Деформация изделий при термической обработке и методы ее предупреждения

Введение

Методические указания подготовлены в соответствии с учебными программами дисциплин “Термическая обработка металлов” и «Технологические основы процессов термической обработки», читаемыми в Национальной металлургической академии Украины преподавателями кафедры термической обработки металлов.

При подготовке материалов была проанализирована современная учебная и техническая литература по термической обработке, издаваемая в СНГ и в дальнем зарубежье.

Известно, что при изготовлении металлоизделий на разных стадиях форма, габариты и целостность заготовки и изделия во многом определяются структурным состоянием металла или сплава, уровнем механических свойств, уровнем и знаком его напряженного состояния, которыми целенаправленно можно управлять за счет использования различных технологических приемов и правильного выбора параметров процесса изготовления и обработки деталей. Особенно высокий уровень остаточных напряжений может возникать в процессе реализации различных режимов термической обработки (предварительной и финишной). Так, например, в стали с содержанием углерода 0,3% после закалки в воде возникают напряжения до 800 МПа (80 кгс/мм²), в литейных деформируемых алюминиевых сплавах – порядка 180-220 МПа (18-22 кгс/мм²) и т.п.

Деформируемость деталей при термической обработке затрагивает, как правило, интересы последующих технологических переделов (механической обработки, сборки) и вызывает резкое возрастание трудоемкости обработки деталей и увеличение количества брака. Следует отметить, что остаточные напряжения, являющиеся причиной коробления, деформации и нарушения сплошности металла, образуются при различных технологических операциях: в процессе кристаллизации металла, термической и механической обработки, сварки и др.

Правильный выбор последовательности технологических операций на стадии термической обработки, охлаждающей среды, способа закалки, конца температуры ускоренного охлаждения и оптимизация параметров режимов термической обработки позволяет минимизировать или исключить коробление, деформацию и разрушение деталей даже сложной геометрической формы.

Глава 1. Термины, определения, основные понятия. Факторы, определяющие уровень, знак остаточных напряжений и качество металлоизделий при термической обработке.

Известно, что в процессе изготовления металлоизделий и металлопроката часто возникают ситуации, в которых по разным причинам изделия (особенно длинномерные и с большой разнотолщинностью) подвергаются деформации либо короблению, т.е. изменению размеров и формы. Возможны даже ситуации, когда в металле изделия образуются микротрещины, т.е. деталь разрушается. Эти негативные факторы приводят к необходимости ограничения скорости охлаждения при охлаждении после кристаллизации, нагрева (охлаждения) при термообработке, сварке, что существенно снижает производительность процесса и качество металлоизделий. Задача устранения указанных негативных факторов относится к числу технологических и конструкторских решений, имеющих важное практическое значение, которые должны быть реализованы в технологической цепочке для устранения деформации и\или коробления, а также разрушения изделий.

Для правильного понимания излагаемого в лекции материала целесообразно уточнить смысл таких понятий как «Деформация» и «Коробление».

Деформация – изменение размеров и \ или формы тема, вызванное взаимным смещение его частиц под влиянием механической нагрузки и других воздействий (термических, электрических магнитных и др.). При объемной деформации происходит изменение объема деформируемого тела,а при поверхностной деформации происходит изменение площади (т.е. размеров) какого-либо сечения или участка поверхности этого тела.

Дата добавления: 2014-10-23