14) Сущность обработки металла давлением (омд).

Обработка металла давлением (ОМД) основана на его способности изменять форму при пластических деформациях.

Если при упругих деформациях заготовка полностью восстанавливает исходную форму и размеры после устранения внешних сил, то при пластических деформациях изменения формы и размеров, вызванные внешними силами, остаются. Это происходит из-за того, что при пластических деформациях атомы смещаются относительно друг друга на расстояния, большие межатомного расположения атомов в структуре материала, и вступают во взаимодействия с другими атомами.

Металлы являются кристаллическими телами, имеющими упорядоченное взаимное расположение атомов, которое соответствует равенству сил притяжения и отталкивания. Для объяснения механизма пластических деформаций существует гипотеза, что атомы располагаются в параллельных плоскостях, на определенных расстояниях друг от друга.

В новые положения равновесия атомы могут переходить в результате смещения атомов, располагающих в одной плоскости, без существенного изменения расстояний между этими плоскостями. В таких условиях атомы не выходят из зоны силового взаимодействия и деформация происходит без нарушения целостности кристаллической решетки.

Напряжения, вызывающие смещения атомов в новые положения равновесия, могут уравновешиваться только силами межатомных взаимодействий. Поэтому при пластическом деформировании смещение под нагрузкой состоит из упругой и пластической составляющих, причем упругая исчезает при снятии сил, а пластическая остается в виде изменения формы и размеров.

Таким образом, при обработке металла давлением исходная заготовка превращается в поковку за счет пластического деформирования объема исходной заготовки или ее отдельных частей. Такой механизм формообразования составляет коренное отличие ОМД от обработки резанием, при которой форма изделия получается путем срезания части материала в стружку, и от литейных процессов получения отливки из расплава в литейной форме.

Это определяет основные достоинства ОМД: возможность значительного сокращения отходов металла; повышение производительности труда за счет ускорения формообразования; повышение служебных характеристик детали за счет благоприятного изменения физико-механических свойств металла.

Достоинства ОМД приводят к тому, что удельный вес ее в металлообработке возрастает. Совершенствование технологических процессов ОМД, а также применяемого оборудования приводит к расширению номенклатуры изготовляемых деталей.

Увеличиваются диапазоны поковок по массе, размерам, возрастает точность и качество их поверхностей, значительно увеличивается коэффициент использования металла при изготовлении деталей.

15) Влияния омд на структуру и св-ва металлов.

В начальный момент ОМД происходит заварка расположенных в глубине слитков газовых пузырей, микропор, трещин и прочих несплошностей, если их поверхность не окислена. Затем крупные дендриты, дробясь, начинают вытягиваться в сторону удлинения заготовки.

Вместе с ними вытягиваются скопления неметаллических включений, расположившиеся при кристаллизации по границам дендритов. По мере вытягивания эти скопления постепенно принимают форму прядей и придают макроструктуре металла вид более или менее явно выраженного волокнистого строения. При этом направление волокон совпадает с направлением вытяжки.

Процесс образования волокнистого макростроения начинается в средней части слитка, состоящей из разноориентированных дендритов, затем постепенно он охватывает периферийные слои и заканчивается в наружной зоне столбчатых дендритов.

Определенная направленность прядей неметаллических включений называется полосчатостью макроструктуры. Пряди в ней выявляются травлением и видны невооруженным глазом (рис. 14).

Полосчатость (волокнистость) макроструктуры металла, получаемая в результате ОМД исходного литого слитка, является стойким образованием. Она может быть устранена лишь при незначительном количестве неметаллических включений при высокотемпературном и очень продолжительном отжиге, какой в технологии обработки металла практически не применяют. ОМД может изменить лишь направление и форму волокон макроструктуры.

Металл с выраженной полосчатостью макроструктуры характеризуется анизотропией механических свойств. При этом характеристики прочности (предел прочности ?в и текучести ?m) практически не зависит от направления волокон макроструктуры, а характеристики пластичности (относительное удлинение , ? относительное сужение ?, ударная вязкость KCU), вдоль волокон выше, чем поперек их.

Образцы для испытаний механических характеристик, вырезанные вдоль волокон, называется долевыми образцами, а вырезанные поперек волокон – поперечными образцами. У долевых образцов пластичность выше, чем у поперечных.

Так как направление волокон зависит от характера деформирования заготовки, то в готовой детали можно получить такое расположение волокон, при котором она имела бы наилучшие служебные свойства. При этом общими рекомендациями являются следующие: необходимо, чтобы наибольшие растягивающие напряжения, возникающие в детали в процессе работы, были направлены вдоль волокон; если какой-либо элемент детали работает на срез, то желательно, чтобы перерезывающие силы действовали бы поперек волокон; необходимо, чтобы волокна подходили к наружным поверхностям детали по касательной, не перерезались ими, а повторяли бы их форму.

Выполнение этих требований не только повышает прочность детали (особенно при динамических нагрузках), но и улучшает другие служебные характеристики, например, сопротивление истиранию.

Поэтому, разрабатывая тот

1) направление волокон в исходной заготовке (ИЗ);

2) необходимое или желательное направление этих волокон в детали;

3) подобрать такой метод формоизменения ИЗ, при осуществлении которого волокна металла в детали примут требуемое расположение.