10.1.2.1. Виды обработки металлов давлением.
ОМД по назначению подразделяются на 2 вида:
а) для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (пруток, лента, лист), используемых самостоятельно или для получения деталей обработкой резанием (прокатка, прессование, волочение);
б) для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих форму и размер, близкие к форме и размеру детали (ковка, штамповка).
Прокатка - это обжатие заготовки (2) между валками (1).
Рис. 9.1. Схема процесса прокатки.
Ртр – сила трения, втягивает заготовку в зазор валков.
Р – нормальная сила, формует, уменьшает поперечные размеры заготовки
Прессование – это продавливание заготовки (2), находящейся в замкнутой форме (3) через отверстие (1) давящим инструментом (4).
Рис.9.2. Схема процесса прессования.
Волочение – это протягивание заготовки (2) через сужающуюся полость матрицы (1).
Рис. 9.3. Схема процесса волочения.
Ковка – это изменение формы и размера заготовки (2) путём последовательного воздействия Р универсальным инструментом (1) на отдельные участки заготовки.
Рис. 9.4. Схема процесса ковки.
Штамповка. Различают объёмную и листовую штамповку. При объёмной штамповке на заготовку (обычно – пруток) воздействуют специализированным инструментом (штампом) 1, причём металл заполняет полость штампа, приобретая его форму и размеры
.
Рис. 9.5. Схема объёмной штамповки.
При листовой штамповке получают плоские и пространственные полые детали из листовой заготовки.
Рис. 9.6. Схема листовой штамповки.
В зависимости от температурно-скоростных условий деформирования различают холодную и горячую деформацию.
Холодная деформация характеризуется изменением формы зёрен, которые вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла. В этом случае формоизменение сопровождается изменением механических и физико-химических свойств металла. Этот эффект называется упрочнением (наклёп) и приводит к увеличению прочности, уменьшению пластичности.
Рис. 9.7. Схема процесса холодной деформации, сопровождающейся наклёпом.
Эффект наклёпа можно снять термообработкой (отжигом), при этом происходит рекристаллизация, т.е. зарождение и рост новых равновесных зёрен взамен деформированных, вытянутых. Температура начала рекристаллизации Тн.рек. для чистых металлов обычно составляет 0,4 Тпл К.
Термообработка при температуре ниже Тн.рек. называется «возврат» и приводит к снятию остаточных напряжений. При этом происходит снижение ρv и возрастание стойкости к коррозии.
Горячая деформация проводится при таком соотношении скорости деформирования и рекристаллизации, чтобы рекристаллизация успела произойти во всём объёме заготовки. Микроструктура после такой ОМД является равновесной, без следов упрочнения.
Рис. 9.8. Схема процессов горячего прессования
Если после ОМД происходит не полная рекристаллизация и остаются следы упрочнения, то мы имеем дело с неполной горячей деформацией. Такая деформация ведёт к снижению механических свойств и пластичности, поэтому нежелательна.
При горячей деформации сопротивление деформированию примерно в 10 раз ниже, чем при холодной деформации. Горячую деформацию обычно используют применительно крупным деталям.
К ОМД следует отнести и порошковые технологии. Они включают как производство собственно металлических порошков, так и изготовление из них изделий. Изготовление изделий имеет много общего с керамическим производством и заключается в прессовании из порошков заготовок, которые в последствии спекают. Методами порошковой технологии перерабатывают как чистые металлы (Fe, Cu, Ni, Cr, Co, W, Mo, Ti и др.), так и сплавы.