Суть обробки металів тиском

Обробка металів тиском можлива завдяки їх пластичності. Пластичністю називають здатність металу необоротно (плас­тично) деформуватись без руйнування під дією прикладених сил. Кількісними характеристиками пластичності є відносне видовження δ, відносне звуження ψ та ін.

Сили, прикладені до металевого тіла під час обробки тис­ком, зумовлюють у ньому пружну й пластичну деформації. Після зняття цих сил пружна деформація зникає, а пластична залишається. Завдяки останній тіло дістає задану форму та розміри.

Залежно від температури обробки й температури рекриста­лізації розрізняють холодне і гаряче деформування металів.

Холодне деформування відбувається при температурах, ниж­чих від температури рекристалізації, а гаряче деформування — при температурах, вищих від температури рекристалізації. Холодне деформування супровод-жується видовженням зерен, збільшенням густини дефектів, що підвищує міцність та твер­дість металу й зменшує його пластичність (явище наклепу). Холодне деформування сприяє підвищенню точності розмірів, якості поверхні та міцності металу.

У нагрітому вище температури рекристалізації металі одночасно зі зміцненням відбувається знеміцнення (рекриста­лізація). Що вищі температура і ступінь деформації, то вища швидкість рекристалізації. Гаряче деформування доцільно застосовувати для обробки малопластичних і важкодеформівних сплавів, а також відливків.

На пластичність металу впливають: температура, хімічний склад і структура, швидкість деформування та напружений стан.

Температура — найсильніший чинник, оскільки з її змі­ною змінюється фазовий склад, величина зерен, механізми пластичного деформування. Переважно з підвищенням темпера­тури пластичність металу збільшується, а опір деформуванню зменшується.

Хімічний склад і структура матеріалу. Найбільшу плас­тичність мають чисті метали, а меншу — їх сплави. Вуглецеві сталі, що містять понад 1,5 % вуглецю, практично не обробляються тиском. Біль­шість легувальних елементів, за винятком нікелю й ванадію, зменшують пластичність сталей.

Прокатування (вальцювання) заготовок

Прокатуванням називають такий вид обробки металів тис­ком, коли заготовка силами тертя втягується у проміжок між обертальними валками, які її пластично деформують, зменшуючи площу поперечного перерізу та збіль­шуючи довжину. Прокатування належить до найпродуктивні­ших видів обробки завдяки безперервному процесу і великій швидкості руху заготовки між валками. Цим способом оброб­ляють близько 90 % сталі та понад половину кольорових металів і їх сплавів.

Поздовжнє прокатування (рис. 3.1, а) є одним з найпоширеніших видів прокатування, під час якого заготовка (2) деформується між двома валками (1), що обертаються в різних напрямках, і рухається пер­пендикулярно до осей валків. Метал деформується валками, вна­слідок чого зменшується висота заготовки, збільшується довжина і дещо зростає ширина.

Щоб розпочати прокатування, необхідно створити умови для втягування заготовки в міжвалковий проміжок силами тертя. Надійність захоплювання штаби (заготовки) валками залежить від коефіцієнта тертя та центрального кута α,що відповідає дузі контакту валка із заготовкою, який називається кутом захоплю­вання. Кут αможна зменшити, зменшуючі ступінь деформуванняабо збільшуючі діаметр валка.

Під час гарячого прокатування глад­кими валками кут α = 15...24°, а під час холодного — α = 3...8⁰.

Рис. 3.1. Основні види прокатування:

а – поздовжнє; б – поперечне; в – поперечно-гвинтове; 1 – валки; 2 – заготовка; 3 – прошивень на нерухомій оправці.

Сортамент прокату (вальцівок)

Прокат поділяють на чотири групи: сорто­вий, листовий, труби, спеціальні види.

Сортовий прокат має профілі про­стої геометричної форми (квадрат, круг, шестикутник, овал, прямокутник) та профілі складної форми (швелер, двотавр, рей­ка, кутник та ін.).

За товщиною листо­ву сталь поділяють на тонколистову (товщиною від 0,2 до 4 мм) і груболистову (товщиною понад 4 мм). Листи товщиною менше 0,2 мм є фольгою.

Труби зі сталі бувають безшовні діаметром 10...425 мм і зварені діаметром 5...2500 мм, виготовлені з вуглецевих або низьколегованих сталей.

Спеціальний прокат — колеса, кільця, кулі, періодично змінні профілі.