3.1 Общие сведения

В современной металлообрабатывающей промышленности обработка металлов давлением является одним из основных способов формообразования деталей машин, ей подвергается, примерно, 90% выплавляемой стали и 55% цветных сплавов.

Процессы обработки металлов давлением основаны на способности металлов в твердом состоянии претерпевать под действием приложенных сил пластическую деформацию, устойчиво изменять форму и размеры. При этом металл частично меняет свою структуру (форму и размер зерен, характер распределения неметаллических включений, возникновение направленности микроструктуры) и физико-механические свойства.

Все многообразие обработки давлением можно объединить в две группы – процессы металлургического и машиностроительного производства.

К первой группе относятся: прокатка, прессование и волочение, которые объединяет общий признак – непрерывность технологического процесса. Продукцию данной группы (листы, полосы, ленты, профильный прокат, трубы и т. д.) используют как заготовку в кузнечно-штамповочных и механических цехах и как готовую продукцию для создания различного рода конструкций.

Во вторую группу входят такие процессы, как ковка, объемная штамповка (горячая и холодная), листовая штамповка и специальные виды обработки давлением (калибровка, раскатка кольцевых деталей, обкатка, раздача и др.). Эти процессы обеспечивают получение, как заготовок деталей, так и готовых деталей, не требующих последующей механической обработки.

Тип производства, базирующегося на производстве заготовок обработкой давлением, может быть ориентировочно определен по таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Тип производства в зависимости от массы единичной поковки и программы выпуска поковок

Тип производства	Годовой выпуск поковок, шт			Число типов заготовок, закрепленных за оборудованием, шт
	мелких (до 1 кг)	средних (1…10 кг)	Тяжелых (10…150 кг)
Единичное и мелкосерийное	Менее 50000	Менее 10000	Менее 2000	13 и более
Серийное	50000…500000	10000…100000	2000…10000	6…12
Крупносерийное и массовое	Более 500000	Более 100000	Более 10000	1…5

Обработка давлением характеризуется высокой производительностью (в меньшей степени при ковке), сравнительно низкой себестоимостью. Кованые и штампованные заготовки (поковки) отличаются повышенными механическими свойствами, поэтому из них изготавливают ответственные, тяжело нагруженные детали машин.

В зависимости от температуры и скорости деформации различают холодную и горячую обработку давлением.

При холодной деформации в металле протекает только один процесс – упрочнение (наклеп) металла, при этом образуется волокнистая структура, повышается прочность и снижается пластичность. Может возникнуть ориентированное расположение кристаллографических осей зерен, образуется текстура, что является причиной повышения анизотропии механических свойств металла. Анизотропия листового металла, с одной стороны, может вызвать дефекты при последующей глубокой вытяжке из него заготовок (деталей), с другой стороны, может противостоять хрупкому разрушению конструкций, способствовать улучшению штампуемости при правильной увязке направления деформации с текстурой.

При горячей деформации в металле протекают одновременно два процесса: наклеп и рекристаллизация (упрочнение и разупрочнение), причем скорость разупрочнения равна или выше скорости упрочнения. При горячей деформации улучшаются все показатели механических свойств металла – и прочностные, и пластические, особенно ударная вязкость. Микроструктура, как правило, мелкозерниствая и равноосная, макроструктура волокнистая. Последнее – полезное явление при изготовлении ответственных деталей (турбинных дисков, валов, роторов и др.)