11.2. Технологичность при обработке давлением.

Технологичность металла при обработке давлением определяется его пластичностью. Чем выше пластичность материала, тем больше его способность пластически деформироваться.

Характеристики пластичности – относительное удлинение и относительное сужение, определяемые при растяжении (δ и ψ).

Высокая пластичность присуща чистым металлам и однофазным сплавам типа твердый раствор. Появление второй фазы, особенно если она обладает высокой твердостью или малой пластичностью, резко снижает пластичность металла.

Рассмотрим обрабатываемость давлением сталей — основного конструкционного металла. Стали, в отличие от чугунов, являются деформируемыми сплавами. Они отвечают сформулированным требованиям – нагревом сталей выше линии «GSE» добиваемся получения однофазной структуры сталей – аустенита (см. рис. 7.1).

Пластичность стали тем выше, чем меньше в ней содержание углерода и вредных примесей. Фосфор снижает пластичность сталей, повышенное содержание серы вызывает красноломкость — разрушение стали при горячей пластической деформации.

При холодной пластической деформации пластичность, в основном, определяется содержанием углерода. При повышении его содержания в структуре стали увеличивается количество цементита - твердой, хрупкой фазы, пластичность при этом снижается. Поэтому для изготовления изделий холодной деформацией с большими степенями применяют стали с низким содержанием углерода – до 0,08%. При содержании углерода 0,20…0,30% «в холодную» можно производить гибку деталей и незначительную вытяжку, а при содержании 0,30…0,40% только гибку с большим радиусом.

11.3. Технология горячей обработки давлением.

11.3.1. Нагрев готовок.

Нагрев металла при обработке давлением осуществляют для повышения его пластичности и уменьшения усилий деформирования. Так, нагрев стали до температур горячей деформации, снижает сопротивление деформированию в 15…20 раз и повышает пластичность (при 1100°С предел прочности стали 15 уменьшается от ~ 440 до ~ 24МПа, а относительное удлинение увеличивается с 33 до 58%).

Пластическое деформирование выполняется в интервале температур. Температура нагрева, должна превышать температуру рекристаллизации, чтобы при деформировании не возникал наклеп. Вместе с тем, она должна быть ниже температуры начала плавления (температура солидус) (Т_пл), чтобы не происходило оплавления.

Таким образом, горячую пластическую деформацию проводят в температурном интервале: температура начала деформации определяется температурой солидус; окончания деформации – температурой рекристаллизации.

Это означает, что пластическая деформация различных металлов и сплавов на их основе проводится при разных температурах, которые могут отличаться весьма существенно. Так, температурный интервал горячей пластической деформации стали У12: начало - 1075…1100°С, конец – 770…860°С; алюминиевого сплава Д16: начало - 510°С, конец - 380°С.

11.3.2. Ковка.

Ковка – это обработка давлением, при которой исходную заготовку деформируют универсальным инструментом — бойками. Ковкой обрабатывают отливки и заготовки из проката. Формообразование может осуществляться за счет применения плоских или фигурных бойков, а также подкладных штампов.

При свободной ковке течение металла перпендикулярно действующему усилию, т.е. в стороны, не ограничивается.

Основные операции свободной ковки: осадка, протяжка, пробивка, прошивка, гибка, скручивание, отрубка (рис. 11.3).

Осадка — уменьшение высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения (рис.1а).

Протяжка (рис. 11.3б) — удлинение заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения. Она осуществляется последовательными обжатиями заготовки при ее подаче вдоль оси.

Гибка (рис. 11.3д) - образование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы.

Рубка (рис. 11.3ж) — полное отделение части заготовки внедрением в нее деформирующего инструмента - топора.

Пробивка (рис. 11.3з) — образование в заготовке отверстия сплошным прошивнем с применением подкладного кольца. а отверстия большего диаметра

Прошивка (рис. 11.3и) — получение полостей в заготовке полым прошивнем.

Ковка в подкладные штампы применяется при мелкосерийном производстве (программа - ориентировочно до нескольких сотен поковок). Такая технология производительнее, чем свободная ковка, т.к. окончательную форму поковка получает в форме – штампе. Подкладные штампы устанавливают на нижний боек молота. Перед штамповкой выполняют свободную ковку, для того, чтобы приблизить форму заготовки к необходимой форме поковки.

Пример простого подкладного штампа, используемого для формовки граней, приведен на рис.11.4.