Суть обробки металів тиском (Навчальний елемент №3)

Цілі
Закінчивши вивчення даного навчального елемента, студент повинен знати:
- визначення обробки металів тиском;
- фізико-механічні основи обробки металів тиском;
- фактори, які впливають на пластичність металу;
- основні способи обробки металів тиском.

Обробка металів тиском – це технологічний процес отримання фасонних деталей і заготовок у спосіб пластичного деформування металу в гарячому та холодному стані. При цьому використовують властивість металу – пластичність. Обробка металів тиском – один з найпоширеніших, найпродуктивніших і найдешевших методів виготовлення заготовок (деталей) різної маси та розмірів з металів та сплавів.

Обробка металів тиском можлива завдяки їх пластичності – здатністю під дією прикладених сил приймати, не руйнуючись, змінену форму. Найпоширеніший механізм пластичної деформації – ковзання, зсув одної частини кристала відносно іншої під дією дотичних напружень.

Не всі метали однаково пластичні і в різній мірі піддаються обробці тиском. Такі метали як мідь, алюміній, свинець, титану мають добру пластичність, а, отже, легко піддаються обробці тиском. Сталь менш пластична, і тому, щоб підвищити її пластичність і полегшити обробку тиском, сталь нагрівають. Температурний інтервал обробки вибирають за діаграмою стану, оскільки вона залежить від вмісту в неї вуглецю.

Холодне деформування відбувається при температурах, нижчих від температури рекристалізації, тому воно супроводжується видовження зерен, збільшенням насичення дефектів, що підвищує міцність, пружність та твердість металу (явище наклепу). Холодне деформування сприяє підвищенню якості поверхні та міцності металу.

Наклеп металу не завжди буває корисним, бо твердий і міцний метал важко обробляти. Для полегшення подальшої обробки металу наклеп усувають шляхом відпалювання. В результаті відпалювання міцність і твердість поверхневого шару металу знижується, що важливо для подальшої обробки металу.

Гаряча обробка металів тиском має ряд позитивних якостей: складові частини металу розподіляються більш рівномірно, ніж до обробки; зменшуються розміри зерен, що призводить до поліпшення механічних властивостей; метал стає більш щільним, внаслідок зварювання та спресовування газових порожнин і нещільностей.

Сталь, оброблена тиском, має волокнисту будову. Механічні властивості такої сталі вздовж волокон кращі, ніж властивості сталі упоперек волокон. Це поясняється тим, що при обробці тиском волокна перерозподіляються відповідно до форми деталі.

Для отримання деталей та заготовок метали обробляють тиском наступними способами:

волочіння (wire-drawing) – це процес протягування заготовок крізь отвір, що поступово звужується;

пресування (pressing) - видавлювання металу із замкненого об’єму крізь калібрувальний отвір (accurate);

кування (smiting) – це надання металу необхідної зовнішньої форми з метою отримання заготовки ударними інструментами;

штампування (punching) – це спосіб отримання поковок за допомогою штампів.

Контрольні запитання
1. Що таке пластичність і в чому її суть?
2. В чому суть обробки металів тиском?
3. У чому різниця між холодною і гарячою обробкою металів тиском?
4. Що таке наклеп і в чому його суть?
5. Яку має структуру метал оброблений тиском?
6. Які існують способи обробки металів тиском?