3.2 Холодна і гаряча деформація

Залежно від температур, швидкісних умов при деформуванні можуть відбуватися два протилежних процеси: зміцнення, викликане деформацією, і втрата міцності, обумовлена рекристалізацією. Відповідно до цього розрізняють холодну і гарячу деформацію. Холодне деформування відбувається при температурах нижче температури рекристалізації і супроводжується наклепом металу. Гаряче деформування протікає при температурах, вищих температури рекристалізації. При гарячій деформації також відбувається зміцнення металу (гарячий наклеп), але воно цілком знімається в процесі рекристалізації. При ній пластичність металу вища, а опір деформації приблизно в 10 разів менший, ніж при холодній деформації. Деформація, після якої відбувається тільки часткова втрата міцності, називається неповною гарячою деформацією.

4 Вплив обробки тиском на структуру і механічні властивості металів і сплавів

4.1 Зміна структури литого металу при деформації

Структура виливків, що звичайно є вихідними заготовками при обробці тиском, неоднорідна (рис.1, б). Основу її складають зерна первинної кристалізації (дендрити) різних розмірів і форми, на границях яких збираються домішки і неметалічні включення. У структурі виливка є також пори, газові порожнини. Високий ступінь деформації при високій температурі викликає дроблення зерна, а також часткове заварювання.

4.2 Смугастість

Зерна у міжкристалічному прошарку з підвищеним вмістом неметалічних включень витягуються в напрямку найбільшої деформації. У результаті структура металу набуває смугастої (волокнистої) будови (рис.1, в). Волокнистість впливає на механічні характеристики, викликає їхню анізотропію. У поперечному напрямку ударна в’язкість на 50...70%, відносне звуження – на 40%, відносне видовження – на 20% менші, ніж вздовж волокон. Наявність смугастої мікроструктури й анізотропії властивостей у деформованому металі необхідно враховувати при проектуванні і виготовленні деталей. Необхідно забезпечити таке розташування волокон в них, щоб найбільші напруження, що розтягують, діяли вздовж, а дотичні – поперек волокон, а також, щоб волокна не перерізалися при обробці різанням. При необхідності підвищити пластичність металу в поперечному напрямку варто зробити обтиснення заготовки в напрямку, перпендикулярному попередньому, тобто уздовж волокон. Бажано, щоб біля поверхні деталі волокна повторювали її обриси (рис.1, г). У цьому випадку підвищуються міцність і інші службові властивості деталі.

5 Основні види обробки металів тиском

Основними видами обробки тиском є прокатування, пресування, волочіння деталей, об’ємне штампування, листове штампування.

Прокатуваннямназивають обтиснення металу валками, які обертаються (рис.3, а). Ним одержують вироби з постійним по довжині поперечним перерізом (прутки, рейки, листи, труби, балки) чи з періодично змінюваною по довжині формою.

Рисунок 3 – Схеми основних видів обробки металів тиском

При прокатуванні схема головних напружень відповідає об’ємному стисканню (рис.2, а) з максимальним напруженням в напрямку тиску валків, а схема головних деформацій може бути з двома деформаціями розтягання (рис.2, е) чи двовісна схема деформації (рис.2, ж) при прокатуванні з натягом.

Пресування полягає в протискуванні нагрітого металу, що знаходиться в замкнутому об’ємі, через отвір у матриці (рис.3, б). Форма і розміри поперечного перерізу прутків, що витискуються, відповідають формі і розмірам цього отвору. При пресуванні напружений стан характеризується схемою об’ємного стискання (рис.2, а) і схемою деформацій, поданою на рис.2, д).

Волочіння – це протягування заготовки через отвір у волочильній матриці (волоку) (рис.3, в). Волочінням одержують тонкі сорти дроту, калібровані прутки, тонкостінні труби. Схема напружень і деформації при волочінні зображена на рис.2, в), д).

Кування – процес деформування нагрітої заготовки між бойками молота чи преса (рис.3, г). Зміна форми і розмірів заготовки досягається послідовною дією бойків або інструменту на різні ділянки заготовки.

Об’ємне штампування полягає в одночасному деформуванні всієї заготовки в спеціалізованому інструменті – штампі на молотах або пресах горизонтально-кувальних машин (рис.3, д). Форма і розміри внутрішньої порожнини штампа визначають форму і розміри заготовки.

Схеми напружень і деформацій при куванні й об’ємному штампуванні аналогічні прокатуванню (рис.2, а), е).

Листове штампування призначене для одержання плоских і об’ємних пустотілих деталей з листа чи смуги за допомогою штампів на холодноштампувальних пресах (рис.3, е). Напружений стан при холодному штампуванні може характеризуватися схемами, поданими на рис.2, б), в), г), а схема деформацій у деяких випадках двовісна (рис.2, ж).

Процеси протягування, волочіння – це процеси металургійного виробництва.

Кування, об’ємне та листове штампування – процеси машинобудівного виробництва.

В подальшому розглядаються процеси машинобудівного виробництва.