Обработка металлов давлением

При обработке металлов давлением полуфабрикаты и изделия изготавливают методом пластического деформирования (распределения) металла исходной заготовки и разрезанием его без снятия стружки.

Металлы обрабатывают давлением в горячем состоянии – с нагревом выше температуры релаксации, с подогревом и в холодном состоянии.

К обработке металлов давлением относят: прокатку, прессование, волочение, свободную ковку, горячую и холодную объемную штамповку, листовую штамповку и некоторые специальные процессы, например ротационное деформирование, отделочную и упрочняющую обработки пластическим деформированием и др.

Прокатку, прессование и волочение обычно применяют на металлургических заводах, а иные методы обработки металлов давлением – главным образом на металлообрабатывающих, например, в машиностроении, аппаратостроении, приборостроении и др.

Прокаткой изготавливают листы, прутки, профили и трубы.

Прессованием – прутки, профили и трубы (в партиях меньшего объема, чем прокаткой).

Волочением изготавливают проволоку, обрабатывают прутки, профили и трубы малых диаметров.

Свободной ковкой куют единичные поковки или поковки, необходимые в небольшом количестве.

Горячей объемной штамповкой штампуют большие партии поковок.

Холодной объемной штамповкой штампуют относительно небольшие точные, чистые детали, необходимые в весьма больших количествах.

Листовой штамповкой получают различные листовые детали и изделия (облицовочные детали автомобилей, самолетов, детали электро- и радиоприборов, бытовые изделия и т. д.)

ОМД применяют весьма широко. Этим способом обрабатывают более 80% выплавляемых сталей и большую часть цветных металлов и сплавов.

Точность размеров и чистота поверхности, полученных горячей обработкой давлением, обычно невелики. При точном холодном деформировании точность достигает 8-9 квалитета точности, а шероховатость поверхности может достигать таких же значений, как при тонком точении или шлифовании.

Обработка давлением сопровождается изменениями структуры и свойств металла. Так, при прокатке или ковке литого металла, т. е. при горячей деформации его структура приобретает волокнистость. Благодаря этому свойства металла получаются анизотропными, т. е. различными в различных направлениях.

Кроме того, благодаря изменениям структуры металла при горячей обработке давлением механическая прочность такого металла больше, чем литого. Поэтому конструкции, изготовленные из металла, обработанного давлением, при равной прочности значительно легче литых.

При холодной обработке давлением металл приобретает наклеп. Это обеспечивает повышение его механической прочности при одновременном ухудшении пластичности, теплопроводности, коррозийной стойкости.

Обработка давлением по сравнению с обработкой резанием обеспечивает большую прочность и износостойкость изготавливаемых деталей. Это объясняется отсутствием перерезания и благоприятным смещением волокон металла.

Кроме того, если металл обработан давлением в холодном состоянии, он дополнительно упрочняется и имеет более благоприятный микрорельеф обработанных поверхностей.

2.1 Влияние отдельных факторов на процесс обработки металлов давлением

Пластичность металла зависит от его химического состава, температуры нагрева, скорости и степени деформации, условий трения на поверхности контакта металла и инструмента, а так же схемы напряженно-деформированного состояния.

Различные металлы и сплавы обладают не одинаковой пластичностью. Литой металл в виде слитков обладает меньшей пластичностью, чем металл, подвергнутый горячей деформации. Металл, имеющий крупнозернистую структуру, менее пластичен, чем мелкозернистый. Чистые сплавы более пластичны, чем сплавы. Нагрев металла вызывает значительное повышение его пластичности и снижение сопротивления деформированию за исключением небольшого температурного интервала хрупкости (для стали 300 – 400 ⁰С). Сопротивление металла деформированию при горячей обработке давлением снижается в 15-20 раз по сравнению с обработкой в холодном состоянии, что позволяет применять менее мощные машины.