Основы обработки материалов давлением

Сущность процессов обработки материалов давлением

Обработкой материалов давлением (ОМД) называют процессы получения заготовок или деталей машин силовым воздействием инструмента на исходную заготовку из пластичного материала без снятия стружки [1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 12, 13, 17].

Обработка металлов давлением основана на пластичности, т. е. способности твердого тела при определенных условиях изменять свою форму без нарушения его целостности. Существенные преимущества ОМД по сравнению с обработкой резанием — возможность значительного уменьшения отхода металла, а также повышения производительности труда, поскольку в результате однократного приложения усилия можно значительно изменить форму и размеры деформируемой заготовки. Кроме того, пластическая деформация сопровождается изменением физико-механических свойств металла заготовки, что можно использовать для получения деталей с наилучшими эксплуатационными свойствами (прочностью, жесткостью, высокой износостойкостью и т. д.) при наименьшей их массе. Эти и другие преимущества ОМД способствуют неуклонному росту ее удельного веса в металлообработке.

Производства ОМД организуются на предприятиях:

• — металлургических. Продукция — прокат листовой, сортовой, периодический, трубы шовные и бесшовные, плиты и др.;
• — металлообрабатывающих. Продукция — проволока, арматура, профили, сетки, лента, периодический прокат, порошковые материалы и др.;
• — машиностроительных (приборостроительных). Продукция — листовые и объемные точные заготовки и детали.

Процессы ОМД осуществляются с нагревом металла и без нагрева.

Холодная деформация характеризуется изменением формы зерен, которые вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла (рис. 3.1, а). При холодной деформации формоизменение металла сопровождается изменением механических и физико-химических свойств металла. Это явление называют упрочнением (наклепом). Наклеп — явление повышения твердости и предела прочности деформируемого материала при одновременном снижении его пластичности. Наклеп может быть устранен последующей термообработкой (отжигом).

Горячей деформацией называют деформацию, характеризующуюся таким соотношением скоростей деформирования и рекристаллизации, при котором рекристаллизация успевает произойти во всем объеме заготовки, а микроструктура оказывается равноосной (рис. 3.1, б).

Рис. 3.1. Схемы изменения микроструктуры металла при деформации:

а — холодной; б — горячей Цели нагрева заготовок при ОМД: повышение пластичности деформируемого металла; снижение деформирующих усилий; предотвращение наклепа.

При горячей деформации сопротивление деформированию примерно в 10 раз меньше, чем при холодной, а отсутствие упрочнения приводит к тому, что сопротивление деформированию незначительно изменяется в процессе обработки давлением. Этим обстоятельством объясняется то, что горячую обработку применяют для изготовления крупных деталей, так как при этом требуются меньшие усилия деформирования.