4.1 Обробка пластичним деформуванням

Більшість металевих сплавів здатні незворотньо змінювати свою форму під діею зовнішніх сил без руйнування – пластично деформуватись. Обробка металів тиском забезпечує отримання заготовок і виробів за рахунок пластичності матеріалів та їх здатності деформуватись під дією зовнішніх сил. При обробці тиском деформації відбуваються як в зернах (кристалах), так і по границям зерен. Самі зерна частково змінюють свою конфігурацію і розміри, частково руйнуються і подрібнюються (Рис4.1). При цьому механічні та фізико-хімічні властивості змінюються, а саме:

збільшуються - твердість, міцність, крихкість, електричний опір; зменшуються – пластичність, в`язкість, електропровідність, корозійна стійкість.

Рисунок4.1 Зміна структури при пластичному деформуванні.

Таку зміну властивостей, пов`язану з деформуванням, називають наклепуванням, а структуру – неврівноваженою. Пластичність оброблюваних матеріалів залежить від природи метала або сплава, хімічного складу, структури, механічних властивостей, температури, швидкості та ступеню деформації. Пластична деформація може бути холодною або гарячою. При холодній деформації міцність і твердість підвищуються, пластичні властивості зменшуються, а структура металу стає дрібнозернистою і рядковою. З підвищенням температури пластичність зростає, а міцність та опір деформаціям зменшуються. При гарячій обробці тиском металів нагрітих до темперетури більшій або рівній температурі рекристалізації одночасно відбуваються процеси подрібнення зерен і відновлення властивостей. Структура залишається дрібнозернистою.

Обробка методами пластичного деформування прогресивна, економічна та високоефективна. Вона розвивається в напрямку максимального наближення форм і розмірів заготовок до форми і розмірів деталі, що забезпечує краще використання металу, зниження собівартості наступної обробки різанням і зменшує собівартість продукції.

Сортамент металовиробів класифікують за ознаками:

за призначенням (загального призначення та спеціальні),

за видом вихідного матеріала (чавунні, алюмінієві, латунні, бронзові,титанові та інші),

за способом виготовлення (литі, ковані, штамповані, пресовані, отриманні прокочуванням або волоченням та іншими способами),

за видом покриття (оцинковані,нікельовані, хромовані, покриті полімерами та інші),

за видом поставки (термічно обробленні-відпалені, загартовані, нормалізовані, відпущені, термічно необроблені),

за видом викінчувальної обробки (шліфовані, поліровані, галтовані, чорні),

за точністю виготовлення (грубі, нормальні, точні).

До номенклатури металовиробів входять такі групи виробів: сортовий і листовий прокат, смуги і стрічка, труби, дріт, сітки, канати, ланцюги і кріпильні вироби.

До основних видів обробки пластичним деформуванням відносять прокочування, волочення, пресування, кування, об`ємне та листове штампування.

4.1.1 Продукція прокочування

Прокочування – обробка металів тиском шляхом пропускання між валками прокатного стану які обертаються відливок (заготовок), що пластично деформуються, зменшуються по товщині, збільшуються

у довжину і набувають потрібної

форми (Рис. 4.2). Вихідний матеріал

для прокочування-відливки вагою до

25т і більше з яких виготовляють за-

готовки для прокочування:-блюми,

сляби, сутунки та для труб. Рисунок 4.2. Схема прокочування

Блюм (блум,блумс)-квадратна заготовка з розміром від 350х350мм до 150х150мм яку отримують на спеціальних прокатних станах-блюмінгах і використовують для виробництва сортового прокату. Сляби-прямокутна заготовка з співвідношенням b:h>15 яку отримують на спеціальних прокатних станах-слябінгах і використовують для виробництва листового прокату. Сутунка-прямокутня заготовка товщиною h=4…22мм та шириною b=150..730 мм яку використовують для виробництва листового прокату. Для виробництва труб використовують заготовки круглої або багатогранної форми.

Прокочування буває холодним (більш точне) та гарячим. Сортамент проката (Рис. 4.3) визначається сукупністю профілів і розмірів прокатаного метала. Профіль-форма прокатаного метала у розрізі. В залежності від розмірів сортовий прокат поділяють на:

Крупносортовий->100мм

Середньосортовий-38…100мм

Дрібносортовий-<38мм

За точністю прокат випускають таких видів: А – високої точності; Б – підвищеної точності; В – звичайної точності.

В залежності від форми у розрізі прокат буває сортовим, трубним і спеціальним. Сортовий прокат поділяють на простий і фасонний (Рис4.4). До простого сортового проката відносять:

Крупносортовий Високої точності

Середньосортовий Підвищеної точності

Дрібносортовий квадратний кутик Звичайної точності

круглий швелер

листовий однотавр

трикутний двотавр

овальний зетподібний

напівкруглий тощо

сегментний

тощо

Рисунок 4.3 Класифікація продукції прокатного виробництва

Квадратний випускають з розміром сторони квадрата до 200мм і довжиною прутка до 10м.

Круглий. Буває гарячекатаним, коліброваним та кованим діаметром до 250мм і довжиною прутка 1,5…10м. Прокат діаметром до 9мм включно поставляють у мотках.

Листовий поділяють на:

- листову сталь плоску та фігурну;

- алюмінієві, мідні, латунні листи;

- листи з важких і легких металів.

За товщиною листова сталь буває тонколистовою (S<4,0) та товстолистовою (S≥4,0). Сортамент сталевого листового проката поділяється за призначенням, видом прокату, видом покриття, товщині листа, схильності до витяжки, стану поставки. В залежності від товщини випускають в листах або рулонах. Основні різновиди: горячекатана, холоднокатана,тонколистова покрівельна, двохшарова, трьохшарова горяческатана листова та широкострічкова, декапірована (на поверхню ненесений шар іншого метала), електротехнічна тонколистова, товстолистова, корозієстійка, жаростійка, жароміцна та інші.

а. б. в.

г. д.

е. ж. з. и.

Рисунок 4.4 Основні види сортового прокату

а - квадратний; б - круглий (пруток); в - стрічковий; г - трикутний;

д - овальний, напівкруглий, сегментний; е - кутовий нерівнобокий та рівнобокий; ж - швелерний; з - двотавровий; и - тавровий.

При замовленні сталевого простого сортового проката вказують його вид,основні розміри, марку сталі, стандарти та інші відносності:

К руг

Квадрат

Лист

При замовленні сталевого фасонного сортового проката вказують його вид, основні розміри, марку сталі, стандарти ти інші відомості:

Кутик рівнобок

Кутик нерівнобок

Швелер

До трубного сталевого проката відносять труби зварні та безшовні. Вони характеризуються зовнішнім діаметром, товщиною стінки, маркою матеріала та довжиною.

До сталевих труб загального призначення відносять труби безшовні холодно тянуті, холодно- та гарячекатані, водогазопровідні (оцинковані та неоцинковані, з різьбою та без різьби, звичайні та підсилені), тонкостінні з накатаною різьбою, електрозварні (з прямим або спіральним швом).

До сталевих труб спеціального призначення відносять труби прецезійні (підвищеної точності виготовлення), футеровані пластмасою, біметалічні, бурильні та інші.

При замовленні сталевих труб вказують вид прокату, основні розміри, марку сталі, стандарт та інші відомості:

Труба У О 20 ГОСТ….

Підсилена умовний прохід,мм

оцинкована

Труба 125х3,2х6000-15ХФ ГОСТ

Зовнішній діаметр матеріал

Товщина стінки довжина

Труби з кольорових металів та їх сплавів відрізняються від сталевих меншим діаметром і більш високою корозійною стійкістю. Виготовлюють їх методами прокатки, волочення та пресування.

Труба медная М28х3х4000-М2 ГОСТ…

стан матеріалу (м`яка) матеріал довжина

Труба тПт28х1,5х3500-Л62 ГОСТ…

волочена(тягнута) матеріал

напівтверда

Якість труб визначається точністю виготовлення, експлуатаційними і механічними властивостями.

Форма, розміри труб і відхилення по діаметру та товщині стінок не повинні перевищувати встановленні стандартом відхилення. Механічні властивості основного металу труб повинні відповідати нормам встановленим для певної марки метала або сплаву. Труби всіх видів які працюють під тиском повинні витримувати випробувальний гідростатичний тиск, а також випробування на згинання та сплющування. Труби всіх видів повинні бути рівно обрізаними, без задирів. Точність обрізання не повинна виводити труби за граничні відхилення по довжині. Зовнішня і внутрішня поверні повинні бути чистими, без тріщин, раковин та пухирів.

Крім загальних вимог до труб можуть ставитись вимоги, викликані специфікою їх використання, наприклад мікроструктура підшинникових сталевих труб повинна складатись з дрібнозернистого перліта.

До спеціальних видів прокату відносять зубчасті колеса, рейки, вали та профілі з змінним розміром по довжині (періодичний прокат). Випускають вали трьох-,чотирьох-,пяти- та семиступінчасті для електродвигунів, автомобілів, тракторів та дорожніх машин.

Виготовляють рейки залізничні, трамвайні, кранові, для метрополітену та інші. В залежності від основних характеристик рейки поділяються на типи. Тип рейки відображається у цифровій частині маркування. Наприклад:

Рельс КР100 ГОСТ4121-76

де: КР-крановий, 100 – номінальна ширина головки, мм

До продукції подальшої переробки прокату відносять листовий прокат з покриттям та гнуті профілі.

Листовий прокат з покриттям включає сталь тонколистову оцинковану, освинцовану, хромовану, лаковану, покриту пластмасою, жерсть консервну тощо.

Для пакування продовольчих і непродовольчих товарів широко використовують білу жерсть (тонкий, м’який сталевий лист покритий шаром олова з обох боків). Чорну жерсть (без олов’яного покриття) використовують тільки для затарювання технічних масел або мастил. Хромовану жерсть не використовують для контакту з харчовими продуктами.

Лудження жерсті здійснюють гарячим або електролітичним способами. Її класифікують за такими показниками (Рис. 4.5 )

За товщиною покриття

За твердістю основи

За станом поверхні

К ласи

Г рупи

М арки

Ι ΙΙ А Б ГЖК* ГЖР**

*ГЖК- гарячелуджена жерсть консервна;

**ГЖР- гарячелуджена жерсть різна.

Рисунок 4.5 Класифікація білої жерсті гарячого лудження

За станом поверхні	- ЕЖК-електролуджена жерсть консервна - ЕЖР- електролуджена жерсть різна
Затвердістю основи	- А: жерсть нормальної твердості - В,С,Д: жерсть підвищеної твердості
За товщиною покриття	- Клас Ι -0,38мкм - Клас ΙΙ -0,75мкм - Клас ΙΙΙ -1,15 мкм
За товщиною покриття на кожній стороні листа	- З нормальним покриттям - З диференційованим покриттям

Рисунок 4.6 Класифікація білої жерсті електролітичного лудження

Хромовану лаковану жерстьвипускають наступних видів (Рис. 4.7 )

О сновні види хромованої лакованої жерсті

ХЛЖК- хромована лакована жерсть консервна

ХЖК- хромована жерсть консервна промаслена

ХЛЖР- хромована лакована жерсть різна

ХЖР- хромована жерсть різна промаслена

Рисунок 4.7 Види хромованої лакованої жерсті

Алюмінірована жерсть- холоднокатана низько вуглецева чорна жерсть на поверхню якої нанесено покриття амонія марок А11, А12, А13, А14, А15.

На основі алюмінірованої фольги (алюміній марок А5, А6) випускають такі матеріали:

- фольга гладка побутового призначення (6…250 мкм);

- забарвлена фольга з багатокольоровим друком для кондитерської промисловості;

- фольга (25 мкм) з багатокольоровим друком і термозварним лаком для фармацевтичних блістерів ( прозорий полімерний футляр закріплений на жорсткому бланку);

- комбіновані з іншими матеріалами:

буфлен- папір+фольга+поліетилен;

лафолен- лавсан+фольга+поліолефіни;

цефлен- целофан+поліетилен+фольга+поліетилен;

ламістер- лак+фольга+поліпропілен.

Сортність листового прокату з покриттям визначається станом поверхні, наявністю дефектів покриття та іншими показниками. При замовленні такого прокату вказують його призначення, товщину покриття, сорт, розмір листів.

Гнуті профілі являють собою прокат виготовляємий холодним профілюванням

листів або стрічок на роликових станах. Їх випускають відкритого, напівзакритого та закритого типів, а також з наповнювачем (Рис4.8). Порівняно з гарячекатаним вони мають меншу товщину стінки, складну форму і високу точність. При однаковій міцності вони на 25…30% легше гарячекатаних.

Рисунок 4.8 Види гнутих профілів