Deformarea elastică și plastică a metalelor

"Deformarea elastică și plastică a metalelor. Metode de formare a metalelor »

Conceptul de deformare elastică și plastică a metalelor

Deformarea este o schimbare în forma și dimensiunile unui corp solid sub influența sarcinilor aplicate. Distingeți între deformarea elastică (reversibilă) și plastic (ireversibilă)







Deformarea elastică este cea care dispare după îndepărtarea încărcăturilor, i. E. corpul isi recapata forma originala. Deformarea plastică rămâne după îndepărtarea încărcăturii externe (corpul nu-și restabilește forma și dimensiunile originale).

Deformarea plastică este însoțită de deplasarea unei părți a cristalului în raport cu cealaltă, la o distanță care depășește considerabil distanțele dintre atomii din rețeaua cristalină a metalelor și aliajelor.

Abilitatea metalelor și a aliajelor de a deforma plastic este de o mare importanță practică. Toate procesele de formare a metalelor se bazează pe deformarea plastică a semifabricatelor.

Mărimea deformării plastice nu este nelimitată, la anumite valori poate începe distrugerea metalului.

Când deformarea plastică modifică nu numai forma, ci și proprietățile metalului deformabil. Într-un metal policristalin real, forma granulelor (cristalitelor) se modifică în fragmentarea boabelor individuale, precum și orientarea axelor lor cristalografice specifice în direcția fluxului de metal. Orientarea predominantă a boabelor se numește textura. Textura metalelor determină anizotropia proprietăților lor mecanice, magnetice și electrice. În general, anizotropia proprietăților metalului afectează în mod negativ procesarea ulterioară și utilizarea produselor. În unele cazuri, ele tind să creeze cele mai texturate în anumite direcții pentru a îmbunătăți rezistența mecanică sau proprietățile magnetice-electrice.

Esența formării de metal rece și fierbinte

În funcție de condițiile de temperatură-viteză ale deformării, se disting deformările la rece și la cald.

Deformarea rece este caracterizată de o schimbare a formei granulelor, care sunt întinse în direcția celui mai intens curent al metalului. În cazul deformării la rece, schimbarea formei este însoțită de o schimbare a proprietăților mecanice și fizico-chimice ale metalului. Acest fenomen se numește rigidizare (întărire). Schimbarea proprietăților mecanice constă în faptul că, în timpul deformării la rece a materialului plastic, caracteristicile de rezistență cresc pe măsură ce crește și caracteristicile scad. Metalul devine mai greu, dar mai puțin plastic. Rezultatele de întărire din rotirea planurilor de alunecare, o creștere a distorsiunilor laturii cristaline în timpul deformării la rece (acumularea de dislocări la limita granulei).

Modificările introduse de deformarea la rece în structura și proprietățile metalului nu sunt reversibile. Acestea pot fi eliminate, de exemplu prin tratament termic (recoacere).

În acest caz, are loc o restructurare. la care cheltuiala de energie termică suplimentară și crește mobilitatea atomilor în metalul solid fără transformări de fază ale multitudinii de centre cresc noi boabe care înlocuiesc alungite „boabe deformate.“

Fenomenul de nucleare și creștere, noi boabe echiaxiale în loc de deformate, alungite, care apar la anumite temperaturi, se numește recristalizare. Pentru metalele pure, recristalizarea începe la o temperatură absolută egală cu 0,4 punctul de topire absolut al metalului. Lucrările metalice la cald se efectuează la temperaturi mult mai ridicate decât temperatura recristalizării lor, atunci când viteza procesului de întărire este cauzată de deformare. În acest caz, microstructura metalului după tratamentul sub presiune este egală, fără urme de întărire. Granulele din metal sunt obținute cu atât mai mic, cu atât este mai mare gradul de deformare.

Înainte de metale fierbinți din plastic de lucru și oțel este încălzită la o anumită temperatură (pornire presiune de prelucrare la cald) pentru a crește plasticitatea și de a reduce rezistența la deformare. Cu toate acestea, în timpul procesării, temperatura metalului scade. Temperatura minimă la care se poate efectua prelucrarea se numește temperatura de finisare a tratamentului sub presiune. temperatură situată între începutul și sfârșitul, în care metalul sau aliajul are cea mai bună ductilitate, tendință mai scăzută a creșterii granulelor și o rezistență minimă la deformare, intervale de temperatură numită formarea la cald.

În acest caz, temperatura de încălzire a metalului este aleasă astfel încât să nu apară, fie supraîncălzită, fie supraîncălzită. Ars, caracterizat prin oxidarea metalului la granița granulelor, ca urmare a faptului că devine fragilă și se prăbușește la impact. Supraîncălzirea este însoțită de o creștere accentuată a mărimii granulelor, ceea ce duce la deteriorarea proprietăților mecanice.

Fiecare metal și aliaj are propriul interval de temperatură strict definit de tratament de presiune la cald. De exemplu, aliajul de aluminiu AK4 - 470-350C; aliaj de cupru BrAJMc - 900-750C; aliaj de titan W8 -1100-900C; oțel 45 - 1200-750С.

Piesa de prelucrat trebuie să fie încălzită uniform pe toată durata volumului până la temperatura dorită. Încălzirea este efectuată în diferite cuptoare și dispozitive de încălzire. Alegerea metodei de încălzire a biletelor este determinată de considerente tehnice și economice.

Metode de formare a metalelor

Metal Forming permite obținerea unui produs care obține forma finală după tratament suplimentar, sau un produs finit, care nu necesită redimensionate în continuare. Tratamentul sub presiune asigură producerea în masă a unor piese de aceeași dimensiune, cu timp și forță de muncă minimă. Acest tip de tratament are mai multe avantaje semnificative față de alte metode în ceea ce privește productivitatea și economia de metal, ca urmare a unei cereri unice de forță se poate schimba în mod semnificativ forma și dimensiunile semifabricatului deformabil. În plus. deformare plastică este însoțită de o schimbare a proprietăților fizice și mecanice ale semifabricatului metalic, care pot fi utilizate pentru a obține un produs cu cele mai bune proprietăți de performanță (rezistență, duritate, rezistență ridicată la uzură, etc.), la greutatea lor inferioară.







De exemplu: prelucrarea timp de o oră mașină turelă 20 poate primi șurubul (fără fir), cu diametrul de 12 mm și 25 mm lungime, mașină cvadruplu 80 poate primi aceeași mașină. Mașina de forjare cu șurub pentru o oră oferă 4200 de bucăți de aceleași șuruburi.

Cu metode moderne de ștanțare la rece, coining, calibrare și, de asemenea, plantare la rece, este posibil să se obțină semifabricate care nu necesită nici o prelucrare prin tăiere.

Metodele de formare a metalelor de bază includ procesele de laminare, tragere, presare (extrudare), forjare, la cald și la rece formând și o foaie sau o rece ștanțare.

Esența procesului de laminare este deformarea (comprimarea) a metalului între rolele rotative, spațiul dintre care este mai mic decât grosimea piesei de prelucrat.

Ca urmare a reducerii, secțiunea transversală a piesei de prelucrat scade, iar lungimea și lățimea crește. Deformarea piesei de prelucrat este de obicei determinată de reducerea relativă,%.

unde este înălțimea piesei de prelucrat.

Practica se face prin matrițe cilindrice și matrițe netede, care au pe canelură niște șanțuri speciale, denumite fluxuri. Cu un contact strâns al digurilor, fluxurile lor formează contururi închise, numite calibre. Un set de rulouri practice cu un pat se numește un suport de lucru.

Practicarea rulourilor netede dă foi și panglici și prin matrițe de streaming - profile de rulare diferite.

De obicei, reducerea relativă a piesei de prelucrat într-o singură trecere nu depășește chiar metalul caldă 70 - 30%, astfel încât profilul produsului final obținut prin repetarea multiplă a procesului o piesă de lucru în timp ce reduce treptat decalajul dintre portages. Cu fiecare săritură a piesei de prelucrat, zona secțiunii transversale a acesteia scade, iar forma și dimensiunile se apropie treptat de cerințele necesare.

Atunci când oțel de laminare la cald netezirea netedă unghiul de captură este de 15-24 °, cu un rece - 3-8 °, metal de calitate 25-27 °.

Procesul tehnologic al producției moderne de laminare, indiferent de tipul de produs obținut, constă în mai multe etape: prepararea materiei prime, încălzirea acesteia (în cazul laminării la cald), laminarea și finisarea. În plus, în toate etapele de rulare, procesul și starea echipamentului sunt monitorizate.

În timpul desenului, piesa de prelucrat este trasă printr-o gaură treptată care se scurge în sculă, numită matriță. Secțiunea transversală a orificiului este mai mică decât secțiunea inițială a piesei de prelucrat.

Fig. 2. Desenul

Ca urmare a desenului, secțiunea transversală a piesei de prelucrat scade, iar lungimea crește.

Procesul de desenare se desfășoară în stare rece și se utilizează pentru a produce un fir subțire (de la 0,002 la 5 mm), produse calibrate din diferite profiluri și țevi cu pereți subțiri. În acest caz, se obține un produs cu dimensiuni precise, de o formă geometrică dată, cu o suprafață curată și netedă.

Semifabricatele pot servi drept laminare (sârmă laminată, tije, țevi), precum și profile extrudate (tije, țevi). Dimensiunile finale ale produselor sunt asigurate prin tragerea (desenarea piesei) prin mai multe fibre dispuse succesiv, deoarece gradul de reducere a materialului într-o singură trecere este relativ mic. Voloka (filet, ochi) sunt fabricate din oțel de scule (U7, U12, X12M), aliaje ceramice (VK3, VK6) sau diamante tehnice.

Procesul tehnologic de desen constă din 3 etape principale:

1. Pregătirea metalului (curățarea de la scară, lubrifierea, capetele de etanșare);

2. desenarea în cadrul unui anumit regim;

3. Finisarea (îndepărtarea defectelor, îndreptarea, tăierea în lungimi dimensionale, marcarea, lubrifierea conservării etc.).

Fig. 3. Exemple de profile obținute prin desen, etc.

Presarea este procesul de extrudare a unui metal închis într-un plan închis al recipientului prin deschiderea matriței. a cărei secțiune este mai mică decât aria secțiunii transversale a recipientului, iar forma corespunde formei produsului finit.

Fig. 4. Schema de presare a profilului tubular. 1 - pumn; 2 - piesă metalică; 3 - matrice; 4 - acul; 5 - mașină de spălat cu presă;

Procedeul de presare se realizează la temperaturi de lucru la cald ale metalelor prin presiune, adică la plasticitatea lor ridicată.

Aluminiu este supus la presare. cupru și aliajele lor, zinc, staniu, plumb. Presarea produce o varietate de profile (vezi Fig.) Din oțeluri speciale, aliaje de titan și alte metale din plastic slab; Profile de forme complexe care nu pot fi obținute în nici un alt mod; profile convenționale de dimensiuni mici (de exemplu, conducte din metale neferoase).

În timpul presării, metalul suferă o comprimare inegală și, prin urmare, are o plasticitate foarte ridicată.

Tije cu diametrul de 3-250 mm; țevi cu diametrul de 20-400 mm cu un perete de 1,5-12, profilele sunt solide, goale, cu constante și variabile

Bara inițială pentru presare este un lingou sau se rotește în jurul secțiunii. Apăsarea se face pe presele hidraulice orizontale sau verticale.

Procesul de presare este foarte productiv și asigură o precizie ridicată a profilului produselor obținute. O înlocuire simplă a sculei - matricea - facilitează trecerea la fabricarea unui produs de altă natură.

Cerințe speciale impuse la apăsarea sculei (matrici. Pressshayboy, pumni) care funcționează în condiții de temperaturi ridicate și la sarcini ridicate. În mod obișnuit, acest instrument este fabricat din oțeluri și aliaje din aliaj de înaltă calitate, care conțin tungsten. vanadiu. molibden. crom. și alte elemente.

Metoda de presare, datorită complexității echipamentului și costului ridicat al sculei, este folosită în principal pentru producția în masă a profilelor complexe.

Dezavantajele presării ar trebui atribuite deșeurilor metalice mari, t. tot metalul nu poate fi stors din recipient.

Forjarea este un tip de metal fierbinte care lucrează cu o presiune la care metalul este deformat cu ajutorul unei scule universale. Sticla încălzită este așezată pe un ciocan plat și bara de protecție superioară este în mod constant deformată în secțiunile sale individuale. Fluxurile de metal liber în lateral, fără a se limita la suprafețele de lucru ale sculei, care este folosit ca un apartament sau în formă (cut-greviștii și un alt instrument suport).

Forjarea produce semifabricate pentru prelucrarea ulterioară. Ele sunt numite forgings.

În producția la scară unică și la scară mică, forjarea este mai economică din punct de vedere economic decât ștanțarea, deoarece Forjarea folosește un instrument universal.

Principalele operațiuni de construire a formei includ: proiectarea, debarcare, broșare, piercing, tăiere, îndoire.

Proiectare - funcționarea reducerii înălțimii piesei de prelucrat cu creșterea zonei secțiunii transversale.

Deblocare - metalul este depus numai pe o parte a lungimii piesei de prelucrat.

Întinderea este o operație de alungire a unui țagle sau a unei părți a acestuia datorită reducerii suprafeței secțiunii transversale.

Firmware - operațiunea de obținere a cavităților în piesa de prelucrat datorită deplasării metalului.

Tăierea este operația de separare a unei părți a piesei de prelucrat de un contur deschis prin introducerea unei scule deformabile în piesa de prelucrat.

Îndoirea este operația de a da piesei de prelucrat o formă îndoită de-a lungul unui contur dat.

Bazele tehnologiei celor mai importante industrii: în 2 ore Partea 1: Proc. manual pentru universități / I.V. Chentsov, I.A.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: