![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Металлов давлением
Обработкой металлов давлением называется механическая обработка, за- ключающаяся в пластическом деформировании или разделении материала без снятия стружки. В процессе пластического деформирования изменяется структура метал- ла и повышаются его механические свойства, поэтому наиболее тяжелонагру- женные детали получают обработкой давлением. В нашей стране примерно 90% всей выплавляемой стали и около половины цветных сплавов подвергают обработке давлением. Такие изделия, как автомобили, танк, самолет содержат по массе от 60 до 80% штампованных и кованых деталей. По физической сущности обработка металлов давлением является процес- сом пластической деформации. Пластическая деформация монокристалла происходит либо путем сдвига (скольжения), либо путем двойникования. Механизм пластической деформации поликристаллов значительно слож- нее. Это объясняется тем, что в поликристаллах зерна отличаются между со- бой по форме и размерам, обладают неодинаковыми физико-механическими свойствами и различно ориентированы плоскостями и направлениями сдвига по отношению к деформирующей нагрузке. Различают два вида деформации поликристаллических тел: • внутрикристаллитную – по зерну; • межкристаллитную – по границам зерен. Первая, так же как и в отдельном монокристалле, протекает путем сдви- га и двойникования, вторая – путем поворота и перемещения одних зерен от- носительно других. Оба вида деформации протекают в поликристаллических телах одновременно (рис.19).
Рис. 19. Схема развития пластической деформации в поликристалле
Поскольку в поликристалле зерна имеют различную ориентацию плоско- стей сдвига, пластическая деформация начинается под действием внешних сил не во всех зернах одновременно. Вначале деформируются наиболее бла- гоприятно ориентированные зерна, то есть те зерна, плоскости сдвига которых расположены относительно направления усилия под углом 45° (рис. 19 а, зерна 1, 2, 3, 4). Вместе с тем плоскости скольжения будут повора- чиваться в сторону уменьшения угла и потребуется большее значение нагруз- ки, чтобы продолжался процесс сдвига по тем же плоскостям. Остальные зер- на поворачиваются в результате возникновения моментов сил плоскостями сдвига на угол 45° к оси прилагаемой нагрузки. После поворота осуществля- ется их деформирование (рис. 19 б). В результате пластической деформации происходит изменение формы зе- рен. Зерна вытягиваются в направлении деформации и приобретают волокни- стое строение с текстурой одинаковой ориентировки кристаллических реше- ток. Пластическая деформация металла происходит как при холодной обра- ботке давлением, так и при горячей. С увеличением внешней силы Р происходит последовательное смещение частиц зерна. Кроме сдвига частиц зерна происходит и поворот смещенных 89 частей зерна в направлении уменьшения угла между плоскостью скольжения и направлением силы Р. Этот поворот объясняется тем, что свободному смеще- нию частей зерна препятствуют соседние зерна. В результате сдвигов и пово- ротов плоскостей скольжения зерно постепенно вытягивается в направлении силы Р и металл приобретает волокнистое строение (рис.19 в) с анизотропией свойств. При холодной ОМД металл интенсивно упрочняется (наклепывается) и теряет пластичность. При необходимости продолжить обработку давлением за- готовку подвергают отжигу. Изделия, полученные холодной деформацией, от- личаются высокими прочностными свойствами (благодаря наклепу), точными размерами и гладкой поверхностью, но так можно обрабатывать только весьма пластичные материалы. Холодная ОМД применяется обычно при прокатке тон- кого листа, при волочении, при штамповке. Горячая ОМД осуществляется при температурах, превышающих темпе- ратуру рекристаллизации. При этом деформационное упрочнение (наклеп) пол- ностью снимается, металл получает равноосную структуру, причем волокни- стое строение сохраняется. Чем сильнее нагрет металл, тем выше его пластич- ность и ниже сопротивление деформированию (в 10 – 15 раз для углеродистой стали). Однако нельзя допускать пережога (окисления по границам зерен), ко- торый наблюдается вблизи линии солидуса. Существенное влияние на пластичность и сопротивление деформирова- нию оказывает схема напряжений. Практикой ОМД установлено, что в усло- виях, отвечающих одноименным схемам со сжимающими напряжениями, пла- стичность металла всегда выше, чем при одноименных схемах с растягиваю- щими напряжениями. Академик Губкин С. И. писал: «Чем меньшую роль в схеме главных напряжений играют растягивающие напряжения и чем большую – сжимающие, тем большую способность к пластической деформации проявля- ет металл». Например, прессованием, характеризующимся схемой всесторонне- го неравномерного сжатия, можно обрабатывать даже малопластичные мате- риалы, а волочением (два сжимающих и одно растягивающее напряжение) – только очень пластичные металлы. На процесс ОМД большое влияние оказывает также контактное трение, то есть трение на контакте инструмента и заготовки. Как правило, контактное трение является вредным явлением. Потери энергии на преодоление сил трения могут достигать 30 – 50 % и более. Для снижения коэффициента трения и об- легчения условий деформации применяют различные смазки и инструмент с полированной поверхностью. Однако в отдельных случаях, например, при про- катке, трение является полезным фактором, поэтому там, наоборот, создают ус- ловия для повышения трения. Основными способами ОМД являются: прокатка, волочение, ковка, объ- емная штамповка (ковка в штампах), листовая штамповка, а также некоторые специальные процессы, например, отделочная и упрочняющая обработка пла- стическим деформированием.
|