Обробка металів тиском Сутність обробки металів тиском.
Обробка металів тиском основана на використанні однієї із основних властивостей металу – пластичності.
Мал. 16. Схема ковзання і зміни макроструктури металу при його деформуванні
Отримання заготовок деталей, а в деяких випадках і самих деталей необхідних розмірів і форм при обробці тиском досягається пластичним переміщенням (зсувом) частинок металу. В цьому полягає основна різниця і перевага обробки тиском в порівнянні з обробкою різанням, при якій форму виробу отримуємо видаленням частини заготовки. Тому обробка тиском характерна малими відходами металу. Разом з тим вона є високопродуктивним процесом, так як зміна розмірів і форм заготовки досягається застосуванням зовнішньої сили. Вказані особливості обумовлюють безперервне зростання ролі обробки тиском у виплавляємій сталі і більше 50% кольорових металів.
Фактори, які впливають на пластичність металу
Найбільшою пластичністю володіють чисті метали. Сплави тверді розчини як правило більш пластичні, ніж сплави, які утворюють хімічні сполуки. Компоненти сплаву також впливають на його пластичність. З підвищенням вмісту вуглецю в сталі пластичність зменшується. При вмісті вуглецю більше 1,5% сталь важко піддається ковці. Сірка, сполучаючись з залізом, утворює сульфід заліза FeS, який у вигляді евтектики розміщується по кордонам зерен і при нагріванні до 10000С розплавляється. В результаті зв’язок між зернами порушується і сталь стає крихкою. Таке явище називається красноломкістю. Фосфор збільшує межі міцності і текучості, але зменшує, особливо при низьких температурах, пластичність і в’язкість сталі, викликаючи її холодноламкість.
По мірі підвищення температури нагріву пластичність металів як правило зростає, а міцність зменшується.
Обробка тиском на пресах і ковочних машинах проводиться при швидкості руху робочих органів 0,1-0,5 м/с, на молотах швидкість деформування в момент удару 5-10 м/с. Ще більші швидкості виникають при штампуванні на високошвидкісних молотах (20-30 м/с), штампування вибухом, електромагнітне штампування.
Холодна і гаряча обробка металів тиском
При деформуванні металів підвищується щільність дефектів кристалічної побудови і зростає опір їх переміщенню. Із збільшенням ступеню деформації межі міцності і текучості, а також твердість збільшуються, а пластичність і в’язкість знижуються, підвищується напруга. Зміцнення металів при пластичній деформації називається наклепом. В результаті зміцнення пластичні властивості металів можуть знизитися настільки, що подальша деформація викликає руйнування.
При нагріві наклепаного металу до температур, які складають 0,2-0,3 від температури плавлення Тпл. (повернення), частково зменшуються викривляння кристалічної решітки і внутрішньої напруги, без зміни мікроструктури і властивостей деформованого металу.
При нагріві деформованих металів вище 0,4 Тпл. Утворюються нові рівновісні зерна і властивості металу повертаються до їх початкових значень деформації. Процес утворення нових центрів кристалізації і нових рівновісних зерен в деформованому металі при нагріві, супроводжується зменшенням міцності, збільшення пластичності і відновлення інших властивостей, називається рекристалізацією. У відповідності з цим розрізняють холодну і гарячу деформації. Холодне деформування проводиться при температурах нижче температури рекристалізації і супроводжується наклепом металу. Гаряче деформування протікає при температурах вище температури рекристалізації.