Общие принципы выбора заготовки

 Наиболее широко для получения заготовок в машиностроении применяют следующие методы: литье, обработка металла давлением и сварка, а также комбинация этих методов.

Каждый из методов содержит большое число способов получения заготовок.

Метод – это группа технологических процессов, в основе которых лежит единый принцип формообразования.

Литье – получение заготовок путем заливки расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки.

Обработка давлением – технологические процессы, которые основаны на пластическом формоизменении металла.

Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений из металлов и сплавов в результате образования атомно-молекулярных связей между частицами соединяемых заготовок.

    При выборе метода необходимо ориентироваться в первую очередь на материал и требования к нему с точки зрения обеспечения служебных свойств изделия (литье – чугун, стали с обозначением Л).

    Особо ответственные детали, к которым предъявляются высокие требования по размеру зерна, направлению волокон, а также по уровню механических свойств, всегда следует изготавливать из заготовок, полученной обработкой давлением.

Выбор способа получения заготовки сложная задача.

Способ получения заготовки должен быть экономичным, обеспечивающим высокое качество детали, производительным, нетрудоемким.

20. Факторы, влияющие на выбор метода получения заготовки.

Основные факторы, влияющие на выбор способа получения заготовки.

Характер производства.

Для мелкосерийного и единичного производства характерно использование в качестве заготовок горячекатаного проката, отливок, полученных в песчано-глинистых формах, поковок, полученных ковкой.

Это обуславливает большие припуски, значительный объем последующей механической обработки, повышение трудоемкости.

В условиях крупносерийного и массового производств рентабельны способы получения заготовок: горячая объемная штамповка; литье в кокиль, под давлением, в оболочковые формы по выплавляемым моделям.

Применение этих способов позволяет значительно сократить припуски, снизить трудоемкость изготовления детали.

Повышение точности формообразующих процессов, выбор наиболее точных и прогрессивных способов получения заготовок на базе увеличения серийности производства является одним из важнейших резервов повышения технического уровня производства.

Материалы и требования, предъявляемые к качеству детали

Материалы должны обладать необходимым запасом определенных технологических свойств – ковкостью, штампуемостью, жидкотекучестью, свариваемостью, обрабатываемостью.

Для деформируемых материалов необходимым технологическим свойством является технологическая пластичность. Особо жесткие требования по технологической пластичности предъявляются к сплавам, из которых детали получают холодной обработкой давлением – выдавливанием, вытяжкой, гибкой, формовкой.

Если металл обладает низкой жидкотекучестью, высокой склонностью к усадке, то не рекомендуется применять литье в кокиль, под давлением, так как из-за низкой податливости металлической формы могут возникнуть литейные напряжения, коробление отливки, трещины. Целесообразно применять оболочковое литье и литье в песчано-глинистые формы.

Для ответственных, тяжело нагруженных деталей (валы, шестерни, зубатые колеса), для которых предъявляются определенные требования к качеству металла и к физико-механическим свойствам – целесообразно использовать поковки, так как в процессе деформирования создается мелкозернистая, направленная волокнистая структура, значительно повышающая физико-механические свойства материала.

Размеры, масса и конфигурация детали.

Удельная стоимость отливок и поковок растет с уменьшением их массы. Закономерность общая для всех способов получения заготовок и деталей, так как трудоемкость формообразования определяют общей площадью поверхностей, подлежащих обработке.

Размеры детали часто играют решающую роль. При литье по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением размеры отливки ограничены технологическими возможностями оборудования и инструмента.

Способом горячей объемной штамповки возможно получение поковок до 1000 кг.

Качество поверхности заготовок, обеспечение заданной точности.

Использование точных способов обеспечивает достаточную чистоту поверхности и высокую точность заготовок.

Совершенствование ковки и штамповки обеспечивают параметры шероховатости и точность размеров, соответствующих механической обработке и даже финишных операций.

Калибровка, холодное выдавливание обеспечивают получение готовых деталей (заклепки, гайки, болты).

Возможности имеющегося оборудования.

Учитывают при изготовлении заготовок способами центробежного литья, литья под давлением, горячей объемной штамповкой. Иногда это является определяющим моментом.

Например, наличие в кузнечном цехе ротационно-ковочных машин позволяет получить ступенчатые заготовки практически без механической обработки. То же – при наличии механических прессов двойного действия или гидравлических многоступенчатых прессов.

Мощность кузнечно-штамповочного оборудования определяет номенклатуру изготовления деталей.

21. Диаграмма состояния сплавов системы железо-углерод.

Диаграмма фазового равновесия (диаграмма состояния) железо-углерод (иногда говорят железо-цементит) — графическое отображение фазового состояния сплавов железа с углеродом в зависимости от их химического состава и температуры.

Железо образует с углеродом химическое соединение Fe3C цементит. Так как на практике применяют металлические сплавы с содержанием углерода до 6,67 %, то рассматриваем часть диаграммы состояния от железа до цементита. Поскольку цементит - фаза метастабильная, то и соответствующая диаграмма называется метастабильной (сплошные линии на рисунке).

Для серых чугунов и графитизированных сталей необходимо рассматривать стабильную диаграмму железо-графит (Fe-Гр), поскольку именно графит является стабильной фазой. Цементит образуется намного быстрее графита и во многих сталях и белых чугунах может существовать достаточно долго. В серых чугунах графит существует обязательно.

На рисунке тонкими пунктирными линиями показаны линии стабильного равновесия (то есть с участием графита), там где они отличаются от линий метастабильного равновесия (с участием цементита), а соответствующие точки обозначены штрихом. (Отметим, что обозначения фаз и точек на этой диаграмме подчиняются молчаливому международному соглашению.)

Фазы диаграммы железо — цементит

Часть диаграммы состояния сплавов железо-цементит

В системе железо — цементит существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит, графит.

1. Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.

2. Феррит — Твёрдый раствор внедрения углерода в Fe α-железе с ОЦК (объёмно-центрированной кубической) решёткой.

Феррит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную — 0,006 % при комнатной температуре (точка Q), максимальную — 0,02 % при температуре 727 °C (точка P). Атомы углерода располагается в центре грани или (что кристаллогеометрически эквивалентно) на середине рёбер куба, а также в дефектах решетки.

При температуре выше 1392 °C существует высокотемпературный феррит, с предельной растворимостью углерода около 0,1 % при температуре около 1500 °C (точка I)

Свойства феррита близки к свойствам чистого железа. Он мягок (твердость — 130 НВ) и пластичен, магнитен (при отсутствии углерода) до 770 °C.

3. Аустенит (γ) — твёрдый раствор внедрения углерода в Fe γ-железе с ГЦК (гране-центрированной кубической) решёткой.

Атомы углерода занимают место в центре гранецентрированной кубической ячейки.

Предельная растворимость углерода в аустените — 2,14 % при температуре 1147 °C (точка Е).

Аустенит имеет твёрдость 200—250 НВ, пластичен, парамагнитен.

При растворении других элементов в аустените или в феррите изменяются свойства и температурные границы их существования.

4. Цементит (Fe3C) — химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), со сложной ромбической решёткой, содержит 6,67 % углерода. Он твёрдый (свыше 1000 HВ), и очень хрупкий. Цементит фаза метастабильная и при длительным нагреве самопроизвольно разлагается с выделением графита.

В железоуглеродистых сплавах цементит как фаза может выделяться при различных условиях:

— цементит первичный (выделяется из жидкости),

— цементит вторичный (выделяется из аустенита),

— цементит третичный (из феррита),

— цементит эвтектический и

— эвтектоидный цементит.

Цементит первичный выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зёрен аустенита (после эвтектоидного превращения они станут зёрнами перлита). Цементит третичный выделяется из феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зёрен.

Эвтектический цементит наблюдается лишь в белых чугунах. Эвтектоидный цементит имеет пластинчатую форму и является составной частью перлита.

Цементит может при специальном сфероидизируюшем отжиге или закалке с высоким отпуском выделяться в виде мелких сфероидов.

Влияние на механические свойства сплавов оказывает форма, размер, количество и расположение включений цементита, что позволяет на практике для каждого конкретного применения сплава добиваться оптимального сочетания твёрдости, прочности, стойкости к хрупкому разрушению и т. п.

5.Перлит- мех смесь феррита с уементитом

6. Графит — фаза состоящая только из углерода со слоистой гексагональной решёткой. Плотность графита (2,3) много меньше плотности всех остальных фаз (около 7,5 — 7,8) и это затрудняет и замедляет его образование, что и приводит к выделению цементита при более быстром охлаждении. Образование графита уменьшает усадку при кристаллизации, графит выполняет роль смазки при трении, уменьшая износ, способствует рассеянию энергии вибраций.

Графит имеет форму крупных крабовидных (изогнутых пластинчатых) включений (обычный серый чугун) или сфероидов (высокопрочный чугун).

Графит обязательно присутствует в серых чугунах и их разновидности — высокопрочных чугунах. Графит присутствует также и в некоторых марках стали — в графитизированных сталях.

7.Ледебурит- 4,3% углерода, мех смесь аустенита и перлита.

22. Примеси в сталях и чугунах, их влияние на свойства.

23. Классификация сталей.

Классификация сталей

Стали классифицируют по химическому составу, качеству, степени раскисления, структуре и прочности.

По химическому составу — углеродистые и легированные. По концентрации углерода те и другие подразделяют на низкоуглеродистые (<0,3 % С), средне-углеродистые (0,3—0,7 % С и высокоуглеродистые (>0,7 % С).

Легированные стали в зависимости от введенных элементов подразделяют на хромистые, марганцовистые, хромоникелевые, хромокремнемарганцовые и многие другие. По количеству введенных элементов их разделяют на низко-, средне- и высоколегированные (содержание легирующих элементов до 5 %, от 5 до 10 % и более 10 % соответственно).

По качеству — стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особокачественные. Под качеством стали понимают совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства.

Однородность химического .состава, строения и свойств стали, а также ее технологичность во многом зависят от содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей — серы и фосфора.

Стали обыкновенного качества содержат до 0,055 % S и 0,045 % Р, качественные — не более 0,04 % S и 0,035 % Р, высококачественные — не более 0,025 % S и 0,025 % Р, особокачественные — не более 0,015 % S и 0,025 % Р.

По степени раскисления и характеру затвердевания — стали спокойные, полуспокойные и кипящие.

Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно без газовыделения.

Кипящие стали раскисляют только марганцем. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании частично взаимодействуют с углеродом и удаляется в виде СО. Выделение пузырей СО создает впечатление кипения стали, с чем и связано ее название. Кипящие стали дешевы, их производят низкоуглеродистыми и практически без кремния (Si < 0,07 %), но с повышенным количеством газообразных примесей.

Полуспокойные стали по степени раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими.

При классификации стали по структуре учитывают особенности ее строения в отожженном и нормализованном состояниях.

В отожженном (равновесном) состоянии конструкционные стали разделяют на четыре класса:

доэвтектоидные, имеющие в структуре избыточный феррит;

эвтектоидные, структура которых состоит из перлита;

аустенитные;

ферритные.

Углеродистые стали могут быть первых двух классов, легированные— всех классов. Стали аустенитного класса образуются при введении большого количества элементов Ni, Mn, расширяющих γ-область, стали ферритного класса - при введении элементов Сг, Si, V, W и др., расширяющих α-область. При определенном легировании возможны частичная перекристаллизация и образование сталей промежуточных классов — полуферритных и полуаустенитных.

По структуре после нормализации стали подразделяют на следующие классы:

перлитный,

мартенситный,

аустеннтный,

ферритный.

Стали перлитного класса имеют невысокую устойчивость переохлажденного аустенита. При охлаждении на воздухе они приобретают структуру перлита, сорбита или тростита, в которой могут присутствовать также избыточные феррит и карбиды. К сталям перлитного класса относятся углеродистые и низколегированные. Эта большая группа дешевых, широко применяемых сталей для деталей машин и аппаратов, для работы при нормальной или повышенной температуре (не выше 45 °С) и в неагрессивных средах.

Стали мартенситного класса отличаются высокой устойчивостью переохлажденного аустенита; при охлаждении на воздухе они закаливаются на мартенсит. К этому классу относятся средне- или высоколегированные стали.

Стали аустенитного класса из-за повышенного количества никеля или марганца (обычно в сочетании с хромом) имеют интервал мартенситного превращения ниже 0 °С и сохраняют аустенит при температуре 20—25 °С.

По прочности, оцениваемой временным сопротивлением, конструкционные стали с некоторой условностью можно разделить на стали нормальной (средней) прочности (σв ~ до 1000 МПа), повышенной прочности ( σв - до 1500 МПа) и высокопрочные ( σв ~ более 1500 МПа).

24. Виды чугунов, их маркировка.

Виды чугунов, их свойства.

Чугун

Сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода более 1,7% называются чугунами.

Чугуны различаются по структуре, способам изготовления, химическому составу и назначению.

По структуре чугуны бывают серые, белые и ковкие. По способам изготовления—обыкновенные и модифицированные.

По химическому составу чугуны различают не легированные и легированные, т. е. такие, в составе которых имеются специальные примеси.

Серый чугун

Серый чугун наиболее широко применяется в машиностроении для отливок из него различных деталей машин. Он характеризуется тем, что углерод в нём находится в свободном состоянии в виде графита. Поэтому серый чугун хорошо обрабатывается режущими инструментами. В изломе он имеет серый и темно-серый цвет. Получается серый чугун путём медленного охлаждения после плавления или нагревания. Получению серого чугуна также способствует увеличение в его составе содержания углерода и кремния.

Механические качества серого чугуна зависят от его структуры.

По структуре серый чугун бывает:

феррито-графитовый,

феррито-дерлито-графитовый и

перлито-графитовый.

Если серый чугун быстро охлаждать после плавления, то он отбеливается, т. е. становится очень хрупким и твердым. Серый чугун в несколько раз лучше работает на сжатие чем на растяжение.

Серый чугун достаточно хорошо сваривается с применением предварительного подогрева и в качестве присадочного мате риала специальных чугунных стержней с повышенным содержанием углерода и кремния. Сварка без предварительного подогрев затруднена вследствие отбеливания чугуна в зонах шва.

Белый чугун

Белый чугун применяется в машиностроении в значительна меньших количествах, чем серый. Он представляет собой сплав железа с углеродом, в котором углерод находится в виде химического соединения с железом. Белый чугун очень хрупкий и твёрдый. Он не поддаётся механической обработке режущими инструментами и применяется для отливки деталей, не требующих обработки, или подвергается шлифованию абразивными кругами. В машиностроении применяется белый чугун как обыкновенный, так и легированный.

Сварка белого чугуна весьма затруднительна в связи с образованием трещин при нагреве и охлаждении, а также из-за неоднородности структуры, образующейся в месте сварки.

Ковкий чугун

Ковкий чугун обычно получают из отливок белого чугуна путем длительного томления их в печах при температуре 800—950°С, Существуют два способа получения ковкого чугуна: американский и европейский.

При американском способе томление производится в песке при температуре 800—850°С. При этом углерод из химически связанного состояния переходит в свободное состояние в виде графита, располагаясь между зёрнами чистого железа. Чугун приобретает вязкость, почему и называется ковким.

При европейском способе томление отливок производится в железной руде при температуре 850—950°. При этом углерод из химически связанного состояния с поверхности отливок переходит в железную руду и таким путём поверхность отливок обезуглероживается и становится мягкой, почему и чугун называется ковким, хотя сердцевина остается хрупкой.

В обозначениях марок ковкого чугуна после букв пишется число, показывающее среднюю величину предела прочности при разрыве в кг/мм2, а затем число, показывающее удлинение в %.

Например КЧ37—12 обозначает ковкий чугун, с пределом прочности, равным 37 кг/мм2, и удлинением 12%.

Сварка ковкого чугуна сопряжена с затруднениями в связи с отбеливанием чугуна в зоне шва.

Модифицированный чугун

Модифицированный чугун отличается от обычного серого чугуна тем, что в нем большее количество углерода находится в виде графита, чем в сером чугуне.

Модифицирование заключается в том, что при плавлении чугуна в жидкий металл добавляется некоторое количество присадок, способствующих выделению углерода в виде графита при затвердевании и охлаждении. Этот процесс модификации при одинаковом химическом составе чугуна значительно повышает механические свойства чугуна и является весьма важным. Обозначение марок модифицированного чугуна подобно обозначению марок серого чугуна.

Чугунами называют высокоуглеродистые сплавы с содержанием углерода свыше 2,03 %. Несмотря на значительный объем применения сталей, расширения области использования цветных сплавов, порошков и неметаллических материалов, чугуны широко применяют во многих отраслях промышленности. Относительно невысокий уровень механических свойств компенсируется низкой стоимостью, высокими литейными свойствами, хорошей обрабатываемостью. Механические и технологические свойства чугунов определяются их структурными характеристиками, упрочняющая термическая обработка для обычных чугунов практически не применяется. Требования к составу чугунов менее строгие по сравнению со сталью, поэтому в основу классификации и маркировки чугунов во всех стандартах положены структурные характеристики и гарантированный уровень механических свойств.

В Украине и СНГ действует система маркировки чугунов, основанная на классификации чугунов по форме графита. По этой классификации чугуны разделяют на:

чугуны с пластинчатым графитом – серые чугуны;

чугуны с шаровидным графитом – высокопрочные чугуны;

чугуны с хлопьевидным графитом – ковкие чугуны.

25. Принципы маркировки сталей.

Качественные углеродистые стали в обозначениях своих марок имеют цифры, показывающие содержание углерода в сотых долях процента. Например, стали марок 10 и 30 содержат соответственно около 0,10 и 0,30% углерода. Если в обозначении марки стали имеется буква А, например сталь 10А, 15А, 20А и т. д., то это обозначает, что сталь высококачественная, т. е. имеет пониженное количество вредных примесей (фосфора и серы).

Если около цифр стоит буква Л (15Л, З5Л, 40Л и т. д.), то это означает, что это литая сталь, т. е. предназначенная для отливок.

Углеродистые стали обыкновенного качества маркируются или только порядковыми цифрами, или, кроме того, буквами, обозначающими печи, в которых сталь изготовлялась. Например, Ст. 0, Ст. 1, Ст. 1кп, Ст. 2, Ст. 7. В сталях МСт.З, БСт.З и т. д. буквы обозначают: М — мартеновская, Б — бессемеровская, кп — кипящая.

Инструментальные углеродистые стали маркируются цифрами, показывающими также содержание углерода, но не в сотых, а в десятых долях.

Например, У7 содержит 0,7% углерода, а У13 — 1,3%. Кроме того, одна группа инструментальных углеродистых сталей имеет пониженное содержание фосфора и серы и поэтому в их обозначениях также имеется буква А.

Легированные стали маркируются буквами и цифрами или числами, характеризующими состав стали и содержание входящих в нее элементов. Значения букв: Г — марганец, С — кремний, X — хром, Н — никель, В — вольфрам, Ф — ванадий, Т — титан, М — молибден, Ю —алюминий, К —кобальт, П —фосфор, Д —медь, Р —бор. Число, стоящее впереди буквенных обозначений, означает обычно содержание углерода в сотых долях процента, а цифра, стоящая на этом же месте, означает содержание углерода в десятых долях. Цифра или число, стоящее после буквы, означает округленное содержание данного элемента в стали. Например, марка 12ХНЗА означает хромоникелевую сталь с содержанием углерода около 0,12%, хрома около 1%, никеля около 3%, серы и фосфора — пониженное содержание. Так же маркируются стали с особыми свойствами.

При всем этом необходимо иметь в виду, что изложенный принцип маркировки в стандартных марках не всегда выдерживается.

26. Термическая обработка: основные параметры, виды.

Термическая обработка является одним из наиболее распространенных в современной технике способов получения заданных свойств металлов и сплавов. Термическая обработка применяется либо в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости давлением, резанием и др., либо как окончательная операция для придания металлу или сплаву такого комплекса механических, физических и химических свойств, который сможет обеспечить заданные эксплуатационные характеристики изделия. Чем ответственнее изделия (конструкция), тем, как правило, в ней больше термически обработанных деталей. Так как основными факторами любого вида термической обработки являются температура и время, то любой процесс термической обработки можно описать графиком, показывающим изменение температуры во времени. При рассмотрении разных видов термообработки железо-углеродистых сплавов (стали, чугуны) используются следующие условные обозначения критических точек этих сплавов

Критические точки А1 лежат на линии PSK (727 °C). Критические точки А2 находятся на линии МО (768 °C). Критические точки А3 лежат на линии GS, а критические точки Аcm — на линии SE. Вследствие теплового гистерезиса превращения при нагреве и охлаждении проходят при разных температурах. Поэтому для обозначения критических точек при нагреве и охлаждении используют дополнительные индексы: буквы «с» в случае нагрева и «r» в случае охлаждения. Например, АС1, АС3, Аr1, Аr3.

Термическая обработка, заключающаяся в нагреве металла, находящегося в результате каких-либо предшествующих воздействий в неравновесном состоянии, и приводящая его в более равновесное состояние, называется отжигом. Охлаждение после отжига производится вместе с печью. Нагрев при отжиге может производиться ниже и выше температур фазовых превращений в зависимости от целей отжига. Отжиг, при котором нагрев и выдержка металла производится с целью приведения его в однородное (равновесное) состояние за счет уменьшения (устранения) химической неоднородности, снятия внутренних напряжений и рекристаллизации называется отжигом первого рода. Его проведение не связано с прохождением фазовых превращений. Он возможен для любых металлов и сплавов.

В зависимости от того, какие отклонения от равновесного состояния устраняются существуют следующие разновидности отжига 1-го рода: гомогенизационный, рекристаллизационный и уменьшающий напряжения отжиг.

Гомогенизационный (диффузионный) отжиг — это термическая обработка, при которой главным процессом является устранение последствий дендритной ликвации (химической неоднородности).

Рекристаллизационный отжиг — это термическая обработка деформированного металла, при которой главным процессом является рекристаллизация металла.

Отжиг, уменьшающий напряжения — это термическая обработка, при которой главным процессом является полная или частичная релаксация остаточных напряжений.

Отжиг, при котором нагрев производится выше температур фазовых превращений с последующим медленным охлаждением для получения структурно равновесного состояния, называется отжигом второго рода или перекристаллизацией.

Если после нагрева выше температур фазовых превращений охлаждение ведется не в печи, а на воздухе, то такой отжиг называется нормализацией, которая является переходной ступенью от отжига к закалке. Существуют два вида закалки: закалка без полиморфного превращения и закалка с полиморфным превращением. Закалка без полиморфного превращения заключается в нагреве металла или сплава до температур растворения избыточной фазы, выдержке при этой температуре с целью получения однородного пересыщенного твердого раствора, и в фиксации полученного пересыщенного твердого раствора за счет быстрого охлаждения в сильном охладителе (вода, масло и др.). В результате этого сплав имеет структурно неустойчивое состояние. Этот вид закалки характерен для сплавов алюминия с медью — дуралюминов.

Термическая обработка, заключающаяся в нагреве металла выше температур фазовых превращений с последующим быстрым охлаждением для получения структурно неравновесного состояния, называется закалкой с полиморфным превращением. Этот вид закалки характерен для сплавов железа с углеродом (стали). После закалки в стали образуется структура пересыщенного твердого раствора углерода в a -железе, которая называется мартенситом. Состояние закаленного сплава характеризуется особой неустойчивостью. Процессы, приближающие его к равновесному состоянию, могут идти даже при комнатной температуре и резко ускоряются при нагрева.

Термическая обработка, представляющая собой нагрев закаленного сплава ниже температур фазовых превращений (ниже АС1) для приближения его структуры к более устойчивому состоянию, называется отпуском. Отпуск является операцией, проводимой после закалки стали (закалки с полиморфным превращением). Между отпуском и отжигом 1-го рода много общего. Разница в том, что отпуск — всегда вторичная операция после закалки.

Самопроизвольный отпуск, происходящий после закалки без полиморфного превращения, в результате длительной выдержки при комнатной температуре, или отпуск при сравнительно небольшом подогреве, называется старением.

27. Термическая обработка сталей.

Термическая обработка стали

Термическая обработка придает стальным изделиям опреде ленные механические свойства: высокую твердость, повысив этим сопротивление износу, меньшую хрупкость для улучшения обработки или повышения ударной вязкости и т. д. Это достигается нагревом и последующим охлаждением стали по строго определенному температурному режиму. В результате в нужном направлении изменяется структура стали, которая и определяет ее механические свойства.

Различают следующие виды термической обработки стали: закалку, отпуск, отжиг и нормализацию, а также обработку холодом и химико-термическую обработку.

Закалка — термическая обработка стали путем ее нагрева до определенной температуры, некоторой выдержки при этой температуре до завершения фазовых превращений с быстрым последующим охлаждением в воде, масле и других жидкостях. При закалке увеличиваются твердость и прочность, но снижается ударная вязкость. Закаленная сталь обладает большой хрупкостью, что делает ее малопригодной для практического использования.

Отпуску подвергают сталь после закалки для уменьшения хрупкости и ослабления внутренних напряжений. Отпуск стали заключается в нагреве ее ниже температуры закалки с последующим постепенным охлаждением на воздухе. В зависимости от вида отпуска изделие нагревают от 150 до 550°С. С повышением температуры отпуска сильно изменяются механические свойства закаленной стали: предел прочности и твердость понижаются, а относительное удлинение и вязкость возрастают.

Отжиг уменьшает структурную неоднородность стали, придает мелкозернистую структуру, снижает напряжение, возникшее при обработке давлением (ковке, волочении) или литьем, а также улучшает обрабатываемость стали резанием.

Нормализация — это, по существу, процесс отжига. Стальное изделие нагревают до температуры несколько ниже температуры закалки, выдерживают сталь при этой температуре, а затем охлаждают на воздухе. В результате сталь получается более мелкозернистой, чем при отжиге, повышаются ее твердость, прочность, ударная вязкость по сравнению с отожженной сталью.

Обработка холодом способствует более равномерной струк туре и повышает твердость стали. Закаленная сталь с содержа нием углерода более 0,6% состоит из мартенсита с распределен ным в нем остаточным аустенитом, не успевшим перейти мартенсит при закалке. В результате структура стали оказывается недостаточно равномерной и несколько пониженной твердо сти, чем если бы она состояла только из мартенсита. Если же такую сталь подвергнуть после закалки обработке холодом, процесс превращения аустенита в мартенсит продолжается.

Химико-термическая обработка стали заключается в изменении химического состава поверхностного слоя стального изделия путем насыщения его каким-либо другим веществом (углеродом, азотом, цианом, хромом) с целью повышения твердости, износостойкости или коррозионной стойкости поверхности и сохранения при этом высоких механических качеств самого изделия. Видами химико-термической обработки стали являются цементация, азотирование, цианирование и хромирование.

Цементацию стали осуществляют насыщением углеродом поверхностного слоя стального изделия при температуре среды 880...950°С, содержащей углерод.

Азотирование — насыщение азотом поверхностного слоя стального изделия при нагревании до 500...700°С в атмосфере аммиака, при этом повышаются коррозионная стойкость, твердость, износоустойчивость и предел усталости стали. Азотированию подвергают легированные стали, содержащие в качестве легирующего вещества алюминий и прошедшие предварительную термическую и механическую обработку, кроме окончательного шлифования. Глубина азотированного слоя 0,01... 1,0 мм.

Хромирование — насыщение поверхностного слоя хромом. Повышение коррозионной стойкости стали при действии пресной и морской воды, азотной кислоты, окислительной среды при высокой температуре (окалиностойкость) достигается хромированием. Твердость хромированного слоя низколегированной стали составляет НВ 250...300, а высокоуглеродистой — НВ 1200... 1300.

28. Химико-термическая обработка.

Химико-термическая обработка (ХТО) стали - совокупность операций термической обработки с насыщением поверхности изделия различными элементами (углерод, азот, алюминий, кремний, хром и др.) при высоких температурах.

Поверхностное насыщение стали металлами (хром, алюминий, кремний и др.), образующими с железом твердые растворы замещения, более энергоемко и длительнее, чем насыщение азотом и углеродом, образующими с железом твердые растворы внедрения. При этом диффузия элементов легче протекает в решетке альфа-железо, чем в более плотноупакованной решетке гамма-железо.

Химико-термическая обработка повышает твердость, износостойкость, кавитационную, коррозионную стойкость. Химико-термическая обработка, создавая на поверхности изделий благоприятные остаточные напряжения сжатия, увеличивает надежность, долговечность.

Цементация стали - химико-термическая обработка поверхностным насыщением малоуглеродистой (С<0,2%) или легированных сталей при температурах 900...950°С - твердым (цементация твердым карбюризатором), а при 850...900°С - газообразным (газовая цементация) углеродом с последующей закалкой и отпуском. Цель цементации и последующей термической обработки - повышение твердости, износостойкости, также повышением пределов контактной выносливости поверхности изделия при вязкой сердцевине, что обеспечивает выносливость изделия в целом при изгибе и кручении.

Детали, предназначенные для цементации, сначала очищают. Поверхности не подлежащие науглероживанию, покрывают специальными предохранительными противоцементными обмазками.

1-ый состав простейшей обмазки: огнеупорная глина с добавлением 10% асбестового порошка, вода. Смесь разводят до консистенции густой сметаны и наносят на нужные участки поверхности изделия. После высыхания обмазки можно производить дальнейшую цементацию изделия.

2-ой состав применяемой обмазки: каолин - 25%, тальк - 50%: вода - 25%. Разводят эту смесь жидким стеклом или силикатным клеем.

Цементацию делают после полного высыхания обмазки.

Вещества, которые входят в состав обмазки, называют карбюризаторами. Они бывают твердые, жидкие и газообразные.

В условиях домашней небольшой мастерской удобнее осуществлять цементацию с помощью пасты. Это цементация в твердом карбюризаторе. В состав пасты входят: сажа - 55%, кальцинированная сода - 30%, щавелевокислый натрий - 15%, вода для образования сметанообразной массы. Пасту наносят на нужные участки изделия, дают высохнуть. Затем изделие помещают в печь, выдерживая при температуре 900-920°С в течение 2-2,5 часов. При использовании такой пасты цементация обеспечивает толщину науглероженного слоя 0,7-0,8 мм.

Жидкостная цементация также возможна в небольшой мастерской при наличии печи-ванной, в которой и происходит науглероживание инструментов и других изделий. В состав жидкости входят: сода - 75-85%, 10-15% хлористого натрия, 6-10% карбида кремния. Печь-ванну наполняют этим составом и погружают изделие или инструмент. Процесс протекает при температуре 850-860°С в течение 1,5-2 часов; толщина науглероженного слоя достигает при этом 0,3-0,4 мм.

Газовую цементацию производят в смеси раскаленных газов, содержащих метан, окись углерода в специальных камерах при температуре 900-950°С и только в производственных условиях. После цементации детали охлаждают вместе с печью, затем закаляют при 760-780°С е окончательным охлаждением в масле.

Азотирование стали - химико-термическая обработка поверхностным насыщением стали азотом путем длительной выдержки ее при нагреве до б00...650°С в атмосфере аммиака NН3. Азотированные стали обладают очень высокой твердостью (азот образует различные соединения с железом, алюминием, хромом и другими элементами, обладающие большей твердостью, чем карбиды). Азотированные стали обладают повышенной сопротивляемостью коррозии в таких средах, как атмосфера, вода, пар.

Азотированные стали сохраняют высокую твердость, в отличие от цементованных, до сравнительно высоких температур (500...520°С). Азотированные изделия не коробятся при охлаждении, так как температура азотирования ниже, чем цементации. Азотирование сталей широко применяют в машиностроении для повышения твердости, износостойкости, предела выносливости и коррозионной стойкости ответственных деталей, например, зубчатых колес, валов, гильз цилиндров.

Нитроцементация (цианирование) стали - химико-термическая обработка с одновременным поверхностным насыщением изделий азотом и углеродом при повышенных температурах с последующими закалкой и отпуском для повышения износо- и коррозионной устойчивости, а также усталостной прочности. Нитроцементация может проводиться в газовой среде при температуре 840..860°С - нитроцианирование, в жидкой среде - при температуре 820...950°С - жидкостное цианирование в расплавленных солях, содержащих группу NaCN.

Нитроцементация эффективна для инструментальных (в частности, быстрорежущих) сталей; она используется для деталей сложной конфигурации, склонных к короблению. Однако, поскольку этот процесс связан с использованием токсичных цианистых солей, он не нашел широкого распространения.

Борирование стали - химико-термическая обработка насыщением поверхностных слоев стальных изделий бором при температурах 900...950°С. Цель борирования - повышение твердости, износостойкости и некоторых других свойств стальных изделий. Диффузионный слой толщиной 0,05...0,15 мм, состоящий из боридов FeB и Fе2В, обладает весьма высокой твердостью, стойкостью к абразивному изнашиванию и коррозионной стойкостью. Борирование особенно эффективно для повышения стойкости (в 2...10 раз) бурового и штампового инструментов.

Цинкование (Zn), алюминирование (Аl), хромирование (Сr), силицирование (Si) сталей выполняются аналогично цементации с целью придания изделиям из стали некоторых ценных свойств: жаростойкости, износостойкости, коррозионной устойчивости. В настоящее время все большее распространение получают процессы многокомпонентного диффузионного насыщения.

29. Термическая обработка чугунов: цели и сущность.

Термообработка серого чугуна

Термическая обработка серого чугуна применяется для: а) снятия остаточных внутренних (литейных) напряжений; б) уменьшения твёрдости и улучшения обрабатываемости; в) увеличения твёрдости и улучшения механических свойств; г) повышения износоустойчивости и коррозиестойкости.

Главной причиной наличия остаточных внутренних напряжений в литой детали является различие в температурах её толстых и тонких частей при охлаждении в момент перехода из области пластических в область упругих деформаций. Для чугуна область перехода от пластических к упругим деформациям лежит в интервале 620— 400° С. Чем медленнее охлаждение в этом интервале температур и чем меньше различие в толщинах стенок детали, тем меньше внутренние остаточные напряжения.

Внутренние остаточные напряжения (часто называемые литейными напряжениями) могут превышать предел текучести или предел прочности чугуна и приводить к короблению, трещинам и разрушению детали. Для снятия или уменьшения внутренних напряжений в чугунных деталях применяются два способа: естественное старение и термическая обработка (искусственное старение).

Естественное старение заключается в выдержке деталей на открытом воздухе в течение длительного периода времени — от 6 до 18 мес. Недостатками этого способа являются неполнота снятия напряжений, удлинение производственного цикла изготовления детали, большая задержка в выявлении внутренних дефектов отливки и удорожание производства.

Термическая обработка(искусствеиное старение) является наиболее рациональным методом снятия внутренних напряжений и заключается в низкотемпературном отжиге. Этот отжиг состоит из трёх стадий: нагрева до температуры перехода чугуна в область пластических деформаций, выдержки для выравнивания температуры во всех частях деталей и охлаждения (медленного) до области упругих деформаций.

Уменьшение твёрдости серого чугуна с целью улучшения обрабатываемости и изменения антифрикционных и магнитных свойств достигается в большинстве случаев за счёт разложения цементита эвтектического, вторичного или эвтектоидного.

Основной метод уменьшения твёрдости чугуна заключается в его частичной или даже полной графитизации, при которой цементит (Нв = 800) в конечном итоге распадается на феррит {Нв = 80—100) и графит.

Понижение концентрации связанного углерода за счёт уменьшения количества перлита, также понижение твёрдости за счёт сфероидизации эвтектоидного цементита могут быть достигнуты: а) выдержкой при температурах ниже критической — такой отжиг может быть назван низкотемпературным; б) нагревом выше критической температуры, незначительной выдержкой и медленным охлаждением в интервале критических температур; в) нагревом выше критической температуры, охлаждением до температуры несколько ниже критической и выдержкой при этой температуре (изотермический отжиг).

Нормализация — разновидность высокотемпературного отжига, при котором охлаждение даётся частично или полностью на спокойном воздухе. Обычно преследует цель улучшения механических свойств. Однако нормализации могут подвергаться и отбелён ные детали, в которых требуется получение перлитной или сорбитной основной металлической массы. В этом случае нормализация, так же как и отжиг, преследует цель понижения твёрдости и уменьшения количества связанного углерода.

Увеличения твёрдости и улучшения механических свойств

Превращения при закалке и отпуске чугуна в основном аналогичны со сталью. Закалка преследует цель повышения твёрдости, сопротивления истиранию и улучшения механических свойств. В отличие от стали нагрев и выдержка чугуна до температур, лежащих ниже критической, может приводить к уменьшению, твёрдости вследствие распада цементита. При нагреве выше критической температуры в серых чугунах протекает процесс растворения свободного графита в аустените, приводящий к повышению концентрации Ссвяз. ;Нагрев под закалку должен быть выше критической температуры (830—900° С), время выдержки определяется сечением детали и исходной структурой. Как и в случае нормализации чугуна с исходной перлитно-графитовой структурой, выдержка при закалке ¦должна быть достаточной только для прогрева детали до заданной температуры; при исходной перлитно-ферритовои и ферритовои основной металлической массе время выдержки должно быть достаточным для насыщения твёрдого раствора углеродом за счёт свободного графита. В последнем случае практически время выдержки находится в пределах от 0,5 до 3 час. Более длительные выдержки, не приводя к повышению концентрации Ссвяз не изменяют эффективности закалки.

Темообработка белого чугуна

Ковкий чугун получается специальной термической обработкой белого чугуна, имеющего доэвтектический состав и структуру ледебурит + цементит (вторичный) + перлит. Весь углерод в белом чугуне находится в химически связанном состоянии в виде цементита. Термическая обработка белого чугуна может преследовать следующие цели:

1) Полное разложение цементита с получением структуры основной металлической массы феррита (ферритный ковкий чугун).

2) Разложение цементита эвтектического и вторичного с сохранением концентрации связанного углерода, одинаковой с эвтектоидной или меньше неё, и структуры основной металлической массы, представляющей собой продукты распада твёрдого раствора различной степени дисперсности (специальный так называемый перлитный ковкий чугун).

3) Обезуглероживание белого чугуна.

30. Сущность обработки металлов давлением

Сущность обработки металлов давлением и ее виды

Обработка металлов давлением — процесс получения заготовок, детален н изделий путем изменения формы металла за счет пластической деформации.

При обработке давлением на металл действуют внешние силы (удары молота, давление пресса), вызывающие в нем напряжения, превышающие предел упругости. В результате изменяется форма исходного металла (слитка или мерной заготовки), а объем его остается постоянным (не считая потерь на отходы и угар). Процесс обработки давлением сопровождается изменением структуры и физикомеханических свойств металлов и сплавов.

Обработке давлением поддаются только ковкие металлические материалы, обладающие достаточной пластичностью. Хрупкие металлы и сплавы (марганец, чугун, твердые сплавы и др.) давлением не обрабатываются.

Природная пластичность различных металлов и сплавов неодинакова. Свинец, олово, алюминий, медь» цинк и некоторые их сплавы обладают высокой пластичностью в холодном состоянии и могут обрабатываться давлением без предварительного подогрева. Пластичность стали в холодном состоянии недостаточна. Для повышения пластичности она нагревается и обрабатывается давлением в горячем состоянии.

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

Прокатка — процесс обжатия металла между вращающимися валками прокатного стана.

Волочение заключается в протягивании металла (проволоки, прутка или трубы) через отверстие (очко) специального инструмента — волоки, поперечное сечение которого меньше, чем исходной заготовки.

Свободная ковка — вид обработки металлов давлением, при котором необходимое изменение формы заготовки достигается последовательными ударами молота или давлением пресса. При ковке металл свободно течет в пространстве между оонкамн в направлении, где он встречает наименьшее сопротнв

Обработка металлов давлением — процесс получения заготовок, детален н изделий путем изменения формы металла за счет пластической деформации.

При обработке давлением на металл действуют внешние силы (удары молота, давление пресса), вызывающие в нем напряжения, превышающие предел упругости. В результате изменяется форма исходного металла (слитка или мерной заготовки), а объем его остается постоянным (не считая потерь на отходы и угар). Процесс обработки давлением сопровождается изменением структуры и физикомеханических свойств металлов и сплавов.

Обработке давлением поддаются только ковкие металлические материалы, обладающие достаточной пластичностью. Хрупкие металлы и сплавы (марганец, чугун, твердые сплавы и др.) давлением не обрабатываются.

Природная пластичность различных металлов и сплавов неодинакова. Свинец, олово, алюминий, медь» цинк и некоторые их сплавы обладают высокой пластичностью в холодном состоянии и могут обрабатываться давлением без предварительного подогрева. Пластичность стали в холодном состоянии недостаточна. Для повышения пластичности она нагревается и обрабатывается давлением в горячем состоянии.

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

Прокатка — процесс обжатия металла между вращающимися валками прокатного стана.

Волочение заключается в протягивании металла (проволоки, прутка или трубы) через отверстие (очко) специального инструмента — волоки, поперечное сечение которого меньше, чем исходной заготовки.

Свободная ковка — вид обработки металлов давлением, при котором необходимое изменение формы заготовки достигается последовательными ударами молота или давлением пресса. При ковке металл свободно течет в пространстве между оонками в направлении, где он встречает наименьшее сопротивлосгь которых определяет конфигурацию обрабатываемой заготовки. Штамповка бывает объемной и листов ой.

Прессование — процесс выдавливания металла из замкнутой формы через имеющееся в ней отверстие.

Обработка давлением — один на самых распространенных и прогрессивных методов бесстружечной обработки металлов . Этим способом изготавливают заготовки, детали и изделия весом от нескольких граммов до сотен тонн из стали и сплавов цветных металлов .

Обработка металлов давлением характеризуется высокой производительностью и относительно малой трудоемкостью. Она обеспечивает снижение расхода металла по сравнению с обра* боткой резанием и способствует улучшению его механических свойств.

31. Влияние ОМД на структуру и свойства металла: горячая деформация.

Горячая деформация — деформация кристаллического материала при температуре рекристаллизации или несколько выше.

Горячая деформация характеризуется таким соотношением скоростей деформирования и рекристаллизации, при котором рекристаллизация успевает произойти во всём объёме заготовки. Кристаллическая структура материала после обработки давлением оказывается практически равноосной, без следов упрочнения.

Горячая обработка давлением обычно проводится при температурах, значительно превышающих температуру рекристаллизации. Поэтому при горячей обработке металлов давлением (прокатка, прессование, ковка, штамповка и др.). Одновременно происходят два взаимно противоположных процесса: деформация, сопровождающаяся наклепом (укреплением) и рекристаллизация, сопровождающаяся разупрочнения (снятием клеветы). Для получения надлежащей структуры, а соответственно и механических свойств металла после горячей деформации скорость рекристаллизации должна быть значительно больше скорости деформации, то есть должен быть обеспечен соответствующий термомеханический режим горячей обработки давлением. Для установления режима, обеспечивающего получение заданной величины зерна, пользуются диаграммами рекристаллизации

Деформацией называют процесс изменения формы и размеров тела под действием приложенных к нему нагрузок.

Применение

При горячей деформации сопротивление деформированию на порядок меньше, чем при холодной деформации, поэтому горячую деформацию применяют:

для изготовления крупных заготовок, т.к. для деформации нагретых заготовок требуется менее мощное оборудование

при обработке давлением труднодеформируемых малопластичных металлов и сплавов

при обработке крупных заготовок из литого металла (слитков)

32. Влияние ОМД на структуру и свойства металла: холодная деформация.

Холодной деформацией называют такую, которую проводят при температуре ниже температуры рекристаллизации. Поэтому холодная деформация сопровождается упрочнением (наклепом) металла.

Форма заготовки при обработке давлением изменяется под действием внешних сил вследствие пластической деформации каждого кристаллита в соответствии со схемой главных деформаций. Основное изменение формы кристаллитов состоит в том, что они вытягиваются в направлении главной деформации растяжения (например, в направлении прокатки или волочения). С повышением степени холодной деформации зерна все более вытягиваются и структура становится волокнистой.

С увеличением степени холодной деформации показатели сопротивления деформированию (временное сопротивление, предел текучести и твердости) возрастают, а показатели пластичности (относительное удлинение и сужение) падают.

Холодная деформация — обработка металла давлением, осуществляемая при комнатной или незначительно отличающейся от неё температуре.

Характеризуется изменением формы отдельно взятого зерна. Зерна вытягиваются в направлении течения металла, образуя строчечную микроструктуру При холодной деформации формоизменение сопровождается изменением механических и физико-механических свойств металла, по мере увеличения степени деформации возрастают характеристики прочности, а характеристики пластичности снижаются.

33. Температура нагрева при ОМД.

Основные требования к нагреву металла сводятся к обеспечению равномерного нагрева слитка или заготовки по сечению и длине за минимальное время при наименьшей потере металла на угар (на окалину) и экономном расходе топлива. Применяют два основных способа нагрева заготовок: пламенный (твердое, жидкое и газообразное топливо) и электронагрев. Нагрев тела (заготовки) по сечению осуществляется тремя видами передачи тепла: конвекцией – от пламени и газов к заготовке; излучением – от пламени и раскаленных стен к заготовке и теплопроводностью – передачей тепла от поверхности заготовки в глубь металла.

Нагреву металла до высоких температур (выше Асз на 30 – 200°С) сопутствуют тепловое расширение, структурные превращения и рост зерен металла, изменение его механических свойств, окисление и обезуглероживание поверхности заготовок.

Основными дефектами нагрева являются перегрев и пережег металла.

Нагрев стали до высоких температур (свыше 1050°С) вызывает быстрое увеличение размеров зерен за счет слияния мелких в крупные, т.е. крупнозернистая структура является прямым следствием перегрева металла. Крупнозернистая структура имеет низкое сопротивление удару и может дать трещины при ковке.

Нагрев металла для обработки давлением проводится главным образом с целью повышения его пластичности и уменьшения сопротивления деформированию. Он является одной из важнейших операций обработки металлов давлением, от которого в большой степени зависит точность размеров изделий, качество, правильное использование оборудования, инструмента и др.. Нагревание должно обеспечить равномерную температуру по сечению заготовки, ее минимальное окисление и обезуглероживание. Практикой установлено, что интенсификация нагрева снижает окалино-образование, за счет чего повышается точность изделий и растет стойкость инструмента (прокатных валков, бойков, штампов и т.п.).

При перегреве металла до более высоких температур (1200 – 1300°С) возникает пережег, при котором по границам крупных зерен образуются окислы металлов, в результате чего резко ухудшается механическая связь между зернами. Пораженная окислами сталь рассыпается на куски под ударами молота. Пережег – брак неисправимый. Дефект перегрева можно устранить дополнительной термообработкой при нагреве до более низких температур.

34. Виды ОМД. Прокатка.

Форма поперечного сечения называется профилем проката. Совокупность профилей различной формы и размеров - сортамент.

В зависимости от профиля прокат делится на четыре основные группы: листовой, сортовой, трубный и специальный. В зависимости от того нагретая или холодная заготовка поступает в прокатные валки – горячий и холодный.

Листовой прокат из стали и цветных металлов подразделяется на толстолистовой (4…60 мм), тонколистовой (0,2…4мм) и жесть (менее 0,2 мм). Толстолистовой прокат получают в горячем состоянии, другие виды листового проката – в холодном состоянии.

Прокатку листов и полос проводят в гладких валках.

Среди сортового проката различают:

• заготовки круглого, квадратного и прямоугольного сечения для ковки и прокатки;

• простые сортовые профили (круг, квадрат, шестигранник, полоса, лента);

• фасонные сортовые профили:

  • профили общего назначения (уголок, швеллер, тавр, двутавр);

  • профили отраслевого назначения (железнодорожные рельсы, автомобильный обод);

  • профили специального назначения (профиль для рессор, напильников).

Трубный прокат получают на специальных трубопрокатных станах. Различают бесшовные горячекатаные трубы диаметром 25…550 мм и сварные диаметром 5…2500 мм.

Трубы являются продуктом вторичного передела круглой и плоской заготовки.

Общая схема процесса производства бесшовных труб предусматривает две операции: 1– получение толстостенной гильзы (прошивка); 2 – получение из гильзы готовой трубы (раскатка).

Первая операция выполняется на специальных прошивочных станах в результате поперечно-винтовой прокатки. Вторую операцию выполняют на трубопрокатных раскатных станах различных конструкций: пилигримовых, автоматических и др.

Схема прокатка труб на пилигримовом стане представлена на рис. 11.1.

 

Рис.11.1. Схема прокатки труб на пилигримовом стане

В толстостенную гильзу 1 вводят оправку (дорн) 2 подающего механизма, длина которой больше длины гильзы. Гильза перемещается к валкам 3, калибр которых разделяется на две части: рабочую и холостую. Рабочая часть валка имеет рабочий и калибрующий участки. Процесс работы заключается в периодической подаче на определенную длину гильзы вместе с оправкой в зазор между валками в момент совпадения холостой части обоих валков (рис.11.1.а). Затем выполняется процесс прокатки, и гильза перемещается в направлении вращения валков, т.е. обратном ходу прокатываемой трубы (рис. 11.1.б). При этом рабочий участок обжимает гильзу по диаметру и толщине стенки, а калибрующий участок обеспечивает выравнивание диаметра и толщины стенки. После выхода из рабочей части оправка с гильзой продвигаются вперед, поворачиваясь на 90⁰ вокруг продольной оси. По окончании прокатки валки разводят, и подающий механизм обратным ходом вытягивает оправку из трубы.

35. Виды ОМД. Ковка.

Ковка

 

Ковка – способ обработки давлением, при котором деформирование нагретого (реже холодного) металла осуществляется или многократными ударами молота или однократным давлением пресса.

Формообразование при ковке происходит за счет пластического течения металла в направлениях, перпендикулярных к движению деформирующего инструмента. При свободной ковке течение металла ограничено частично, трением на контактной поверхности деформируемый металл – поверхность инструмента: бойков плоских или фигурных, подкладных штампов.

Ковкой получают разнообразные поковки массой до 300 т.

Первичной заготовкой для поковок являются:

• слитки, для изготовления массивных крупногабаритных поковок;

• прокат сортовой горячекатаный простого профиля (круг, квадрат).

Ковка может производиться в горячем и холодном состоянии.

Холодной ковке поддаются драгоценные металлы – золото, серебро; а также медь. Технологический процесс холодной ковки состоит из двух чередующихся операций: деформации металла и рекристаллизационного отжига. В современных условиях холодная ковка встречается редко, в основном в ювелирном производстве.

Горячая ковка применяется для изготовления различных изделий, а также инструментов: чеканов, зубил, молотков и т.п.

Материалом для горячей ковки являются малоуглеродистые стали, углеродистые инструментальные и некоторые легированные стали. Каждая марка стали имеет определенный интервал температур начала и конца ковки, зависящий от состава и структуры обрабатываемого металла. Температурные интервалы начала и конца ковки для углеродистых сталей приведены в табл. 12.1.

 

Таблица 12.1

Температурные интервалы начала и конца ковки для углеродистых сталей

Марка стали	Температуры ковки
	начала	конца
Ст 1	1300	900
Ст 2	1250	850
Ст 3	1200	850
Сталь У7, У8, У9	1150	800
Сталь У10, У12, У13	1130	870

 

36. Виды ОМД. Горячая объемная штамповка.