Способы обработки металлов давлением

Обработка давлением

Сущность технологии обработки металлов давлением заключается в пла­стическом деформировании или разделении материала заготовки без образо­вания стружки. Этим способом получают поковки и различного вида продук­цию прокатного производства, а также готовые изделия, не требующие по­следующей обработки.

При обработке металлов давлением получение заготовок, а в некоторых случаях и самих деталей требуемых размеров и форм, достигается пластиче­ским перераспределением (сдвигом) частиц металла. В этом заключается ос­новное отличие и преимущество обработки давлением по сравнению с обра­боткой резанием, при которой форма изделия получается удалением части за­готовки.

Способы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на следующие два вида.

1. Для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструк­циях или в качестве заготовок. Основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование, волочение.

2. Для получения деталей или заготовок, имеющих приближенно формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для при­дания им окончательных размеров и получения поверхности заданного каче­ства. Основными разновидностями таких процессов являются ковка и штам­повка.

Для повышения пластичности и уменьшения сопротивления деформиро­ванию металлы и сплавы перед обработкой давлением нагревают до опреде­ленной температуры. При этом нагрев металла сопровождаетсярядом явле­ний, которые необходимо учитывать. Так, при нагревании сталивыше 700°С происходит интенсивное окисление поверхностного слоя с образованием окалины, а при 1330-1350⁰С окалина плавится и железо горит с образованием снопа ярко-голубых искр. Потери металла на окалину (угар) при однократном нагреве составляют до 2,5%. Наряду с окислением происходит также обезуглероживание поверхностного слоя стали вследствие выгорания углерода. Толщина обезуглероженного слоя составляет обычно 0,2-0,5 мм, достигая иногда 2,0мм.

При высоких температурах нагрева интенсивно растет зерно, приводя сталь к перегреву. Перегретая сталь имеет более низкие механические свойства. Структуру перегретой стали можно исправить отжигом. Дальнейшее повышение температуры, близкое к температуре плавления, приводит к так называемому пережогу, окончательному браку.

Каждый металл и сплав имеет свой строго определённый температурный интервал горячей обработки давлением. Например, алюминиевый сплав АК4-470-350⁰; медный сплав БрАЖМц – 900-750⁰; для стали 45-1200-750⁰, а для стали У10-1100-850⁰.

В первой части учебного пособия отмечалось, что структурное состоя­ние пластически деформированного металла термодинамически неустойчиво, хотя при комнатной температуре для большинства металлов может сохранять­ся весьма долго. При нагреве такой металл постепенно восстанавливает свою структуру и переходит снова в устойчивое состояние, проходя стадии возвра­та, рекристаллизации обработки и собирательной рекристаллизации. Размер зерна зависит от температуры нагрева и степени деформации. С повышением температуры ускоряются диффузионные процессы, что вызывает рост зерна. Малые степени деформации вызывают во время отжига укрупнение зерен. С дальнейшим увеличением степени деформации размер зерна уменьшается.

С температурой рекристаллизации связаны определения горячей и хо­лодной обработки давлением.

Горячей обработкой давлением называют пластическую деформацию при температурах, больших температуры рекристаллизации. В этом случае про­цесс рекристаллизации частично или полностью протекает в процессе обра­ботки.

Холодной обработкой давлением называют пластическую деформацию при температурах, меньших температуры рекристаллизации.

В процессе холодной деформации металл наклепывается. Если требуется снизить прочность и восстановить пластичность, металл подвергают рекристализационному отжигу – нагреву выше температуры рекристаллизации, которая определяется по формуле: Tp=a_*Тпл

Где Тр и Тпл – температура соответственно рекристаллизации и плавления; a=0,4 – для технически чистых металлов и 0,5-0,6 – для сплавов (твердых растворов).