обработка металлов давлением: прокатка,волочение,прессование,ковка,штамповка

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Мичуринский государственный аграрный университет»

Центр-колледж прикладных квалификаций

РАССМОТРЕНО                                                                        УТВЕРЖДАЮ

на заседании цикловой                                         Зам. директора по учебной

методической комиссии                                       работе

Протокол №     от      октября 2025

Председатель                  Попов А.В.

Методическая разработка

План – конспект открытого занятия по дисциплине:

«Материаловедение»

На тему: «Обработка металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка».

Курс 2 Специальность: 35.02.16

«Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования»

Подготовил (а) преподаватель

общепрофессиональных дисциплин

Попов А.А.

МИЧУРИНСК-НАУКОГРАД- 2025

Методическая разработка открытого занятия по дисциплине: «Материаловедение» на тему: «Обработка металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка» предназначена для организации аудиторной работы обучающихся. Содержит как теоретические сведения, так и практический материал для изучения и закрепления полученных знаний, умений, навыков.

Открытый урок

по дисциплине: «Материаловедение»

Тема урока: Обработка металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка.

Тип урока: Изложение нового материала.

Цель урока:

Познавательный аспект цели:

1.     Изучить обработку металлов давлением: прокатку, волочение, прессование, ковку, штамповку.

Воспитательный аспект цели:

1.     Воспитать положительное отношение к предмету и к выбранной профессии.

Развивающий аспект цели:

1.     Развивать логическое и пространственное мышление.

Методы: объяснительно-иллюстративный.

Оборудование: опорный конспект преподавателя; конспекты предыдущих уроков учащихся, компьютер, проектор.

Ход урока

1.   Организация начала занятия.

Здравствуйте! Сегодня на уроке мы будем плодотворно работать, поэтому я предлагаю начать занятие.

Подготовка обучающихся к работе на уроке.

2.  Тема занятия: «Обработка металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка» (Показываю слайд 1)

 3.  Цель занятия: изучить обработку металлов давлением: прокатку, волочение, прессование, ковку, штамповку. (Показываю слайд 2)

4. Проверка знаний

На прошлых занятиях мы изучили виды и способы обработки материалов, ответим на несколько вопросов по этой теме: (Показываю слайд 3-5)

Фронтальный опрос

1.     Что такое обработка материалов?                                                                    (Обработка материалов – это технологический процесс, направленный на изменение формы, размеров и физико-химических свойств заготовок для получения готовых деталей, и конструкций.)

2.     Какие виды и способы обработки материалов Вы знаете?     (Механическую, термическую, химическую, электрическую.)

3.     Какие методы механической обработки материалов Вы знаете?      (Точение, фрезерование, резка, шлифование, сверление, протягивание.)

4.     Какие виды термической обработки материалов Вы знаете?              (Отжиг, закалка, нормализация, отпуск.)

5.     Какие методы и виды химической обработки материалов Вы знаете? (Азотирование, цементация, воронение, травление, анодирование.)

6.     Какие методы электрической обработки материалов Вы знаете? (Электроэрозионная, ультразвуковая, электрохимическая, электроконтактная, плазменная, лазерная, электроннолучевая, анодно-механическая.)

А теперь ответим на вопросы теста по вариантам. Тестирование (10 мин) Взаимопроверка. Правильные ответы на слайде 6.

Подготовка к основному этапу занятия.

Запишите тему занятия: «Обработка металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка» (Показываю слайд 7) (2 мин)

5.  Усвоение новых знаний и способов действий.

Начнем с сущности процесса обработки давлением. (Показываю слайд 8) Напишем в тетради.

Обработка металлов давлением основана на их пластической деформации под действием внешних сил, в результате которой заготовка приобретает определенную форму и размеры. (2 мин)

Напишем в тетради. Показываю слайд 10.

Основными способами обработки металлов давлением являются: прокатка, волочение, прессование, свободная ковка, объемная и листовая штамповка.

Сегодня на занятии мы рассмотрим первые три способа обработки, остальные на следующем занятии.

Рисунок 1 – Основные способы обработки металлов давлением. (2 мин)

Рассмотрим подробнее каждый из видов обработки.

Начнем с прокатки. Напишем в тетради. Показываю слайд 11.

Прокатка.

Сущность процесса прокатки заключается в пропускании металла в зазор между вращающимися валками. При этом зазор между валками должен быть меньше толщины обрабатываемой заготовки. Валки, осуществляют деформирование и подачу металла. При обычной прокатке толщина заготовки уменьшается, ширина и длина увеличивается, т. е. происходит обжатие, уширение и вытяжка. (3 мин)

Показываю слайд 12.

Рисунок 2 – Параметры валков: а — схема действия сил на заготовку со стороны валков и б — зависимость обжатия от размеров валков при прокатке. (1 мин)

Напишем в тетради. Показываю слайд 13.

Валки бывают гладкие, которые применяются при прокатке листов, лент; ступенчатые — для прокатки полосовой и обручной стали и, ручьевые— для получения сортового проката. Профиль выреза на боковой поверхности валка называется ручьем. Ручей верхнего и нижнего валков в совокупности образуют калибр. Граница калибра — переход калибра с одного валка на другой — называется разделом калибра. Если раздел калибра осуществляется по линии, параллельной осям валков, то такой калибр называется открытым. Калибр, у которого линия раздела находится вне пределов калибра, называется закрытым. На каждой паре валков размещают несколько калибров, форма которых зависит от прокатываемого профиля. (5 мин)

Показываю слайд 14.

Рисунок 3 – Прокатные валки: а и б — типы валков и калибров; в — открытый; г — закрытый калибры; д — калибровка валков для прокатки двутавровой балки. (1 мин)

Напишем в тетради. Показываю слайд 15.

Разработку системы последовательных калибров, обеспечивающих получение заданного профиля и размеров проката из выбранной заготовки, называют калибровкой.

Калибровка является сложным и ответственным процессом и разрабатывается с учетом получения заданного профиля за меньшее число пропусков металла. Неправильная калибровка может привести не только к снижению производительности, но и к браку. (4 мин)

Показываю слайд 16.

Рисунок 4 – Некоторые виды профилей проката. (1 мин)

Напишем в тетради. Показываю слайд 17.

Оборудование, на котором прокатывается металл, называется прокатным станом. К прокатному стану относятся также вспомогательные машины и механизмы, выполняющие подсобные операции по резке, отделке и транспортировке прокатываемого металла. (3 мин)

Напишем в тетради. Показываю слайд 18.

Классификация прокатных станов:

- по назначению:

для производства полупродукта;

для производства готовой продукции;

- по конструкции:

реверсивные, одноклетьевые, многоклетьевые, непрерывные;

- по техпроцессу:

литейно-прокатные, обжимные, листовые, сортовые, специальные.

Рисунок 5 – Классификация прокатных станов. (5 мин)

На рисунке 6 дан пример обжимного стана. Показываю слайд 19.

Рисунок 6 – Общий вид обжимного стана; 1-слитковоз; 2-поворотный стол;  3-рольганг; 4-пост управления; 5-манипуляторы; 6-рабочая клеть;

7-шестеренчатая клеть; 8-двигатель; 9-рольганг. (1 мин)

Перейдем к волочению.

Напишем в тетради. Показываю слайд 20.

Волочение.

Сущность процесса волочения заключается в протаскивании обрабатываемой заготовки через отверстие, размеры которого меньше размеров сечения исходной заготовки.

При волочении площадь поперечного сечения заготовки уменьшается, приобретая постоянное сечение по всей длине, а длина увеличивается.

Это отношение длины называется вытяжкой. (3 мин)

Показываю слайд 21.

Рисунок \7. Схема волочения: а — прутка; б — трубы на длинной оправке; в — трубы на не смещающейся оправке; г — трубы на плавающей оправке; д — трубы без оправки. (1 мин)

Напишем в тетради. Показываю слайд 22.

Волочение осуществляется в холодном состоянии, поэтому оно вызывает физическое упрочнение (наклеп) металла. Для восстановления первоначальных свойств применяют термообработку (отжиг), которая необходима при волочении в несколько переходов, а также в окончательной продукции.

Волочильный инструмент изготовляют из инструментальной стали, твердых сплавов, а для получения проволоки размером меньше 0,5 мм иногда применяют волоки из естественного алмаза.

Основная часть волоки называется волочильным глазком, или матрицей, и представляет собой рабочее отверстие постепенно уменьшающегося сечения, через которое протягивается металл. Волока с одним отверстием называется фильером, с несколькими — волочильной доской. (6 мин)

Показываю слайд 23.

Рисунок 8. Роликовая матрица и фасонные профили. (1 мин)

Для волочения применяют декапированный металл — отожженный и протравленный.

Обычно волочение применяют при изготовлении проволоки размером меньше 5 мм; при получении тонкостенных труб, при калибровке и получении высокого качества поверхностей горячекатаных прутков размером до 150 мм (круг, квадрат); при производстве сложных фасонных профилей для изготовления деталей, которые раньше обрабатывались резанием на станках. (4 мин)

Напишем в тетради. Показываю слайд 24.

Оборудование, на котором осуществляют волочение, называют волочильными станами.

Волочильные станы по принципу работы тянущих устройств подразделяются на две группы: с прямолинейным движением тянущих устройств — цепные, реечные, винтовые и с наматыванием обрабатываемого металла на барабан – барабанные. (3 мин)

Рисунок 9 – Типы волочильных станков. (1 мин)

Теперь разберем прессование (выдавливание).

Напишем в тетради. Показываю слайд 25.

Прессование (выдавливание).

При прессовании металл выдавливают из замкнутой полости через отверстие, в результате чего получают изделие с сечением в форме отверстия.

Существуют два вида прессования - прямое и обратное. (3 мин)

Показываю слайд 26.

Рисунок 10 – Виды прессования: а-прямое прессование; б- обратное прессование; в-прессование труб; 1-рама; 2-заготовка; 3-контейнер;

4-прессшайба; 5-пуансон; 6-плунжер; 7-матрица; 8-прошивной дорн;

9-контейнер; 10-слиток; 11-прессшайба; 12-матрица. (1 мин)

Напишем в тетради. Показываю слайд 27.

Существуют следующие разновидности процесса прессования: с прямым истечением прутка; с прямым истечением трубы; с обратным истечением прутка; с обратным истечением трубы; с совмещенными прямым и обратным методами истечения; с боковым истечением в один канал; с боковым истечением в два канала; двухсторонним боковым истечением; прессованием с «рубашкой».

Рисунок 11 – Разновидности процесса прессования. (5 мин)

Напишем в тетради. Показываю слайд 28.

В качестве основного инструмента при прессовании применяют матрицы, матрице держатели, пуансоны, иглы, иглодержатели, пресс шайбы, втулки (рубашки-приемники) и другой инструмент. Для изготовления инструмента для прессования применяют специальные стали. (3 мин)

Все металлы и сплавы, кроме свинцовых, прессуют горячими. (2 мин)

Напишем в тетради. Показываю слайд 29.

К преимуществам следует отнести: трехосное сжатие, благодаря которому повышается пластичность металла и, следовательно, деформирование можно проводить с большими степенями деформации; быстрый переход с изготовления одного размера изделий и форм на другие; возможность получения сплошных и полых профилей самых сложных очертаний.

К недостаткам прессования относятся: более высокие потери на отходы; большая неравномерность механических свойств по длине и поперечному сечению изделия, сравнительно меньшие скорости истечения, а, следовательно, и производительность. (4 мин)

Запишем в тетради. Показываю слайд . (1 мин)

7.   Домашнее задание.

Учебник

5.   Закрепление полученных знаний.

Показываю слайд 30.

1. На чем основана обработка металлов давлением?

На их пластической деформации под действием внешних сил.

2. Какие основные способы обработки металлов давлением известны?

Прокатка, волочение, прессование, свободная ковка. штамповка.

3. В чем заключается сущность процесса прокатки?

Сущность процесса прокатки заключается в пропускании металла в зазор между вращающимися валками.
4. Какие бывают валки для прокатки?

Гладкие, ступенчатые, ручьевые.
5. Что такое калибровка?

Разработка системы последовательных калибров, обеспечивающих получение заданного профиля и размеров проката из выбранной заготовки.

6. Как называется оборудование, на котором прокатывается металл?

Прокатным станом.
7. По каким признакам классифицируют прокатные станы?

По назначению, по конструкции, по техпроцессу.

8. В чем заключается сущность процесса волочения?

Сущность процесса волочения заключается в протаскивании обрабатываемой заготовки через отверстие, размеры которого меньше размеров сечения исходной заготовки.
9. Какой металл применяют для волочения?

Для волочения применяют декапированный металл — отожженный и протравленный.

10. Какие бывают волочильные станы по принципу работы тянущих устройств?

Цепные, реечные, винтовые, барабанные.

11. Чем отличается прессование (выдавливание) от других видов обработки металлов давлением?

При прессовании металл выдавливают из замкнутой полости через отверстие, в результате чего получают изделие с сечением в форме отверстия.

12. Какие есть разновидности процесса прессования?

С прямым истечением прутка, с прямым истечением трубы, с обратным истечением прутка, с совмещенными прямым и обратным методами истечения, с боковым истечением в один канал, с боковым истечением в два канал, с двухсторонним боковым истечением, прессование с «рубашкой».

13. Какой основной инструмент применяют при прессовании?

Матрицы, матрице держатели, пуансоны, иглы, иглодержатели, пресс шайбы, втулки (рубашки-приемники).

14. Какие преимущества и недостатки у процесса прессования?

К преимуществам следует отнести: трехосное сжатие, благодаря которому повышается пластичность металла и, следовательно, деформирование можно проводить с большими степенями деформации; быстрый переход с изготовления одного размера изделий и форм на другие; возможность получения сплошных и полых профилей самых сложных очертаний.

К недостаткам прессования относятся: более высокие потери на отходы; большая неравномерность механических свойств по длине и поперечному сечению изделия, сравнительно меньшие скорости истечения, а, следовательно, и производительность.

Объявить оценки

6.   Рефлексия

- Что нового узнали на уроке?

- Где может пригодиться новое знание?

- Как вы оцениваете свою работу на занятии?

Показываю слайд 32 и 33.

ТЕСТЫ

1 вариант

Вопрос 1:

Придание слитку или заготовке необходимой формы и размеров в пластическом состоянии при практически неизменном химическом составе обрабатываемого материала обеспечивается?

Варианты ответа:

1.  В процессе проведения обработки металлов давлением с последующей термической обработкой;
2.  В процессе проведения термической обработки;
3.  В процессе проведения механической обработки;
4.  В процессе проведения обработки металлов давлением;
5.  В процессе проведения обработки металлов давлением с последующей механической обработкой.

Вопрос 2:

К различным видам обработки металлов давлением в пластическом состоянии относятся?

Варианты ответа:

1.  Прокатка, сверление, волочение, прессование, штамповка;
2.  Прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка;
3.  Горячая прокатка, холодная прокатка, прессование, закалка, волочение;
4.  Прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка, термообработка;
5.  Прокатка прессование, сварка, волочение, ковка.

Вопрос 3:

Одним из видов термической обработки является … .

Варианты ответа:

1.  Закалка;
2.  Зарядка;
3.  Резка;
4.  Ковка;
5.  Прессование.

Вопрос 4:

В каких случаях на заводах применяют термическую обработку при производстве изделий из черных и цветных металлов и сплавов?

Варианты ответа:

1.  Для понижения твердости и повышения пластичности металлов;
2.  Для предания изделию нужного комплекса свойств;
3.  Для улучшения технологических свойств металла;
4.  Для понижения твердости и повышения пластичности металлов; для улучшения технологических свойств металла; для предания изделию нужного комплекса свойств.
5.  Для повышения твердости и понижения пластичности металлов; для улучшения технологических свойств металла; для предания изделию нужного комплекса свойств.

Вопрос 5:

Одним из методов химической обработки металлов является … .

Варианты ответа:

1.  Метод налива;
2.  Парозаполнение;
3.  Распыление;
4.  Гидрозаполнение;
5.  Метод охлаждения.

Вопрос 6:

Какими параметрами характеризуется режим любого процесса термообработки?

Варианты ответа:

1.  Температурой нагрева и скоростью охлаждения;
2.  Температурой нагрева, временем выдержки и скоростью охлаждения;
3.  Температурой нагрева, временем выдержки и скоростью нагрева;
4.  Температурой нагрева, временем выдержки, скоростью нагрева и охлаждения;
5.  Температурой нагрева и скоростью нагрева и охлаждения.

Вопрос 7:

Механическую обработку применяют для предотвращения … .

Варианты ответа:

1.  Старения;
2.  Коррозии;
3.  Брака;
4.  Загрязнения;
5.  Поломки;

Вопрос 8:

Назовите способы производства металлических труб?

Варианты ответа:

1.  Прокатка, прессование, волочение, литье.
2.  Прессование, волочение, вытяжка труб из расплавленного металла и литье.
3.  Прокатка, сварка или пайка, прессование, волочение, комбинация этих способов, а также вытяжка труб из расплавленного металла и литье.
4.  Прокатка, сварка или пайка, вытяжка труб из расплавленного металла и литье;
5.  Прокатка, прессование, волочение, а также комбинация этих способов.

Вопрос 9:

К различным видам обработки металлов резанием относятся?

Варианты ответа:

1.  Точение, сверление, шлифование, протягивание, резка, фрезерование;
2.  Прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка;
3.  Точение, резка, сварка, протягивание, сверление, шлифование;

4.       Точение, сверление, прессование, резка, фрезерование, шлифование;

5.       Точение, фрезенование, сверление, ковка, резка, протягивание.

Вопрос 10:

К различным методам и видам химической обработки материалов относятся?

Варианты ответа:

1.  Отжиг, сверление, отпуск, прессование, штамповка;
2.  Волочение, прессование, ковка, штамповка;
3.  Отжиг, нормализация, термообработка, отпуск;
4.  Отжиг, отпуск, закалка, термообработка;
5.  Отжиг, закалка, отпуск, нормализация.

2 вариант

Вопрос 1:

Придание заготовке необходимой формы и размеров путем удаления части металла с помощью режущего инструмента обеспечивается?

Варианты ответа:

1.  В процессе проведения обработки металлов давлением с последующей термической обработкой;
2.  В процессе проведения термической обработки;
3.  В процессе проведения механической обработки;
4.  В процессе проведения обработки металлов давлением;
5.  В процессе проведения обработки металлов давлением с последующей химической обработкой.

Вопрос 2:

К различным методам электрической обработки металлов относятся?

Варианты ответа:

1.  Электроэрозионная, ультразвуковая, электроконтактная, плазменная, лазерная;
2.  Электроэрозионная, сверление, электрохимическая, плазменная, прессование;
3.  Горячая прокатка, холодная прокатка, прессование, ковка, волочение;
4.  Электроэрозионная, анодно-механическая, ковка, штамповка, термообработка;
5.  Электроннолучевая, прокатка, прессование, сварка, волочение, ковка.

Вопрос 3:

Что представляет собой термическая обработка изделий из черных и цветных металлов и сплавов?

Варианты ответа:

1.  Нагрев изделий до определенной температуры, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение с постоянной скоростью с целью изменения структуры, а, следовательно, и свойств стали;
2.  Нагрев изделий до температуры выше точки АС3и последующее охлаждение с различной скоростью с целью изменения структуры, а, следовательно, и свойств стали;
3.  Нагрев изделий до температуры выше точки АС3, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение с целью изменения структуры, а, следовательно, и свойств стали;
4.  Нагрев изделий до температуры ниже точки АС3, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение с различной скоростью с целью изменения структуры, а, следовательно, и свойств стали;
5.  Нагрев изделий до определенной температуры, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение с различной скоростью с целью изменения структуры, а, следовательно, и свойств стали.

Вопрос 4:

Закалка с самоотпуском имеет широкое применение в производстве … .

Варианты ответа:

1.  Станков;
2.  Двигателей;
3.  Инструментов;
4.  Обшивки;
5.  Валов и осей.

Вопрос 5:

В чем заключается особенность термообработки?

Варианты ответа:

1.  В изменении структуры, а, следовательно, и свойств в нужном направлении, без изменения формы и геометрических размеров изделий;
2.  В изменении структуры и геометрических размеров изделий;
3.  В изменении геометрических размеров в нужном направлении;
4.  В изменении свойств в нужном направлении, с изменением формы и геометрических размеров изделий;
5.  В изменении структуры, а, следовательно, и свойств в нужном направлении, с изменением формы и геометрических размеров изделий.

Вопрос 6:

Скорость травления возрастает с повышением ________ раствора примерно на 50 - 60% на каждые 10ºС.

Варианты ответа:

1.  Давления;
2.  Влажности;
3.  Температуры;
4.  Состава;
5.  Плотности.

Вопрос 7:

Какие существуют основные виды термической обработки, различно изменяющие структуру и свойства, стали и назначаемые в зависимости от требований, предъявляемым к полуфабрикатам и готовым изделиям?

Варианты ответа:

1.  Отжиг, нормализация, закалка, старение;
2.  Рекристаллизационный отжиг, нормализация, закалка, отпуск;
3.  Гомогенизированный отжиг, закалка;
4.  Отжиг, нормализация, старение, отпуск;
5.  Отжиг, нормализация, закалка, отпуск, патентирование, отпуск.

Вопрос 8:

Одной из целей отжига является … .

Варианты ответа:

1.  Снижение электропроводности;
2.  Увеличение текучести;
3.  Увеличения внутренних напряжений;
4.  Снижение твердости;
5.  Увеличение прочности.

Вопрос 9:

Что остается неизменным при обработке заготовки давлением?

Варианты ответа:

1.  Линейные размеры;
2.  Объем;
3.  Форма;

4.       Все параметры меняются;

5.       Все параметры не меняются.

Вопрос 10:

Что такое цементация?

Варианты ответа:

1.  Разведение цемента;
2.  Обкладывание детали цементом;
3.  Химико-термическая обработка стали;
4.  Химическая обработка стали;
5.  Термическая обработка стали.

Таблица правильных ответов

Критерий оценки:

«Отлично» - правильных ответов от 9-10;

«Хорошо» - правильных ответов от 7-8;

«Удовлетворительно» - правильных ответов от 5-6;

«Не удовлетворительно» – правильных ответов до 4.