Теоретические основы обработки металлов давлением

Введение

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Обработка металлов давлением занимает важное место в промышленности. Около 90% выплавляемой стали, 55% цветных металлов и их сплавов, пластмассы и другие материалы подвергают обработке давлением. Обработка давлением является высокопроизводительным процессом, позволяющим получать изделия с весьма точными размерами, хорошей поверхностью, малыми отходами металла и более высокими механическими свойствами по сравнению с отливкам. Около 75% выплавляемой стали подвергают прокатке для получения рельс, балок, труб, листов, проволоки и порядка 15% перерабатывается свободной ковкой, штамповкой, прессованием и волочением.

Обработкой металлов давлением – называется процесс изменения формы и размеров заготовок под действием внешних сил, вызывающих пластическую деформацию. Основными видами являются: прокатка, волочение, прессование, свободная ковка, объемная и листовая штамповка. Обработка основана на использовании пластичности металлов, т.е. способности деформироваться под действием внешних сил, без разрушения и сохранять принятую форму после снятия нагрузки, объем металла при этом остается постоянным.

Теория обработки металлов давлением – это наука о физической сущности и закономерностях процессов пластической деформации металлов в различных технологических условиях.

Деформацией называют изменение формы и размеров тела под действием внешних или внутренних напряжений.

Упругая деформация – возникает, если после снятия приложенных к телу сил оно полностью восстанавливается.

Пластическая деформация – возникает если тело после приложения внешних сил сохраняет вновь принятую форму.

Различают деформацию: внутрикристаллитную (протекающую внутри зерна), межкристаллитную (протекающую по границам зёрен).

При обработке металлов давлением полностью наблюдаются оба вида деформаций одновременно. Однако, при комнатной температуре наблюдается внутрикристаллитная деформация, а при высоких температурах межкристаллитная. Это объясняется снижением связей между зёрнами при нагреве металла.

Величина пластической деформации определяется степенью деформации Е:

,

где Fн – площадь поперечного сечения заготовки до деформации, м²;

Fк – площадь поперечного сечения после деформации, м²;

Отношение Fн/Fк – называется уковом.

По условиям протекания различают также:

1 – холодная деформация – вызывает образование строчечной волокнистой структуры металла и физическое поверхностное упрочнение - наклеп вызывающий увеличение твёрдости, прочности, текучести и резкое снижение пластичности, повышается электро-сопротивление, уменьшается теплопроводность.

Литая сталь. Деформированная сталь.

Рис. 4.1.Изменение структуры литой стали при холодной деформации

Наклёп металла устраняют термообработкой – рекристаллизационным отжигом.

Рекристализация – процесс образования и роста новых зёрен при нагреве наклёпанного металла до определенной температуры.

При нагреве на границе старых вытянутых зёрен возникают новые центры кристаллизации в виде мелких кристаллов, которые и создают новую равноосную структуру металла с пониженной плотностью дислокаций. Процесс рекристаллизации протекает не мгновенно, а с некоторой скоростью, зависящей от температуры нагрева металла и степени деформации. Чем выше температура и степень деформации, тем выше и скорость рекристаллизации. Температура начала рекристаллизации (0,3-0,4) Тпл.

Неполная холодная и неполная горячая деформации – рекристаллизация протекает неполностью. Металл имеет два типа структуры: с равноосными зёрнами и с вытянутыми зёрнами. Наличие двойной структуры приводит к уменьшению пластичности и появлению остаточных напряжений.

Горячая деформация – характеризуется полным разупрочнением металла в результате рекристаллизации. Происходит при (0,7-0,8) Тпл за секунды.

Металл имеет равноосную структуру, но волокнистое строение сохраняется.

Дата добавления: 2014-12-07