Особенности макроструктуры профилей, причины возникновения дефектов.

Исходной заготовкой для начальных процессов обработки металлов давле­нием (прокатки, прессования) является слиток. Кристаллическое строение слитка неоднородно (кристаллиты различ­ных размеров и форм). Кроме того, в нем имеются пористость, газовые пузыри и т. п. Обработка давлением слитка при нагреве его до достаточно высоких температур приводит к дефор­мации кристаллитов и частичной завар­ке пор и раковин. Таким образом, при обработке давлением слитка может уве­личиться и плотность металла.

В результате деформации кристал­литов и последующей рекристаллиза­ции металл получает мелкозернистое строение, т. е. размеры зерен после рекристаллизации исчисляются в сотых или десятых долях миллиметра, причем эти размеры примерно одинаковы по всем направлениям (равноосная струк­тура).

Если слиток загрязнен неметалличес­кими включениями, обычно располага­ющимися по границам кристаллитов, то в результате обработки давлением неметаллические включения вытягива­ются в виде волокон по направлению "наиболее интенсивного течения метал­ла. Эти волокна выявляются травле­нием и видны невооруженным глазом в форме так называемой волокнистой макроструктуры (рис. 3.2, а). Получен­ная в результате обработки давлением литого металла волокнистая макрост­руктура не может быть разрушена ни термической обработкой, ни последу­ющей обработкой давлением. Послед­няя в зависимости от направления пластического течения металла может изменить лишь направление и форму волокон макроструктуры.

Металл с явно выраженной волок­нистой макроструктурой характеризу­ется анизотропией (векториальностью) механических свойств. При этом по­казатели прочности (предел текучести, временное сопротивление и др.) в раз­ных направлениях отличаются незна­чительно, а показатели пластично(относительное удлинение, ударная вяз­кость и др.) вдоль волокон выше, чем поперек их.

Так как направление волокон зависит от направления течения металла при деформировании заготовки, в готовой детали желательно предусмотреть бла­гоприятное с точки зрения ее эксплуатации расположение волокон. При этом общие рекомендации следующие:необходимо, чтобы наибольшие растягивающие напряжения, возникающие в деталях в процессе работы, были направлены вдоль волокон, а если какой-либо элемент этой детали работает на срез, то желательно, чтобы перерезывающие силы действовали по­перек волокон; необходимо, чтобы во­локна подходили к наружным поверх­ностям детали по касательной и не перерезались наружными поверхностя­ми детали.

Выполнение этих требований не толь­ко повышает надежность детали (в том числе и при динамическом нагружении), но и улучшает другие эксплуатацион­ные характеристики, например сопро­тивление истиранию.

 

С повыш.темп-ры увели­ч.значения максимально дости­жимых деформаций, а сопротивление деформированию уменьш.Все Ме и спла­вы имеют тенденцию к увелич. пластичности и уменьш. сопротив­ления деформированию при повыш.темп-ры в случае выполнения ряда требований, предъявляемых к процессу нагрева.Каждый Ме должен быть нагрет до вполне опред.max.темп-ры. Дефекты:1)пережог-при на­греве стали до темп-ры,близкой к темп-ре плавления,выражается в появл.хрупкой пленки между зернами Ме из-за окисления их границ.2)перегрев-зона темп-р перегрева ниже зоны темп-р пережога;явление заключается в рез­ком росте размеров зерен.

Максим.темп-ру нагрева, т.е.темп-ру начала горячей об­работки давлением, следует назначать такой, чтобы не было пережога и пе­регрева.

3)напряжения- разность темпер-р по сечению заготовки приводит к тому,что вследствие теплового расширения между более нагретыми поверхност­ными слоями Ме и менее нагре­тыми внутр.слоями Заготовка должна быть равномерно нагрета по всему объему до требуемой темп-ры (образ трещины).4) обез­углероживание-при выс. темп-рах на повер­хности стальной заготовки интенсивно окисляется не только Fe, но и C.

 

Ковка: сущность и схемы деформирования, области рационального использования. Требования и конструкции кованных поковок.

Процесс ковки состоит из чередова­ния в определенной последовательности основных и вспомогательных операций. Каждая операция определяется харак­тером деформирования и применяемым инструментом.

К основным операциям ковки относят­ся осадка, протяжка, прошивка, отруб­ка, гибка.

Осадка — операция уменьшения вы­соты заготовки при увеличении пло­щади ее поперечного сечения. Осаживают заготовки меж­ду бойками или подкладными плитами.

Протяжка — операция удлинения заготовки или ее части за счет умень­шения площади поперечного сечения (рис. а). Протяжку производят по­следовательными ударами или нажати­ями на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому, с по­дачей заготовки вдоль оси протяжки и поворотами ее на 90° вокруг этой оси.

Протяжка имеет ряд разновидностей.

Разгонка — операция увеличения ширины части заготовки за счет умень­шения ее толщины (б).

Протяжка с оправкой — опера­ция увеличения длины пустотелой за­готовки за счет уменьшения толщины ее стенок (рис. в ). Протяжку вы­полняют в вырезных бойках (или ниж­нем вырезном 3 и верхнем плоском 2) на слегка конической оправке 7. Протягивают в одном направлении — к расширяющемуся концу оправки, что облегчает ее удаление из поковки.

Раскатка на оправке — операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок (рис. г ). Заготовка 5 опи­рается внутренней поверхностью на цилиндрическую оправку 6, устанавли­ваемую концами на подставках 7, и де­формируется между оправкой и узким длинным бойком 4. После каждого нажатия заготовку поворачивают от­носительно оправки.

Прошивка — операция получения полостей в заготовке за счет вытесне­ния металла (рис. д ). Прошивкой можно получить сквозное отверстие или углубление (глухая прошивка). Прошивка сопровождается отхо­дом (выдрой).

Отрубка — операция отделения ча­сти заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку дефор­мирующего инструмента—топора (рис. е ). Отрубку применяют для по­лучения из заготовок большой длины нескольких коротких, для удаления из­лишков металла на концах поковок, а также прибыльной и донной частей слитков и т. п.

Гибка — операция придания заго­товке изогнутой формы по заданному контуру (рис. ж). Этой операцией получают угольники, скобы, крючки, кронштейны и т. п. Гибка сопровожда­ется искажением первоначальной формы поперечного сечения заготовки и уменьшением его площади в зоне изгиба, называемым утяжкой.

Технологические требования к дета­лям, получаемым из кованых поковок, сводятся главным образом к тому, что поковки должны быть наиболее про­стыми, очерченными цилиндрическими поверхностями и плоскостями. В поковках следует избегать конических и клиновых форм. Необходимо учиты­вать трудности выполнения ковкой участков пересечений цилиндрических по­верхностей между и с призматическими поверхностями. В поковках следует избегать ребристых сечений, бобышек, выступов и т. п., учитывая, что эти элементы в большинстве случаев из­готовить ковкой невозможно. В местах сложной конфигурации приходится при­бегать к напускам в целях упрощения конфигурации поковки, что вызывает удорожание детали. Кроме того, следу­ет стремиться, чтобы конфигурация детали позволяла получать при ковке наиболее благоприятное расположение волокон.