Факторы, влияющие на качество деталей из проката

В ГОСТ и справочной литературе обычно приводятся данные о механических характеристиках проката в зависимости от химического состава. Однако химический состав является не единственным параметром, определяющим качество проката.

Термомеханические и скоростные режимы прокатки: величина обжатий, чередование термических операций с прокатными, режимы термообработки между переходами прокатки и после ее окончания, режим охлаждения - таков не полный перечень факторов, оказывающих влияние на качество конечного продукта прокатки. Качество определяется также размерами, формой и строением зерен, степенью неоднородности распределения химических элементов, взаимной ориентировкой кристаллографических осей и плоскостей в зернах, которая характеризует степень текстуры преимущественной ориентации металла, степенью загрязненности металла неметаллическими включениями и образуемой ими при прокатке полосчатостью макроструктуры.

В частности, одним из важных правил является рекомендация располо­жения волокон макроструктуры эквидистантно поверхности детали. Эта рекомендация обычно выполняется, если формирование детали из проката осуществляется обработкой давлением, поскольку в этом случае волокна макроструктуры изменяют свою форму в соответствии с изменением формы заготовки.

При изготовлении детали обработкой резанием происходит перерезание волокон, что сказывается не только на прочностных характеристиках деталей, но и на сопротивлении износу, коррозийной стойкости и т. п.

С учетом изложенного выше целесообразно все более широко использовать прокатку для изготовления заготовок деталей.

Методы прокатки

Для изготовления заготовок (поковок) деталей, являющихся телами вращения (шары, втулки, кольца и т. п.), применяют поперечно-винтовую прокатку. В этом случае круглый пруток перемещается вдоль осей двух или трех валков, вращающихся в одинаковых направлениях, на рабочих поверхностях которых имеются винтовые канавки для постепенного формирования поковок из прутка.

При поперечно-винтовой прокатке осуществляют не только оформление заданной конфигурации поковки, но и отделение изготовленных поковок от прутка.

Поперечно-винтовую прокатку успешно используют для изготовления деталей с винтовой поверхностью (винты, червяки), заготовок зубчатых колес. Благодаря рациональному расположению волокон макроструктуры в зубьях и винтовых выступах прочностные в усталостные характеристики оказываются выше, чем у аналогичных деталей, изготовленных обработкой резанием, а износ заметно снижается.

Поперечно-винтовая прокатка в основном обеспечивает благоприятное расположение макроволокон в получаемых поковках и лишь в зонах разделения поковок наблюдается выход макроволокна на поверхность поковок. Характерным для поперечно-винтовой прокатки является высокая производительность при сравнительно дорогостоящих валках, изготовлений которых характеризуется значительной трудоемкостью. Изготовление поковок поперечно-винтовой прокаткой экономически целесообразно в условиях крупносерийного производства.

Вторым вариантом изготовления машиностроительных заготовок является поперечно-клиновая прокатка. В этом случае рабочий инструмент представляет собой плоские плиты, на рабочих поверхностях которых профилируются ребра, оси которых параллельны направлению относительного смещения плит. Между плитами находится прокатываемая круглая заготовка, которая при продольном перемещении одной плиты относительно другой получает продольное и вращательное движения, ребра, имеющиеся на рабочих плоскостях плит, вдавливаясь в заготовку, изменяют ее профиль.

Подобная технология оказывается эффективной при изготовлении дета­лей типа ступенчатых валиков. Поперечно-винтовая и поперечно-клиновая прокатка при погрешностях в технологических режимах инструмента может приводить к возникновению таких дефектов, как образование внутренней осевой полости или трещин, а также искажению торцовых поверхностей заготовки. При поперечно-винтовой прокатке радикальным средством борьбы с образованием осевой полости является использование трехвалковых станов с приложением осевой силы от тянущих захватов. Появление рыхлости или полости вдоль оси заготовки при поперечно-клиновой прокатке можно исключить рациональным выбором угла подъема деформирующих ребер, а также созданием осевых сил со стороны боковых поверхностей ребер на заготовку.

Применение холодной поперечной прокатки, кроме придания прутковой заготовке желаемой формы, обеспечивает одновременно изменение физико-механических свойств металла заготовки, а в некоторых случаях повышение прочностных характеристик вследствие упрочнения может улучшить эксплуатационные свойства деталей. Таким образом, прокатку можно применять для изготовления сортового проката и фасонных машиностроительных заготовок.