 |
Нагрев металлов перед обработкой давлением.
|
|
|
|
Обработка металлов давлением.
Сущность обработки металлов давлением.
Обработка металлов давлением (ОМД) обеспечивает нужное формоизменение металла благодаря его способности по пластичному деформированию. ОМД может выполнятся в холодном и горячем состоянии. Холодная деформация требует удельных (на единицу объема) усилий.Это связано с тем,что холодный металл значительно прочнее горячего.Кроме того при холодной деформации он упрочняется -наклепывается. Поэтому холодной деформации подвергают небольшие объемы пластичного металла(небольшие детали,гайки, болты и т.п.).Преимущество холодной деформации - отсутствие окисления, температурных колебаний размеров.В результате выше качество поверхности и точность размеров деформированной заготовки.
Горячая деформация осуществляется при нагревании металла выше температуры рекристаллизации (tp.oc).Рекристаллизация - структурные (внутренние) изменения в металле, устраняющие эффекты наклепа.
Температуру рекристаллизации (TpoK) можно ориентировочно определить по формуле
Tp.oK=0.4-0.7 Tпл,0K,
Где Tпл,0K-температура плавления металла в оК.Зная Tпл,0K, не трудно определить tp.oс =Tp.oK-273ос.Минимальное значение коэффициента(0,4)-для чистых металлов, с увеличением легирующих,обычно тугоплавких коэффициент увеличивается.При горячей деформации нагревают значительно (300-5000с) выше tpoc. Чем выше температура нагрева металла, тем ниже его прочность (ниже сопротивление деформации) и выше пластичность.Поэтому деформацию в позволяющем большинстве случаев делают горячей.Высокая температура нагрева исключает охлаждения деформированного металла ниже температур рекристаллизации.Наклеп, возникающий в самом процессе деформации устраняется сразу после ее прекращения.Чтобы наклеп при деформации не достиг больших значений деформацию делают дробной: в перерывах между двумя обжатиями металл рекристализуется.Недостатками горячей деформации является: окисление поверхности заготовки, пониженная, в сравнении с холодной деформацией, точность размеров.
|
|
|
Как при горячей, так и при холодной деформациях в металле формируется волокнистость. Ее появления вызваны вытягиванием вдоль деформации дендритов и неметаллических включений. Если основные напряжения при работе детали направлены вдоль волокон, изгибают или скручивают их, то волокнистость повышает работоспособность деталей. При напряжениях, действующих на разрыв или срез волокон, она снижает работоспособность.
О показателях деформации судят по изменению геометрических размеров деформируемой заготовки:
относительное обжатие E= ((Hисх-H кон) /Hисх)*100%
вытяжка m=Lкон/Lисх*100%=Fисх /Fкон*100%
Здесь H-высота,L-длина,F-площадь поперечного сечения, исх - исходное,кон -конечное. m обычно в пределах 1.1-1.6 за обжатие.Оно тем больше, чем пластичней металл и ниже его склонность к наклепу.
Применяют следующие основные виды деформации:
прокатка- деформация между вращающимися валками;
прессование - выдавливание металла из полости (контейнера) через отверстие;
волочение- протягивание металла через отверстие;
ковка - деформация между двумя бойками;
штамповка объемная - деформация в полости,образуемой двумя штампами;
штамповка листовая - деформация листового металла.
Нагрев металлов перед обработкой давлением.
Наиболее ответственно и качественно должны нагреваться слитки, так как литой металл имеет низкую пластичность. Возможно образование трещин как при нагреве, так и при деформации. Нагревают обычно в нагревательных печах и реже в нагревательных устройствах (индукторах, установках контактного нагрева).
|
|
|
Посадка слитков в печи может производиться в не охлажденном после кристаллизации состоянии(поверхность больше 700оС) или в холодном состоянии.
Горячий всад позволяет экономить тепло, уменьшить время нагрева и потери металла на окислении (окалину). Недостаток такого всада в том, что дефекты поверхности слитков при деформации потягиваются.При их удалении (зачистке) повышенный расход металла и трудозатрат.
Перед холодным высадом слитки зачищают от поверхностных дефектов. Это сокращает расход металла и трудозатрат при зачистке деформированного металла. Недостаток этого метода - в повышенном расходе тепла на нагрев.
Нагрев должен производиться постепенно, чтобы исключить значительных перепадов температуры и напряжений по сечению и предотвратить образование трещин. Особенно на легированном металле имеющем пониженную теплопроводность. Холодный всад слитков применяют для высоколегированного металла с тем, чтобы уменьшить расход металла на зачистку дефектов.
Нагрев металлов осуществляют до температур исключающих проникновение в него кислорода. Это ~ 0,8tплавления, оС.Если кислород проникнет на значительные глубины, возникнет неисправимый дефект - пережог металла. Такой металл подлежит переплаву.
При горячем всаде слитки помещают ("садят") вертикально вдоль стенок нагревательных колодцев (рис.3.1).
При холодном всаде слитки помещают горизонтально в методическую печь (рис.3.2.). Температура постепенно повышается по длине печи. Ряд слитков,проталкиваемых через печь, постепенно нагревается. Для повышения теплового КПД печи такие печи снабжены рекуператорами. В рекуператорах нагреваемый воздух поступает по керамическим трубам, обогреваемый отходящими из печи газами. По принципу рекуперативного обмена тепла работают бытовые топочные печи в индивидуальных домах. Методические печи используются также в прокатных цехах машиностроительных заводов при нагреве заготовок большого сечения (от 200*200 до 350*350).В этом случае они позволяют обеспечить также непрерывность подачи нагретых заготовок под прокат.
В кузнечно-штамповочных цехах используют обычно камерные печи (рис.3.3.). Заготовки садят в холодном состоянии, при небольших размерах - вручную, при значительных размерах - с помощью манипулятора.
|
|
|
Электронагревательные устройства (индукторы, установки контактного нагрева) используют для нагрева небольших заготовок.
Прокатное производство.
Прокатке подвергают до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов.
3.3.1.Сущность процесса прокатки.
В зависимости от типа заготавлеваемых деталей применяют три основных вида прокатки (рис.3.4.) продольную (а), поперечную (б), поперечно-винтовую (в).
См.Рис.3.4.
При продольной прокатке металл (2) втягивается вдоль оси силами трения Ртр и обжимается между двумя валками(1), вращающимися в разные стороны. Металл вытягивается вдоль своей оси. Этот вид прокатки применяется для изготовления профильного (сортового) и листового проката. Это наиболее распространенный вид проката (до 90% прокатной продукции).
Поперечную и косую прокатку (поперечно-винтовую) применяют для изготовления изделий, имеющих форму тел вращения. При поперечно- винтовой и поперечной прокатке валки (1) вращаясь в одном направлении, вращают и деформируют заготовку поперек оси. При поперечно-винтовой прокатке валки(1) располагаются под углом один к другому благодаря чему заготовка кроме вращательного движения получает поступательное. Это позволяет надвигать ее на прошивку и получать цельнотянутую трубу(бесшовную). Процесс прошивки облегчен растягивающими напряжениями, возникающими по оси при косой прокатке.
|
|
|
