ВВЕДЕНИЕ. 1. Навроцкий А.Г. Художественная ковка

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ

ИЗДЕЛИЙ ОБРАБОТКОЙ ДАВЛЕНИЕМ

Литература:

1. Навроцкий А.Г. Художественная ковка. – М: Высшая школа, 1995.

2. Ледзинский В.С., Теличко А.А. и др. Современная художественная ковка. – М.: Металлургия, 1994.

3. Брюханов А.Н. Ковка и объемная штамповка. – М.: Машгиз, 1960.

4. Холодная объемная штамповка. – Справочник. / Под ред. Г.А. Навроцкого. – М.: Машиностроение, 1973.

5. Ковка и штамповка цветных металлов. – Справочник. – М.: Машиностроение, 1972.

ВВЕДЕНИЕ

1.1. Кузнечное дело – древнейшее ремесло. Возникло за несколько столетий до н.э. Железный век – XII – XI в.в. Ему предшествовал бронзовый. Вся наша цивилизация связана с металлом. В начале использовались самородные металлы, затем возникла его добыча из руды.

1.2. Обще принято выделять 4 передела, предшествующие начальному этапу изготовления каких-либо изделий из металла, например, железо:

I - добыча руды;

II - выплавка из руды чугуна (в доменных печах);

III – выплавка из чугуна сталей (в мартеновских печах);

IV – изготовление стального проката.

После 4-го передела стали и сплавы имеют вполне определенный химический состав, механические свойства и удобные для дальнейшего использования форму и размеры.

1.3. Структурно-логическая схема изготовления изделий методами обработки давлением (рис. 1).

В начале были известны 7 основных металлов, каждому из которых был присвоен свой знак. В настоящее время количество металлов достигает почти 60. Количество сплавов из этих металлов достигает многих сотен.

Металлы и сплавы для изготовления тех или иных изделий оценивают по их физическим, механическим и технологическим свойствам.

Физические свойства металлов. Плотность – количество вещества, содержащееся в единице объема. Температура плавления – температура, при которой нагреваемый металл или сплав переходит из твердого в жидкое состояние. Удельная теплоемкость – количество теплоты, которое необходимо для повышения температуры единицы массы металла на 1 ^оС. Теплопроводность – свойство металла проводить теплоту. Определяется коэффициентом теплопроводности (величина, численно равная количеству теплоты, переданному в единицу времени через слой единичной толщины при разности температур поверхности слоя в 1^о , если площадь поверхности слоя равна 1 – ккал / м . ч . град). Тепловое расширение - способность металла увеличивать линейные размеры и объем при нагревании. Электропроводность – способность металла проводить электрический ток. Удельное электросопротивление – сопротивление металлического проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения прохождению электрического тока.

Механические свойства металлов – свойства, определяющие способность металла сопротивляться деформированию и разрушению. Для определения механических характеристик образец металла может быть подвергнут растяжению, сжатию, сдвигу, кручению, изгибу или их совместному воздействию. Основными характеристиками механических свойств являются: прочность, упругость, пластичность, вязкость и твердость. Большинство характеристик прочности определяют в результате статического испытания на растяжение стандартных образцов на разрывной машине с автоматической записью диаграммы растяжения.

Пластичность – способность металла деформироваться без разрушения. При растяжении пластические свойства металла характеризуются относительными удлинением и сужением образца.

Вязкость металла определяет его склонность к переходу в хрупкое состояние. Для оценки вязкости производят ударные испытания надрезанных образцов на маятниковом копре. Характеристика вязкости КС = А / F₀ , где А – работа, затраченная на разрушение образца; F₀ - площадь поперечного сечения образца в месте надреза.

Твердость – сопротивление металла вдавливанию в него других более твердых тел. Твердость по Бринеллю: НВ – отношение усилия вдавливания в металл стального закаленного шарика диаметром 2,5, 5 или 10 мм к площади поверхности образовавшейся лунки. Твердость по Роквеллу - НRС – определяется вдавливанием алмазного конуса с углом при вершине 120^о в испытуемый металл.

Технологические свойства металлов и сплавов – характеризуют способность металлов и сплавов поддаваться различным способам горячей и холодной обработки. Для определения пригодности для ковки металлы испытывают на ковкость, которая оценивается сопротивлением деформированию и пластичностью при различных способах деформирования, например, при осадке. Часто технологические пробы проводят с учетом способа обработки давлением: для горячей и холодной высадки выполняют испытание металла на высадку; для гибки – пробу на изгиб (перегиб); для листовой штамповки – испытания на штампуемость по глубине выдавливания лунки до разрушения.

Итак, обработка металлов и сплавов без снятия «стружки», т.е. обработкой давлением, осуществляется двумя видами: объемной ковкой и штамповкой и листовой обработкой. При этом объемная ковка, в основном, осуществляется с нагревом (в горячую), а листовая – преимущественно без нагрева (в холодную). При холодной деформации происходит наклеп (упрочнение) деформируемого металла. При этом наблюдается вытягивание его зерен в направлении деформации, создается текстура, т.е. кристаллографическая ориентировка зерен. Происходит искажение кристаллографических решеток, накопление дополнительных напряжений. Пределы прочности, текучести и твердость металла увеличиваются, а относительное удлинение, поперечное сужение и ударная вязкость падают. Изменяются и другие свойства: теплопроводность, электропроводность, растворимость, и т.д. С увеличением деформации упрочнение возрастает, дальнейшая деформация становится затруднительной и, наконец, невозможной. Для восстановления первоначальных свойств необходим нагрев.

Вообще нагрев необходим, отчасти, для снижения усилия деформирования, отчасти, для повышения пластичности. Каждый металл и сплав имеет свой интервал температур, при котором может производиться горячая обработка.

Так, Al – сплавы - 350…400 – 470…500^о;

Mg – сплавы – 300…350 – 370…430^o;

Cu – сплавы - 550…800 – 700…900^о;

стали - 800…950 – 1100…1300^о.

Как видим, температурные интервалы весьма различны. Они устанавливаются для каждого сплава опытным путем (экспериментально). Весьма важно горячую обработку вести в ковочном интервале, так как в противном случае получим либо неисправимый брак, либо не получим изделие вообще (не хватит усилий).