Estampage coulée forgeage. Procédés de traitement des métaux par pression à des fins industrielles. Types de jantes

Avant de procéder à la fabrication d'une pièce, le matériau à partir duquel elle doit être fabriquée est transformé en ébauches. Ils essaient d'obtenir des ébauches afin que leur forme et leurs dimensions soient aussi proches que possible des formes et des dimensions de la pièce finie. Cela vous permet de réduire la consommation de matériaux et d'électricité, d'augmenter la productivité du travail.

Selon la nature du matériau, la destination de la pièce, la précision requise pour sa fabrication, etc., les ébauches sont obtenues par moulage, forgeage, emboutissage, refoulement, laminage, emboutissage, etc.

Fonderie. Le métal liquide en fusion est versé dans des moules spéciaux, une fois le métal refroidi et les moules fendus (ou détruits), une billette (coulée) d'une configuration et d'une taille données est obtenue.

Les ébauches sont coulées à partir de fonte, d'acier, de métaux non ferreux et d'alliages de différentes manières : dans des moules à sable, à métal et à carapace, sous pression, selon des schémas d'investissement, par centrifugation.

Moulage en sable assez courant, car le coût de ces moules est bien inférieur à celui des autres méthodes de coulée. Les moules en sable sont fabriqués à partir de sable de moulage, qui comprend du sable, de l'argile et des additifs spéciaux.

Métal il n'est possible de verser dans un tel moule qu'une seule fois, car après réception de la coulée, le moule est détruit. Par conséquent, cette méthode de coulée est inefficace et, de plus, donne moins de précision par rapport aux autres méthodes de coulée.

Coulée dans des moules métalliques (moules) est plus productif, car il permet de couler plusieurs fois le métal dans un seul moule. Cela fournit un paramètre de rugosité de surface plus élevé et des dimensions de pièce plus précises.

Coulée en coquille- comparativement nouvelle façon coulée d'ébauches et de pièces en métaux ferreux et non ferreux, dans laquelle le moule est réalisé à partir de mélanges contenant des résines thermodurcissables. Le mélange de moulage est appliqué sur la surface d'un modèle en métal chauffé, à la suite de quoi la résine thermodurcissable est fondue et un moule pré-durci (croûte) de 5 à 7 mm d'épaisseur est formé sur le modèle. Ensuite, le modèle avec une coque légèrement durcie est placé dans un four électrique, où a lieu le durcissement final du moule. Après cela, le moule est retiré du modèle et envoyé pour être coulé avec du métal.

La facilité de fabrication des moules carapaces, une réduction significative des tolérances d'usinage et une grande précision dimensionnelle des pièces moulées de configuration complexe (± 0,2 mm par 100 mm de longueur) sont les principaux avantages de cette méthode.

Moulage par injection particulièrement courant dans la production d'équipements électriques et radio et d'autres produits similaires. L'essence de cette méthode réside dans le fait que le métal liquide est introduit dans un moule métallique sous pression dans des machines de moulage par injection spéciales, grâce auxquelles il remplit bien toutes ses cavités. Le moulage par injection est utilisé pour obtenir des billettes coulées de forme complexe à partir d'alliages non ferreux avec diverses protubérances, marées et trous.

Moulage de précision basé sur l'utilisation de modèles réalisés dans des moules métalliques en les remplissant d'un mélange paraffine-stéarine. Les modèles ainsi obtenus sont recouverts d'une fine couche d'une masse liquide spéciale et de sable de quartz fin, séchés et calcinés dans un four électrique. Dans ce cas, le mélange de paraffine stéarine s'écoule du moule, qui est ensuite utilisé pour produire des pièces métalliques de précision.

De cette manière, des moulages très précis et propres sont obtenus. Une caractéristique de cette méthode de coulée est qu'elle vous permet d'obtenir non seulement des ébauches, mais également des pièces finies de forme complexe sans usinage supplémentaire.

Avec coulée centrifuge le métal liquide est coulé dans un moule qui tourne rapidement autour d'un axe vertical ou horizontal. Cette méthode est la plus efficace pour obtenir des ébauches en forme d'anneaux, des tuyaux, des engrenages, etc.

Forgeage et marquage à chaud. Dans ces procédés, le métal chauffé est traité par impact ou pression, à l'aide de marteaux et de machines à forger. Si le métal chauffé est traité sans formes spéciales (matrices), le processus s'appelle forgeage gratuit, si en timbres - marquage à chaud.

Avec l'emboutissage à chaud, on consacre beaucoup moins de temps à la fabrication des ébauches qu'avec le forgeage libre. Dans ce cas, les ébauches sont obtenues avec une forme et une taille plus précises, avec de plus petites tolérances pour un usinage ultérieur.

Marquage à froid. Il s'agit du processus d'obtention d'ébauches et de pièces à partir de matériaux en feuilles, en bandes et en bandes par découpe, pliage, emboutissage, bordage dans des matrices sur des presses.

La méthode d'estampage à froid est très productive et largement utilisée dans divers types de production. Avec différentes méthodes d'obtention de flans, l'allocation pour leur traitement sera différente.

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Avoir envie de changer apparence voiture, ou simplement confronté à la nécessité de remplacer des roues, le propriétaire de la voiture est confronté à un dilemme quant au type de roues à privilégier. Et depuis marché moderne débordant littéralement d'une variété de modèles de fabricants éminents et complètement inconnus, nous essaierons d'aider à résoudre ce problème. Alors, quels disques sont les meilleurs et quelle est leur différence ?

Types de jantes

Commençons par regarder diverses sortes jantes de voiture, dont la fiabilité et la résistance dépendent directement du matériau utilisé dans leur fabrication, ainsi que de la méthode de production.

disques estampés

Les voitures économiques dans les configurations initiales sont le plus souvent équipées de jantes embouties en acier. Ces modèles sont fabriqués à partir de tôles laminées d'une certaine épaisseur. Dans le même temps, les ébauches pour le moyeu et la jante sont soumises séparément à un pressage à chaud, après quoi le produit fini est formé par soudage.
Dans ce cas, l'utilisation d'acier laminé garantit aux disques une résistance et une ductilité élevées, qui sont le principal avantage de tels modèles. Avec un fort impact, ils ne se fissurent pas, mais se plient, ce qui permet une restauration ou une réparation, même sans l'utilisation d'outils et d'équipements spécialisés.
Cependant, il est impossible d'affirmer sans équivoque que les disques estampés sont certainement meilleurs que leurs homologues coûteux, car leur faible coût et leur facilité d'entretien s'opposent à une masse importante, ce qui augmente l'usure de la suspension, réduit l'efficacité et le confort de conduite. C'est pour cette raison que presque tous les modèles estampés ont des trous spéciaux pour réduire leur poids. Mais même dans ce cas, les roues en acier sont 2 à 3 fois plus lourdes que les roues en alliage.

Vous devez également vous rappeler que l'acier est sujet à la corrosion, ce qui peut rendre le disque inutilisable en seulement quelques années de fonctionnement. Pour éviter cela, les roues en acier sont recouvertes d'un vernis ou d'un apprêt spécial, qui ne sont cependant pas en mesure de créer une couche protectrice idéale.
Eh bien, un autre inconvénient est le design obsolète, qui s'harmonise rarement avec l'extérieur d'un véhicule moderne.

Jantes en alliage

Lors de l'achat d'une nouvelle voiture, vous devez décider à quelles roues privilégier. Dans le même temps, la plupart des experts recommandent de choisir, bien sûr, si vous avez des finances.
Les modèles en alliage sont fabriqués en coulée classique, lorsque l'alliage est coulé dans un moule préparé à l'avance. Lorsqu'elle est produite par cette méthode, la limite entre le disque et la jante est complètement nivelée, ce qui augmente la durabilité et la fiabilité de l'ensemble de la structure.

Le matériau des jantes en alliage est dans la plupart des cas un alliage d'aluminium, qui peut inclure du titane ou du magnésium. Les modèles coulés ont une résistance nettement supérieure à leurs homologues estampés, car leur limite de déformation est nettement plus élevée. En d'autres termes, pour endommager une telle roue, l'énergie d'impact requise doit être augmentée d'un facteur de 3 à 5.
En revanche, la ductilité des alliages non ferreux est inférieure à celle de l'acier. Et cet aspect provoque de grandes difficultés, si nécessaire. Dans ce cas, les moyens improvisés ne suffisent pas. Nécessite un ensemble complet travaux professionnels y compris le laminage à chaud, le soudage à l'argon, l'étirage, etc. Équipement nécessaire c'est cher, et donc les réparations ne seront pas bon marché. De plus, lorsqu'il est chauffé, l'alliage des jantes en alliage modifie la structure moléculaire. En conséquence, la roue perd de sa résistance et devient souvent impropre à une utilisation ultérieure.

Les jantes en alliage, en raison de leur faible poids, offrent haut niveau fiabilité, sécurité, confort et économie, sans parler du fait qu'ils ont fière allure. De plus, ils ne craignent pas la corrosion, à l'exception des modèles en alliage de magnésium, qui sont progressivement détruits par l'humidité si le revêtement multicouche est manquant ou endommagé.
Les avantages des modèles considérés peuvent également être attribués à la précision géométrique de fabrication, qui améliore la maniabilité de la voiture.

Roues forgées

Immédiatement, nous constatons que le forgeage mécanique, par lequel ces produits sont fabriqués, n'a rien à voir avec le forgeage manuel. En fait, il s'agit du même emboutissage, dans lequel des ébauches en alliage léger sont utilisées à la place de la tôle. La principale différence avec la création de disques en acier est l'utilisation de hautes températures et l'utilisation d'autres formes.

Les roues forgées sont fabriquées à partir d'alliages non ferreux qui, par rapport aux modèles coulés, contiennent une proportion beaucoup plus élevée de composants à haute résistance (titane ou magnésium). Alors que la coulée implique une violation de la structure moléculaire du métal, en raison de sa fusion complète, cela ne se produit pas lors du forgeage d'une billette chauffée. En conséquence, les disques sont plus solides, plus durables et plus fiables. La pratique a montré qu'un coup violent reçu pendant la conduite est plus susceptible de nuire à la suspension de la voiture qu'à l'intégrité du disque forgé.

Vous pouvez remarquer la différence entre les produits forgés et coulés dans leur masse. Les premiers seront plus légers de 10 à 25 %, ce qui leur permet de démontrer le meilleur l'économie de carburant et le confort, tout en réduisant l'usure du châssis.
Les experts estiment que les roues forgées n'ont qu'un seul inconvénient, qui se traduit par le coût élevé du produit, qui est déterminé par les particularités du processus de fabrication.

Que choisir ?

Dans le cas où vous habitez dans une ville et que vous vous déplacez exclusivement le long bonnes routes, mais ne veulent pas dépenser d'argent supplémentaire - la meilleure option deviennent des jantes en alliage. De plus, le marché automobile offre aujourd'hui de nombreux modèles de qualitéà un prix abordable, dont les meilleurs sont des produits de production européenne, russe et sud-coréenne, et les pires, respectivement, de production chinoise et turque.

Ceux qui aiment la vitesse et ne peuvent pas rouler autrement devraient regarder de plus près les roues forgées, qui ont plus de force et moins de poids. De plus, les connaisseurs du tuning et les personnes à hauts revenus adorent ces produits.

Quant aux roues en acier embouti, elles sont souvent choisies pour rouler sur des routes mal couvertes, elles sont utilisées en remplacement des modèles coulés dans heure d'hiver années, et également utilisé pour équiper des voitures à la "bête de somme". Ces disques sont peu coûteux et permettent des réparations sans aide, même sur le terrain.

Les méthodes de traitement des métaux par pression à des fins industrielles sont divisées en deux types.

1. Métallurgique, destinés à l'obtention d'ébauches de section constante (tiges, fils, tôles, etc.) utilisées pour la fabrication de pièces par formage et découpage préliminaires de matières plastiques. Les principales méthodes de traitement métallurgique sous pression sont rouler, étirer et presser.

2. Ingénierie, destinés à obtenir des pièces ou des ébauches ayant une forme et des dimensions proches de la forme et des dimensions des pièces ; en génie mécanique, les principales méthodes d'obtention de pièces par traitement sous pression sont forgeage et emboutissage.

Roulant(Fig. 3.10, un) est de comprimer la pièce 2 entre les rouleaux en rotation 1 .

Pressage(Fig. 3.10, 6) consiste à pousser le poussoir 4 blancs 2, situé dans la manche 3, à travers le trou de la matrice 1.

Dessin(Fig. 3.10, c, d) consiste à tirer la pièce 2 à travers la cavité conique de la matrice 1; dans ce cas, la section transversale de la pièce prend la forme d'une section transversale du trou de matrice.

estampillage(Fig. 3.10, e) changer la forme et la taille de la pièce à l'aide d'un outil spécial - un tampon.

emboutissage de tôle obtenir des pièces plates et spatiales à partir d'ébauches, dans lesquelles l'épaisseur est bien inférieure aux dimensions du plan (feuille, ruban, bande). Lors de l'estampage de la feuille (Fig. 3.10, ré) Vide 3 déformé avec un coup de poing 1 et matrices 2.

Forger(Fig. 3.10, e) modifier la forme et les dimensions de la pièce 2 par une exposition séquentielle à des outils universels 1 à des sections individuelles de la pièce.

À forger(Fig. 3.10, e) la pièce, qui est un segment de la tige 2, est affectée d'un poinçon 1, de plus, le métal de la pièce remplit la cavité du tampon, acquérant sa forme et ses dimensions.

Riz. 3.10. Les principaux types de traitement sous pression des métaux : a - laminage ; b - pressage; c, d - dessin; e - estampage de feuilles (l'un des processus); e - forgeage; P est la force de pression des rouleaux de laminage ; P tr - force de frottement; P p - force de pression;

P pr - force de traction; P à - force de forgeage; R w - force d'estampage.

Forger — une méthode de traitement des métaux par pression, réalisée à l'aide d'un outil de forgeage ou de matrices, dans laquelle l'outil a un effet répété et intermittent sur une pièce chauffée, à la suite de quoi il se déforme et acquiert progressivement une forme et une taille données. Le forgeage est la seule manière production de grandes pièces forgées (jusqu'à 250 tonnes) : arbres d'hydrogénérateurs, vilebrequins de moteurs de navires, rouleaux laminoirs etc. Le forgeage est généralement utilisé dans la production à petite échelle ou unique, ainsi que pour la fabrication de grandes pièces forgées.

Le forgeage peut être libre ou en contre-matrices, manuel ou machine, réalisé sur des marteaux vapeur-air ou sur des presses hydrauliques à forger. À forgé à la main ils utilisent des enclumes, des gros et des petits marteaux (marteaux et freins à main), des pinces pour saisir et maintenir la pièce, des barbes, des burins, des burins, des sertissages (Fig. 3.11, a-h),à forgeage à la machine - percuteurs, sertissages, rouleaux, pinces, cartouches (Fig. 3.11, i-p).

Riz. 3.11. Outil pour le forgeage manuel et mécanique : a - enclume ; b - marteau de forgeron;

c - frein à main ; g - acariens; d - barbe; e - ciseau; g - podboynik; h - sertissage;

et - gâches plates ; à - grévistes découpés ; l - grévistes arrondis; m - sertissages;

n - roulant; o - pinces; p - cartouches.

Les principales opérations de forgeage sont le refoulement, le refoulement, le brochage, le perçage, le tronçonnage et le pliage. Brouillon appelée une telle opération technologique de traitement sous pression, dans laquelle la hauteur de la pièce d'origine diminue tout en augmentant sa section transversale (Fig. 3.12).

Dans ce cas, le sédiment d'un échantillon cylindrique peut être considéré sans tenir compte du frottement aux extrémités (Fig. 3.12, un)(idéal) ou en présence de frottements aux extrémités (Fig. 3.12, b)(version réelle). Pour la stabilité lors du refoulement des pièces cylindriques, la hauteur de la pièce h 0 ne devrait plus être 2,5 diamètres :

Riz. 3.12. Schémas de refoulement d'un échantillon cylindrique sans frottement aux extrémités (a - option idéale) et avec frottement aux extrémités (b - option réelle) :

h o et h1- dimensions initiales et finales de la pièce à usiner ; ré- diamètre de la pièce ; d1- diamètre de la pièce ; ∆h- montant de la traite ; P- force de traction.

débarquement est un type de sédiment. Dans ce cas, le métal ne se dépose que sur une partie de la longueur de la pièce (Fig. 3.13, un). Micrologiciel - l'opération d'obtention de cavités dues au déplacement du métal (Fig. 3.13, b)à l'aide de l'outil de micrologiciel. Pour obtenir la forme requise de la pièce, des matrices de support sont utilisées (Fig. 3.14).

Riz. 3.13. Schémas de débarquement (a) et firmware double face (b).

Riz. 3.14. Schéma d'estampage dans les tampons de support.

Forgeage à chaud- il s'agit d'un type de formage des métaux par pression, dans lequel la mise en forme d'une pièce forgée à partir d'une billette chauffée est réalisée à l'aide d'un outil spécial appelé timbre. Lors de l'emboutissage, le flux de métal est limité par les surfaces des cavités ou des protubérances dans les différentes parties de l'embouti. Au moment final de l'emboutissage, le métal occupe toute la cavité fermée de l'embouti (flux) conformément à la configuration du forgeage. De ce fait, le forgeage à chaud peut être utilisé pour obtenir des pièces forgées de configuration complexe avec des chevauchements minimes (ou sans eux) et avec des tolérances plus petites que le forgeage (Fig. 3.15).

Riz. 3.15. Schémas d'estampage dans les matrices ouvertes (a) et fermées (b): h zaz- écart.

Par la présence ou l'absence d'une bavure, on distingue les matrices ouvertes (Fig. 3.15, un) et fermé (Fig. 3.15, b).

Le forgeage est divisé en froid et à chaud (en fonction de la température de chauffage des pièces), formage, refoulement, perçage, etc. (par type d'opérations), marteau et presse (par type d'équipement utilisé).

Les pièces principales du tampon sont le poinçon et la matrice. Les matrices conçues pour les presses à forger à chaud à marteau et à manivelle sont constituées de parties supérieure et inférieure, sur les surfaces de contact desquelles se trouvent des courants pour une mise en forme constante du produit. Les poinçons sont fabriqués à partir d'aciers au carbone et alliés (principalement au chrome).

Emboutissage en matrices ouvertes caractérisé par un écart variable entre les parties mobiles et fixes du timbre. Une bavure (flash) coule dans l'espace. Au fur et à mesure que l'espace diminue, le métal qu'il contient est refroidi de manière intensive, la limite d'élasticité du métal augmente et la résistance au mouvement de la bavure augmente. Pour cette raison, toute la cavité de la matrice est remplie et seul le métal en excès est expulsé dans les bavures. Les bavures sont ensuite éliminées dans des matrices de coupe spéciales.

Lors de l'emboutissage dans des matrices fermées, l'écart entre les parties mobile et fixe de la matrice est suffisant pour le mouvement relatif des pièces de la matrice, mais pas pour la formation d'une bavure. Par conséquent, afin d'éviter de ne pas remplir les coins de la cavité de la matrice ou d'augmenter la hauteur du forgeage, il est nécessaire de respecter strictement l'égalité des volumes de l'ébauche métallique et du forgeage.

L'emboutissage en matrices fermées peut être attribué à l'emboutissage par extrusion. Le forgeage à chaud est utilisé à grande échelle ou production de masse, permet d'obtenir des pièces forgées de configuration complexe avec des chevauchements minimaux et des tolérances plus petites (par rapport aux méthodes standard).

La productivité de l'emboutissage est bien supérieure à celle du forgeage. En même temps, un poinçon est un outil coûteux conçu pour la fabrication d'une seule pièce forgée particulière. Les forces de forgeage sont supérieures au forgeage de pièces forgées identiques. Par conséquent, la masse des pièces forgées produites par forgeage dépasse rarement 20 kg.

Les principaux équipements de forgeage et d'emboutissage sont les marteaux et les presses de forgeage et d'emboutissage. marteau de forge sert à traiter les ébauches métalliques par impacts de chutes de pièces. Selon le type d'entraînement, les marteaux sont vapeur-air (Fig. 3.16, un), pneumatique (fig. 3.16, b) mécanique, hydraulique.

Riz. 3.16. Schémas de principe des marteaux : a - vapeur-air : 1 - femme ; 2 - guides; 3 - pistons; 4 - cylindre pour fournir de la vapeur; 5 - percuteur inférieur; b - pneumatique : 1 - cylindre de travail ; 2 - cylindre compresseur; 3 - piston du cylindre compresseur; 4 - bielle; 5 - arbre; 6.7 - bobines supérieure et inférieure, respectivement;

8 - piston du cylindre de travail; 9 - une femme d'un marteau; 10 - percuteur supérieur; 11 - percuteur inférieur.

Marteaux vapeur-air(voir figure 3.16, un) sont entraînés par de la vapeur ou de l'air comprimé à une pression de 0,7 ... 0,9 MPa. Déplacer une femme 1 concernant les guides 2 se produit lorsque le piston se déplace 3 sous l'influence de la vapeur ou de l'air comprimé. Lorsque de la vapeur (ou de l'air) est fournie à la cavité supérieure du cylindre, les pièces qui tombent descendent et frappent la pièce posée sur le percuteur inférieur 5. Lorsque de la vapeur (ou de l'air comprimé) est fournie à la cavité inférieure du cylindre, les pièces tombantes montent en position supérieure.

Marteaux pneumatiques(voir figure 3.16, b) contiennent deux cylindres : travail 1 et compresseur 2. Piston 3 le cylindre du compresseur est déplacé par une bielle 4 du vilebrequin 5. En même temps, l'air est comprimé (p = 0,3 MPa) dans les cavités supérieures ou inférieures du cylindre et lorsque vous appuyez sur la pédale ou la poignée qui ouvre les bobines 6 et 7 entre dans le cylindre de travail 1. Le cylindre de travail agit sur le piston 8. Piston avec une tige massive 9 en même temps c'est une femme du marteau, dans laquelle le percuteur supérieur est attaché 10, Lors du déplacement des pièces tombantes vers le bas, le percuteur supérieur frappe la pièce posée sur le percuteur inférieur fixe 11.

La base du marteau de forge (shabot) a une masse 8 à 15 fois supérieure à la masse des pièces qui tombent. Les arbres des marteaux d'emboutissage sont encore plus massifs - 20 à 30 fois la masse des pièces qui tombent. Cela fournit une efficacité d'impact élevée (η = 0,8 à 0,9) et une précision d'impact élevée des pièces de matrice. De plus, dans le même but, les marteaux ont des guides réglables renforcés pour le mouvement de la femme.

Distinguer selon leur façon de travailler marteaux simples et action double. Dans les marteaux à simple effet, la partie tombante (baba) tombe librement sous l'action de sa propre gravité, et dans les marteaux à double effet, elle est en outre accélérée. La vitesse de la femme des marteaux à grande vitesse peut atteindre 25 m / s, et pour les marteaux conventionnels 3 ... 6 m / s.

Marteaux de forge air-vapeur avoir une masse de pièces tombantes de 500 ... 5 000 kg et d'emboutissage - 500 ... 30 000 kg. Sur les marteaux de forgeage, les pièces forgées pesant 20 ... 2 000 kg sont généralement fabriquées à partir de billettes laminées ou de lingots. La masse maximale des pièces forgées embouties est de 1 000 kg.

Dans les marteaux vapeur-air sans chambre, le chabot est remplacé par une femme inférieure mobile reliée à la femme supérieure par une liaison mécanique ou hydraulique.

Le marteau requis est sélectionné sur la base de tables de calcul ou de référence.

Poinçonneuses à manivelle avoir une course constante égale à deux fois le rayon de la manivelle (Fig. 3.17). L'emboutissage sur les presses à manivelle se caractérise par une productivité élevée et une précision des pièces en hauteur. La pièce est retirée de la matrice lors de la course inverse de sa partie supérieure à l'aide d'éjecteurs. Grâce à cela, il est pratique d'emboutir dans des matrices fermées par extrusion et couture.

Riz. 3.17. Schéma d'une presse à poinçonner à manivelle: 1 - poinçon; 2 - emphase; 3 - conduire;

4 - moteur électrique ; 5 - matrice mobile; 6 - arbre d'entraînement; 7 - curseur principal ;

8 - couverture; 9 - vilebrequin; 10 - ailes; 11.12 - gâches supérieures et inférieures.

Les presses à estamper à manivelle d'une force de 6,3 ... 100 MN remplacent avec succès les marteaux d'estampage avec une masse de pièces tombantes de 630 ... 10 000 kg. Cependant, le coût d'une presse à forger à chaud à manivelle est 3 à 4 fois plus élevé que le coût d'un marteau équivalent en termes de capacités technologiques.

Machines à forger horizontales(GKM) (Fig. 3.18) ont des timbres composés de trois parties : une matrice fixe 3, matrice mobile 5 et poinçon 1, ouverture dans deux plans mutuellement perpendiculaires.

Riz. 3.18. Schéma GCM

canne à pêche 4 avec une zone chauffée face au poinçon, posée dans une matrice fixe 3. La position de la barre est fixée avec une butée 2. A la mise sous tension du GCM, la matrice mobile 5 presse la barre contre la matrice fixe, la butée 2 rétracté sur le côté, et le coup de poing 1 heurte la partie saillante de la barre, la déformant. Le fonctionnement du GCM est illustré par le schéma cinématique de la fig. 3.19.

Riz. 3.19. Schéma cinématique d'une machine à forger horizontale : 1 - mobile

joue; 2 - système de leviers; 3 - curseur; 4 - cames mobiles; 5 - bielle;

6 - vilebrequin; 7 - curseur principal.

Le coulisseau principal 7, portant le poinçon, est entraîné par le vilebrequin 6 avec bielle 5. Mâchoire mobile 1 entraîné par le curseur latéral 3 système de levier 2. Curseur latéral entraîné par des cames 4, monté en bout de vilebrequin 6. Les forges horizontales sont généralement construites avec une force allant jusqu'à 30 MN. Les principales opérations réalisées sur le gisement de gaz à condensats sont le refoulement, le perçage et le poinçonnage.

Le forgeage sur GCM peut être effectué en plusieurs passes dans des flux séparés, dont les axes sont situés horizontalement les uns au-dessus des autres. Chaque transition est effectuée en une seule course de travail de la machine.

Action presse hydraulique est basé sur la loi de la pression hydrostatique de Pascal, qui en 1698 soulignait qu'"un vase rempli d'eau est une nouvelle machine pour augmenter les forces au degré désiré" (Fig. 3.20). La force des presses à emboutir hydrauliques modernes (Fig. 3.21) atteint 750 MN.

Riz. 3.20. Schéma pour expliquer la loi de Pascal.

Riz. 3.21. Schéma de principe d'une presse hydraulique.

feuille d'estampage Il est conçu pour produire une variété de produits plats et spatiaux tels que des pièces automobiles, des pièces d'avions, des fusées et d'autres produits de forme complexe. L'emboutissage de feuilles est utilisé dans les industries automobile, aéronautique, électrique, dans la construction de tracteurs, la fabrication d'instruments, etc.

L'emboutissage de feuilles réduit la quantité d'usinage, offre une précision dimensionnelle et une productivité élevées (jusqu'à 40 000 pièces par équipe à partir d'une machine). En tant que flans, une feuille, une bande ou un ruban est utilisé. L'épaisseur des flans ne dépasse généralement pas S≤ 10 mm.

En règle générale, lors de l'emboutissage de tôles, la déformation plastique, qui fournit la forme et les dimensions nécessaires, n'est obtenue que par une partie de la pièce. L'épaisseur de paroi des pièces embouties diffère légèrement de l'épaisseur des ébauches. Les opérations dans lesquelles seules la forme et les dimensions de la pièce sont modifiées sans la détruire pendant le processus de déformation sont appelées changement de forme. O Les opérations qui provoquent la destruction du matériau de la pièce sont appelées séparant.

Les opérations de changement de forme de l'emboutissage de feuilles comprennent le pliage, l'étirage, le bordage, le sertissage, la distribution, etc. (Fig. 3.22).

Riz. 3.22. Opérations de poinçonnage des tôles : a - pliage ; b - capot; dans - bridage;

g - sertissage; d-répartition.

pliant(Fig. 3.22, un) Il est utilisé pour modifier la courbure de la pièce sans pratiquement aucun changement dans ses dimensions linéaires. ÀÀ la suite d'une telle déformation, une partie de la pièce est tournée par rapport à l'autre d'un certain angle. La déformation plastique lors du pliage est concentrée sur une zone étroite en contact avec le poinçon.

Lors du pliage, la destruction du matériau, la formation de fissures, de plis n'est pas autorisée. Le point le plus faible est la zone de déformations en traction dans la couche externe de la pièce au niveau de l'arrondi du poinçon. Avec une diminution du rapport du rayon de courbure Rà l'épaisseur de la pièce S la déformation augmente. Par conséquent, pour éviter l'apparition de fissures, de plis ou de destruction de la pièce, les dimensions minimales du rayon du poinçon sont limitées : R min =(0,1 ...2) S.

Capot(voir figure 3.22, b) consiste à tirer la pièce à travers le trou de la matrice, et la pièce plate se transforme en un produit creux, et les dimensions transversales de la pièce spatiale diminuent (Fig. 3.23). L'emboutissage peut être réalisé sans amincissement ou avec amincissement de la paroi de la pièce.

Riz. 3.23. Schéma de dessin: 1- matrice avec un diamètre de travail D m et rayon de courbure R m; 2 - produit semi-fini ; 3 - pince; 4 - poinçon avec un diamètre de travail D p et rayon de courbure R p; 5-blanc pour dessiner le diamètre ré et épaisseur S.

Le changement de forme pendant le dessin (Fig. 3.23) est estimé par le rapport du diamètre D3 pièce (type disque, bride) au diamètre ré de la partie résultante de type cylindre, que l'on appelle le rapport d'allongement :

K p \u003d D 3 / j

Lorsque vous dessinez sans mesurer l'épaisseur du mur, l'écart z entre le poinçon et la matrice doit être supérieure à l'épaisseur s vides : z= (1,1 ... 1,3)S. Lors du dessin avec un changement d'épaisseur de paroi, cette dernière peut être réduite de 1,5 à 2 fois en une transition, tandis que l'écart entre le poinçon et la matrice doit être inférieur à l'épaisseur de paroi et les forces spécifiques seront importantes. Le capot d'amincissement est utilisé pour éliminer le risque de froissement, ainsi que pour obtenir des pièces avec des parois dont l'épaisseur est inférieure à l'épaisseur du fond.

La force de traction au moment où la pièce recouvre complètement le bord arrondi de la matrice peut être déterminée par la formule :

P vyt \u003d 2πR m SQ p max,

où Q p max est la véritable résistance du matériau de la pièce à durcir complètement.

À bridage une partie de la pièce bordant le trou pré-perforé est pressée dans la matrice, tandis que la taille du trou augmente, et cette section de la pièce acquiert une forme cylindrique (voir Fig. 3.22, dans). L'augmentation admissible du diamètre du trou sans destruction lors du bordage dépend des propriétés mécaniques du matériau de la pièce et de son épaisseur relative s/d Q et est j/d Q= 1,2.,. 1.8, où dQ — diamètre d'origine de la pièce.

À sertissage(voir figure 3.22, G) une pièce cylindrique creuse à paroi mince est introduite dans le trou de matrice, ce qui entraîne une diminution des dimensions transversales.

Lors de la distribution(voir figure 3.22, e) le poinçon est introduit dans une billette cylindrique creuse à paroi mince, et ses dimensions transversales dans la zone de déformation augmentent. Lors de l'examen des états de contrainte et de déformation dans la zone de déformation, lors de l'analyse des opérations d'emboutissage de tôles, ils utilisent généralement un système de coordonnées polaires avec un pôle coïncidant avec le centre de courbure de la surface médiane de la pièce au moment de déformation donné (Fig. 3.24).

Riz. 3.24. Le schéma des contraintes lors de l'emboutissage de la tôle: R n - le rayon extérieur de la pièce avant déformation; R n - rayon variable dans le système de coordonnées polaires; r poste - diamètre intérieur détails; σ - contraintes ; ε - déformations ; indices ρ, θ et z relater

aux paramètres radiaux, tangentiels et axiaux, respectivement.

Dans les opérations de changement de forme de l'emboutissage de tôles, les contraintes de cisaillement sont relativement faibles et, par conséquent, on suppose que les directions des contraintes normales σ p et σ θ coïncident avec les directions principales du tenseur des contraintes, c'est-à-dire qu'elles sont les contraintes principales. À rBH/s > 5 J'accepte ρ p ≈ r BH + s/2.

Les déformations dans les opérations d'emboutissage de tôles sont réalisées lorsque les contraintes σ p et σ θ correspondent à l'état limite (condition de plasticité). En fonction des conditions de chargement de la pièce dans diverses opérations de forgeage de tôles, les schémas d'état de contrainte et les signes de contrainte σ p et σ θ dans la zone de déformation peuvent être différents. Dans les opérations d'étirage et de bordage, les contraintes a p sont de traction, et dans les opérations de sertissage et de dilatation, elles sont de compression. Les contraintes σ θ sont de traction dans les opérations de dilatation et de bridage, et dans les opérations d'étirage et de sertissage, elles sont de compression (Fig. 3.25).

Riz. 3.25. Conditions d'état limite pour plat

état tendu

Sur la fig. 3.25 présente graphiquement les conditions de l'état limite dans un état de contrainte plane (sous la forme d'une ellipse et d'un hexagone aux coordonnées σ s - σ θ) et montre les schémas d'opérations dans lesquels la déformation de la pièce est effectuée avec des signes d'accentuation correspondant à certains quadrants.

Forger appelé le traitement du métal dans un état plastique, pression statique ou dynamique. Lors du forgeage, la forme extérieure et la structure du métal changent. Le produit obtenu par forgeage est appelé forger. Il existe deux types de forge : libre et en poinçon.

Le forgeage est effectué soit par action d'impact (dynamique) sur le métal, où l'énergie des parties tombantes du marteau est utilisée (forgeage mécanique), soit par action lente (statique), où la pression de la presse est utilisée.

forgeage gratuit

Le forgeage libre est utilisé dans la production en série et à petite échelle. Les opérations de forgeage comprennent l'emboutissage, le refoulement, le pliage, le poinçonnage, le perçage, la découpe, etc.

Lors du dessin la longueur de la pièce forgée est augmentée en réduisant sa section. Une variante du capot est une broche, dans laquelle la pièce est retournée après chaque coup.

Brouillon- fonctionnement, l'envers du capot. Lors du refoulement, la section de la pièce forgée augmente du fait de la hauteur.

Les trous sont percés à l'aide d'un poinçon, appelé piercing. Un trou traversant ou évidement est obtenu par firmware - (firmware aveugle). Sur la fig.3 7 des schémas de quelques opérations de forgeage libre sont donnés.

Le forgeage est effectué sur des marteaux de forge ou des presses hydrauliques.

Marteaux- machines d'impact dynamique, choc. La durée de déformation sur eux est de millièmes de seconde. Le métal est déformé en raison de l'énergie accumulée par les pièces mobiles (tombantes) du marteau au moment où elles entrent en collision avec la pièce. L'un des principaux types de marteaux de forgeage est marteaux à vapeur.

Presses hydrauliques - machines à action statique; la durée de la déformation est de quelques secondes. Le métal est déformé par l'application d'une force générée par le fluide alimentant le cylindre de travail de la presse.

Fig.38. Schémas des opérations de forgeage: a - firmware recto verso, b-through

couture, couture en v, coupe en g, axes en d, pliage en e,

w-estampage dans les matrices de support, h-broche

Estampillage

Le forgeage est appelé forgeage dans des moules en acier. Les performances de l'emboutissage sont dix fois supérieures à celles du forgeage libre. De plus, l'emboutissage permet d'obtenir une précision dimensionnelle et une finition de surface nettement supérieures à celles du forgeage libre. Cependant, l'emboutissage n'est bénéfique qu'en production de masse et en série, car le coût de fabrication d'un outil d'emboutissage n'est justifié que lorsqu'un lot important de pièces est fabriqué. L'emboutissage est à chaud et à froid, en vrac et en feuille.

Forgeage à chaud(forgeage des timbres). Si, lors du forgeage libre, le métal pressé par les percuteurs d'en haut et d'en bas peut s'écouler librement sur les côtés, alors lors de l'estampage, le flux de métal est limité par les surfaces du poinçon et la pièce prend la forme de sa cavité en forme (flux).

La tolérance d'usinage pour le forgeage à chaud est d'environ la moitié de celle du forgeage libre. L'emboutissage à chaud est réalisé sur des marteaux et des forges.

Estampage au marteau- la méthode la plus courante de marquage à chaud. Timbre ( riz.39 ,un) se compose de deux parties : supérieure 1 et inférieure 2. La partie inférieure est montée sur un porte-timbre installé sur le shabot, et la partie supérieure est chez la femme ; la fixation de chaque partie du timbre est réalisée par une cale et une clé. Les points de fixation sont réalisés sous la forme d'une queue d'aronde. Les deux pièces présentent des cavités constituant une rainure qui épouse la forme de la pièce forgée.

Riz.3 9. Emboutissage d'ébauches d'engrenages dans une filière monobrin

Pour l'emboutissage, la pièce est chauffée à la température de forgeage et placée dans la cavité inférieure 2 de l'embouti. Sous l'impact de la partie supérieure de la filière, le métal s'écoule et remplit le flux. L'excès de métal est expulsé du flux dans la cavité annulaire et forme ce que l'on appelle la bavure (bavure) 3 ( riz.39 ,b), ce qui contribue à un meilleur remplissage de la cavité de la matrice, empêchant tout autre écoulement de métal dans la cavité du connecteur de matrice. Les bavures sont coupées sur une presse dans une matrice de découpe spéciale à chaud ou à froid. Selon le nombre de brins, les timbres sont divisés en monobrin et multibrin.

Matrices à un seul brin utilisé pour la fabrication de produits simples et pour l'emboutissage d'ébauches préalablement préparées par forgeage libre. Cette préparation consiste à rapprocher la forme de la billette de celle de la pièce forgée finie.

Les matrices multibrins ont des brins de découpage, d'estampage et de coupe. Dans les filières d'approvisionnement, les opérations d'étirage et de pliage sont effectuées, dans les filières d'emboutissage - donnant la forme finale à la pièce, dans les sections de découpe de l'emboutissage de la barre (pièce laminée).

Les flux d'approvisionnement sont situés le long des bords du timbre et l'estampage au milieu. Sur le riz.40 une matrice multibrins est représentée, ainsi que des croquis de la pièce d'origine, sa déformation lors des transitions successives d'emboutissage et le forgeage fini. La pièce entre d'abord dans le flux de brochage 4, où elle est tirée. Ensuite, il est déformé dans le brin de roulement 3 pour épaississement aux extrémités, puis il est transféré dans le brin de pliage 1, après quoi il est estampé d'abord dans le brin préliminaire 2, puis dans le brin final 5.

Riz.4 0. Timbre multi-brins

Ces dernières années, il s'est propagé estampage sans éclat en timbres fermés. Dans le même temps, d'importantes économies de métal sont réalisées, il n'est pas nécessaire d'utiliser des presses et des matrices d'ébavurage, ainsi que l'ébavurage, et les propriétés mécaniques des pièces forgées augmentent. Pour l'estampage à chaud, des presses à manivelle, des marteaux à friction et à vapeur-air sont utilisés.

Emboutissage sur machines à forger horizontales ( GCM). Contrairement aux marteaux, les machines à forger ont un curseur qui se déplace horizontalement, c'est pourquoi ces machines sont appelées machines à forger horizontales. Ces machines sont utilisées pour la fabrication de pièces forgées sous forme de tiges creuses ou pleines avec un épaississement (boulons, rivets, etc.), ainsi que pour la fabrication de pièces forgées en forme d'anneaux (douilles, écrous, bagues).

Ces machines sont très productives, offrent une plus grande précision que l'emboutissage au marteau et ne produisent presque pas de déchets.

Riz.4 1. Le schéma d'estampage de l'anneau sur le GCM

L'estampage sur le GCM est généralement réduit à l'opération de refoulement d'une billette laminée chauffée. Le timbre a deux volets. Dans le premier flux, un atterrissage est effectué pour obtenir le contour extérieur de l'anneau ( riz.4 1, un), dans le deuxième flux ( riz.4 1b) coup de poing P pique et éjecte la pièce. La pression développée par le GCM varie de 500 à 3000 kN.

Riz.4 2. Schéma de découpe du matériau en feuille

Estampage à froid il est utilisé pour les produits en tôle d'acier, aluminium et ses alliages, cuivre, laiton, etc. Le simple emboutissage se réduit à la découpe, l'emboutissage et le pliage. L'emboutissage complexe est une combinaison des opérations ci-dessus.

abattage utilisé pour la fabrication de pièces plates à partir d'une tôle; la forme du contour peut être quelconque: cercle, carré, etc. Des trous peuvent également être percés avec cette méthode. La matrice de poinçonnage comporte deux parties principales ( fig.42) : dé 4 et poinçon 1.

En descendant, le poinçon 1 coupe une partie de la pièce avec les arêtes vives du contour de travail. Lors du mouvement inverse, le reste de la pièce 3 repose contre l'extracteur 2 et est retiré du poinçon.

Capot obtenir des produits creux à partir de flans de tôle. La pièce de diamètre D est placée dans l'évidement de la matrice ( riz.4 3a) et sorti avec un poinçon dans un verre ( fig.43,b). Afin de ne pas couper la pièce, les bords du poinçon sont arrondis.

Riz.4 3. Schéma de dessin à partir d'une feuille vierge

Si l'écart un entre la matrice et le poinçon est égale à l'épaisseur de la pièce, alors l'épaisseur de paroi du produit reste la même; si cet écart est plus petit, les parois deviennent plus minces. Pour modifier localement la forme, par exemple pour obtenir des raidisseurs, la pièce est en outre moulée dans des matrices.

L'emboutissage à froid est réalisé par des presses mécaniques à manivelle, hydrauliques ou à friction.

Pour éliminer le durcissement, certains produits sont recuits. S'ils sont estampés en plusieurs transitions avec une grande déformation, ils sont ensuite recuits à plusieurs reprises.