Обробка металів тиском

Обробка металів тиском — один з найпоширеніших, найпродуктивніших і найдешевших методів виготовлення заго­товок (а іноді й деталей) різної маси та розмірів зі сталі, деформівних сплавів алюмінію, міді, титану та ін. Мета цього виду обробки — якомога більше наблизити форму й розміри заготовки до форми й розмірів майбутньої деталі, внаслідок чого відходи металу в стружку під час подальшого виготовлення де­талі різанням істотно зменшуються. Обробкою тиском отриму­ють прутки круглого, квадратного, шестикутного та інших про­філів, фасонні профілі, труби, листи, дріт, кованки, штампова­ні деталі тощо.

Розділ 4.1

ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ОСНОВИ ОБРОБКИ МЕТАЛІВ ТИСКОМ

4.1.1. Суть обробки металів тиском

Обробка металів тиском можлива завдяки їх пластичності. Пластичністю називають здатність металу необоротно (плас­тично) деформуватись без руйнування під дією прикладених сил. Кількісними характеристиками пластичності є відносне видов­ження 8, відносне звуження \|/ та ін.

Сили, прикладені до металевого тіла під час обробки тис­ком, зумовлюють у ньому пружну й пластичну деформації (див. п.2.3.2). Після зняття цих сил пружна деформація зникає, а пластична залишається. Завдяки останній тіло дістає задану форму та розміри. Сумарна пластична деформація полікриста-

337

, _Л В. Попович

лічного тіла складається з внутрікристалітної и міжкристалітної деформацій. Основними механізмами внутрікристалітної деформації є ковзання і двійникування. У полікристалічному металі кристаліти (зерна) мають різну орієнтацію. Спочатку зсуви відбуваються в тих кристалітах, площини ковзання яких збігаються з напрямом максимальних дотичних напружень і щільність укладки атомів у яких найбільша. Як відомо (див. п.2.3.1), максимальні дотичні напруження діють у площинах, розташованих під кутом 45° до прикладеної сили. Зі збільшен­ням деформації збільшується густина дислокацій, відбувається їх взаємне блокування, у зв'язку з чим зростає опір ковзанню по цих площинах і зсуви тут припиняються. З подальшим збіль­шенням навантаження зростають дотичні напруження, унаслі­док чого ковзання йде вже в інших зернах й по інших площи­нах, кут яких відносно діючої сили відрізняється від 45°.

Ковзання — найпоширеніший механізм пластичної деформа­ції в межах температур від кімнатної й до початку рекристаліза­ції. Двійникування спостерігається порівняно рідко під статич­ними навантаженнями і частіше під динамічними (ударними) навантаженнями й низьких температурах. А при високих тем­пературах активізуються міжкристалітні зсуви по границях зерен, однак їх частка в сумарній пластичній деформації неве­лика.

Залежно від температури обробки й температури рекриста­лізації розрізняють холодне й гаряче деформування металів.

Холодне деформування відбувається при температурах, ниж­чих від температури рекристалізації, а гаряче деформування — при температурах, вищих від температури рекристалізації. Холодне деформування супроводжується видовженням зерен, збільшенням густини дефектів, що підвищує міцність та твер­дість металу й зменшує його пластичність (явище наклепу). Холодне деформування сприяє підвищенню точності розмірів, якості поверхні та міцності металу.

У нагрітому вище температури рекристалізації металі одночасно зі зміцненням відбувається знеміцнення (рекриста­лізація). Що вищі температура й ступінь деформації, то вища швидкість рекристалізації. Гаряче деформування доцільно за­стосовувати для обробки малопластичних і важкодеформівних

сплавів, а також зливків. Якщо швидкість рекристалізації перевищує швидкість наклепу, то метал повністю відновлює свої властивості, які він мав перед обробкою-тиском.