БІЛОРУСЬКИЙ ГОСУДРАСТВЕННИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАТИКИ І РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра ЕТТ
РЕФЕРАТ
На тему:
В«Пружна і пластична деформація металів. Способи обробки металів тиском В»
МІНСЬК, 2008
Поняття про пружною і пластичної деформації металів
Деформація - зміна форми і розмірів твердого тіла під впливом прикладених до нього навантажень. Розрізняють деформацію пружну (оборотну) і пластичну (необоротну)
Пружною деформацією називають таку, яка зникає після зняття навантажень, тобто тіло відновлює свою первинну форму. Пластична деформація залишається після зняття зовнішньої навантаженні, (тіло не відновлює первинну форму і розміри).
Пластична деформація супроводжується зміщенням однієї частини кристала щодо іншої на відстань, що значно перевищують відстані між атомами в кристалічній решітці металів і сплавів.
Здатність металів і сплавів до пластичної деформації має важливе практичне значення, тому всі процеси обробки металів тиском засновані на пластичному деформуванні заготовок.
Величина пластичної деформації не безмежна, за певних її значеннях може починатися руйнування металу.
При пластичної деформації змінюється не тільки форма, але і властивості деформованого металу. У реальному полікристалічному металі відбувається зміна форм зерен (кристалітів) дроблення окремих зерен, а також орієнтація їх відповідних кристалографічних осей в напрямку течії металу. Переважна орієнтація зерен називається текстурою. Текстура металів обумовлює анізотропію їх механічних, магнітних та електричних властивостей. У загальному випадку анізотропія властивостей металу негативно позначається при подальшої його обробки та експлуатації виробів. У деяких випадках спеціально прагнуть створити максимально текстурованим в певних напрямках для підвищення механічної міцності або магнітно-електричних властивостей.
Сутність холодної та гарячої обробки металів тиском
В залежності від температурно-швидкісних умов деформування розрізняють холодну і гарячу деформацію.
Холодна деформація характеризується зміною форми зерен, які витягуються в напрямку найбільш інтенсивного течії металу. При холодної деформації формоїзмененіє супроводжується зміною механічних і фізико-хімічних властивостей металу. Це явище називають зміцненням (Наклепкою). Зміна механічних властивостей полягає в тому, що при холодній пластичної деформації в міру її збільшення зростають характеристики міцності, а характеристики знижуються. Метал стає більш твердим, але мене пластичним. Зміцнення виникає внаслідок повороту площин ковзання, збільшення спотворень кристалічної решітки в процесі холодного деформування (накопичення дислокацій біля кордону зерен).
Зміна, внесені холодної деформацією в структуру і властивості металу не оборотні. Вони можуть бути усунені, наприклад за допомогою термічної обробки (отжигом).
У цьому випадку відбувається перебудова, при якій за рахунок додаткової теплової енергії, збільшується рухливість атомів і в твердому металі без фазових перетворень з безлічі центрів ростуть новий зерна замінюють собою витягнуті "деформовані зерна".
Явище зародження і росту, нових равноосной зерен натомість деформованих, витягнутих, що відбувається при певних температурах, називається рекристалізацією . Для чистих металів рекристалізація починається при абсолютній температурі, рівної 0,4 абсолютній температурі плавлення металу. Гаряча обробка металів металів тиском проводиться при температурах, які значно перевищують температуру їх рекристалізації, коли швидкість процесу зміцнення, викликаного деформацією. При цьому мікроструктура металу після обробки тиском виявляється равноосной, без слідів зміцнення. Зерна в металі виходять тим дрібніше, ніж більше ступінь деформації.
Перед гарячої обробкою тиском метали і стали нагрівають до певної температури (початок гарячої обробки тиском) для підвищення їх пластичності і зменшення опору деформації. Однак в процесі обробки температура металу знижується. Мінімальна температура, при якій можна виробляти обробку, називається температурою закінчення обробки тиском. Область температури між початком і закінченням, в якій метал або сплав має найкращою пластичністю, найменшою схильністю до росту зерна і мінімальним опором деформуванню, називають температурним інтервалів гарячої обробки тиском.
При цьому температура нагріву металу вибирається такою, щоб не виник, перепалив або перегрів. Перепалив, характеризується окисленням металу на кордоні зерен, в результаті чого він стає крихким і при ударі руйнується. Перегрів супроводжується різким зростанням розмірів зерен, внаслідок чого погіршуються механічні властивості.
Кожен метал і сплав має свій строго певний температурний інтервал гарячої обробки тиском. Наприклад, алюмінієвий сплав АК4 - 470-350С; мідний сплав БрАЖМц - 900-750С; титановий сплав ВТ8-1100-900С; сталь 45 - 1200-750С.
Заготівля повинна бути рівномірно нагріта по всьому об'єму до необхідної температури. Нагрівання здійснюється в різних печах і нагрівальних пристроях. Вибір способу нагріву заготовок визначається техніко-економічних міркуваннями.
Способи обробки металів тиском
Обробка металів тиском дає можливість отримати виріб, яке отримує остаточну форму після додаткової обробки, або готовий виріб, не потребує в подальшому зміні розмірів. Обробка тиском забезпечує масове виробництво деталей однакового розміру з мінімальними витратами часу і праці. Цей вид обробки має ряд суттєвих переваг перед іншими способами відносно продуктивності і економії металу, оскільки в результаті однократного додатка зусилля можна значно змінити форму і розміри деформируемой заготовки. Крім того, пластична деформація супроводжується зміною фізико-механічних властивостей металу, заготовки, що можна використовувати для отримання деталей з найкращими експлуатаційними властивостями (міцністю, жорсткістю, високою зносостійкістю і т.д.) при найменшій їх масі.
Наприклад: при обробці різанням за одну годину роботи револьверного верстата можна отримати 20 болтів (без різьби) діаметром 12 мм і довжиною 25 мм, на четирехшпіндельном автоматі можна отримати 80 таких же верстатів. Болтовисадочная кувальних машин за годину дає 4200 штук таких же болтів.
При сучасних методах холодного штампування, карбування, калібрування, а також холодної висадки можна отримати заготовки, майже не потребують обробки різанням.
До основних способів обробки металів тиском відносяться процеси прокатки, волочіння, пресування (видавлювання), вільного кування, гарячої та холодної об'ємної штамповки, а також листової або холодного штампування.
Прокатка
Сутність процесу прокатки полягає в деформуванні (обтисканні) металу між обертовими валками, зазор між якими менше товщини обжимається заготовки.
Рис. 1. Прокатка
В результаті обтиску поперечний переріз заготовки зменшується, а довжина і ширина збільшується. Деформацію заготовки зазвичай визначають відносним обтисненням,%:
, (1)
де - висота заготовки.
Практика проводиться гладкими циліндричними волоками і волоками, які мають на своїй поверхні особливі проточки, звані струмками. При щільному зіткненні волоків їх струмки утворюють закриті контури, звані калібрами. Комплект практичних волоків із станиною називають робочою кліттю.
Практика гладкими волоками дає листи та стрічки, а струмків волоками - різні прокатні профілі.
Зазвичай відносне обтиснення заготовки за один прохід не перевищує навіть для гарячого металу 70 - 30%, то...
