- •Введение
- •Часть I Материаловедение
- •1. Строение и свойства материалов
- •1.1. Классификация материалов
- •Плазма газ жидкость твердое тело
- •1.2. Кристаллическое строение материалов
- •1.3. Дефекты кристаллического строения
- •1.3.1. Точечные дефекты
- •1.3.2. Линейные дефекты
- •1.3.3. Поверхностные и объемные дефекты
- •2. Крсталлизация металлов и сплавов
- •2.1. Межатомное взаимодействие
- •2.2. Гомогенная и гетерогенная кристаллизация
- •2.3. Строение металлического слитка
- •2.4. Аморфные металлические сплавы
- •3. Деформация и разрушение металлов
- •3.1. Упругая и пластическая деформация
- •3.2 Деформация моно- и поликристаллов
- •3.3. Влияние нагрева на структуру деформированного металла
- •3.4. Свойства материалов и методы их испытаний
- •4. Основы теории двойных сплавов
- •4.1. Строение сплавов
- •4.2. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •5. Железоуглеродистые сплавы
- •5.1. Компоненты и фазы
- •5.2. Превращения в сплавах системы железо–цементит
- •5.2.1. Первичная кристаллизация сталей
- •5.2.2. Вторичная кристаллизация сталей
- •5.2.3. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали
- •5.2.4. Кристаллизация белых чугунов
- •5.3. Превращения в сплавах системы железо–графит
- •6. Основы термической обработки сталей
- •6.1. Основные превращения в стали
- •6.2. Отжиг стали
- •6.3. Закалка и отпуск
- •7. Поверхностное упрочнение деталей
- •7.1. Упрочнение методом пластической деформации
- •7.2. Упрочнение методом поверхностной закалки
- •7.3. Химико-термическая обработка
- •8. Легированные стали
- •8.1. Маркировка легированных сталей
- •8.2. Классификация легированных сталей
- •8.2.1. Конструкционные стали
- •8.2.2. Инструментальные стали
- •8.2.3. Стали и сплавы с особыми свойствами
- •9. Цветные металлы и сплавы
- •9.1. Титан и его сплавы
- •9.2 Алюминий и его сплавы
- •9.3. Магний и его сплавы
- •9.4. Медь и ее сплавы
- •9.5. Другие цветные металлы и сплавы
- •10. Неметаллические и композиционные материалы
- •10.1. Полимеры
- •10.2. Пластмассы
- •10.3. Композиционные материалы
- •10.3. Керамические материалы
- •Часть 2 Технология конструкционных материалов
- •11. Металлургическое производство
- •11.1. Основные сведения о производстве чугуна
- •11.2. Производство стали
- •11.3. Разливка стали
- •12. Литейное производство
- •12.1. Литейные свойства сплавов
- •12.2. Литье в песчано-глинистые формы
- •12.3. Плавильные печи
- •12.4. Специальные способы литья
- •12.5. Сплавы для изготовления отливок
- •13. Обработка металлов давлением
- •13.1. Прокатка
- •13.2. Волочение и прессование
- •13.3. Ковка
- •13.4. Штамповка
- •14. Обработка металлов резанием
- •14.1. Основы резания металлов
- •14.2. Обработка на токарных станках
- •14.3. Обработка на сверлильных станках
- •14.4. Обработка на фрезерных станках
- •14.5. Обработка на строгальных и долбежных станках
- •14.6. Обработка на шлифовальных и отделочных станках
- •14.7. Точность и качество поверхности при обработке
- •15. Сварка, резка и пайка
- •15.1. Сварка металлов плавлением
- •15.2. Сварка металлов давлением
- •15.3. Термическая резка металлов
- •Области применения способов термической резки
- •15.4. Пайка металлов
- •16. Электрофизические и электрохимические способы обработки материалов
- •16.1. Электрофизические способы
- •16.2. Электрохимические способы
- •17. Основы рационального выбора материалов
- •17.1. Выбор материала
- •17.2. Основные направления экономии материалов
- •Литература
- •Оглавление
- •Евгений Петрович Чинков
- •Андрей Геннадьевич Багинский
- •Материаловедение и технология
- •Конструкционных материалов
- •Подписано к печати.
13.2. Волочение и прессование
В олочение – вид обработки металлов давлением, при котором заготовка в холодном состоянии протягивается через сужающееся отверстие – волоку (рис. 13.4). Выполняют операцию волочения через ряд волок с постепенно сужающимися отверстиями. На каждом технологическом этапе волочения происходит наклеп металла, поэтому между переходами для снятия упрочнения делают термическую операцию отжига материала с последующим травлением окалины. Волочением обрабатывают сталь, цветные металлы и их сплавы. Изготавливают проволоку, калиброванные прутки и тонкостенные трубы различного профиля. Получаемые изделия имеют точные размеры и высокую чистоту поверхности.
Волоки, работающие в жестких условиях, изготавливают из инструментальных сталей или твердого металлокерамического сплава, а для волочения тонкой проволоки – из технических алмазов. С целью уменьшения трения, повышения стойкости инструмента и улучшения отвода тепла при волочении применяют жидкие и твёрдые смазки (минеральное масло, эмульсии, мыло, порошки графита, меди, молибдена).
Волочильные станы состоят из станины с держателем для волоки и тянущего устройства. При волочении протягиваемый металл движется прямолинейно (цепной, реечный стан) или наматывается на барабан.
П рессование – вид обработки давлением, при котором нагретый металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие в матрице 2 в условиях всестороннего сжатия (рис. 13.5), позволяющих деформировать материалы с низкой пластичностью (специальные стали, чугун, некоторые цветные металлы и сплавы). Прессуемый металл принимает форму прутка простого или сложного сечения копирующего форму отверстия в матрице. Прессование проводится при температурах соответствующих горячей обработки давлением.
Метод прямого прессования – металл выдавливается в направлении движения пуансона 4 (рис. 13.5,а), обратное прессование – металл движется навстречу движению пуансона (рис. 13.5,б). Из заготовки 3 прутки 1, сплошного сечения получают любым методом прессования, трубы – только прямым прессованием.
Инструмент (матрица (пресс-шайба) 2, пуансон 4, камера прессования) работает в жестких условиях (большое давление, высокая температура). Поэтому изготовляют его из дорогостоящих инструментальных жаропрочных сталей и сплавов. Для снижения износа и увеличения срока службы прессового инструмента обязательно применяют смазку: минеральные масла, графит, канифоль; при прессовании трудно деформируемых материалов жидкое стекло.
Основной недостаток описанного процесса: большой пресс-остаток (до 20 %), который всегда остается в камере прессования, так как металл не может полностью выдавливаться из неe.
13.3. Ковка
К овка – вид обработки металлов давлением, при котором металл деформируется многократными ударами молота или давлением пресса. Получаемые изделия называют поковками. Ручная ковка и машинная ковка имеют низкую производительность. При ковке металл свободно течет в стороны по плоским бойкам, не ограниченный рабочими поверхностями инструмента (рис. 13.6). Процесс ковки состоит из основных и вспомогательных операций.
К основным операциям относятся:
Осадка – уменьшение высоты заготовки за счет увеличения площади поперечного сечения.
Высадка – осадка части заготовки. Выполняют при помощи оправки – подкладного инструмента.
Протяжка – увеличение длины заготовки за счет уменьшения площади поперечного сечения. Выполняется последовательными ударами молота по соседним участкам заготовки с одновременным ее перемещением вдоль оси протяжки и поворотами на 90° вокруг оси.
Раскатка на оправке – увеличение внутреннего и наружного диаметров кольцевой заготовки и уменьшении толщины стенок.
Прошивкой получают в заготовке сквозные отверстия или полости (глухие отверстия). Инструмент – прошивень, отход металла – выдра.
Рубка – отделение одной части заготовки от другой.
Гибка – придает заготовке изогнутую форму по заданному контуру. Выполняют при помощи опор и приспособлений. Изготовляют угольники, скобы.
Скручивание – поворот части заготовки вокруг продольной оси.
Передача – вертикальное смещение одной части заготовки относительно другой. Выполняют при помощи дополнительных опор.