Pereosnastka.ru

Обработка металлов давлением наряду с литейным производством и обработкой на металлорежущих станках является одним из основных оттособов производства деталей машин и других металлических изделий.

При обработке давлением заготовка изменяет форму, сохраняя прежний объем. Обработка металлов резанием является полной противоположностью обработке давлением, так как при резании требуемая форма детали получается за счет удаления части металла заготовки в стружку.

Обработка металлов давлением связана с деформацией, т. е. с изменением первоначальной формы и размеров исходной заготовки под воздействием внешних сил (удар молота или усилие пресса). Эта деформация осуществляется при нагрузках, превышающих предел упругости. Она основана на использовании пластических свойств металлов.

Способность большинства металлов и сплавов подвергаться пластической деформации обусловливает возможность широкого применения обработки их давлением, в силу чего значение этого вида обработки в промышленности непрерывно возрастает.

Обработка давлением характеризуется высокой производительностью, дает возможность получать значительное количество деталей, не требующих дальнейшей обработки, сокращает отход металла, все больше вытесняет обработку снятием стружки.

Сущность обработки металлов давлением не ограничивается получением металлических изделий заданной формы и размеров. В процессе пластической деформации изменяется структура металла, являющиеся результатом несовершенства применяемых давлением повышаются механические свойства металла, а равно меняются и его физические свойства. Однако не все металлы обладают способностью изменять форму под воздействием внешних сил. Металлы, способные подвергаться обработке давлением,^ обладают ковкостью, которая характеризуется высокой пластичностью и малой прочностью.

Сталь обрабатывается давлением главным образом при нагреве до температуры, при которой она обладает достаточной пластичностью и невысокой прочностью. Нагрев выше этой температуры может привести к перегреву, а затем и пережогу.

Перегрев характеризуется крупнозернистым строением и пониженной пластичностью металла (при условии длительной выдержки перегрев возможен и при температуре обработки давлением).

Перегрев углеродистой стали исправляют термической обработкой. Перегретые легированные стали почти не поддаются исправлению, поэтому следует избегать их перегрева.

За перегревом наступает пережог (при температурах, близких к температуре начала плавления), выражающийся в появлении хрупкой пленки в стали между зернами металла вследствие окисления их границ.

При пережоге происходит полная потеря пластичности. Пережженный металл представляет собой неисправимый брак и годен только на переплавку.

Температура нагрева для обработки давлением углеродистой стали зависит от содержания в ней углерода.

Кроме стали, давлением обрабатываются алюминиевые сплавы, магниевые, медные сплавы и др.

Серый чугун ввиду большого содержания в нем углерода в холодном состоянии хрупок; при нагреве предел прочности у него падает и пластичность не увеличивается — это указывает на отсутствие у чугуна ковкости.

Способность металлов и сплавов изменять форму под давлением зависит не только от температуры при обработке, но также и от их химического состава и структуры. Например, на обработку стали давлением отрицательно влияют содержащиеся в ней примеси углерода, кремния, фосфора, серы и легирующие элементы: чем больше этих примесей в стали, тем меньшей пластичностью она обладает.

Сталь с большим содержанием углерода обладает большей сопротивляемостью деформированию. Так, сталь марки 15 при 1200° имеет предел прочности 1,9 кг/мм2, а сталь марки 55 при той же температуре — 3,6 кг/мм2.

При обработке металлов давлением имеют место потери металла, являющиеся результатом несовершенства применяемых технологических процессов; потери на угар за один нагрев для слитков составляют 1,5—2%, при нагреве сортового проката 3—4% от веса нагреваемого металла.

Кроме потерь на угар, имеются еще отходы при обрубке полуфабриката. Совершенствуя технологию обработки, можно свести потери металла к минимуму. При широком использовании современных методов обработки давлением снижается расход металла, сокращается время на обработку поковок резанием, повышается производительность труда.

При обработке металла давлением на исходную заготовку действует механическая сила, изменяющая форму заготовки, раздробляющая зерна, упрочняющая металл.

Пластическая деформация вызывает сдвиги одной части зерна относительно другой. Плоскость сдвига становится более прочной чем” остальная часть кристалла. Сдвиги повышают способность металла сопротивляться пластическим деформациям, металл получает так называемое упрочнение, или наклеп. Дальнейшая деформация возможна при еще большем механическом, воздействии на металл.

Чем больше образуется сдвигов, т. е. чем больше была пластическая деформация, тем более высокое сопротивление будет оказывать металл. Дальнейшее деформирование металла может привести к его разрушению.

При механическом воздействии на металл выделяется большое количество тепла, которое уменьшает сопротивление металла деформации.

Различают горячую, неполную горячую и холодную обработку давлением.

Горячая обработка давлением применяется как для переработки исходного литого материала в виде слитков, так и для последующей обработки полученных полуфабрикатов.

Горячую обработку стали давлением осуществляют при температурах, лежащих выше Линии GSK, т. е. когда сталь имеет аустенитозую структуру (доэвтектоидная) или аустенит плюс цементит (заэвтектоидная), как это видно из диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов. При обработке стали давлением изменяется ее первоначальное строение: кристаллы вытягиваются, раздробляются и ориентируются в направлении течения металла; создается ярко выраженная волокнистая структура, обусловливающая неоднородность структуры поковок и проката. Сталь после горячей обработки получает направленность механических качеств: в продольном направлении они лучше, в поперечном хуже. Например, вырезанные из одного прутка стальные образцы, взятые вдоль оси проката, показали удельную ударную вязкость 13,5 кгм/см2, а взятые поперек оси прутка — 1,3 кгм/см2.

Неполная горячая обработка давлением осуществляется при температурах, лежащих ниже линии GSK, при которой одновременно с процессом упрочнения протекает неполностью процесс рекристаллизации (разупрочняющий процесс).

Неполная горячая обработка ведет к получению неоднородной С1Руктуры и снижению механических качеств, поэтому является нежелательной.

Xолодная обработка давлением. Для холодной ^ работки давлением применяют, как правило, металл в виде готовок, прошедших предварительную горячую обработку дав-

Холодная деформация повышает предел текучести, предел прочности и твердость, одновременно снижая относительное удлинение, поперечное сужение и ударное сопротивление.

Холодная обработка стали производится пои температурах ниже 500°.

Структуру и свойства металлов, полученные при холодной обработке давлением можно изменить термической обработкой.

Основными видами обработки металлов давлением являются:
1) прокатка, 2) волочение, 3) свободная ковка, 4) прессование и 5) штамповка,

Обработке давлением подвергаются как целые стальные слитки, остывшие в изложницах, так и прокатные прутки разных профилей. По существующему сортаменту стальные слитки имеют вес от 500 кг до 350 т.

После удаления отходов (прибыль и донная часть) крупные слитки поступают на ковку крупных поковок для деталей тяжелого машиностроения, а менее крупные (до 20 т) —в прокатное производство1.

Читать далее:

Нагрев и нагревательные устройства

• Токарные станки
• Принципы сборки
• Слесарные работы
• Отделочные работы
• Основные методы обработки металлов резанием