7. Розкрийте сутність способу відновлення деталей пластичним деформуванням

Відновлення деталей за допомогою пластичної деформації грунтуєть­ся на пластичності й здатності металів і сплавів змінювати під дією певного навантаження свою геометричну форму, не порушуючи цілісність.

Процес деформування металу при відновленні деталей грунтується на тих самих законах, що й обробка металів стиском при виготовленні заго­товок. Відмінність полягає лише в тому, що при відновленні оброблюєть­ся не заготовка, а готова деталь з конкретними розмірами й формою. Пластичною деформацією відновлюють деталі, виготовлені з матеріа­лів, що характеризуються пластичністю в холодному або нагрітому стані. Деталі, виготовлені з непластичних матеріалів, а також із малим запа­сом міцності, цим способом не відновлюються. Існує два різновиди обробки деталей стиском: холодний і гарячий. Пластична (залишкова) деформація за холодної обробки відбувається за рахунок внутртшньокристалічних зсувів металу, які вимагають прикла­дання великих зовнішніх зусиль. За цього в деформованих шарах металу відбувається зміна фізико-механічних властивостей: пластичність мета­лу зменшується, межа текучості, межа міцності й твердість підвищують­ся. Такі зміни механічних властивостей і структури металу називають наклепкою (нагартуванням).

Пластична деформація здійснюється за рахунок ковзання й двійни­кування. Механізм руху в кристалі нових дислокацій, що безперервно утворюються в процесі деформації, називають джерелом Франка - Ріда.

Двійникування - переорієнтування частини кристала відносно пло­щини двійникування в симетричне положення відносно першої частини кристала.

Через те що критичне напруження зсуву при деформуванні двійникуванням вища, ніж при ковзанні, двійники виникають тільки тоді, коли ковзання утруднене: у випадку деформування за низької температури або за високих швидкостей деформації. При ковзанні одна частина кристала зміщується відносно іншої Під дією дотичних напружень у напрямах з найбільшою лінійною густиною атомів і по площинах з найбільшою міжплощинною відстанню. До того ж здатність металу до пластичної дефор­мації зростає із збільшенням кількості можливих площин і напрямів ковзання.

Ковзання здійснюється за рахунок послідовного переміщення дисло­кацій у кристалі. Внаслідок руху крайової дислокації на одну міжатом­ну відстань відбувається вихід дислокацій на поверхню. Ковзання крис­тала на більшу відстань спостерігається у разі утворення в ньому ряду дислокацій, які виникають таким чином. Рухомі дислокації, шо лежать у зручних для ковзання площинах, закріплені на своїх кінцях, що назива­ють вузлами (Д – Д ) нерухомими дислокаціями. (рис. 1,а). Якщо напруження зсуву діє в зазначеному напрямі, то дислокація згинається (рис. 1,6). Дислокаційна петля, що утворилась, повертається навколо точок закріплення Д й Д (рис.І,в,г,д). Після з'єднання двох віток петлі утворюється нова дислокація (рис.І,е). Діюче напруження зсуву призводить до виникнення другої петлі, яка повторює описаний процес. Розрізняють такі стадії цього процесу: поворот; відпочинок; полігонізація; полікристалізація; первинна, або рекристалізація оброб­ки; збиральна рекристалізація,або ріст зерен; вторинна рекристалізація, або переривистий ріст зерен.

Рис. І. Металоструктурні схеми утворення дислокацій в різних умовах пластичної деформації

Розв'язуючи задачі обробки металів стиском, найширше застосовують критерій пластичності В.Л.Колмогорова - величину граничного ступеня деформації до зруйнування (граничний ступінь деформації зсуву):

де Н - інтенсивність швидкості деформації зсуву; d- напруження зсуву; - час випробування.

Гаряча обробка тиском, як зазначалось вище проводиться за тем­ператур, вищих за температуру рекристалізації. Для сталей вона звичай­но становить 1300...1500 К. Однак нагрівання деталей до цих температур призводить до виникнення окалини, зневуглецювання поверхневого шару, жолоблення деталей. Тому, щоб зменшити вплив температури, прагнуть, аби вона була мінімальною, але достатньою для деформації деталей на потрібну величину. Нагрівання деталей до зазначених температур доціль­но тільки за значних пластичних деформацій. Для вуглецевих сталей ре­комендується інтервал від 600 до 1000 К. Нагрівання до температури 600 К не збільшує, а зменшує пластичність деталей, а нагрівання вище від температури 1000 К Призводить до інтенсивного утворення окалини.

Підвищення швидкості деформації в загальному разі призводить до зниження пластичності й збільшення опору деформуванню. В умовах холод­ного деформування вплив швидкості деформування незначний, тоді як в умовах гарячого деформування він дуже відчутний.