Обработка металлов давлением (ОМД) — это группа технологических процессов, в результате которых под влиянием внешних сил происходит изменение формы, размеров и физико-механических свойств заготовок без нарушения их сплошности.
Основной задачей ОМД является придание металлу заготовки заданной формы в процессе ее пластической деформации. Способность большинства металлов и их сплавов подвергаться пластической деформации дает возможность широкому применению ОМД. Процесс позволяет изменять структуру металла, а при правильно применяемой технологии — повышать механические свойства получаемых изделий.
Пластичность металлов и сплавов
Обработка давлением возможна только благодаря пластичности металлов, т.е. их способности изменять форму и размеры без разрушения.
Различные металлы и сплавы обладают неодинаковой природной пластичностью и, следовательно, по-разному ведут себя при обработке давлением. Пластичность металлов и сплавов зависит от химического состава, структуры, температуры нагрева, скорости и степени деформации, схемы напряженного состояния и схемы деформации.
Пластичность литого металла ниже пластичности деформированного, что объясняется разной их структурой: в первом случае металл имеет крупнозернистую структуру, во втором — мелкозернистую. С повышением температуры металла, как правило, пластичность увеличивается, а сопротивление деформации уменьшается.
Способы обработки металлов давлением
Для получения изделий металлы обрабатывают давлением различными способами: прокаткой, волочением, прессованием, ковкой и штамповкой (рис. 68).
Прокаткой (рис. 68а) изготовляют профили круглой и квадратной формы, рельсы, балки, швеллеры, листы, а также другие виды проката.
Волочением (рис. 68?) называют процесс протягивания прутка или проволоки через отверстие в волоке (матрице), размеры поперечного сечения которого меньше размеров исходной заготовки. Волочение проводят на волочильных станках и используют для получения тонкой и тончайшей проволоки, калибрования прутков и труб круглого и фасонного сечения из стали, цветных металлов и сплавов на их основе.
В процессе прессования металл выдавливают через круглое или фасонное очко в матрице (рис. 68с), форма и размеры которого определяют форму и сечение прессуемого изделия — прутков, труб и фасонных профилей из цветных металлов и их сплавов, а также сталей. Прессование проводят на гидравлических или механических прессах. Прессование может быть прямым (см. рис. 68обратным.
Схемы основных способов обработки металлов давлением
Рис. 68. Схемы основных способов обработки металлов давлением: а — прокатка; б — волочение; в — прессование; г — ковка; д — объемная штамповка;
е — листовая штамповка
Ковка металла (рис. 68г) заключается в обжатии заготовки между верхним и нижним бойками ковочного молота или пресса с применением разнообразного кузнечного инструмента. Свободной ковкой получают поковки различных размеров простой и сложной формы (валы, шатуны, шестерни и т.д.) на молотах или прессах.
Объемной штамповкой (рис. 68д) называют процесс деформации металла в штампах. Различают горячую и холодную объемную штамповку. При объемной штамповке предварительно нагретую заготовку деформируют в замкнутой полости штампа, форма и размеры которой определяют форму и размеры получаемой поковки. Горячая объемная штамповка производится на молотах, прессах или горизонтально-ковочных машинах.
Листовая штамповка (рис. 68с) — это деформация в холодном состоянии листовой исходной заготовки в штампе, имеющем матрицу с прижимным кольцом и пуансон. Этот вид штамповки проводят на специальных штамповочных прессах.
Нагрев металла и нагревательные устройства. Основанием для правильного выбора температурного режима при обработке давлением является диаграмма состояния сплавов. Для углеродистой стали температурный интервал обработки давлением показан на диаграмме состояния системы Fe-C (рис. 69, заштрихованная область).
Температурный интервал обработки давлением углеродистых сталей
Рис. 69. Температурный интервал обработки давлением углеродистых сталей
Для нагрева стальных слитков перед прокаткой обычно применяют нагревательные колодцы, а для нагрева заготовок — методические и камерные печи.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Дать определение обработки металла давлением.
2.Что подразумевается под пластичностью сплавов.
3.Способы обработки металлов давлением.