2.2.2. Пластическая деформация при повышенных

температурах

С повышением температуры увеличиваются подвижность и амплитуда колебаний атомов. Поэтому при нагревании холоднодеформированного металла в нем полностью или частично восстанавливается искаженная кристаллическая решетка и снимаются остаточные напряжения, т.е. производится полное или частичное разупрочнение. При обработке давлением нагретого металла в нем одновременно протекает два противоположных процесса: упрочнение, вызываемое пластической деформацией и разупрочнение, причиной которого является влияние температуры. В зависимости от того, какой из процессов преобладает, обработка давлением подразделяется на холодную, неполную горячую и горячую.

Если в процессе деформации металл получает интенсивное уп­рочнение, микроструктура является строчечной и отсутствуют следы разупрочнения, то такая деформация называется холодной. Прочность исходного металла при холодной деформации резко рас­тет, пластичность существенно уменьшается.

Неполная горячая деформация характеризуется тем, что упрочнение металла частично снимается, но строчечная микрострук­тура сохраняется. Прочность такого металла несколько меньше и пластичность выше, чем прочность и пластичность холоднодеформированного металла.

При горячей деформации упрочнение, полученное металлом» процессе деформирования, полностью снимается рекристаллизаци­ей. Рекристаллизация - это процесс зарождения и роста в дефор­мированном металле новых равноосных зерен с неискаженной крис­таллической решеткой взамен деформированных» В результате ре­кристаллизации строчечная микроструктура металла исчезает, од­нако волокнистая структура и анизотропия свойств сохраняются, так как неметаллические включения рекристаллизации не подвер­гаются.

В связи с тем, что вдоль волокон прочность металла выше, чем поперек, обработку давлением следует вести так, чтобы на­правление волокон совпадало с направлением максимальных на­пряжениях, возникающих в детали при ее эксплуатации. Например, в коленвале, изготовленным из проката гибкой и штамповкой, волокна повторяют конфигурацию изделия и направлены вдоль действия ра­бочих напряжений. Такой же коленвал, но наготовленный полностью обработкой резанием имеет перерезанные волокна. Очевидно, что отштампованный коленвал более прочен.

Рис.10. Микроструктура исходного и обработанного давлением металла

Следует отметить, что детали, подученные обработкой давле­нием, имеют большую прочность, чем такие же детали, но подучен­ные литьем. Так, например, прочность стальных деталей, получен­ных обработкой давлением, на 15 – 20% выше по сравнению с ли­тыми.

Данными способами получают весьма разнообразные по форме и размерам изделия из металла, пластмасс и других материалов с раз­личными степенью точности размеров, механическими и другими ха­рактеристиками и качеством поверхности. Поэтому ковочно-штамповочное производство находит широкое применение в машиностроении и приборостроении, в производстве предметов народного потребления и других отраслях народного хозяйства. Получение изделий ковкой и штамповкой позволяет максимально приблизить исходную форму заготовки к форме и размерам готовой детали и тем самым уменьшить или полностью исключить дорогостоящие операции с потерей металла в стружку.

Высокая производительность процессов обработки металлов давле­нием, сравнительно низкая их энергоемкость, а также незначительные потери металла при производстве изделий, выгодно отличают их, по сравнению, например, с обработкой металла резанием, когда требуе­мую форму изделия получают удалением значительной части заготов­ки в стружку. Существенным достоинством пластической обработки является значительное улучшение свойств металла в процессе дефор­мирования.

Динамичный и пропорциональный рост черной и цветной металлур­гии, производство изделий из металлов и сплавов пластической обра­боткой основываются на дальнейшем развитии теории обработки ме­таллов давлением, являющейся научной базой разработки технологи­ческих операций получения изделий из металлов и сплавов. Теория пластической обработки металлов позволяет оценить экономическую целесообразность принятого способа деформации, выявить влияние условий обработки на свойства получаемых изделий, определить си­ловые и энергетические параметры процесса и указать пути их рацио­нального изменения, дает возможность управлять процессом обработ­ки с точки зрения улучшения способности металлов пластически де­формироваться. Знание закономерностей обработки металлов давле­нием помогает выбирать наиболее оптимальные режимы технологиче­ских процессов, требуемое основное и вспомогательное оборудование и технически грамотно его эксплуатировать.

Современное машиностроение в условиях развивающейся тех­нической революции характеризуется быстрым ростом масштабов производства и производительности труда при все более строгой оптимизации применяемых конструктивных и технологических решений.

2.2.3. Область применения методов ОМД

Оптимизация конструктивных и технологических решений, в свою очередь, дает толчок к созданию так называемого конструк­тивного и технологического множества, без чего невозможен выбор оптимальных решений в разнообразных условиях производства. Поэтому насыщение производства большим числом новых и со­вершенствование существующих технологических процессов является характерным условием развития современного машино­строения. Рассмотрим на конкретном примере особенности технологии изготовления одной и той же детали типа «Стакан». Как видно из рассмотренного примера (Рис.12,13,14,15) одну и туже деталь можно получить разными способами. Очевидно, что при прочих равных условиях и достаточно крупной партии наиболее экономичным способом производства будет ОМД. Однако в случаях мелкосерийного и единичного производства более экономичными окажутся другие виды технологий. Следует также учитывать габаритные размеры изделия, требования к механическим, точностным параметрам, чистоте получаемой поверхности и т.д.

Выбор технологии, или их совокупности, наиболее целесообразной в каждом конкретном случае, решает специалист на основе технико-экономического анализа. Несмотря на то, что есть масса способов обработки металлов давлением, применяемых в единичном и мелко серийном производстве, наибольший эффект дает применение этой технологии при серийном, крупносерийном и массовом характере производства. Совокупность таких преимуществ как: высокая производительность и коэффициент использования металла, легкость автоматизации и экологичность, возможность получения высоких физико-механических свойств, точности и чистоты поверхности изделия – делают эту технологию современной и находящей все большее применение в промышленности. В автомобильной промышленности, оборонной, аэрокосмической, сельхозмашиностроения, электро и радиотехнической, товаров народного потребления и во многих других отраслях промышленности количество деталей, получаемых методами ОМД, составляет более 70%.

По специальности МиТОМД кафедра готовит специалистов, которые после распределения могут работать как технологами, так и конструкторами по проектированию кузнечно-штамповочного оборудования.

Воронеж является центром кузнечно-прессового машиностроения. Предприятиями города выпускается широкая номенклатура прессов и молотов, которые успешно конкурируют на внешнем рынке и поставляются во многие страны мира. Воронежское предприятие АО ТМП с 1985 года является единственным в мире, выпускающим механические горячештамповочные пресса силой более 80 МН (См. рис. 1).

Уже более 15 лет предприятие работает в основном по зарубежным заказам. При проектировании оборудования и технологических процессов на предприятии широко используются системы САПР и САПТ. Конструкторские отделы и сборочные цеха этих предприиятий укомплектованы в основном выпускниками нашей кафедры.

Многие наши выпускники работают технологами на предприятиях радиоэлектронной и аэрокосмической промышленности нашего города, где широко используют технологии ОМД.

Вопросы для самоподготовки

1. Какие основные виды операций используются в ОМД?

2. В каком температурном интервале могут применятся методы ОМД?

3. Как изменяются свойства металлов после ОМД?

4. Перечислите основные преимущества применения ОМД?

5. В каких областях промышленности и почему применяется ОМД?

6. В каких случаях наиболее целесообразно применение ОМД?

Рис.16. Пресс силой 125 МН завода АО ТМП г. Воронеж