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現代の金属プレスのすべて

資料で議論されている問題:

• 金属プレス工法は現代の産業においてどのような役割を果たしているのでしょうか？
• 金属プレス技術とは何ですか？
• 金属プレスにはどのような種類や方法があるのでしょうか？
• 金属プレスに使用される産業用機械にはどのようなものがありますか?

現在、金属をプレスする必要がある金属加工では、プレス加工がますます使用されています。 この技術プロセスを使用して、ワークピースに必要な形状、つまり特定のレリーフ、パターンの押し出し、または穴の形成が行われます。

金属プレスは、プレスされるプロファイルに一致する断面をもつマトリックスの穴を通して、閉じたキャビティから金属を絞り出す圧力処理です。

この方法は 1813 年に科学的に証明され、その後主に錫と鉛の合金から棒やパイプを製造するために使用され始めました。 現代の産業では、最初のワークピースの役割は、炭素鋼および合金鋼、非鉄金属およびそれらをベースにした合金（銅、アルミニウム、マグネシウム、チタン、亜鉛、ニッケル、ジルコニウム、ウラン、トリウム）。

加圧加工は、切りくずを除去する必要がなく、ワークピースの塑性変形によって半製品および完成品の製造が行われることを意味します。 この方法の主な利点は、効率、生産性、および適切な製品の高収率です。 この技術により、寸法が1ミリメートルから数メートルまで、さまざまな形状の部品を製造することが可能になります。

金属プレス加工は、次の 2 つの重要な目標を達成します。

1. 単純なブランクから複雑な形状のオブジェクトを取得します。
2. 元の鋳造材料の結晶構造を改善し、その物理的および機械的特性を向上させます。

金属プレスは、生産される全鋼鉄の 90% と、かなりの量の非鉄金属およびその合金を加工する場合に使用されます。 この塑性加工技術は、ワークピースが高温または低温の状態での作業に適しています。 2 番目のケースでは、材料が高いコンプライアンスと顕著な自然剛性を備えていることが重要です。 また、この技術は金属粉末やプラスチックなどの非金属材料の加工にも適しています。

この最新の方法により、直径 3 ～ 250 mm のロッド、壁厚 1.5 ～ 15 mm の直径 20 ～ 400 mm のパイプ、複雑な断面の中実および中空プロファイルなど、さまざまなプロファイルのブランクの製造が可能になります。最大500cm2の断面積。

金属プレス法の主な利点には次のような可能性があります。

• 低可塑性の金属や合金を使用する場合でも、高い伸縮性を備えた塑性加工。
• ほぼあらゆる断面の製品を得ることができますが、他の加工技術を選択した場合には常に可能であるとは限りません。
• 1 台のプレス装置でマトリックスを交換するだけで幅広い製品が得られます。
• 高い表面品質と断面寸法精度を特徴とする製品の製造 - これらの指標は、転造などの他の方法によるプラスチック加工中に許容される精度を超えることがよくあります。

ただし、次のような欠点もあります。

• 製造中に大量のプレス残留物が得られるため、製品単位あたりの材料消費量が多くなります。
• 場合によっては、製品の長さおよび断面に沿った機械的特性およびその他の特性の顕著な不均一。
• 使用するツールのコストが比較的高い。

現在、板金プレスは生産現場で最もよく使用されています。 現代におけるスタンピングの高い人気は、次の分野の発展に関連しています。

• さらなる加工を施すことなく意図された目的に使用できるような品質と製造精度を備えた、さまざまな幾何学的形状とサイズの製品の生産。
• 板金プレス用に設計されたロータリーコンベア装置の使用による生産プロセスの完全な機械化と自動化。
• 特に正確な幾何学的パラメータを備えた製品の連続生産 - このような部品は、必要に応じて簡単に交換できます。

加圧加工は、質量を変えずに金型を使って塑性変形させるプロセスです。 物体のサイズと形状を計算するときは、体積不変の法則が使用されます。つまり、塑性変形の前後で物体の体積は変化しないと想定されます。 式で表すと、 V1 = V2 = const (V1、V2 は変形前後の物体の体積) と表されます。 体の形状は 3 つの主軸に沿って変化し、すべての点が最小抵抗の方向に移動します。この原理は最小抵抗の法則と呼ばれます。

言い換えれば、物体の形状がさまざまな方向に自由に変化する場合、大部分の可動点の抵抗が最小になる方向に最大の変形が発生します。

プレス中に、金属は穴を通して閉じたキャビティから絞り出され、穴の断面と等しいプロファイルを備えたロッドまたはパイプが製造されます。 出発材料はインゴットまたは個々のブランクです。

プレスには正圧と逆圧の 2 つの方法があります。 最初のケースでは、プレスパンチは、金属がダイ穴を通って流れるのと同じ方向に移動します。 逆の方法では、ワークピースはブラインドコンテナ内にあり、動かないままであり、中空パンチの端に固定されたマトリックスの穴からの材料の流出は、パンチの動きとは反対方向に発生します。マトリックスを使ったパンチ。

体積一定と抵抗最小の法則は、金属成形のすべての方法に適用されます。 体積一定の法則はワークの寸法を決定するために使用され、最小抵抗の法則は、特定の断面を持つワークがどのような寸法と断面形状を受けるかを理解するために使用されます。 このような処理の重要な特徴は、焦点の存在と変形係数です。

逆プレスは、直接プレスに比べて労力が少なく、プレス残りも少なくなります。 しかし、この方法には欠点もあります。製造プロセス中の変形が少ないため、完成したロッドに鋳造金属の構造がトレースされる可能性があります。 プレス製品の最大の利点は寸法精度です。 金属をプレスすることで、非常に複雑な形状であっても、幅広い製品を得ることができることも重要です。

技術的 金属プレス加工次のような操作で構成されます。

• プロファイルの品質と精度はワークピースの表面の品質に依存するため、ワークピースを加工するための準備、つまり切断、機械での回転を行います。
• ワークを加熱してスケールを除去する。
• ワークピースを容器に入れるステップと、
• 押す;
• 製品の仕上げには、プレス残渣の分離と切断が含まれます。

このような加工には、縦型または横型プランジャーを備えた油圧プレスが使用され、その能力は最大10,000トンまであり、受け壁に対するワークの並進運動の有無により種類に分けられます。 デッド ゾーンと呼ばれるマトリックス近くの小さな領域のみが考慮されず、そこには金属は移動しません。

最も一般的な方法は、当然のことながら、中実および中空の製品を製造するダイレクト フロー プレスです。 しかし、今日では、他のメタル フロー スキームと同様に、リバース (逆) メソッドが積極的に人気を集めています。 これらの方法にはそれぞれ独自の利点があります。 横方向の流出により、プレス製品の受け入れが容易になり、製品の横方向と縦方向の機械的特性の差が最小限に抑えられると仮定します。

金属の絞り加工は、冶金、電気工学、造船業界で広く使用されています。 この方法では、ロッドの元の断面よりも出口寸法が小さい穴にロッドを引き込みます。 このようにして、直径0.002mmまでの細いワイヤー、直径100mmまでのロッド、薄肉パイプが製造されます。 この方法は、さまざまな鋼および合金、非鉄金属 (金、銀、銅、アルミニウム) およびそれらの合金の加工に適しています。 絞り加工により丸断面や異形品を生産するため、転造加工では得られない高い精度と清浄度が得られます。

通常、絞り加工は室温で行われ、塑性変形が硬化を伴います。 後者は熱処理と組み合わせることで、材料の機械的特性を改善することができます。 この作業テクノロジーには次の段階が含まれます。

• ワークピースの予備焼きなまし。これにより、金属の微細粒構造を実現し、延性を高めることができます。
• 加熱した硫酸溶液中でワークピースをエッチングして、マトリックスの摩耗を増加させるスケールを除去します。
• 鍛造ロールまたはハンマーの下でワークピースの端を研ぎ、母材の穴を通過させ、ミルトングで捕らえます。
• 描画;
• 硬化を除去するためのアニーリング。
• 完成品の仕上げ。端のトリミング、矯正、長さの切断などから構成されます。

絞りの出発材料は、圧延およびプレスされたブランクです。 工具の役割は、工具鋼や硬質合金で作られたマトリックス (ダイスまたはダイス)、製図板、リング、マンドレルによって果たされます。 この方法で最高級のワイヤーを製造するには、硬度と耐久性を高めたダイヤモンドダイスが選択されます。

金属プレスの種類と方法

生産ではいくつかのタイプの金属プレスが使用されます。

1. 金属の冷間プレス。

この方法は衝撃押し出しまたは冷間押し出しとも呼ばれ、パンチを使って加工材料をダイの開いたキャビティに押し込むことによって中空部品を形成します。 このタイプの加工は、直接、逆、または組み合わせて行うことができます。すべては、金属の流れの方向がパンチの動きと一致するか、逆であるか、または異なる方向で同時に発生するかによって決まります。 さらに、金属の流れの方向が変形力の方向と直交するラジアルプレスもあります。

冷間プレスを使用すると、さまざまな形状の部品を製造できます。 9 ～ 11 等級の精度で部品を製造することは経済的に実現可能であると考えられていますが、表面粗さのレベルは Ra 2.5 ～ 0.63 以内である必要があります。

出力として、ロッドまたはプロファイルされたブランク、あるいはシートから作られたブランクを使用できます。 押出技術は、鋼、非鉄金属、およびカップ、スリーブ、カートリッジ、チューブ、ローラー、ボルト、ナット、フライホイール、フランジなどの合金からの部品の製造に適しています。他の金属よりも押し出すのがはるかに難しいため、比較的最近になって金属の冷間プレスに使用されるようになりました。

この技術には、マトリックス チャネルからのプレス製品の押し出し方向とプレス スタンプの移動の一致が含まれます。 直接押出成形は最も一般的に使用される部品であり、容器の断面寸法に近い幅広い断面の中実および中空部品を製造できます。

ここでの主な特徴は、静止した容器に対して金属が強制的に移動することです。これは潤滑なしでも、潤滑を使用しても起こります。 最初のケースでは、インゴットの形のワークピースを容器とプレスワッシャー付きのプレススタンプの間に置き、容器に押し込んでそこに置き、プレスシンクの形成が始まる前にマトリックスチャネルを通して押し出します。 次に、ほぼ完成した製品を取り出し、プレスカスを除去します。

摩擦力によりワークピースの表面に高いせん断変形が生じ、これがプロファイルの周辺ゾーンを形成する層の更新に寄与します。 その結果、母材に隣接するワークピースの体積に金属の大きな弾性ゾーンが形成されるため、高品質の表面を備えた部品を製造することが可能になります。 ワークピースと容器の接触領域から製品の表面に欠陥が現れるのを事実上排除します。

しかし、直接プレス法は理想とは程遠く、次のような欠点があります。

• 容器の壁に対するワーク表面の摩擦力に打ち勝つには、さらなる努力が必要です。
• プレス製品の不均一な構造と機械的特性が指定されているため、特性の異方性が生じます。
• プレス製品の出力端の弱い形成部分を除去する必要があるため、大量のプレス残渣が得られる。
• 変形したワークピースとプレスツールの部品との間の摩擦により、プレスツールが急速に摩耗します。

この場合、母材への金属の流入方向とプレススタンプの動きは逆になります。 ブランクは容器と中空ダイの間に配置され、その後容器に押し込まれ、ひっくり返されてダイのチャネルを通して押し出されます。 次に、得られたプレス製品を除去し、プレス残渣を分離し、マトリックスを除去し、プレススタンプを元の位置に戻します。

インゴットはコンテナに対して動かないため、マトリックス近くのコーナーキャビティを除いて、インゴット間には実質的に摩擦はありません。そこでは活発な摩擦が観察されます。 全体として、摩擦力に打ち勝つためのエネルギーが必要ないため、全体的な押圧力が減少します。

リバース方式はダイレクトプレスと比較して以下のようなメリットがあります。

• 容器の壁に対するワークピースの表面の摩擦によってこの指標が増加しないため、押圧力の減少と一定。
• 変形ムラの減少による合金流量増加によるプレス工場の生産性向上。
• ワークピースの長さの増加とプレス残渣の厚さの減少により、適切な製品の歩留まりが増加します。
• コンテナはワークピースとの摩擦を受けないため、コンテナの耐用年数が長くなります。
• プレス製品の縦断面における機械的特性と構造の均一性が向上します。

このテクノロジーの欠点は次のとおりです。

• マトリックスブロックの貫通穴の減少により、プレス製品の最大横サイズと並行して製造されるプロファイルの数が減少します。
• 旋削またはスカルピングによるワークピースの表面の事前準備の必要性 - このようにして、高品質の表面を備えたプレス製品を得ることが可能です。
• 工具セットのコストが上昇し、マトリックスユニットの強度が低下するため、製造されるプレス製品の範囲が減少します。
• 補助サイクル時間の消費量が増加します。
• マトリックスアセンブリ設計の複雑さの増加。
• プレススタンプにかかる許容力が減少します。これは、中央の穴による強度の低下に関連しています。

ホットプレスまたは加圧焼結では、炭化物混合物に圧力と温度を同時に加えます。 このテクノロジーがかなり長い間使用されてきたことは注目に値します。 この方法により、多孔性を最小限に抑えながら非常に硬く耐摩耗性の高い製品を製造できるため、金型、絞りダイス、研削ボール、ロール、発射体のコアの製造に最もよく使用されます。

プレス用の金属粉末の特別なカーバイド混合物をグラファイト金型に充填し、+1300 ～ +1600 °C で 70 ～ 150 kg/cm2 の圧力をかけます。 マトリックスは、電流または導電性パンチの直接通過によって加熱されます。 大量の生産には油圧を使用し、少量のバッチには空気圧を使用するのが最も適切であると考えられています。

超硬ダイの加熱中、パンチはコバルト焼結温度でマトリックスに入り、液相が現れるときに最終的な圧縮が起こります。 焼結温度やプレス圧力が高すぎると、液相の一部が金型の隙間から絞り出されます。

専門家は、温度、焼結時間、圧縮 (パンチの動きの測定) を監視することで、焼結の程度を正確に判断します。 振盪または予備プレスにより、過度に高いマトリックスを避けることができます。これにより、より高密度に金型に充填することができます。 この処理では、圧縮密度と焼結製品密度の比を 2.5:1 ～ 2:1 として使用します。

プレススタンプの強度やプレスの加工ストロークの大きさに合わせてワークの長さを選択するため、プレス加工できるワークの長さは限られます。 各ブランクにはプレス残留物が付いていることに注意することが重要です。 この制限により、適切な製品の歩留まりが低下し、プレスの生産性が低下します。 適切な製品の歩留まりは効率の指標と考えられ、ワークピースの質量に対する最終製品の比率に相当することを説明しましょう。

この欠点は、半連続プレス技術または「ブランクごとの」プレスを優先することで部分的に解消できます。 このプロセスは、潤滑剤を使用せずに実行することも、潤滑剤を使用して実行することもできます。それはすべて、使用される合金と将来の製品の目的によって異なります。

潤滑剤を使用しない半連続技術の特徴は、前のワークピースがその長さの 4 分の 3 まで押し出されたときに、後続の各ワークピースがコンテナにロードされることです。 この技術を使用する場合、ワークピースの端が溶接されます。 プレスを続けるとプレスシンカーが形成される可能性があるため、コンテナ内に残るワークピースの長さには制限があります。 コンテナ内に次のワークを投入することでヒケが発生するリスクがなくなり、高品質なプレス製品の生産が可能になります。 理論的には、使用するブランクの数にのみ依存して、無制限の長さのプレス製品を得ることが可能です。 プレス時に製品がコイル状に巻かれることがあります。

この方法の欠点は、個々のワークピースから得られる要素の溶接強度が低いことです。 通常、この欠点は、プレス残留物へのさまざまな汚染物質の侵入に関連しています。 また、金属の流れの性質上、溶接部位が大きく伸びる可能性があります。

専門家は、プロセスの周期的な性質がプレス技術の欠点であると考えており、最近では「コンフォーム」、「エクストローリング」、「リネックス」などの連続プレス方法の研究が活発に行われています。

現在、業界で最も一般的に使用されている方法は「準拠」方法です。 この場合に使用される装置の特徴は、その設計においてコンテナが可動駆動ホイールの溝面と固定インサートの突起によって形成されていることである。 後者は油圧または機械装置によってホイールに押し付けられます。 その結果、容器の断面は密閉ゲージになります。 摩擦力のおかげで、ワークピースはコンテナ内に引き込まれ、コンテナ内に充填されます。 停止に達するとすぐに、ワークピース内の圧力は、プレスされた半製品の形でダイチャネルを通して材料を押し出すのに必要な値まで増加します。

連続プレス技術におけるワークの役割はロッドまたは通常のワイヤーによって行われ、すべての作業は停止することなく継続します。つまり、ホイールの回転に伴ってプレスチャンバーに引き込まれる変形プロセス、予備的な倣い加工、溝の充填などです。ホイール内で作動力を作成し、押し出します。

変形ゾーンでは全体的に不均一な圧縮が発生するため、低塑性合金を使用する場合でも高い伸びを達成できます。 一方、延性合金は室温で高流量でプレスされます。 「Conform」を使用すると、ワイヤおよび低グレードのプロファイルを高伸線で製造できます。この機能は、通常の伸線よりもこの方法での製造の方が収益性が高いため、ワイヤに最も適しています。

現在、「適合」はアルミニウムおよび銅合金を扱うときに使用されます。 また、顆粒や削りくずなどの個別の金属粒子から半製品を製造するのにも適していると考えられています。 ロシアの生産企業は、例えば、アルミニウム合金粒子から「コンフォーマル」合金棒を製造する技術をすでに習得している。

金属成形の分野では、境界摩擦力やさまざまな金属や合金の変形パターンを考慮した詳細な研究がまだ行われていないため、連続プレス法の能力には限界があることは注目に値します。 これにより、次の制限が課されます。

• ワークピースの断面の最大直線寸法は 30 mm で、ゲージに沿って移動するときにワークピースが確実に曲がります。
• 工具は摩擦力の影響で非常に高温になり、温度体制の維持に問題が生じます。
• アルミニウム合金を加工する場合、アルミニウム合金が工具にくっついてゲージの隙間に押し込まれ、「ウィスカー」タイプの欠陥などが形成されます。

金属押出加工に使用される産業用機械5種類

その設計に従って、機械プレス装置は次のように分類されます。

• 風変わりな;
• クランク

2 番目のグループの機械は、コールド スタンピングおよびホット スタンピングのほか、絞り、打ち抜き、切断に使用されます。 大量のワークをプレスや鍛造する場合には油圧プレスが必要です。

プレス機は機能に応じて次の種類があります。

• 普遍的な;
• 特別;
• 専門化された。

前者は最も広範な機能を備えているため、ほぼすべての鍛造作業に適しています。 特殊な金型は、特定のプロセスを実行するように設計されています。 そして、最も制限された機能は特殊なプレス機の特徴です。この装置は1種類の製品のスタンピングに適しており、この場合のすべての作業は1つの技術に基づいています。

スタンピングを目的としたあらゆるタイプの装置は、次の要素で構成されます。

• 駆動モーター。
• 運動伝達機構。
• 作動機構。

プレス機の中では、次のカテゴリが区別されます。

ここでの主要な要素はクランク機構です。ドライブからの回転運動をスライダーの往復運動に変換します。 この装置のアクチュエータ機構はスライダに直結されており、最大100トンの力が発生し、スライダも同じ周波数で動きます。

この機構により、大きくて肉厚の金属部品を扱うことができます。 油圧装置を使用すると、板金スタンピング、型鍛造、鍛造、曲げ作業を行うことができ、150 ～ 2000 トン以上の範囲の力を加えることができます。すべては特定のモデルによって異なります。

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プレスプロセスは、容器の閉じたキャビティ内に配置された金属を、マトリックスの穴を通して押し出すことです。 この方法は、柔軟性だけでなく剛性も高い、熱間および冷間を問わず金属の変形に広く使用されています。

プレス加工によりさまざまな製品が製造されます。 断面3250の固体 んん; 一定および可変断面20÷400のさまざまな中空プロファイル んんと壁の厚さ 1÷3 んん; パイプ20400 んん壁厚1.5×12 んん、。 いくつかのタイプの製品を図 28 に示します。押出成形によって製造されたプロファイルは、多くの場合、圧延によって製造されたプロファイルよりも経済的であり、場合によっては、他の方法では製造できない場合もあります。

プレス製品の種類。

金属プレスの主な利点は次のとおりです。

大型フードによるプラスチック加工の可能性。

低可塑性金属の加工。

製品のほぼすべての断面を取得できる機能。

さまざまな製品を生産するための設備の汎用性。

高い表面品質、精度。

デメリットとしては以下のようなものが挙げられます。

製品単位あたりの金属消費量の増加。

エネルギー消費の増加。

プロセスの頻度。

ツールのコストが高い。

プレスには主に 2 つの方法があります: 直接プレス (図 29) あ) およびその逆 (図 29 b).

直接法では、加熱された円筒形のインゴットを容器に入れて三方向圧縮します。 圧力はプレススタンプによって金属に伝達され、マトリックスは静止します。

リバースプレス法では、プレススタンプを中空にし、端部の母材を強化します。 プレススタンプが右から左に移動すると、プレスワッシャーを兼ねたマトリックスがインゴットの端部を押し付けると同時に、金属は逆方向に強制的に流出します。 反対方向のコンテナは巨大なスラストワッシャーで閉じられます。 直接法では、インゴットの全質量が容器内で金属の移動（流れ）方向に移動する場合、逆プレスでは、インゴットは容器の壁に対して動かず、その結果、次のような効果が得られます。プレス時の摩擦力が大幅に軽減されます。 その結果、リバース方式によるプレスは25～30％削減できましたが、プレスの設計は複雑化しました。 リバース法の利点には、メタルロスの削減も含まれており、直接法では金属の 15 ～ 18%、いわゆるカワウソ (プレス残渣) として廃棄されますが、リバース法では 5 ～ 6% が廃棄されます。

圧力スキーム: あ– 直接法、 b– 逆の方法。

パイプのプレスはダイレクト法で行うのが一般的ですが、大径短管（300×400mm）の場合はリバース法でプレスすることも可能です。

直接法を使用してパイプをプレスすることを考えてみましょう (図 30)。 インゴットを容器に入れ、メイン油圧シリンダーをオンにしてプレス洗浄機を動かし、インゴットを押し出し、容器に金属を充填します。 プレスする前の次の作業は、鋼の針で容器内の金属を突き刺すことです。

ニードルは、メイン油圧シリンダーの間でプレスの軸に沿って配置された特別な穿孔シリンダーのロッドに接続されています。 針の前端がプレスされた金属を通過し、マトリックスの穴の中にある程度の距離を伸ばして止まります。 次に、プレスのメインシリンダーがオンになり、プレスワッシャーが動き始め、金属がダイ穴の壁とニードルの外面によって形成された環状の隙間を通って流れ始めます。

中空ビレットをプレスするスキーム。

プレス加工中に、プレス方法、摩擦係数、金属の展性によって変形の原因が発生します。 変形ゾーンには主に 3 つのタイプがあります (図 31)。

ファーストビュー(図31 あ) は、変形が母材付近に集中しているという特徴があります。

このタイプは、摩擦係数が低い場合（容器壁の慎重な処理と高品質の潤滑）、直接プレス中と同様に逆プレス中にも観察されます。 金属を「回転」させることなくプレスが行われるため、ロッドの断面と長さの機械的特性が安定します。

2番目のタイプ(図31 b）変形ゾーンの摩擦係数の平均値と、コンテナ内のインゴット断面の機械的特性の小さな変化（周囲が冷たい層のある場合）で発生します。

変形ゾーンはワークピースの全長に広がります。 内層の流れは外層よりも若干先に発生します。 いわば、変形可能な体の 2 つのボリュームが表示されます。 そして内部 - 。 ただし、この場合のプレスも「ひっくり返す」ことなく行われます。

変形ゾーンの種類。

3番目のタイプ(図31 V) 変形の原因は、コンテナの壁とインゴットの間の摩擦係数が高く、ワークピースの外層が内層と比べて著しく剛性が高い場合に発生します。 変形ゾーンは非常に不均一な金属の流れを特徴とし、3 つのボリュームで構成されます。 音量 マトリックスの直前に位置し、金属の流れが最も強いのが特徴です。 音量 変形が進行するにつれて、変形はワークピースの周囲から軸に向かって流れ、最初のボリュームにピンチが作成され、金属の渦運動が発生します。 音量 プレスワッシャーに隣接すると、プレスの終了に向けて増加します。 この量がマトリックスに入るまで、プレスプロセスは停止されます。 「ラッピング」プロセスが開始され、最終製品へのスケールの関与、インゴット表面の金属粒子の酸化、および別の金属組織により製品の品質が低下します。

容器と母材の接合部にはデッドコーナーが現れ、そこで金属が弾性変形します。 デッド ゾーンのマイナスの役割 (プレス バランスの増加) に加えて、プラスの役割も果たします。 デッドゾーンにはさまざまな金属汚染物質が蓄積します。 特定の条件下では、これらの不純物が最終製品に混入する可能性があります。

テクノロジーにおいて 押す処理方法の名前を 1 つ挙げてください 金属プレッシャー。 これは、高温に加熱されたワークピースを閉じた金型に入れ、元のワークピースよりも小さな断面を持つ穴を通して押し出すプロセスです。 プレス中複雑なプロファイルを持つさまざまなセクションの製品の生産が可能になります。 この技術プロセスの出発材料は、ほとんどの場合、非鉄金属およびその合金の圧延鋼ビレットまたはインゴットです。

それが使用される生産製品の利点の中で 押す、幾何学的寸法の精度が高いことに注意してください。 この点においては圧延成形品に比べて格段に優れています。

金属のプレス方法

現在、生産には 2 つの方法が使用されています 金属プレス: ダイレクトとリバース。

金属ダイレクトプレス製法これは、特定の温度に加熱されたワークピースが特別な容器の密閉されたキャビティ内に配置されるという事実にあります。 プレスワッシャーを介してパンチによって圧力が伝達されます。 その結果、金属はマトリックスにある穴を通して絞り出されます。

のために リバースメタルプレス工法スラストワッシャーで一端が閉じられた容器が使用され、ワー​​クピースへの圧力はパンチとマトリックスの両方を通して行われます。 したがって、金属は金型とパンチが接する方向に移動することがわかります。

実際には、より一般的な方法は次のとおりです。 ダイレクトプレス、およびその方法 逆押し使用頻度はかなり低くなります。 実際、これははるかに高い生産性を示し、完成部品の非常に良好な表面品質を提供します。 多くの場合、その方法は 金属を直接プレスするローリングとの相性が良い。

を使用することで 押す現代の産業企業は、さまざまなプロファイルのパイプやロッドを製造しています。 この場合、パイプは次の方法でのみ製造されます。 ダイレクトプレス、ロッドは、ほとんどの場合、その逆です。

プロセスを実行するには 押す縦型または横型の油圧プレスが最もよく使用されます。 一般に、横型は大きなサイズのロッドやパイプの製造に使用され、縦型は長さ3メートルまで、直径40ミリメートルまでの薄肉パイプおよび小径ロッドの製造に使用されます。

プレス加工と他の加工方法の比較

ご存知のとおり、プロファイル、パイプ、ロッドは、この方法だけで製造されるわけではありません。 押す。 ローリングもこの目的に広く使用されています。 金属プレス加工それと比較すると、メリットとデメリットの両方があります。

利点 押すそれは：

その間 押す材料は応力がかかった状態のように見え、その結果、可塑性が生じます。 金属大幅に増加するため、高度な変形を伴う加工が可能です。

この方法を使用すると、装置を非常に迅速に再構成して、他の形状やサイズの部品を製造できます。

. プレス中最も複雑な形状や連続したプロファイルの作成が可能になります。

. プレス中半製品の直線寸法の公差を小さくすることができます。

デメリットの方へ 押す以下を含める必要があります:

圧縮タイによる廃棄物による材料の大幅な損失。

製品の断面および長さにおける機械的特性の著しい不均一。

圧延に比べてプロセスの生産性が比較的低い。

金属プレス加工- これは、異形材、ロッド、パイプを少量バッチで大量の品揃えで製造するために使用される主要な技術プロセスです。

押出中に、レシーバー容器に含まれる金属は、マトリックスの開口部を通して押し出され、マトリックスの開口部の形状に対応する断面形状を得る。
プレスとも言います 押し出し。
プレスには主に 2 つのタイプがあります。金属を直接流す方法と、金属を逆に流す方法です。

ダイレクトフロープレス- マトリックスが移動しない場合、パンチは容器の壁に対して相対的に移動します (パンチ、プレスワッシャー、および金属の移動方向は一致します)。
中実および中空のプロファイルをプレスするために使用されます。 この場合、円錐形の穴、可変壁セクションなどを得ることが可能です。中空プロファイルをプレスするときは、最初にワークピースに針で穴を開けるか、「舌」マトリックスが使用されます。
「舌」マトリックスには仕切りが組み込まれており、舌針で終わります。 プレスされた金属は 2 つの流れに切断されます。 圧着ゾーンでは、中空プロファイルの分離された部分が溶接されます。

ダイレクトメタルフローによるプレスの一種です。 サイドフローでプレス。
その利点:
- 設置寸法の節約。
- 横方向と縦方向の差異を最小限に抑えた最終製品の機械的特性を得る。
- 可能な限り最大の長さの製品を取得する。
逆流プレスでは、母材付近の一部を除いてワークが容器壁面に対して相対的に移動しないため、摩擦によるプレス力や金属の流れへの影響が非常に少なくなります。

場合によっては、金属の直流と逆流が同時に発生する複合プレスが使用されることがあります (たとえば、大口径パイプをプレスする場合に使用されます - D≥100 mm)。
プレス中の応力状態の主なスキームは、全体的に不均一な圧縮です。 変形状態の図 - 1 つはサイズが増加する変形 (伸び)、もう 2 つはサイズが減少する変形です。


鍛造、圧延、絞りと比較して、プレス加工には次の利点があります。 利点:
- 機械的変形スキーム - 1 回の引張変形による全方位圧縮 - 変形金属の最大の可塑性を保証します。 したがって、他の手段では変形できない低塑性金属でもプレス加工が可能です。
- 非常に複雑な構成の中実および中空のプロファイルを取得する能力。 検証されたセクションの寸法と形状は、プロファイルの長さに沿って滑らかに、または段階的に変更できます。
- プレス中、あるプロファイルから別のプロファイルへの移行は、マトリックスを交換するだけで簡単に実行できます。 したがって、小規模生産ではプレスを使用することをお勧めします。
- 工具の弾性変形が無視できるため、熱間圧延と比較して断面寸法の高い精度が保証されます。
欠陥プレスプロセス:
- 機械的変形スキームには、より大きな変形力が必要です。 - ダイ、針、装置の困難な作業条件（頻繁に変更され、特別なグレードの鋼と合金で作られています）。
- このプロセスは、（圧延時よりも）不均一な変形の結果として、断面と長さにわたって特性が大きく不均一になることを特徴とします。
・プレス加工を最後まで行うことができないため、圧延に比べて金属の使用量が増加します。
これらすべてがプレスプロセスの適用を制限します。
- 変形に対する抵抗力が低い非鉄金属および合金。
- または変形しにくい金属および合金
プレス時の変形ムラは座標格子の歪みから判断できます。

グリッド線の曲がりは、中心から周辺、先端から後端に向かうにつれて大きく不均一な変形を示しています。
マトリックスの近くのコーナーには「デッド」ゾーン (黒色) が形成され、そこでは金属が塑性変形しません。 インゴットのすべての表面欠陥が内部に保持され、蓄積され、完成したプロファイルには反映されないため、それらは正の値を持ちます。

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プレス中 – 加熱された金属を閉じたキャビティ (コンテナ) からツールの穴 (マトリックス) を通して絞り出すことによって製品を製造するプロセス。 プレス方法には正圧と逆圧の 2 種類があります。 で 直接 押す(図17、 あ) 金属はパンチの移動方向に押し出されます。 で 逆行する 押す(図17、 b) 金属はパンチの動きに向かって容器から出ます。

プレスの出発材料はインゴットまたは熱間圧延棒です。 プレス後に高品質の表面を得るために、ワークピースを回転させて均一に研磨します。

加熱は誘導装置または溶融塩浴炉で行われます。 非鉄金属は加熱せずにプレスされます。

米。 17. ダイレクトプレス (A)およびその逆 (b):

1 – コンテナ。 2 – パンチ。 3 – ワークピース。 4 – 針。 5 – マトリックス。 6 – プロフィール

プレス時の変形

プレス中、引張応力を発生させずに、全体的に不均一な圧縮スキームが実行されます。 そのため、工具など延性の低い鋼や合金でもプレス加工が可能です。 大理石や鋳鉄などの脆い素材でもプレス可能です。 したがって、プレス加工では、延性が低いために他の方法では変形できない材料を加工できます。

延伸倍率 µ 押すと30〜50に達することがあります。

プレスツール

ツールとは、コンテナ、パンチ、マトリックス、針（中空プロファイルの製造用）です。 得られる製品のプロファイルは、ダイ穴の形状によって決まります。 プロファイルの穴 - 針で。 工具の使用条件は非常に難しく、高い接触圧力、磨耗、800 ～ 1200 ℃までの加熱などがあります。 高品質の工具鋼と耐熱合金で作られています。

摩擦を軽減するために、グラファイト、ニッケルおよび銅の粉末、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤が使用されます。

プレス設備

水平または垂直パンチを備えた油圧プレスです。

プレス品

プレス加工により、延性の低い合金から単純なプロファイル (円、四角) が得られ、他のタイプの OMD では得られない非常に複雑な形状のプロファイルが得られます (図 18)。

米。 18.プレスドプロフェッショナル
または

プレス加工のメリット

押し出しプロファイルの精度は、圧延プロファイルよりも高くなります。 すでに述べたように、最も複雑な形状のプロファイルを取得することが可能です。 このプロセスは、サイズ間、およびプロファイルのタイプから別のタイプに移行するという点で普遍的です。 工具の交換にはそれほど時間はかかりません。

非常に高度な変形を実現できるため、このプロセスの生産性が高くなります。 プレス速度は5m/s以上に達します。 製品はツールの 1 ストロークで得られます。

プレスのデメリット

金属の大量廃棄物 プレスバランス(10-20%)、すべての金属を容器から絞り出すことはできないため。 容器内の不均一な変形。 コストが高く、工具の摩耗が大きい。 強力な装備の必要性。

描画

描画 – 徐々に狭くなる工具の穴を通してワークピースを引っ張ることにより、プロファイルを作成します – ○ ロカ。

描画のための最初のワークピースは、棒、太いワイヤー、またはパイプです。 ワークピースは加熱されません。つまり、絞り加工は冷間塑性変形です。

ワークの端を尖らせ、金型に通し、クランプ装置で掴んで引っ張ります（図19）。

図面変形

P 絞り加工中、ワークには引張応力が作用します。 金属は、ダイのテーパー状のチャネル内でのみ変形する必要があります。 工具の外側の変形は許容されません。 1パスの圧縮が小さい：フード µ = 1.1÷1.5。 目的のプロファイルを得るには、直径が小さくなるいくつかの穴を通してワイヤーを引っ張ります。

冷間変形が起こるため、金属は硬化して硬くなります。 したがって、隣接する金型を通過する間、 アニーリング(再結晶温度以上の加熱) 管状炉内で。 硬化が除去され、ワー​​クピースの金属は再びプラスチックになり、さらに変形できるようになります。

描画ツール

そして 楽器は ポーテージ、 または 死ぬ、プロファイルされた穴のあるリングです。 ダイスは硬質合金、セラミック、工業用ダイヤモンド (直径 0.2 mm 未満の非常に細いワイヤー用) で作られています。 固体潤滑剤を使用することで工具とワーク間の摩擦を軽減します。 中空のプロファイルを得るには、マンドレルが使用されます。

ダイの加工穴には、その長さに沿って 4 つの特徴的なゾーンがあります (図 20): I – 入口または潤滑、II – 角度を持った変形または加工 α = 8÷24°、III – 校正、IV – 出力コーン。

平均的なワイヤサイズ公差は 0.02 mm です。

描画装置

存在する 製図工場さまざまなデザイン - ドラム、ラックアンドピニオン、チェーン、油圧駆動など。

ドラムミル(図 21) は、ワイヤー、ロッド、コイルに巻くことができる小径パイプの伸線に使用されます。

複数の延伸ドラムミルには最大 20 個のドラムを含めることができます。 それらの間には金型と焼鈍炉があります。 ワイヤ速度は 6 ～ 3000 m/min の範囲です。

鎖描画 国(図 22) は、大きな断面の製品 (ロッドやパイプ) を対象としています。 得られる製品の長さはベッドの長さによって制限されます (最大 15 m)。 パイプの絞り加工はマンドレル上で行われます。

R
は。 22.チェーン引き抜き機：

1 – ドラッグします。 2 – ペンチ; 3 – キャリッジ; 4 – 牽引フック。 5 – チェーン。 6 – ドライブスプロケット。

7 – ギアボックス。 8 – 電気モーター

抽選で得られる製品

伸線加工により、直径0.002～5mmのワイヤーのほか、ロッド、異形品（各種ガイド、キー、スプラインローラー）、パイプなどが製造されます（図23）。

米。 23. 描画により得られたプロファイル

絵を描くメリット

これらは、高い寸法精度 (公差が 100 分の 1 mm 以下)、低い表面粗さ、薄肉プロファイルを得る能力、高い生産性、および少量の廃棄物です。 このプロセスは普遍的であるため (ツールを簡単かつ迅速に置き換えることができます)、広く普及しています。

得られる製品の特性が冷間硬化と熱処理によって変更できることも重要です。

絵を描くことのデメリット

硬化の必然性とアニーリングの必要性により、プロセスが複雑になります。 パスあたりの圧縮は小さいです。

鍛造

に 羊 万能工具の打撃による加熱されたワークピースの連続変形による製品の生産と呼ばれます- ストライカー。 結果として生じるブランクまたは完成品は、と呼ばれます。 鍛造.

最初のブランクはインゴットまたはブルーム、つまり単純な断面の長い圧延製品です。 ワークピースは通常、チャンバー型炉で加熱されます。

鍛造変形

鍛造プロセス中の変形は、工具の表面間の自由塑性流動のパターンに従います。 変形はワークピースの別々の領域で連続的に実行できるため、その寸法はストライカーの領域を大幅に超える可能性があります。

変形の大きさは次のように表されます。 鍛造:

どこ Fマックスと F min – ワークピースの最初と最後の断面積。大きい方の断面積と小さい方の断面積の比率が計算されるため、鍛造品は常に 1 より大きくなります。鍛造値が高いほど、金属はより良く鍛造されます。 。 鍛造工程の一部を図に示します。 25.

米。 25. 鍛造作業:

あ– ブローチ; b– ファームウェア（穴を作る）; V– 切断（パーツに分ける）

鍛造工具

このツールは汎用性があります (さまざまな形状の鍛造品に適用可能): 平らなストライカーまたはカットアウトされたストライカーと、裏打ちツールのセット (マンドレル、プレス、ピアスなど)。

鍛造設備

ダイナミックまたはインパクトマシンが使用されます - ハンマーおよび静的機械 - 油圧 プレス.

ハンマーは次のように分かれています 空気圧、落下部品の質量が最大 1 t、および 蒸気空気、落下する部品の質量は最大 8 トンで、ハンマーは衝撃エネルギーを一瞬のうちにワークピースに伝達します。 ハンマー内の作動流体は圧縮空気または蒸気です。

最大 100 MN の力を持つ油圧プレスは、最も重いワークピースを加工するために設計されています。 ストライカーの間にワークを数十秒間クランプします。 それらの作動流体は液体（水エマルション、鉱物油）です。

鍛造の応用

鍛造は、単一の小規模生産、特に重量のある鍛造品の生産に最もよく使用されます。 最大300トンのインゴットは鍛造でしか製造できません。 これらは、水力発電機のシャフト、タービンディスク、船舶エンジンのクランクシャフト、圧延機のロールなどです。

鍛造のメリット

これはまず第一に、プロセスの多様性であり、さまざまな製品を得ることができます。 鍛造には複雑な工具は必要ありません。 鍛造中、金属の構造が改善されます。鍛造中の繊維は操作中の負荷に耐えられるように適切な位置に配置され、鋳造構造は押しつぶされます。

鍛造のデメリット

もちろん、これはプロセスの生産性が低く、機械加工に大幅な余裕が必要になるためです。 鍛造品は寸法精度が低く、表面粗さが高くなります。