Прокатка, прессование, выдавливание, волочение и другие виды обработки давлением (кроме ковки и штамповки)

Учебное пособие написано на основе курса лекций по теории прокатки для студентов ЛГТУ специальности «Обработка металлов давлением». В нём рассматриваются вопросы расчета деформационных, кинематических и энергосиловых параметров тонколистовой прокатки.

Приведено описание лабораторных работ по теме «Обработка материалов давлением». Рассмотрены технологические процессы получения поковок и заготовок для горячей объёмной штамповки деталей, а также способы изготовления изделий из пластмасс прессованием и методы порошковой металлургии для получения материалов для твёрдых сплавов. Большое внимание уделено изучению технологии холодной листовой штамповки, методам получения объёмных наноматериалов, высокопроизводительным импульсным способам обработки металлов и использованию в обработке сверхвысоких давлений.

Исследовано механическое деформирование высокотемпературной сверхпроводящей иттриевой керамики (ВТСП), а также впервые выполненное детектирование сверхпроводящего перехода в ВТСП с помощью импульсного тока и установленные доземитрические свойства ВТСП. Рассмотрены новые композитные материалы на основе несмешивающихся компонент и способы их производства и обработки, в частности методом прокатки с использованием ЭПЭ. Рассмотрено контактное легирование как альтернативный метод производства сплавов из несмешивающихся компонент, новые технологические возможности метода контактного легирования, и свойства новых материалов. В заключительной главе дополнительно рассмотрены технологические проложения ЭПЭ, особенности электропластической прокатки стальной полосы, а также повышение электропластичности металла в скрещенных электромагнитных полях. Дан ответ на критические замечания в статьях в отношении ЭПЭ.

В первой части приведены результаты фундаментальных опытов, приведших к открытию электропластического эффекта (ЭПЭ) и сотставляющих основу электропластической деформации металлов. Показано, что ЭПЭ - это новое физическое явление нетеплового происхождения, нетеплового действия тока высокой плотности (порядка 10*5-10*6 А/см*2) на пластическую деформацию металлов. Дано определение и содержание критических интенсивных технологий обработки металлов давлением (ОМД) с использованием ЭПЭ в качестве фактора интенсификации процесса. Определены сферы технологического применения ЭПЭ при прокате, волочении, плющении и штамповке металлов, а также при других видах тонкого и среднетонкого металлургического передела, в которых экономически оправдано и целесообразно использовать токи высокой плотности в импульсном режиме для стимулирования без большого нагрева материала процессов ОМД. Показано, что при этом достигается выигрыш в повышении пластичности материала (включая остаточную пластичность) и в снижении усилий деформации при ОМД, а также в улучшении физико-механических свойств и фазового состава материала заготовок после ОМД. Детально исследованы структурные аспекты электропластической деформации металлов и сплавов. Описаны методы залечивания дефектов в металлических материалах импульсным током. Исследован процесс упрочнения быстрорежущих инструментальных сталей при действии импульсами электрического тока. Изучено действие электростатических полей на процесс деформации и механические свойства металлов и сплавов.

Приведено описание и методики расчета инструмента для прессования металлов и сплавов. Изложены современные методы расчета прочности основных деталей инструментальной наладки горизонтальных и вертикальных гидравлических прессов. Методики расчета каждой детали иллюстрируются примерами, в том числе с применением ЭВМ. Для ряда расчетов использован метод конечных элементов.

Приведены теоретические сведения, расчетные формулы, методики расчета фрикционных муфт и цилиндров гидравлических прессов, а также начальные сведения о программном комплексе Ansys ED9.0 в объеме, достаточном для выполнения заданий без привлечения других источников. Даны условия по вариантам заданий.

В методических указаниях рассмотрены вопросы определения энергосиловых параметров и температуры в непрерывной группе мелкосортного стана. Методические указания составлены в соответствии с программой курса «Теория непрерывных процессов обработки металлов давлением».

Рассмотрены конструкции подшипниковых опор прокатных валков с подшипниками скольжения открытого типа, подшипниками жидкостного трения и подшипниками качения различного типа, а также конструкции подушек для указанных типов подшипников в сочетании с устройством для самоустановки валков и фиксации подушек в осевом направлении. Дан анализ работоспособности подшипниковых опор рабочих валков клетей-кварто и изложены способы повышения их работоспособности.

Рассмотрены вопросы расчета и конструирования нажимных механизмов, уравновешивающих и предохранительных устройств рабочих клетей прокатных станов.

В пособии рассмотрены особенности одного из наиболее распространенных способов производства холоднодеформированных труб – холодной периодической прокатки на станах холодной прокатки труб (ХПТ); представлены основные зависимости для расчета технологических параметров холодной периодической прокатки на станах ХПТ; описана технология прокатки труб на них и даны рекомендации по расчету технологического инструмента; охарактеризованы наиболее интересные конструкции рабочих клетей этих станов.

Приведены сведения по конструктивным схемам и материалам цельных ненапряженных и предварительно напряженных валков, а также составных предварительно напряженных калиброванных валков. Рассмотрены методы расчета валков на прочность по максимальным нагрузкам и на усталостную прочность.

Показано, что при определенного вида намеренно создаваемом неоднородном охлаждении можно не только количественно, но и качественно изменять эпюру остаточных радиальных напряжений. Предложено использовать неоднородное температурное поле как управляющий фактор, регулирующий величину и кинетику остаточных напряжений.

Существующие технологические процессы изготовления тонкостенных подшипников скольжения характеризуются низкой эффективностью. Решение проблемы видится в применении прогрессивных, металлосберегающих способов обработки. На примере изготовления самосмазывающихся тонкостенных подшипников скольжения предлагается методика моделирования технологических операций формирования их рабочих поверхностей в системах автоматизированного инженерного анализа SolidWorks и ANSYS, а также новый технологический процесс.

Соответствует содержанию федеральной дисциплины для подготовки магистров по направлению «Металлургия, машиностроение и материалообработка». Содержит сведения для чтения лекций и проведения лабораторных работ по изучению технологий получения ультрамелкозернистых металлических материалов (в том числе наноструктурных), основанных на применении методов пластического деформирования, термической и термомеханической обработки, порошковой металлургии и др., а также на использовании специального оборудования, в том числе для физического моделирования вышеупомянутых технологических процессов.

Соответствует содержанию учебной программы по курсу «Волочение и прессование» вариативной части комплексной программы подготовки магистров по направлениям 150400 «Металлургия» и 150100 «Материаловедение и технология металлов». Даны основные теоретические и технологические понятия, методы расчетов, достижения и перспективы развития волочильного производства на крупных предприятиях и минизаводах. В духе традиций высшей политехнической школы основное внимание уделено разъяснению физической сущности технологических процессов. Приведены новые практические материалы по использованию волочения на современных минизаводах при производстве мелкосерийных партий проволоки из материалов со специальными свойствами. Может быть использовано студентами других специальностей, а также инженерами-технологами, работающими в области обработки металлов давлением.

Пособие соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины «Обработка металлов давлением» подготовки дипломированного специалиста по направлению «Металлургия». В нем изложены основные положения теории обработки металлов давлением, теории продольной прокатки, а также современная технология производства заготовки, сортового и листового проката, проанализированы типовые технологические схемы производства, приведены методы расчета технологических режимов. Подготовлено на основе лекций, читаемых студентам на кафедре пластической обработки металлов Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

В книге приведены результаты исследований возможности получения субмикронных и наноструктурированных металлических материалов с использованием жидкофазных технологий, а также с использованием методов термомеханической обработки. Приведены результаты исследований физических свойств некоторых нанопорошковых материалов, особенностей их компактирования и спекания. Рассмотрены проблемы и технологические решения при реализации процесса равноканального углового (РКУ) прессования, условия получения субмелкозернистых и наноструктурных материалов на основе алюминия.

В книге рассмотрены технологические особенности получения нанопорошков с использованием различных нанотехнологий, в частности, газофазный синтез наноразмерных частиц для получения однокомпонентных нанопорошков, легированных металлических нанопорошков, карбидных и оксидных наночастиц, применение метода термического разложения солей для получения нанопорошков на основе дисперсно-упрочненных сплавов Cu-Al2O3 и на основе вольфрама, а также получение наноразмерных порошков путем диспергирования. Рассмотрены проблемы и технологические решения при реализации процесса РКУ-прессования. С использованием методов математического моделирования исследовано влияние основных технологических параметров процесса (геометрии канала и условий контактного трения) на распределение деформаций в заготовке и однородность структуры металла. Рассмотрены технологи­ческие условия получения субмелкозернистых и наноструктурных материалов на основе алюминия.

Созданы пресс-формы для массового производства микроскопических пластиковых деталей.

В монографии рассмотрены современные представления о теоретических и технологических основах расчета и моделирования температурно-скоростных и энергосиловых условий непрерывного прессования методом Конформ и режимов совмещенного процесса литья-прессования алюминиевых и медных сплавов. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований технологических параметров исследуемых процессов, а также информация о разработке технологии прессования методом Конформ, методике его проектирования и расчета с использованием ЭВМ. Представлены новые конструкции устройств для непрерывного прессования цветных металлов из прутковой заготовки, металлических гранул и порошков.

В монографии дан анализ имеющихся в научно-технической литературе результатов исследований механических свойств алюминиевых сплавов и рассмотрены подходы различных авторов к вопросам по определению сопротивления деформации металла в зависимости от температурно-скоростных и деформационных условий обработки. Описано оборудование и методики исследования механических свойств металла с помощью кручения и растяжения. Приведены результаты исследований сопротивления деформации прессованных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов различных систем методом кручения и прямого прессования. Дана оценка механических свойств и описание структуры литых и деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов с переходными и редкоземельными металлами.

В данном методическом указании определены содержание и структура отчета по курсовому проекту, связанному с разработкой технологии производства горячекатаной и холоднокатаной листовой стали.В соответствии с заданием на проектирование необходимо выполнить анализ требований стандартов к указанному виду продукции, выполнить литературный обзор с целью установления технологических ограничений и выполнить расчет режимов прокатки, настройки прокатного стана и т.д.

В учебном пособии изложены основные понятия теории строения и нагрева металлов и их сплавов для различных процессов обработки металлов давлением и термической обработки. Приведены рекомендации по выбору режимов нагрева, учету возможных дефектов сплавов при нарушении технологии и параметров нагрева.

Приведены основные сведения о нагревательных печах, применяемых в кузнечно-штамповочном и прокатно-прессовом производствах. Рассмотрены конструкции печей для нагрева заготовок, слитков, блюмов, слябов из черных и цветных металлов для прессов пластической деформации металла на производствах обработки металлов давлением, а также различных видов термической обработки заготовок и изделий из них. Значительное внимание уделено выбору требований к нагреву металла, обоснованию выбора вида и оборудования для нагрева. Приведены рекомендации по повышению качества нагреваемых заготовок за счет механизации и автоматизации процессов загрузки, выгрузки, регулирования температуры нагрева. Приведенный справочный материал позволяет использовать пособие как в процессах обучения студентов, так и в заводской практике.

Пособие предназначено для студентов инженерно-технологического факультета, обучающихся по магистерской программе «Инновационные технологии получения и обработки материалов с заданными свойствами» по направлению 150400.68 «Металлургия».

Теория ОМД развивается в трех направлениях: механико-математическом, физическом и физико-химическом. Эти направления тесно связаны между собой и взаимно дополняют друг друга и рассмотрены в данном учебном пособии. Пособие предназначено для бакалавров инженерно-технологического факультета, обучающихся по направлению 150700.62 «Машиностроение» по дисциплине «Основы теории обработки металлов давлением» и по направлению 150400.62 «Металлургия» для «Теория обработки металлов давлением» для 6 семестра.

Приведены методики экспериментального определения параметров напряженно-деформированного состояния с использованием методов координатной делительной сетки и линий тока в условиях плоской и осесимметричной деформации при прокатке, прессовании и волочении.

Рассмотрены общие сведения о процессе прессования металлов, характер напряженно-деформированного состояния, температурно-скоростной режим. Описаны элементы технологического процесса прессования, конструкции прессового инструмента и особенности структуры и свойств профилей. Даны методики расчета параметров прессования и инструмента. Пособие является дополнением к лекционному курсу «Основы технологических процессов ОМД: раздел прессование».

Рассмотрены основные вопросы дипломного проектирования современных листопрокатных цехов. Приведены цели и задачи дипломного проектирования, рекомендации по сбору и анализу материалов, их распределению в дипломном проекте. Описаны методики проектирования технологии прокатки полуфабрикатов из алюминия и алюминиевых сплавов, включающие процессы горячей прокатки, холодной прокатки и отделки. Приведены требования по оформлению, а также по составу проекта, объему пояснительной записки и графической части проекта. Материал иллюстрирован примерами, снабжен методическими указаниями.

Рассматриваются в популярной форме история и состояние процессов обработки металлов давлением: ковки, волочения, прокатки, прессования, штамповки. Описана роль инженера в современном производстве.

Рассматриваются в популярной форме история и состояние металлургии металлов и сплавов, а также процессов обработки металлов давлением: ковки, волочения, прокатки, прессования, штамповки. Описана роль инженера в современном производстве.

Дано описание цикла лабораторных работ по экспериментальным исследованиям в листовой прокатке на лабораторном реверсивном стане холодной прокатки 300. Выполнение каждой работы предполагает предварительное знакомство студентов с методикой ее проведения, теорией и осуществляемыми расчетами и замерами.

Настоящие методические указания устанавливают требования к курсовой работе для студентов, обучающихся по специальности 150 106.62 «Обработка металлов давлением»

В учебном пособии изложены вопросы, касающиеся теории и технологии процессов прокатки, прессования и волочения металлов. Рассмотрен порядок технологических расчетов и приведены примеры расчетов получения длинномерных изделий методами прокатки, прессования и волочения.

Дано определение специальным видам листовой штамповки, приведены конкретные примеры, предложен классификатор. Изложены основы штамповки эластичной средой. Рассмотрены разделительные, формообразующие процессы при получении деталей из листовых и полых заготовок, прессованных профилей, применяемое технологическое оснащение и оборудование. Даны примеры расчета и проектирования. Данные материалы являются частью лекционного курса по специальным видам листовой штамповки, читаемого автором студентам инженерно-технологического факультета. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Рассматриваются в популярной форме история и состояние металлургии металлов и сплавов, а также процессов обработки металлов давлением: ковки, волочения, прокатки, прессования, штамповки. Описана роль инженера в современном производстве. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Геометрическое моделирование в CAD/CAM ADEM (практикум). Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Инновационные технологии на основе прессования. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Методы формоизменения профильных кольцевых заготовок раскаткой. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Проектирование прессовых цехов. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Механическое оборудование прокатно-прессового производства. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Дипломное проектирование листопрокатных цехов. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Основы автоматизации конструирования и технологической подготовки при производстве изделий методами статического деформирования. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Моделирование объектов в металлургии и обработке металлов давлением. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Закономерности формирования текстурной морфологии листовых материалов при прокате. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Особенности сборки деталей из композиционных материалов в конструкциях летательных аппаратов. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Применение материалов с эффектом памяти формы в производстве летательных аппаратов. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Цель диссертационной работы - развитие теории деформирование анизотропных листовых и трубных заготовок при различных температурно-скоростных режимах обработки с учетом реальных механических свойств заготовки и создание на ее основе научно-обоснованных режимов ряда технологических процессов.