1. Обработка металлов давлением. Сущность процесса пластического деформирования металлов. Место и роль обработки металлов давлением в машиностроении. Задачи, решаемые в процессе обработки металлов давлением. Основные технико-экономические показатели процессов обработки металлов давлением: коэффициент использования металла, коэффициент точности поковки.

Обработка давлением процессы формоизменения за счет пластической деформации под воздействием на заготовку внешних сил.

При пластической деформации изменение формы и размеров сохраняется и после прекращения действия этих сил. Преимущества: уменьшение отходов металла, повышение производительности труда, изменение физико-химических свойств (лучше эксплуатационные свойства). Изменение формы определяется перемещением частиц, различают интеркристаллитное (межзеренное) смещение и транскристаллитное (внутризеренное) смещение. П ластическая деформация:

1) диффузионный механизм, реализуется при высоких температурах (близких к температуре плавления) и низких внешних нагрузках. 2) сдвиговой механизм - смещение отдельных частей кристалла под действием внешних сил. Она идет и при низких, и при высоких температурах.

Сдвиговая пластическая деформация может осуществляться скольжением или двойникованием.

М еталл в процессе пластической деформации упрочняется. Упрочнением называется увеличение сопротивляемости материала деформации. Упрочнение при пластической деформации называется наклепом.

Д еформирование металлов подразделяют на холодное и горячее в зависимости от температуры: холодное деформирование проводят ниже температуры рекристаллизации, металл наклепывается и сохраняет наклеп, горячее деформирование проводят выше температуры рекристаллизации, когда получаемый наклеп снимается одновременно протекающей рекристаллизацией.

2. Факторы, влияющие на пластичность металлов: температура, скорость, степень деформации; химический состав и микроструктура материала. Понятие о механической схеме деформации. Схемы напряженного и деформированного состояний при обработке металлов давлением.

Температура металла оказывает значительное влияние на его пластические свойства, при повышении температуры пластичность возрастает.

Степень и скорость деформации оказывают на металл одновременно упрочняющее и разупрочняющее действие. С увеличением степени деформации увеличивается наклеп металла (ухудшается пластичность), но увеличение степени деформации ведет к разупрочнению металла и улучшению его пластичности. Увеличение скорости деформации уменьшает время протекания процесса рекристаллизации (ухудшает пластичность металла), но с повышением скорости деформации улучшаются пластические свойства. Химический состав сплава заготовок под ОМД регламентируется ГОСТом. К вредным примесям, снижающим пластичность, относятся азот, кислород, водород, сера и фосфор.

Микроструктура. На пластичность оказывает влияние размер зерна, равноосность зерен и однородность структуры. Механическая схема деформации – представляет собой совокупность схем главных напряжений и главных деформаций. Для определения напряженного состояния точки достаточно знать напряжения, действующие на трех взаимно-перпендикулярных площадках, проходящих через рассматриваемую точку – главные напряжения.

При определенных условиях в соответствии со схемами главных напряжений возникают главные деформации – деформации в направлении главных осей. Всего схем главных деформаций может быть три.

Наилучшей схемой по пластичности является схема всесторонней деформации с одной деформацией удлинения и двумя деформациями сжатия. Она характерна для процесса прессования.

3. Нагрев металлов перед обработкой давлением. Назначение. Выбор температурного интервала обработки металлов давлением. Дефекты, возникающие при нагреве заготовок: перегрев, пережог.

Для повышения пластичности и снижения сопротивления деформированию металл перед деформированием нагревают до температур рекристаллизации. При нагреве на поверхности заготовок образуется слой оксидов, называемый окалиной. Нагрев углеродистых сталей приводит также к выгоранию углерода поверхностного слоя на глубину до 2 мм, обезуглероживание ведет к снижению прочности и твердости стали. Для уменьшения окалинообразования и обезуглероживания применяют нагрев в защитной атмосфере или вакууме, скоростной нагрев, защитные засыпки и обмазки, наносимые на заготовку перед нагревом.

Выбор нагрева перед ОМД заключается в температур начала и конца обработки и времени нагрева: от 727⁰С до 100…150⁰С ниже температуры плавления. При нагреве до более высоких температур в металле появляются два вида дефектов – перегрев и пережог. При перегреве размеры зерен увеличиваются, пластичность уменьшается и ухудшаются механические свойства. Пережог – окисление металла по границам зерен при нагреве до температур, близких к температуре плавления. Пережог является неисправимым браком. Скорость охлаждения не должна превышать допустимых значений во избежание трещин. Цикл охлаждения заготовок зависит от их химического состава и размеров и для крупных поковок может длиться несколько суток.

4. Изготовление машиностроительных профилей методом прокатки металлов. Сущность и назначение прокатки. Основные виды прокатки (продольная, поперечная и поперечно-винтовая прокатка), их схемы. Условие захвата металла валками при продольной прокатке.

С ортовые профили делят на профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестиугольник) и фасонные (швеллер, рельс, угловой, тавровый и др.).

Листовую сталь классифицируют по назначению: автотракторная, трансформаторная, кровельная жесть и т.д. Кроме того, листовую сталь делят на толстолистовую (толщиной 4…160 мм) и тонколистовую (<4 мм).

Трубы делят на бесшовные и сварные.

П ериодические профили имеют периодически изменяющуюся форму и площадь поперечного сечения вдоль оси заготовки.

Прокатка - обжатие заготовки валами.

П родольная прокатка - валки вращаются в противоположные стороны, оси валков параллельны.

Угол α называется углом захвата. На заготовку со стороны валков действуют нормальные силы N и сила трения T. Условие захвата металла валками:

N sin<Tcos. Угол  называется углом захвата. Выразив T=fN, где f – коэффициент трения, получим sin<fcos или f<tg. Т.е. для осуществления захвата металла валками необходимо, чтобы коэффициент трения между валками и заготовкой был больше тангенса угла захвата.

П ри поперечной прокатке валки, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке и деформируют ее. Оси валков параллельны.

П ри поперечно-винтовой прокатке валки расположены под углом и сообщают заготовке при деформировании вращательное и поступательное движения.

5. Получение машиностроительных профилей прокаткой металлов. Инструмент для прокатки. Виды валков: гладкие, ступенчатые, ручьевые. Понятие о ручье и калибре валков. Схема и последовательность получения бесшовных труб.

С ортовые профили делят на профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестиугольник) и фасонные (швеллер, рельс, угловой, тавровый и др.).

Л истовую сталь классифицируют по назначению: автотракторная, трансформаторная, кровельная жесть и т.д. Кроме того, листовую сталь делят на толстолистовую (толщиной 4…160 мм) и тонколистовую (<4 мм).

Трубы делят на бесшовные и сварные.

П ериодические профили имеют периодически изменяющуюся форму и площадь поперечного сечения вдоль оси заготовки.

Инструментом для прокатки являются валки, которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими, применяемыми для прокатки листов, лент и т.д.; ступенчатыми, например для прокатки полосовой стали, и ручьевыми для получения сортового проката.

Ручьем называют вырез на боковой поверхности валка, а совокупность двух ручьев образует полость, называемую калибром. Валки состоят из рабочей части – бочки, шеек и трефы.

П роцесс прокатки состоит из двух основных операций: прошивки отверстия в заготовке и прокатки прошитой заготовки.