ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физическая сущность пластической деформации из "Технология ручной ковки Издание 3 " Пластическая деформация в поликристаллическом металле в основном развивается за счет внутрикристаллитной и межкристал-литной деформации. Внутрикристаллитная деформация протекает за счет скольжения и двойникования. [c.107] Скольжение представляет собой относительное и поочередное смещение тонких слоев кристаллита по особым поверхностям (рис. 99,а), называемым плоскостями скольжения. Рассмотренный механизм пластической деформации является основным. [c.107] В отличие от скольжения двойникование (рис. 99, б) представляет некоторый поворот одной части кристаллита относительно другой по плоскости двойникования. Такое явление протекает обычно при ударных нагрузках и иногда при термической обработке. [c.107] При комнатной температуре, когда прочность связей между зернами превышает прочность самих зерен, деформация протекает в основном за счет внутризеренных сдвигов. При температурах ковки и штамповки деформация протекает главным образом за счет скольжения зерен относительно друг друга, так как связь между ними становится слабее, чем прочность самих зерен. [c.108] В результате пластической деформации зерна металла раздробляются, ориентируются и вытягиваются в направлении наибольшей деформации, что ведет к образованию мелкозернистой строчечной структуры (рис. 97,а). Одновременно вытягиваются неметаллические включения, которые придают деформированному металлу волокнистое строение (рис. 97,в, г). Если строчечная структура может изучаться на специально подготовленных образцах только под микроскопом, то волокнистое строение можно наблюдать невооруженным глазом. [c.108] Строчечная структура и волокнистость приводят к анизотропии механических свойств, так как вдоль волокон прочность и пластичность выше, чем поперек. Рассмотренное явление следует умело использовать при разработке технологии изготовления той или иной детали. [c.108] В зависимости от температуры деформирования и структурных явлений, происходящих в металле, деформация может быть горячей, неполной горячей и холодной. [c.108] При холодной пластической деформации в результате образования осколков зерен, некоторого искажения кристаллической структуры и возникновения остаточных внутри металла напряжений прочность и твердость металла увеличиваются, уменьшаются пластичность, теплопроводность, сопротивление коррозии. Рассмотренное явление называют упрочнением или наклепом. [c.108] При небольшом нагреве в холодном деформированном металле происходит частичное восстановление искаженной кристаллической структуры и уменьшение остаточных напряжений при сохранении волокнистой и строчечной структуры. В результате частично восстанавливается прочность, пластичность и другие свойства наклепанного металла. Рассмотренное явление называется возвратом и происходит при температуре примерно Г=0,25 — 0,35 Гпл (Тпл — абсолютная температура плавления). [c.108] При 7 0,4 Гпл в деформированном металле протекает рекристаллизация — явление возникновения и роста новых зерен с неискаженной кристаллической структурой взамен деформированных (рис. 97, б). Рекристаллизация полностью уничтожает строчечную структуру холоднодеформированного металла, восстанавливает его механические и физические свойства. Температура, при которой начинается рекристаллизация, называется температурой рекристаллизации. [c.108] Если в процессе обработки давлением в металле протекает рекристаллизация, то такую деформацию называют горячей пластической деформацией. [c.109] Следует знать, что при горячей деформации волокнистое строение сохраняется, так как вытянутые при деформировании неметаллические включения рекристаллизации не подвергаются. В связи с тем, что вдоль волокон прочность выше, чем поперек, ковать или штамповать коленчатый вал следует с использованием гибки, чтобы направление волокон совпадало с направлением максимальных напряжений, возникающих в вале при его эксплуатации. [c.109] Однако в тех случаях, когда требуются заготовки с одинаковыми механическими свойствами во всех направлениях, исходный слиток сначала осаживают, а затем протягивают вдоль оси. Осадка и протяжка ориентируют волокна металла в разных направлениях, благодаря чему механические свойства поковки в поперечном направлении улучшаются. При этом, чем больше раздроблена литая структура слитка, тем более высокие механические свойства будет иметь поковка. [c.109] Ковка способствует также завариваемости внутренних дефектов слитка — трещин и газовых пузырей завариваемость дефектов происходит тем лучше, чем выше температура нагрева слитка и чем интенсивнее ведется ковка. [c.109] Величина деформации при протяжке определяется коэффициентом уковки У, который равен отношению площади поперечного сечения заготовки или слитка к площади поперечного сечения поковки, т. е. [c.109] Если слиток подвергают осадке, то при подсчете укова при протяжке его за Ро принимают площадь поперечного сечения осаженного слитка. [c.109] При протяжке слитков механические свойства металла вдоль и поперек волокна значительно увеличиваются с достижением коэффициента уковки до 2,5—4. С дальнейшим повышением укова и относительное удлинение, и сужение, а также ударная вязкость вдоль волокон несколько возрастают, а поперек волокон уменьшаются. Установлено, что после уковки, равной У =10, механические свойства существенно не изменяются. При ковке удлиненных слитков, отличающихся высоким качеством металла, уковку принимают равной 1,5—2. При изготовлении поковок из проката величина уковки во время протяжки может составлять 1,1—1,3 для максимального сечения поковки. [c.109] Таким образом, установили, что пластическую деформацию следует проводить в определенном интервале температур в интервале Гв (верхняя допустимая температура) и Гн (нижняя допустимая температура). [c.110] Обработка давлением при температуре ниже Гн ведет к упрочнению, снижению пластичности, к возможным разрушениям металла. Деформация металла лри температуре выше Гв также нежелательна, так как приводит к образованию крупнозернистой структуры, исправление которой хотя и возможно, но требует дополнительных расходов. Помимо правильного выбора температуры, очень важным является и правильный выбор схемы деформирования, которая в значительной степени влияет на пластичность металла. [c.110] Рассмотрим сказанное на примере. При осадке заготовки плоскими бойками (рис. 96) центральная ее часть деформируется больше, чем участки заготовки под бойками. В результате из-за неравной деформации в заготовке появляются растягивающие дополнительные напряжения в плоскостях, параллельных поверхностям бойков. Чем выше в металле растягивающие напряжения, тем больше снижается пластичность металла и тем больше возможность появления в нем трещин. Поэтому следует стремиться к уменьшению растягивающих напряжений и к увеличению сжимающих. Наилучшей схемой деформирования является деформирование в условиях неравномерного всестороннего сжатия. Такая схема наблюдается при прессовании металла (рис. 1,в), когда удается значительно повысить пластичность металла заготовки. Снижения растягивающих напряжений при осадке можно достигнуть, используя соответствующий подкладной инструмент (вырезные бойки), обеспечивающий боковое давление своими вертикальными стенками. Следует добавить, что малопластичные сплавы, которые не допускают осадки плоскими бойками, деформируют в вырезных бойках. В современной технике для некоторых деталей из малопластичных сплавов заготовки получают только выдавливанием, так как другие методы деформирования сопровождаются ростом растягивающих напряжений и резким снижением пластичности. [c.110] Вернуться к основной статье