в мире являются фирмы Leifeld и Denn. Их оборудование, имеющее жесткую систему крепления и перемещения роликов позволяет получать детали с точностью до Ла=0.63-0.32 не требующие дополнительной чистовой обработки.

Рассмотрим различные схемы процесса ротационной вытяжки, выделив три основные схемы процессов формообразования,

К первой схеме отнесехМ процесс «укладки» заготовки на оправку за один проход, так называемую вытяжку проецированием – формовку сдвигом (shear forming). В ходе процесса изменение толщины стенки заготовки происходит по закону синуса, т.е. толщина стенки заготовки пропорциональна синусу угла наклона образующей оболочки к оси детали. S=S0xsma (1.1)

Принципиальная схема процесса формовки «проецированием» для случая изготовления конических деталей приведена на рисунке Рисунок 3 – Схема формовки «проецированием» из плоской заготовки.

Таким образом, при выборе размеров исходной заготовки необходимо учитывать утонение её стенок при формовке.

При формовке «проецированием» деталей с криволинейной образующей необходимо проектировать технологию с учетом изменения угла наклона касательной к элементу заготовки, что обуславливает необходимость применения заготовок различных форм .

На рисунке 4 представлены варианты выбора заготовок, обеспечивающие получение оболочек с равномерной толщиной стенок. Это предварительная формовка заготовки (а) и применение заготовок с переменной толщиной (б).

Основные преимущества технологии РВ

Традиционные технологии обработки металлов такие как ковка, литье или штамповка лишены тех преимуществ, которыми обладает РВ. В процессе обработки деталей с использованием технологии РВ можно получить значительную экономию времени и средств. К преимуществам технологии РВ обычно относят:

• Автоматизированные станки РВ имеют высокую производительность, особенно это касается операции формообразования конусов.
• Деталь полностью повторяет профиль и почти не требует дополнительной обработки.
• Даже изготовление малых или опытных серий деталей доказывает максимальную экономическую эффективность технологии РВ.
• Технология РВ позволяет существенно сократить производственный цикл.
• Технология РВ позволяет существенно ускорить процесс изготовления любых партий деталей самой сложной формы, такие традиционные методы обработки металлов, как ковка или литье, проигрывают по многим показателям.
• При изготовлении деталей существенно сокращается расход материала.
• Технология позволяет изготавливать детали из заготовок с толщиной близкой к толщине стенок детали.
• Приспособления и инструмент имеют низкую себестоимость, обладают повышенной прочностью и небольшой массой.
• Оснастка и инструменты, применяемые при изготовлении деталей по технологии РВ более экономически эффективные в сравнении с инструментами и оснасткой, используемой при традиционной обработке металла.
• Нет необходимости производства штампов и литьевых моделей, которые, как правило, требуют использования дорогостоящих материалов и ручного труда.
• Детали после изготовления по технологии РВ обладают повышенной прочностью и однородной структурой.
• Благодаря этому удается существенно увеличить ресурс работы не только детали, но и сборочной единицы в целом.
• Оборудование можно быстро переналадить для изготовления другой детали. Одно рабочее место позволяет производить несколько операций, благодаря этому существенно сокращается полный цикл обработки.
• Нет необходимости использовать большое количество оборудования и специальной оснастки для каждого технологического перехода.

Достаточно невысокая стоимость подготовительного цикла для изготовления детали. Если производство опытное или мелкосерийное, то экономическая эффективность его является максимальной.

Технологии ротационной вытяжки

Технологии обработки металлов давлением, которыми занимается НПП «Технологический центр» , приобретают все большее значение в изготовлении деталей из-за экономного использования металла и возможности получения оптимальных механических свойств деталей. Перспективны экономичные и гибкие методы ротационного выдавливания.

ОСОБЕННОСТИ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ

Ротационная вытяжка — процесс локального циклического деформирования вращающейся плоской или полой заготовки деформирующим инструментом в виде одного или нескольких роликов и является реальной альтернативой обычной листовой штамповке при изготовлении осесимметричных деталей. Инструменты при давильном методе чаще всего не привязаны к геометрии деталей. В связи с этим данный метод обладает в достаточной степени экономичностью и чрезвычайной гибкостью, что позволяет давильному методу быть перспективным не только в сфере серийного производства, но и при выпуске ограниченного количества деталей и изготовления единичных прототипов.

Процесс ротационной вытяжки в большей степени поддается автоматизации, чем большинство других формообразующих операций листовой штамповки, потому что используется оборудование, по своей кинематической схеме и системе управления сходное с универсальными металлорежущими станками токарно-фрезерной группы, и возможно совмещение нескольких операций на одном оборудовании вплоть до изготовления готовой детали. Кроме того, это оборудование достаточно универсально и позволяет изготавливать детали различной сложной формы и размеров.

ДОСТОИНСТВА РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ

• Сравнительно простая и недорогая технологическая оснастка и инструмент.
• Достижение значительно больших пластических деформаций (более 90% ) без термической обработки по сравнению с другими операциями холодной листовой штамповки.
• Достаточно малая энергоемкость и мощность применяемого оборудования.
• Возможность формообразования деталей из труднодеформируемых сплавов.
• Осуществление локального нагрева очага пластической деформации.
• Реализация совмещения на одном станке с одной установки основных и доделочных операций (выглаживание поверхности, подрезка фланца, отрез припуска или донышка, загиб или завивка кромок, зиговка и др.).
• Совмещение в одном автоматизированном цикле нескольких основных операций (вытяжка, раскатка, обжим, раздача, отбортовка).
• Получение детали с заданным переменным сечением стенок; обработка деталей из листовой, штампованной, кованной, литой или сварной заготовки, с получением при этом улучшенной структуры металла — твердость и предел прочности материала детали увеличивается до 2 раз по сравнению с материалом заготовки.
• Возможность регулировки точности получаемой заготовки (детали) соответствующим выбором режимов обработки.
• Обеспечение высокой чистоты поверхности детали, соответствующей финишным операциям — шероховатость поверхности до Ra 0.32.

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ

• Небольшие временные и материальные затраты на подготовку производства.
• Высокая экономическая эффективность при изготовлении деталей малыми сериями.
• Сокращение цикла обработки деталей и снижение себестоимости за счет уменьшения числа переходов и концентрации операций на одном рабочем месте.
• Повышение коэффициента использования металла.
• Быстрая перенастройка на выпуск новых деталей.
• Высокая автоматизация ротационной вытяжки на автоматизированном оборудовании, позволяющая эффективно использовать процесс в массовом производстве.

Традиционные операции ротационной вытяжки, использовавщиеся ранее преимущественно для изготовления ответственных особоточных деталей космической и военной техники, благодаря созданию их достаточно надежных математических моделей с соответствующим методическим и программным обеспечением получили возможность эффективно использоваться в гибком современном производстве. Использование технологий ротационной вытяжки в промышленности позволяет изготавливать многие осесимметричные детали различных машин и механизмов с высокими эксплуатационными свойствами, с минимальными производственными затратами, способствуя развитию автоматизированного производства.

2.1. Технология – ротационная вытяжка с последующей отделкой декоративными металлическими деталями, поделочными камнями и гальваническое золочение

Ротационная вытяжка

Это процесс последовательного изменения формы и размеров плоских или полых вращающихся заготовок приложением локализованного деформирующего усилия. Локализованное деформирующее усилие передается на заготовку с помощью рабочего инструмента (давильника), перемещающегося по заданной траектории.

Ротационная вытяжка может производиться без утонения стенок и с утонением. Вытяжка без утонения стенок делится на однопереходную и многопереходную. При однопереходной вытяжке инструмент движется по простой траектории, аналогичной образующей готовой оболочки. При многопереходной вытяжке инструмент движется по сложной траектории, поэтапно приближающейся к форме образующей готовой оболочки.

Однопереходная ротационная вытяжка:

1 -ая операция 2-ая операция

1. — исходная заготовка

2. — оправка

3. — прижим

4. — давильный ролик

Однопереходная вытяжка без утонения стенок производится если зазор между роликом и оправкой несколько больше толщины заготовки:

k(t±δ1)

где: к — коэффициент, учитывающий увеличение толщины стенки вследствие тангенциальных сжимающих напряжений к = 1,1 — 1,2;

δ1- допуск на толщину стенки исходной заготовки. Для обеспечения оптимального режима вытяжки, необходимо:

• задавать необходимый зазор между роликом и оправкой;

• шлифовать рабочие поверхности роликов Ra = 0,16 мкм, а при тяжелых работах полировать Ra = 0,1 -0,04 мкм;

• задавать необходимые радиусы переходов оправки и профилей рабочих частей роликов;

• строгое соответствие траектории перемещения ролика геометрическим особенностям процесса;

• применять смазочный материал, обеспечивающий стабильно низкий коэффициент трения и хорошо удерживающийся на поверхности. Эффективно покрывать заготовки носителем смазочного материала (фосфатировать, анодировать, пассивировать и т.д.).

Схема траектории движения инструмента при многопереходной ротационной вытяжке:

1 стадия

2 стадия

:3 стадия

1 — 2 — линия подхода инструмента к заготовке. Ролик движется по заданным траекториям,

поэтапно приближающимся к форме образующей готовой детали.

Ротационной вытяжкой с заданным

утонением получают оболочки с

постоянной и переменной толщиной

стенок.

Наиболее простой случай — ротационная протяжка. Применяют два

метода: прямой и обратный с наличием осевого прижима и без осевого

прижима. При обратном методе длина оправки может быть меньше длины детали, можно применять более компактное оборудование, но качество ниже.

Прямая протяжка Обратная протяжка Обратная протяжка

с осевым прижимом без прижима

Торцевая ротационная раскатка.

Применяется для получения кольцевых деталей с фланцами и другими утолщениями взамен обработки резанием или горячей штамповки.

При этом не требуется мощного штамповочного оборудования, уменьшается суммарная трудоемкость на 30%, снижается расход металла до 20 — 30%, сокращается расход инструмента в 1,5-2 раза вследствие резкого сокращения удельных усилий и упрощения конструкции.

Заготовки для торцевой раскатки чаще всего являются заготовки из труб. В качестве основного деформирующего инструмента применяются валки цилиндрической или конической формы.

Цилиндрический валок формирует внутренний или наружный бурты по схеме высадки.

Значительно большие возможности обеспечивает деформирующий инструмент в виде конического валка, расположенного под углом 5 — 15° к оси детали. Этот валок позволяет формировать деталь по схемам высадки, прямого и обратного выдавливания, раздачи, осадки и др.

Раскатка цилиндрическим Раскатка коническим

валком валком

1. — матричный блок

2. — матрица

3. — заготовка

4. — оправка

5. — раскатный валок

6. – деталь

• вытяжки для кухни 60 см |
• вытяжки кухонные 90 см |
• кухонные вытяжки 50 см |
• вытяжка эликор аметист |
• вытяжка эликор вента |
• эликор интегра |
• elikor квадра |
• elikor оникс |
• эликор оптима |
• эликор ротонда |
• elikor эпсилон |
• эликор аквамарин |
• эликор бельведер |
• другие |
• вытяжки плоские |
• вытяжки подвесные |
• классические вытяжки |
• купольные вытяжки |
• вытяжка угловая |
• угольные вытяжки |
• вытяжка встраиваемая в шкаф |
• как выбрать вытяжку на кухню |
• лучшие кухонные вытяжки |
• кухонные вытяжки отзывы |
• угольный фильтр для вытяжки |
• установка вытяжки |
• короб для вытяжки |

Контакты

Официальное представительство Elikor Эликор в Москве

Единый тел. +7 495 268-02-32

Классификация станкового оборудования с ЧПУ

Давильно-ротационная вытяжка имеет множество свойств и функций токарных аналогов В отличие от них, давильно-ротационные устройства обладают более высокой скоростью работы. Приборы этого вида бывают трех типов:

• ручного настольного;
• ручного напольного;
• с наличием ротационной вытяжки.

Ротационная вытяжка сопровождается дополнительными действиями, такие как прокатка, эспандирование и сварка. Раскатный станок способен как изготовить раскатным способом цельную деталь, так и закончить вытяжку и производство запчастей, изготовленных при помощи другого оборудования. Наиболее востребованными изделиями данного рода, к примеру, являются трубчатые запчасти, имеющие различную комбинацию сечения.

Станки могут быть использованы не только для обработки металлических деталей, но и медных, имеющих коническую форму. Преимущество приборов с ЧПУ – менее трудоемкий процесс, чем на прессах. Современные технологии позволяют наблюдать за работой устройств удаленно. В качестве основного сырья для работы на давильно-ротационном станке используются круглые металлические пластины.

Но приборы способны справиться и с заготовками, имеющими более сложную геометрическую форму. Дополнительными методами работы с продуктом являются круговая и гидрообразивная резка. Примеры плазменного и лазерного раскроя в данном случае менее эффективны, поскольку способны повысить температуру, которая изменит пластические качества запчасти.

Вытяжка заготовки

Вытяжка заготовки без утонения стенки

Вытяжка без утонения стенки — операция, превращающая плоскую заготовку в полое изделие (полуфабрикат), без обусловленного изменения толщины стенок.

Исходную плоскую заготовку для вытяжки получают с помощью вырубки. Заготовка для изготовления детали, имеющей форму тела вращения, представляет собой диск.

Схема операций вытяжки приведена на рис. 179. Нажимая пуансоном на заготовку, последняя постепенно вдавливается в отверстие матрицы. Центральная часть заготовки тянет за собой остальную кольцевую часть (фланец) до тех пор, пока вся заготовка не пройдет через отверстие матрицы ( рис. 179, а ).

Рис. 179. Схема операции вытяжки: а — первая вытяжка; б — образование складок; в— с прижимом заготовки; г — без прижима; д — с прижимом.

Для снижения концентрации удельных давлений на металл заготовки кромки пуансона и матрицы делают скругленными. Для первой вытяжки стальной заготовки толщиной менее 3 мм радиусы закругления пуансона и матрицы принимают равными r n = r m — (6 ÷ 10) S, а для других материалов несколько меньшими. Радиус закругления пуансона для промежуточных вытяжек

r n = 1/2 ּ (d n + 1 – d n ) ,

где d n+l — диаметр полуфабриката после n + 1 операции; d n — диаметр полуфабриката после n-й операции.

Для уменьшения потребного усилия вытяжки и вероятности разрушения заготовки величину одностороннего зазора между пуансоном и матрицей устанавливают равным Z = (1,1 ÷ 1,3)S.

Для того чтобы произвести вытяжку детали цилиндрической формы, необходимо, чтобы коэффициент вытяжки

К = D заг /d д = (1,5 ÷ 2).

Большие значения принимаются для более пластичных материалов.

В процессе вытяжки фланец заготовки претерпевает растяжения в радиальном направлении и сжатие в тангенциальном, при этом толщина заготовки изменяется.

В вытянутом стакане толщина распределяется следующим образом: по краю детали толщина больше толщины исходной заготовки, а у донной части получается утонение.Вследствие сжатия фланца заготовки в тангенциальном направлении при определенном соотношении между шириной фланца и толщиной заготовки может начаться процесс складкообразования ( рис. 179, б ).

В целях избежания образования складок фланец заготовки с помощью прижимного кольца прижимают к рабочему торцу матрицы с усилием, достаточным для предотвращения складкообразования ( рис. 179, в ). Этим обеспечивается качественная вытяжка.

Вероятность образования складок тем больше, чем больше отношение ширины фланца к толщине заготовки.

В процессе холодного деформирования металл упрочняется и пластичность его понижается. Поэтому при необходимости изготовления детали за несколько вытяжных операций полуфабрикат подвергают межоперационному отжигу с последующими травлением, промывкой и сушкой.

При вытяжных операциях имеет место внешнее трение между металлом заготовки, матрицей и пуансоном, вызывающее в металле внутренние напряжения, способствующие обрыву донышка, поэтому вытяжку ведут со смазкой, которая снижает коэффициент трения. Для смазки применяют минеральные масла как чистые, так и с наполнителями в виде чешуйчатого графита, мела и талька. Для простых случаев вытяжки применяют мыльные эмульсии. Если за одну операцию нельзя изготовить деталь, то ее изготовление осуществляется за несколько вытяжных операций.

Схема последующей вытяжки представлена на рис. 179, г и д . Коэффициент вытяжки для последующих переходов берется меньше, чем для первой вытяжки, так как пластичность металла в процессе деформирования уменьшается.

Диаметр заготовки при вытяжке находится из равенства поверхности детали и исходной заготовки. Усилие вытяжки (приближенно) определяется по формуле Р = Fσ пч n, где F — площадь поперечного сечения вытягиваемого стакана, σ пч — предел прочности, n — отношение диаметра заготовки к диаметру стакана.