Опишите влияние холодной и горячей пластической деформации на структуру и свойства металла

В результате холодного пластического деформирования металл упрочняется, изменяются его физические свойства. Наклепанный металл запасает 5 - 10 % энергии, затраченной на деформирование. Свойства наклепанного металла изменяются тем сильнее, чем больше степень деформации.

При деформировании увеличиваются прочностные характеристики (твердость, σв, σ0,2, σупр) и понижаются пластичность и ударная вязкость (δ, ?, KCU). Металлы интенсивно наклёпываются в начальной стадии деформирования, затем при возрастании деформации механические свойства изменяются незначительно). С увеличением степени деформаций предел текучести растет быстрее временного сопротивления. Обе характеристики у сильно наклепанных металлов сравниваются, а удлинение становится равным нулю. Такое состояние наклепанного металла является предельным; при попытке продолжить деформирование металл разрушается. Путем наклепа твердость и временное сопротивление удастся повысить в 1,5-3 раза, а предел текучести в 3 - 7 раз. Металлы с ГЦК решеткой упрочняются сильнее металлов с ОЦК решеткой. Среди сплавов с ГЦК решеткой сильнее упрочняются те, у которых энергия дефектов упаковки минимальна (например, интенсивно наклёпываются аустенитная сталь, никель, а алюминий упрочняется незначительно). Из-за неоднородности деформации в объеме металла различны изменения плотности, что служит причиной появления остаточных напряжений как растягивающих, так и сжимающих.

С увеличением деформации повышается удельное электросопротивление (максимально на 6 %), а у ферромагнетиков, к которым относится большинство сталей, понижаются магнитная проницаемость и остаточная индукция, возрастает коэрцитивная сила.

Наклеп понижает плотность металла из-за нарушения порядка в размещении атомов при увеличении плотности дефектов и образовании микропор. Уменьшение плотности используют для увеличения долговечности деталей, которые при эксплуатации подвержены переменным нагрузкам. С этой целью применяют поверхностное пластическое деформирование детали с помощью обдувки дробью или обработки специальным инструментом. Наклепанный слой стремится расшириться, встречая сопротивление со стороны ненаклепанных участков детали. В результате в этом слое возникнут напряжения сжатия, а под ним, па большем расстоянии от поверхности, появятся напряжения растяжения. Сжимающие напряжения в поверхностном слое замедляют зарождение усталостной трещины и тем самым увеличивают долговечность деталей.

Несмотря на снижение пластичности, наклеп широко используют для повышения прочности деталей, изготовленных методами холодной обработки давлением. Снижение пластичности при наклепе улучшает обрабатываемость резанием вязких и пластичных материалов (латуней, сплавов алюминия и др.).

Горячая пластическая деформация

При нагреве металла атомы приобретают повышенную подвижность, уменьшается плотность дефектов кристаллического строения, снимаются внутренние напряжения, образуются новые равноосные зерна.  Это приводит к уменьшению твердости и прочности и к увеличению пластичности (рис. 4). Изменения в структуре и свойствах металла зависят от температуры нагрева. Можно выделить три основных этапа.  1. Возврат. Частично снимаются искажения решетки, что приводит к уменьшению остаточных напряжений. Волокнистая структура сохраняется. Механические свойства изменяются мало.  2. Рекристаллизация. Образуется новый комплекс мелких равноосных зерен. Величина рекристаллизованного зерна зависит от степени предшествующей деформации.  Степень  деформации,  при которой получается наибольшее зерно, называется критической (для большинства металлов критическая деформация составляет 2-8 %). Крупнозернистый металл имеет, как правило, худшие механические свойства по сравнению с мелкозернистым. Если по сечению детали деформация различна, то после рекристаллизации будет наблюдаться разнозернистость, которая отрицательно сказывается на механических свойствах.  3. Рост зерна (собирательная рекристаллизация). Значительное увеличение температуры рекристаллизационного отжига относительно температурного интервала рекристаллизации нежелательно, так как это приводит к росту зерна (перегреву). Горячей деформацией называют обработку давлением при температурах выше температуры начала рекристаллизации. В этом случае одновременно с деформацией происходит рекристаллизация металла: деформированные зерна практически мгновенно заменяются новыми равноосными. Высокая пластичность и низкая твердость и прочность сохраняются в течение всего процесса деформации. Наклепа не происходит.

Для железа деформирование при t = 300-400 °C является холодной обработкой давлением, так как температура начала рекристаллизации железа равна 450 °С. Чем больше превышение температуры обработки над температурой рекристаллизации, тем легче происходит горячая пластическая деформация металла или сплава. Наилучшей обрабатываемостью давлением обладают сплавы с однородной структурой.

Горячая объемная штамповка .Опишите виды применяемого инструмента.

Различают штамповку объемную и листовую. Объемная в большинстве случаев полугорячая и горячая, а листовая холодная. Сущность горячей штамповки заключается в деформации металла заготовки с помощью специального деформирующего инструмента называемого штампом.

Применяемый инструмент:

Штамп: нижний в который вкладывается заготовка,крепится к шаблону или основанию;верхний которым создапется усилия деформации.На молоьтках взамен верхнего бойка и на прессах к ползуну. В плоскости разъема штампа имеются вырезы определенной конфигурации которые называются ручьями.

По конструкции: открытые(обойные) закрытые (безобойные). По количеству ручьёв : одноручьевые, многоручьевые. Во многих штампах по пириметру предусматривается канавка ,обеспечивающая выход излишек металла заготовки.

Основным оборудованием для объемной штамповки являются:

ПШМ,КРШМ(кривошипно-горяче-штамповый пресс),ГП(гидравлический пресс)ГКМ(розизонтально- ковочная машина).

Области применения пластмасс

Их применяют для изготовления корпусов судов и корпусных конструкций (главным образом стеклопластики), в производстве деталей судовых механизмов, приборов, для отделки помещений, их тепло-, звукои гидроизоляции. Их используют при строительстве культивационных сооружений, для мульчирования почвы, дражирования семян, упаковки и хранения с.-х. продукции и т.д. В мелиорации и с.-х. водоснабжении полимерные плёнки служат экранами, предотвращающими потерю воды на фильтрацию из оросительных каналов и водоёмов; из Пластические массы изготовляют трубы различного назначения, используют их в строительстве водохозяйственных сооружений и др. позволяет осуществлять серийный выпуск инструментов, специальной посуды и различных видов упаковки для лекарств. В хирургии используют пластмассовые клапаны сердца, протезы конечностей, ортопедические вкладки, туторы, стоматологические протезы, хрусталики глаза и др. 

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ

Благодаря своим уникальным свойствам применяются полимеры повсеместно: в машиностроительном и текстильном производстве, медицине и сельском хозяйстве.  С помощью высокомолекулярных соединений изготавливают такие изделия как резину, волокна, пластмассы, пленки, клей, лак, посуду. Природные и синтетические полимеры содержат в себе углерод и органические вещества. Некоторые полимеры (например, полиуретан, полиэфир и эпоксидные смолы) предрасположены к воспламенению, что создает повышенный уровень опасности при их практическом использовании. Для предупреждения негативных последствий используются всевозможные добавки или применяются галогенированные полимеры. Применение полимеров в технике – это электроизоляционные и конструкционные материалы. Полимеры - хорошие электроизоляторы, поэтому их широко используют в производстве различных по конструкции и назначению проводов, кабелей, электрических конденсаторов. На основе полимеров получаются материалы, имеющие полупроводниковые и магнитные свойства.  А поливинилхлоридные полимеры (пластмасса белого цвета) используются в производстве ПВХ окон.  Традиционно изделия из полимеров отличаются надежностью и высоким качеством.