Раздел II. Обработка металлов давлением в металлургии и машиностроении

Способы обработки металлов давлением по производственному назначению разделяют на два вида:

• металлургические, предназначенные для получения заготовок постоянного поперечного сечения (прутков, проволоки, листов и др.), применяемых в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей с помощью предварительного пластического формоизменения и обработки резанием; основными металлургическими способами обработки давлением являются прокатка, волочение и прессование;

• машиностроительные, предназначенные для получения деталей или заготовок, имеющих форму и размеры, приближенные к форме и размерам деталей; основными способами получения деталей заготовок в машиностроении обработкой давлением являются ковка и штамповка.

4. Горячая и холодная обработка металлов давлением. Прокатка

4.1. Горячая и холодная обработка металлов давлением

Холодной называют деформацию, осуществляющуюся при температуре ниже температуры рекристаллизации. Если обработка давлением ведется выше температуры рекристаллизации и не сопровождается поверхностным упрочнением, то такая обработка называется горячей.

Для металлов обычной технической чистоты отношение абсолютной температуры рекристаллизации к абсолютной температуре плавления (т. е. гомологическая температура) равно 0,2–0,4:

. (4.1)

Для сплавов, особенно для жаропрочных сплавов, рекристаллизация соответствует более высоким гомологическим температурам, которые в некоторых случаях достигают 0,8.

В условиях деформирования, характерных для невысокой температуры и постоянной невысокой скорости деформации зависимость интенсивности напряжений от интенсивности деформаций принято аппроксимировать функцией степенного вида:

. (4.2)

Холодная обработка давлением обеспечивает получение деталей с чистыми поверхностями и точными размерами, а также с повышенными механическими свойствами в сравнении со свойствами исходного материала. Она применяется для получения небольших деталей, иногда в сочетании с предварительным нагревом до температуры ниже температуры рекристаллизации.

При горячей обработке давлением сопротивление деформированию примерно в 10 раз меньше, чем при холодной (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Влияние температуры на предел прочности стали 45

При повышенных температурах влияние скорости деформации усиливается. При относительно небольших изменениях скорости деформации ее влияние на предел текучести, как правило, несущественно. Различные технологические способы механической обработки материалов могут весьма существенно отличаться уровнями скорости деформации. Так, например, при горячей прокатке скорости деформации могут изменяться от 0,1 с^-1 для блюмингов и слябингов до 1000 с^-1 для проволочных станов горячей прокатки. В этих случаях влияние скорости деформации и температуры необходимо учитывать (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Влияние скорости деформации и температуры на предел прочности стали 45 при относительном удлинении  = 20 

Отношение пределов текучести при повышенной скорости деформации и при скорости деформации, соответствующей стандартным условиям испытаний, называют коэффициентом динамичности К_ε.

Для крупных заготовок необходимо учитывать также и масштабный фактор (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Влияние диаметра заготовки на коэффициент , учитывающий влияние масштабного фактора на предел текучести

Уравнения, связывающие предел текучести деформируемого материала с факторами, характеризующими условия деформирования, иногда называют определяющими уравнениями.

Примером такого обобщенного определяющего уравнения может служить функция вида

(4.3)

где Т = Т – Т₀ – приращение гомологической температуры.