Обработка металлов давлением

ВВЕДЕНИЕ

Обработка металлов давлением одно из древнейших искусств, дошедших до наших дней. Конечно сейчас мы не встретим людей, которые обрабатывали неразогретое железо камнем, но сущность процесса обработки осталась та же - получать нужную форму металла посредством приложения к нему усилий. На современном этапе очень заметно усовершенствовалось кузнечно-штамповочное оборудование. Большое распространение обработка металлов давлением получила в машиностроении, так как такой вид обработки имеет ряд преимуществ: 1) возможность получения не только заданной формы, но и заданных механических свойств изделия; 2) почти безотходное производство; 3) высокая производительность.

На принципе обработки металлов давлением основано листопрокатное производство, без которого не мыслим научно-технический прогресс. В последнее время стали очень популярны изделия из металла, полученные художественной ковкой. Современные тенденции технологии и машин КШП это: экономия металла, экономия энергии, повышение качества штампуемых изделий, механизация и автоматизация производственных процессов, а также внедрение новых технологических процессов.

1. ЛАБОРАТОРИЯ ШТАМПОВКИ. ЛГТУ

Лаборатория штамповки предназначена для ознакомления студентов с кузнечно-штамповочным оборудованием, а также с операциями, выполняемыми на этом оборудовании.

Лаборатория имеет следующее оборудование:

1 - кривошипный пресс (рис. ) - 2 ед.;

2 - гидравлический пресс (рис. ) - 2 ед.;

3 - пневматический молот (рис. ) - 2 ед.;

4 - разрывные испытательные машины - Р-10 и Р-20;

5 - прибор "Эрикседа" - 1 ед.;

6 - копер для испытаний (рис.1) - 3 ед.;

7 - кузнечный горн (рис. ) - 1 ед.;

8 - сварочная кабина.

Разрывные испытательные машины имеют назначение чисто эксперементального характера. Они предназначены для определения прочности предела и текучести плоских и цилиндрических образцов путем их растяжения или сжатия (операция осадки). Принцип действия разрывных машин такой же как у гидравлического пресса.

Прибор "Эрикседа" также имеет назначение экспериментального характера. Эта машина производит операцию вытяжки сферических поверхностей и определение предела прочности образца. Принцип работы заключается в том, что вытяжка идет до тех пор пока не разорвется образец, после чего фиксируется значение усилия при котором произошел разрыв.

Копры - это простейшее кузнечное оборудование. Деформация происходит за счет энергии, накопленной во время полета падающих частей. Основные операции - осадка и чеканка (денег).

Кузнечный горн имеет назначение нагревательного характера.

2. ЛАБОРАТОРИЯ РОБОТОТЕХНИКИ. КАФЕДРА ШТАМПОВКИ, ЛГТУ

Лаборатория предназначена для ознакомления студентов с автоматизацией и роботизацией производственных процессов, а также для получения практических навыков по эксплуатации роботизированных и автоматизированных устройств.

Оборудованием этой лаборатории являются:

1 - РФ-202М;

2 - ПМР-0.5-200КВ (промышленный);

3 - М-0.63 (манипулятор);

4 - Ц-12 (робот с управляющей машиной ЭВМ).

Робот РФ-202М двухрукий, кроме того обладает тремя степенями свободы. Манипуляторы способны передвигаться вверх-вниз и выдвигаться, тем самым увеличивая свою длину. Кроме того манипуляторы способны поворачиваться вокруг оси, что позволяет им выполнять операции в окружающей цилиндрической зоне. И, наконец, захватывающее устройство само может поворачиваться вокруг оси. Робот имеет пульт управления, предназначенный для управления подвижными звеньями манипулятора, программирования технологических команд, задания.

Робот ПМР-0.5-200КВ - однорукий, промышленный, по принципу работы схож с роботом РФ-202М. Кроме того имеет программированное устройство управления ЭЦПУ-6030. С помощью этого устройства робота можно запрограммировать на делание следующей операции без оператора: 1 - взять заготовку с позиции питателя; 2 - поместить ее на позицию штамповки; 3 - удалить деталь на позицию готовых деталей (в тару).

При манипулировании плоскими объектами применяют вакуумный захват (присоску).

В заключении можно сказать, что автоматизация, роботизация, механизация, компьютеризация кузнечно-штамповочных процессов все больше и больше проникает в сферу производства. Благодаря автоматизации, роботизации, механизации, компьютеризации сокращается время операций, увеличивается производительность труда, уменьшается себестоимость продукции, повышается качество продукции, уменьшается процентное отношение бракованной продукции и этот список можно продолжать бесконечно.

3. АО НЛМК

В состав комбината входят: 1 - агломерационное производство, состоящее из : углеподготовительного цеха, коксового цеха, цеха извлечения химических продуктов коксованием (сульфат аммония, нафталин, бензол, каменноугольные смолы); 2 - коксо-химического производства; 3 - ферросплавные цехи; 4 - доменное производство, включающее в себя шесть доменных печей (I и П объемом 2000 куб.м), (V и VI объемом 3200 куб.м), которые работают на агломерате и окатышах, конечный продукт чугун; 5 - сталеплавильное производство, состоящее из: конверторного производства, непрерывной разливки стали, включает в себя три сталеплавильных цеха (ККЦ-1,2,3); 6 - листопрокатное производство. Производство состоит из четырех цехов. ЛПЦ-1 выпускает горячекатанную электротехническую сталь, оснащен двухклетьевым станом 1200 с печными моталками (старейший стан). ЛПЦ-2 - это цех холодной прокатки трансформаторной стали. В него входят: агрегаты непрерывного травления, пятиклетьевой четырехвалковый реверсивный стан (рис.7), три многовалковых стана, печи непрерывного отжига (башенного и горизонтального типа), агрегаты электроизоляционного покрытия, открыто производство оцинкованной посуды.

3.1. ЛПЦ-3. "СТАН-2000"

31 июля 1969 года был пущен уникальный мощнейший стан 2000 производительностью 6 миллионов тонн горячего листового проката, оснащенный современным оборудованием с применением автоматизированных систем управления технологией нагрева металла и охлаждения полосы водой. Предназначен цех для горячей прокатки слябов (240 мм толщиной). Слябы нагревают в методических печах с шагающим подом до 700-800 градусов (рис.7). Лист выходит толщиной 30 мм. Далее лист подается в чистовую клеть, откуда выходит толщиной 2-3 мм, после участок дрессирования и намотки. Стан выдает прокат в виде рулонов, ленты, листа толщиной от 2.0 до 16.0 мм, шириной 1050-1850 мм. Точное соблюдение заданных режимов, использование системы противоизгиба и гидронажимных устройств валков способствует получению проката высокого качества. Здесь готовится подкат электротехнической изотропной стали (с неориентированным зерном), низколегированной малоуглеродистой стали для автомобилестроения. Готовая товарная продукция: 1 - прокат для судостроения; 2 - прокат для производства труб; 3 - листовой прокат для холодной штамповки; 4 - прокат общего назначения. Горячекатанный рулонный прокат из углеродистой стали поставляется на экспорт.

3.2. КУЗНЕЧНЫЙ ЦЕХ РЕМОНТНОГО ЗАВОДА НЛМК

В 1989 году на базе отдельных цехов комбината создан ремонтный завод. Его основные задачи: 1 - своевременное и качественное проведение текущих и капитальных ремонтов оборудования; 2 - изготовление оборудования для реконструкции, модернизации технологических объектов. В состав ремонтного завода входят: 12 производственных специализированных цехов; цех подготовки производства со складом запасных частей и оборудования, оснащенный автоматизированной системой учета; автотранспортное подразделение; служба управления; 4 лаборатории; 2 инспекции по надзору за эксплуатацией грузоподъемного и напольного оборудования.

В цехах ремонтного завода сосредоточено современное оборудование для изготовления, упрочнения и восстановления всевозможных узлов деталей. Используются новейшие передовые технологии, производятся все виды термообработки черных и цветных металлов, а также их сплавов: объемная, поверхностная (токами высокой частоты и газопламенная), химикотермическая. Выпускаются швеллера гнутые, уголок гнутый, черепица, прессовые поковки, спецпрофмет и другие виды продукции. Наносятся защитные покрытия, в том числе полиуретановые.

В КПО ОРМЦ изготовляют детали для ремонта оборудования НЛМК. Оборудование, которым оснащен цех, это: гидравлические прессы, паровоздушные молоты, пневматические молоты, машины для раскатки колец, метадические печи.

Из заготовок, которыми являются слитки, куют различные по размерам поковки, в основном - валки прокатных станов.

3.3. ПРОИЗВОДСТВО ТОВАРОВ НАРОДНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ НА НЛМК

Продукция товаров народного потребления АО НЛМК насчитывает около 40 наименований, начиная с прицепов к легковым автомобилям и заканчивая шампунем для волос. Цех товаров народного потребления начал выпуск продукции в 1971 году и был ориентирован сначала на выпуск продукции скобяных изделий. В настоящее время здесь выпускается восемьнадцать видов изделий хозяйственного и культурно-бытового назначения: 1 - кровельная черепица; 2 - оцинкованная посуда; 3 - дверные петли; 4 - крепежные изделия; 5 - передние крылья к автомобилям ВАЗ.

С 1989 года к нему присоединился цех автоприцепов (ЦАП). Он оснащен современные технологическим оборудованием для холодной штамповки, механической обработки, сварки, покраски выпускаемых прицепов.

Совсем недавно к этому семейству присоединился еще цех аудио-видео аппаратуры и цех холодильников "Стинол".

Остановимся подробнее на производстве дверных петель. Дверные петли производят из прутка и ленты. Цилиндрические заготовки делают на холодновысадочных автоматах (рис.12), а основания вырубаются из ленты. После чего пробиваются отверстия и совершается сборка.

В 1995 году введена в эксплуатацию 3-я линия по производству оцинкованной посуды, приобретена штамповая оснастка и приспособления для изготовления рояльной петли, введена в строй действующих 3-линия крупной штамповки, приобретена штамповая оснастка и освоен выпуск панели крыла ВАЗ-2103(06), изготовлена штамповая оснастка желобков (углового и сточного) заднего крыла ВАЗ-2101 и др.

4. ФИРМА "ЛЕВША"

Фирма "Левша" существует уже около 20 лет. Ее продукция известна и славится за пределами области. В ней работают высококлассные мастера-кузнецы, которые изготавливают удивительные вещи из "мертвого металла". Предприятие изготовляет: 1 - оконные фигурные решетки, 2 подсвечники, 3 - разные атрибуты для камина, 4 - ограду с разнообразным орнаментом, 5 - вставки, 6 - подъездные зонты. Многие предприятия заказывают эту продукцию для оформления внешнего и внутреннего облика их офисов, кафе, магазинов и т.д. Кузнечное оборудование современных кузниц состоит из: 1 - нагревательное устройство(печь, горн); 2 - воздуходувное устройство; 3 - инструменты и приспособления.

Горны бывают двух видов: открытые и шахтного типа. К открытым относятся: 1 - открытый кирпичный горн с задним дутьем; 2 - стационарный металлический горн (рис.13); 3 - горны с двумя очагами; 4 - стационарный горн с кирпичным зонтом; 5 - используют переносные горны - цельнометаллические или сварные конструкции, применяемые для нагрева небольших заготовок при ремонтных работах: на полевых станах, на строительных площадках, вдалеке от промышленных предприятий.

Для нагрева крупных заготовок применяются шахтные горны, например - стационарный горн закрытого типа. Сейчас применяют горны, работающие на жидком или газообразном топливе. Кроме горнов, разных конструкций и типов, в кузницах применяют электрические и газовые печи. Они, по сравнению с горнами, имеют ряд преимуществ: заготовка при нагреве практически не соприкасается с топливом, в результате чего она не насыщается серой и другими вредными элементами, меньше окисляется. Сгорание топлива в печах более плотное, в связи с этим повышается КПД печей до 10-15 процентов. Горячая ковка металлов и сплавов стала возможна только тогда, когда появились надежные воздуходувные устройства. Первыми такими "устройствами" были рабы, дувшие через трубы в костер. Со временем человек стал применять для подачи воздуха в костер шкуру (мех) животного. Постепенно мехи заменяются вентиляторами с ручным и конным приводом. В современных кузницах применяют различные по мощности вентиляторы и турбины с электроприводом.

Все кузнечные инструменты по своему назначению делятся на : 1 опорные; 2 - ударные; 3 - подкладные; 4 - зажимные; 5 - захватывающие; 6 - мерительные; 7 - вспомогательные. К опорному инструменту относят: основные наковальни, небольшие наковальни для мелких работ и "шпераки". В основном используют три вида наковален: безрогая (масса 90-200 кг), однорогая (масса 70-210 кг), двурогая (масса 100-270 кг). Ударные инструменты - это молоты. Молоты бывают: 1 - ручные (масса 0.5-5 кг), 2 - боевые двуручные молоты (10-12 кг), кувалды (масса до 16 кг). В современных условиях, когда кузнецу приходится работать без молотобойцев, лучший "помошник" - пневматический молот (рис.14). Кроме пневматических молотов в кузницах применяют винтовые прессы и фрикционные молоты. Также кузницы оснащаются дополнительным оборудованием: 1 - передвижные ручные ножницы для резки листового металла, 2 - слесарные верстаки, 3 - сверлильные станки, 4 - механические ножовки. Подкладной инструмент делится на три группы: 1 - простые и фасонные зубила, пробойники , гладилки, раскатки, 2 - подсечки, конусные оправки, различные вилки, гвоздильни, приспособления для специальной ковки, 3 - обжимки, подбойники, гвоздильни со шляпочными молотками, специальные штампы для фигурных изделий.

К захватывающему инструменту относятся клещи, которые предназначены для удержания заготовки и вынимания ее из горна. К зажимному инструменту относят тиски и различные струбцины. Кроме того, используют различные контрольно-измерительные инструменты. Вспомогательные кузнечный инструмент предназначен для ухода за горном.