12.04.2018

Сравнительная характеристика процессов холодной и полугарячей объемной штамповки


Согласно классификации процессов деформации по С.И. Губкину следует различать горячую, неполную горячую, неполную холодную и холодную деформацию.

Наибольшее распространение получили технологические процессы производства деталей, включающие операции горячего деформирования. Нагрев применяют с целью уменьшения удельной силы при штамповке и, как следствие, повышения стойкости штампов, а также для повышения пластичности металла заготовок, предотвращения образования внутренних и поверхностных трещин в поковках. Основными недостатками этих процессов являются большие значения припусков и допусков; интенсивное окалинообразование; необходимость последующей механической обработки функциональных поверхностей штампованных поковок с целью снятия следов окалины, придания требуемой точности и шероховатости поверхностей; протекание разупрочняющих процессов, связанных с рекристаллизацией металла, а также высокими энергозатратами.

При неполной горячей деформации имеют место упрочнение и одновременно частичная рекристаллизация в деформируемом металле. Поэтому металл может получить неоднородную структуру как в процессе самого деформирования, так и при охлаждении. В этом случае целесообразно подбирать такие температурно-скоростные режимы, которые ведут к небольшому упрочнению в процессе деформации и разупрочнению металла при его охлаждении.

На рис. 1.1 показана зависимость сопротивления деформированию os, показателя пластичности b и удельного окалинообразования Fev от температуры деформации.
Под термином "полугорячая штамповка" (ПГОШ) понимают условия, близкие к условиям неполной горячей деформации. При этом значительно снижается сопротивление деформированию и повышаются показатели пластичности (см. рис. 1.1), что и служит основанием целесообразности применения ПГОШ. Для малоуглеродистой стали за нижнюю границу температурного интервала ПГОШ принимают область температур T = 300...500 °С. Уменьшение пластичности и увеличение сопротивления деформированию при этих температурах объясняется деформационным старением (зона синеломкости).

Нагрев до температур ниже T = 650...720 °C не приводит к рекристаллизации структуры, для устранения которой требуется последующая термообработка (рекристаллизационный отжиг или нормализация).

При температуре выше 850 °C сопротивление деформированию не уменьшается, и это означает, что такой диапазон температур неэкономичен. Поэтому за верхнюю границу температурного интервала ПГОШ принимают интервал T = 780...850 °С.

Как правило, ПГОШ выполняют в интервале температур T = 780...820 °C, при которых в сталях происходят фазовые превращения.

Наряду с деформационным упрочнением при ПГОШ значительное влияние на os оказывает скорость деформации. Возрастание os при увеличении скорости обусловлено скоростным упрочнением, которое является следствием опережения процессов физического разупрочнения (возврата и рекристаллизации) процессами упрочнения. Вместе с тем, с повышением скорости деформации область степеней деформации, в которой происходит динамическое разупрочнение, увеличивается, а статическое разупрочнение при тех же условиях предшествовавшей деформации идет более интенсивно при повышении скорости предшествовавшей деформации. Это влияние объясняется значительным повышением средней температуры массы поковки вследствие теплового эффекта деформации. Температурный эффект тем больше, чем больше скорость деформации, вследствие уменьшения рассеяния тепла в окружающую среду.

При неполной холодной деформации процесс изменения формы сопровождается упрочнением и возвратом. Явление возврата приводит к значительному уменьшению зональных дополнительных напряжений, уменьшается упрочнение, увеличивается пластичность. Возврат не изменяет формы зерна и той ориентации, которая была приобретена в результате деформации, а также не восстанавливает внутрикристаллитных и межкристаллитных нарушений.

Сравнительная характеристика процессов объемного деформирования по ряду основных параметров приведена в табл. 1.1.

Холодная деформация (ХОШ) позволяет избежать недостатков горячего деформирования. Одним из преимуществ ХОШ является упрочнение металла заготовки, что позволяет для некоторых групп деталей провести замену среднеуглеродистых и легированных сталей на низкоуглеродистые стали при обеспечении требуемой прочности.
Недостатком ХОШ является работа инструмента с большими удельными силами, поэтому увеличивается число формоизменяющих переходов при изготовлении поковок. Это связано с необходимостью введения дополнительных отжигов заготовки между переходами, фосфатирования и нанесения смазки (при выдавливании стальных заготовок).

Применение каждого из рассматриваемых процессов объемного деформирования ограничено рядом требований, предъявляемых к деталям, а также технологическими возможностями этих процессов.

Часто для изготовления деталей комбинируют наиболее прогрессивные процессы ХОШ и ПГОШ, получая поковки с необходимыми прочностными характеристиками металла, качеством поверхностей и точностью размеров.

При индивидуальном получении деталей или настолько мелкими партиями, что изготавливать их с помощью только процессов объемного деформирования неэкономично, могут быть использованы комбинированные процессы, включающие механическую обработку. В этом случае может быть выполнен переход предварительного формоизменения ХОШ или ПГОШ, а дальнейшая обработка детали проведена с помощью операций резания металла. Структура целостного процесса машиностроительного производства включает пять иерархических уровней его описания. Это позволяет моделировать технологию изготовления деталей с различной степенью детализации.

Итак, наиболее прогрессивными процессами объемного деформирования, обеспечивающими достижение высоких требований к точности и шероховатости поверхностей, к прочностным характеристикам материала и стойкости инструмента, являются технологические процессы ХОШ и ПГОШ.





Яндекс.Метрика