«Обработка металлов давлением»

Обработка давлением основана на использовании пла­стичности металлов, т. е. на их способности в определенных условиях воспринимать под действием внешних сил остаточную деформацию без нарушения целостности материала заготовки, поэтому она при­менима лишь к металлам достаточно пластичным.

Пластичнее других металлов свинец, он легко деформируется при нормальной температуре. Олово, алюминий, цинк, железо, низкоуглеродистая сталь также могут быть обработаны давлением без нагрева. Пластичность средне- и высокоуглеродистой сталей и других металлов в холодном состоянии недостаточна; при нагреве до определенных температур их пластичность повышается и способ­ность к деформации возрастает. Некоторые металлы и сплавы (на­пример, марганец, чугун и др.) непластичны даже при нагревании, они остаются хрупкими вплоть до расплавления. Такие металлы не могут обрабатываться давлением.

Основными видами обработки металлов давлением являются прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка.

Все большее распространение получает способ изготовления гнутых профилей из холодной листовой заготовки на специальных профилировочных станах. Этот способ важен, так как дает возмож­ность экономить металл (в сравнении с прокатными профилями) за счет толщины изделий и получать при необходимости сложные профили.

Для пластической (остаточной) деформации металла необходимо напряжение, которое больше предела его упругости и меньше временного сопротивления разрыву (чтобы не получилось тре­щин). Остаточная деформация металла является следствием сдвигов, происходящих внутри и по границам зерен.

Рисунок 57 Схема изменения формы зерен

На рис. 57, а—д приведена схема изменения формы девяти зерен, взятых из куска металла при его сжатии; при этом на рис. 57, а показаны недеформированные зерна, получающиеся при кристаллизации металла в условиях равновесия, на рис. 57, б —после деформации, равной 50 %; с ростом дефор­мации зерна вытягиваются (рис. 57, в), увеличивается относитель­ный сдвиг слоев кристаллов по плоскостям скольжения. Изменение формы зерен сопровождается дроблением их, образуется слоистая (полосчатая) структура, называемая текстурой деформации. Направление текстуры учитывают при конструировании и соста­влении технологии обработки заготовок, так как текстура опре­деляет анизотропность: наибольшие напряжения на растяжение выдерживаются вдоль волокон, а на срез и сдвиг — поперек во­локон.

Под действием давления сдвиг слоев зерен идет сначала по пло­скостям главного скольжения (легчайшего сдвига), где плотность атомов является наибольшей.

На рис.57, г показано недеформированное зерно 5, увеличенное вдвое по сравнению с его размерами на рис. 57, а, а на рис. 57,д —то же зерно после деформации (плоскости главного скольжения показаны прямыми линиями).

С ростом деформации кристаллическая решетка искажается, скольжение по главным плоскостям замедляется и дальнейшая де­формация развивается за счет скольжения по другим плоскостям. В результате атомы перемещаются в пересекающихся плоскостях, что определяет увеличение сопротивления их движению, зерна дро­бятся, металл упрочняется. Кристаллическая решетка в каждом обломке зерна по-своему ориентирована; кроме того, сама решетка искажена в сравнении с равновесной.