Какое свойство металлов обеспечивает возможность их успешно их обработки давлением

Обработка металлов давлением — технологический процесс получения заготовок или деталей в результате силового воздействия инструмента на обрабатываемый материал.

Виды обработки металлов давлением[править | править код]

Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида:

• для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения, основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение;
• для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих формы и размеры, приближённые к формам и размерам готовых деталей, и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества; основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка.

Прокатка[править | править код]

Прокатка — процесс пластического деформирования тел между вращающимися приводными валками.

Прессование[править | править код]

Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы, причём форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы.

Волочение[править | править код]

Волочение заключается в протягивании заготовки через сужающуюся полость матрицы или через межвалковое пространство образованное двумя или более валками; площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия матрицы.

Ковка[править | править код]

Ковкой изменяют форму и размеры заготовки путём последовательного воздействия универсальным инструментом на отдельные участки нагретой заготовки.

Штамповка[править | править код]

Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента — штампа (для каждой детали изготовляют свой штамп), который состоит из матрицы, пуансона и дополнительных частей. Различают объёмную и листовую штамповку. При объёмной штамповке в качестве заготовки используют сортовой металл, разрезаемый на заготовки. На заготовку в процессе объемной штамповки воздействуют специализированным инструментом — пуансоном, при этом металл заполняет полость матрицы, приобретая её форму и размеры.

Листовая штамповка[править | править код]

Листовой штамповкой получают плоские и пространственные полые детали из заготовок, у которых толщина значительно меньше размеров в плане (лист, лента, полоса). Обычно заготовка деформируется с помощью пуансона и матрицы.

Комбинации[править | править код]

Существуют также процессы, которые являются комбинациями из нескольких методов. Например, метод прокатка-волочение, прокатка-прессование и т.п..

Сущность обработки металлов давлением[править | править код]

Обработка металлов давлением основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил.

Если при упругих деформациях деформируемое тело полностью восстанавливает исходную форму и размеры после снятия внешних сил, то при пластических деформациях изменение формы и размеров, вызванное действием внешних сил, сохраняется и после прекращения действия этих сил. Упругая деформация характеризуется смещением атомов относительно друг друга на величину, меньшую межатомных расстояний, и после снятия внешних сил атомы возвращаются в исходное положение. При пластических деформациях атомы смещаются относительно друг друга на величины, больше межатомных расстояний, и после снятия внешних сил не возвращаются в своё исходное положение, а занимают новые положения равновесия.

Холодная штамповка как технология известна достаточно давно. Ещё в конце первого тысячелетия древнерусские мастера стали применять метод холодной штамповки для производства металлической посуды. Саму холодную штамповку отличает достаточно высокое качество получаемых изделий, высокая скорость их изготовления, а также низкая цена на само изделие — разумеется, как уже было отмечено, при массовом их производстве. Холодная штамповка заключается в механическом воздействии штампа в процессе прессования листов металла, итогом которого получаются готовые изделия. Таким образом, сам штамп выступает в роли технологической насадки для прессовального механизма, его можно использовать только для одной операции. Кроме того, операции холодной штамповки легко поддаются автоматизации, в том числе могут проводиться с помощью промышленных роботов, что способно сделать производство методом холодной штамповки ещё более выгодным.

Холодная штамповка технологически подразделяется на два основных вида. Первый — это операции разделительные. Наименование операции зависит от контура разделения. Если разделение происходит по незамкнутому контуру, это операции резки, если по замкнутому контуру: операции пробивки (различные отверстия) и вырубки (различные плоские детали, например, круглой формы в плане). Второй тип операций — операции формоизменения: гибка, вытяжка, формовка, а если исходная заготовка труба — раздача и обжим. Иногда операции двух типов объединяют — например, производят одновременно вытяжку и рубку или гибку и обрезку. В таком случае применяются так называемые комбинированные штампы. Для операций холодной штамповки необходимо использовать металлы и сплавы, которые обладают гибкостью, пластичностью, а также дешевизной.

Основы материаловедения

Тесты по основам материаловедения. Свойста металлов обеспечивающих возможность их успешной обработки давлением.

Просмотр содержимого документа
«Основы материаловедения»

1. Какое из перечисленных свойств металлов обеспечивает возможность их

успешной обработки давлением:

1. высокая прочность

2. высокая теплопроводность

3. высокое электросопротивление

4. высокая пластичность

5. хорошие литейные свойства

2. Каково максимальное (теоретически) содержание углерода в сталях (в %):

3. Каково основное достоинство быстрорежущих сталей:

1. высокая твердость

2. коррозионная стойкость

3. высокая прочность

4. низкая стоимость

5. высокая теплостойкость

4. Какая термическая обработка применяется для придания ответственным

стальным изделиям оптимальных механических и эксплуатационных свойств:

5. горячая пластическая деформация

5. Какая характерная особенность баббита, серого чугуна и свинцовой бронзы

обусловливает возможность их применения для подшипников скольжения:

1. гетерогенная (неоднородная) структура

2. высокая твердость

3. низкая твердость

4. высокая пластичность

5. низкая температура плавления

6. Какое из перечисленных свойств (параметров) в наибольшей степени

характеризует сопротивление материала хрупкому разрушению:

2. предел прочности

3. относительное удлинение

4. ударная вязкость

7. Какая технология применяется для получения изделий из ковкого чугуна:

1. холодная штамповка

2. горячая пластическая деформация

4. литьё с применением модифицирования

5. длительный отжиг отливок из белого чугуна

8. Из какого сплава следует изготовить режущи хирургический инструмент

9. Какой вид термической обработки необходим для полной ликвидации

3. рекристаллизационный отжиг

10. Какой из перечисленных сплавов принципиально не упрочняется

11. Какой процесс приводит к полному возвращению свойств наклепанного

металла в исходное (до деформации) состояние:

12. Какова цель модифицирования высокопрочных чугунов:

1. измельчение пластинок графита

2. получение перлитной структуры металлической основы

3. придание графитным включениям шаровидной формы

4. уменьшение количества цементита в структуре

5. устранение ледебурита в структуре

13. Какую марку стали следует предпочесть для изготовления недорогого

изделия методом холодной штамповки:

14. Какую структуру должна иметь ответственная деталь из среднеуглеродистой

стали, работающая при динамических (ударных) нагрузках:

3. мартенсит + цементит вторичный

4. мартенсит отпуска

15. Какая заключительная операция термической обработки сообщает сплаву

Д16 максимальную прочность:

3. искусственное старение

4. естественное старение

5. рекристаллизационный отжиг

16. Какой тип решетки имеет железо при комнатной температуре:

2. простая кубическая

3. объемноцентрированная кубическая

4. гранецентрированная кубическая

17. С какой из перечисленных структур чугун должен обладать наибольшей

1. шаровидный графит (Г) + феррит (Ф)

2. шаровидный Г + перлит (П)

3. пластинчатый Г + П

4. хлопьевидный Г + Ф + П

5. хлопьевидный Г + Ф

18. Какой химический элемент преобладает в сталях:

19. Какая фаза должна обязательно присутствовать в стали при температуре

её нагрева под закалку:

20. Какую структуру имеют латуни, обладающие наибольшей пластичностью:

4. однофазную аустенитную

5. однофазную ферритную

21. Как изменяются твердость и пластичность углеродистых сталей с

увеличением содержания в них углерода:

1. твердость и пластичность растут

2. твердость и пластичность падают

3. твердость растет, пластичность падает

4. твердость падает, пластичность растет

5. твердость растет, пластичность не изменяется

22. Какова основная структурная составляющая углеродистых сталей в

равновесном (отожженном) состоянии при комнатной температуре:

23. По каким из перечисленных свойств серые чугуны выгодно отличаются

от углеродистых сталей:

2. антифрикционные свойства

3. литейные свойства

4. обрабатываемость резанием

24. Как изменяется прочность и пластичность стали с повышением температуры отпуска:

1. прочность и пластичность увеличиваются

2. прочность растет, пластичность падает

3. прочность падает, пластичность растет

4. прочность не изменяется, пластичность растет

5. прочность и пластичность уменьшаются

25. Какой из перечисленных сплавов следует использовать для литых деталей

самолетов, переносных приборов и т.п.

1. Что такое наклеп (нагартовка)? Это:

1. упругая деформация

2. пластическое деформирование металла

3. холодная пластическая деформация

4. горячая пластическая деформация

5. упрочнение металла в результате холодной пластической деформации

2. Укажите все кристаллические фазы, присутствующие в железоуглеродистых

3. Какую марку стали следует использовать для изготовления инструмента,

обрабатывающего детали на больших скоростях резания:

4. Какая обработка стальных изделий называется улучшением:

1. закалка + низкий отпуск

3. закалка + высокий отпуск

4. шлифовка поверхности

5. дробеструйная обработка

5. Какой из перечисленных химических элементов обязательно присутствует

6. Какие дефекты кристаллической решетки обеспечивают высокую

4. дислоцированные (междоузельные) атомы

7. Перечислите все типовые структуры металлической основы различных

видов серых чугунов:

4. ледебурит + цементит первичный

8. Какую марку стали следует предпочесть для сварных конструкций,

работающих в агрессивных средах:

9. Какая структура получается при полной закалке доэвтектоидных сталей:

1. мартенсит + цементит вторичный

4. мартенсит + феррит

10. Каково максимально возможное содержание Zn (в %) в однофазных

11. Какое из перечисленных утверждений неверно? Холодная пластическая деформация:

1. повышает прочность металла

2. повышает электросопротивление

3. снижает пластичность

4. повышает ударную вязкость

5. повышает твердость

12. Наличием какой фазы в структуре серые чугуны отличаются от белых

13. Что такое теплостойкость сплава:

1. способность выдерживать высокие температуры

2. способность не изменять размеры изделия при нагревании

3. способность сохранять высокую твердость при длительном нагревании

4. способность не окисляться при высоких температурах

14. Какая структура обеспечивает максимальную твердость доэвтектоидной

3. мартенсит отпуска

15. Какие две операции и в какой последовательности используются для

эффективного упрочнения сплавов типа дуралюмин:

4. обработка холодом

16. Какой материал следует использовать для обшивки самолетов:

2. углеродистая сталь

3. высокопрочный чугун

17. Укажите фазы, из которых формируется равновесная структура

углеродистых сталей и белых чугунов при нормальных температурах:

18. Укажите, какую структуру должна иметь сталь У12 после грамотно

1. перлит + цементит вторичный (П+Ц II)

19. Измерение какого механического свойства используется обычно для

контроля качества термической обработки:

4. ударная вязкость

20. Какой из перечисленных сплавов успешно используется в качестве

подшипникового (антифрикционного) материала:

21. В чем причина роста твердости сталей в равновесном (отожженном)

состоянии при увеличении содержания в них углерода:

1. уменьшается размер зерна

2. увеличивается наклеп

3. в структуре появляется ледебурит

4. возрастает количество цементита в структуре

5. при большом количестве углерода в структуре появляется мартенсит

22. Какой из перечисленных материалов обладает наибольшей пластичностью:

1. эвтектоидная сталь

2. доэвтектоидная сталь

3. заэвтектоидная сталь

4. доэвтектический белый чугун

5. техническое железо

23. Какой химический элемент (и в каком количестве) делает сталь

24. Расположите необходимые операции обработки стальных шестерен

в правильной последовательности:

25. Укажите два наиболее важных достоинства сплавов типа дуралюмин,

обусловивших их широкое применение в качестве конструкционных

1. высокая прочность

2. высокая твердость

3. хорошая ударная вязкость

4. высокая удельная прочность

5. коррозионная стойкость

(ПО1): 4 (высокая пластичность)

ПО3: 5 (высокая теплостойкость)

ПО4: 4 (закалка +отпуск) т.к. обеспечивает оптимальное сочетание прочности, твердости и пластичности, ударной вязкости.

ПО5: 1 (гетерогенная структура) — такая структура, состоящая из мягких и твердых структурных составляющих, обеспечивает хорошее удержание смазки в зоне трения.

ПО6: 4 (ударная вязкость)

ПО7: 5 (длительный отжиг отливок из белого чугуна)

ПО8: 4 (40Х13) ПО9: 3 (рекристаллизационный отжиг) ПО10: 2 (АМц) ПО11: 4 (рекристаллизация) ПО12: 3 (придание графитным включениям шаровидной формы) ПО13: 1 (сталь 08 с минимальным содержанием углерода) ПО14: 5 (сорбит отпуска или зернистый сорбит) ПО15: 4 (естественное старение) ПО16: 3 (объемноцентрированная кубическая ) ПО17: 2 (шаровидный Г + П — высокопрочный чугун на перлитной основе) ПО18: 3 (железо) ПО19: 2 — аустенит, т.к. в результате закалки он превращается в мартенсит, обеспечивающий максимальную твердость, что является целью закалки. ПО20: 1 (однофазную ) ПО21: 3 (твердость растет, пластичность падает) ПО22: 3 (перлит) ПО23: по всем, кроме 5 (прочность) ПО24: 3 (прочность падает, пластичность растет) ПО25: 4 (силумин — литейный Al — сплав)

Правильный ответ II ПО1: 5 (упрочнение металла в результате холодной пластической деформации) ПО2: 2, 3, 5 (феррит, цементит, аустенит) ПО3: 4 (Р6М5) ПО4: 3 (закалка + высокий отпуск) ПО5: 3 (Zn) ПО6: 2 (дислокации) ПО7: 1, 3, 5, (феррит, феррит + перлит, перлит) ПО8: 3 (12Х18Н10Т) ПО9: 2 (мартенсит) получаемый в результате закалки стали. ПО10: 4 (39 % Zn) ПО11: 4 (повышает ударную вязкость) ПО12: 2 (графит) ПО13: 3 (способность сохранять высокую твердость при длительном нагревании) ПО14: 4 (мартенсит) ПО15: 3, 5 (закалка + старение) ПО16: 4 — дуралюмин, т.к. он обладает высокой удельной прочностью (отношение прочности к удельному весу), хорошей коррозионной стойкостью и деформируемостью. ПО17: 2, 3 (феррит и цементит) ПО18: 4 (М + Ц II) ПО19: 2 (твердость) ПО20: 3 (БрС30 — свинцовая бронза) ПО21:4 (возрастает количество цементита в структуре) ПО22: 5 (техническое железо) ПО23: 3 (Cr в количестве  13%) ПО24: 2,1,5 (цементация — закалка — низкий отпуск) ПО25: 4.5 (высокая удельная прочность и коррозионная стойкость)

Источник

Общие сведения об обработке металлов давлением

Вопросы:

1. Сущность обработки металлов давлением, ее основ­ные виды.

2. Холодная и горячая обработка давлением. Обрабаты­ваемые материалы.

3. Преимущества перед литейным про­изводством и обработкой резанием.

1. Обработка давлением основана на способности металлов необратимо изменять свою форму без разрушения под действием внешних сил. Она обеспечивает получение заготовок для производства деталей, а в некоторых случаях и самих деталей требуемых форм и размеров с необходимыми механическими и физическими свойствами.

Обработка давлением – прогрессивный, экономичный и высокопроизводительный способ металлообработки, развивающийся в направлении максимального приближения форм и размеров заготовки к форме и размерам детали, что обеспечивает лучшее использование металла, сокращение трудоёмкости последующей обработки резанием и уменьшением себестоимости продукции.

При производстве металлических изделий широко применяют обработку металлов давлением как в горячем состоянии, так и в холодном. Основными способами обработки металлов давлением являются прокатка, волочение, прессование, ковка и штамповка.

Прокатка – один из важных способов обработки давлением, которым обрабатывается более 75% выплавляемой стали.

Прокатка осуществляется захватом заготовки 2 (рис. 22, а) и деформации ее между вращающимися в разные стороны валками 1 прокатного стана; при этом толщина заготовки уменьшается, а длина и ширина увеличиваются. Валки имеют гладкую поверхность для прокатки листов или вырезанные ручьи, составляющие калиб­ры, для получения круглой или квадратной полосы, рельсов и т. д.

Волочение – процесс, при котором заготовка 2 (рис. 22, б) протягивается на волочильном стане через отверстие инструмен­та 1, называемого волокой; при этом поперечное сечение заготовки уменьшается; а длина ее увеличивается.

Рис. 22 Схемы основных способов обработки металлов давлением:

а – прокатка; б – волочение; в – прессование; г – ковка; д – объ­емная штамповка; е – листовая штамповка

Прессование представляет собой выдавливание заготовки 4 (рис. 22, в), помещенной в специальный цилиндр – контейнер 3,через отверстие матрицы 5, удерживаемой матрицедержателем 6;выдавливание производят при помощи пресс – шайбы 2 и пуансона 1. В зависимости от формы и размеров отверстия матрицы получают разнообразные изделия.

Ковка металла заключается в обжатии заготовки 2 (рис. 22, г) между верхним 1 и нижним 3 бойками молота с применением раз­нообразного инструмента. Свободной ковкой получают поковки раз­личных размеров простой или сложной формы на молотах или прессах.

Штамповка – процесс деформации металла в штампах, форма и размеры внутренней полости которых определяют форму и разме­ры получаемой поковки. Различают объемную и листовую штам­повку.

При объемной штамповке (рис. 22, д) на горячештамповочных молотах и прессах заготовка 2 деформируется в штампе 1. Листовая штамповка (рис. 22, е) осуществляется на холодноштамповочных прессах. При помощи пуансона 1, прижима 2, матрицы 3 листовая заготовка 4 превращается в изделие.

2. Различают горячую и холодную обработки металлов давлением.

Горячая обработка металлов давлением характеризуется явлениями возврата и рекристаллизации, отсутствием упрочнения (наклёпа); механические и физико-химические свойства металла изменяются сравнительно мало. Пластическая деформация не создаёт полосчатости (неравномерности) микроструктуры, но приводит к образованию полосчатости макроструктуры у литых заготовок (слитков) или к изменению направления волокон макроструктуры (прядей неметаллических включений) при обработке металлов давлением заготовок, полученных прокаткой, прессованием и волочением. Полосчатость макроструктуры создаёт анизотропию механических свойств, при которой свойства материала вдоль волокон обычно лучше его свойств в поперечном направлении.

При холодной обработке металлов давлением процесс пластической деформации сопровождается упрочнением, которое изменяет механические и физико-химические характеристики металла, создаёт полосчатость микроструктуры и также изменяет направление волокон макроструктуры. При холодной обработке металлов давлением возникает текстура, создающая анизотропию не только механических, но и физико-химических свойств металла. Используя влияние обработки металлов давлением на свойства металла, можно изготавливать детали с наилучшими свойствами при минимальной массе.

Для получения заготовок обработкой давлением используют различные деформируемые материалы: углеродистые, легированные и высоколегированные стали, жаропрочные сплавы, сплавы на основе алюминия, меди, магния, титана, никеля и др.

Исходными заготовками для обработки металлов дав­лением являются плоские и круглые слитки разных раз­меров и массы из стали и цветных сплавов.

До обработки давлением слитки подвергают механи­ческой обработке, которая заключается в отрезке при­быльной и донной частей и очистке поверхности от ли­тейных пороков.

Размеры и масса слитков зависят от их назначения. Цилиндрические слитки предназначаются для изготовле­ния прутков, профилей и труб. Их получают главным об­разом методом непрерывного литья. Плоские слитки при­меняют для изготовления различных поковок, листов, лент, полос и т. п.

3. Существенные преимущества обработки металлов давлением по сравнению с литейным производством и обработкой резанием – возможность значительного уменьшения отхода металла, а также повышения производительности труда, поскольку в результате однократного приложения усилия можно значительно изменить форму и размеры деформируемой заготовки. Кроме того, пластическая деформация сопровождается изменением физико-механических свойств металла заготовки, что можно использовать для получения деталей с наилучшими эксплуатационными свойствами (прочностью, жесткостью, высокой износостойкостью и т. д.) при наименьшей их массе.

Эти и другие преимущества обработки металлов давлением (отмеченные ниже) способствуют неуклонному росту ее удельного веса в металлообработке. Совершенствование технологических процессов обработки металлов давлением, а также применяемого оборудования позволяет расширять номенклатуру деталей, изготовляемых обработкой давлением, увеличивать диапазон деталей по массе и размерам, а также повышать точность размеров полуфабрикатов, получаемых обработкой металлов давлением.

Источник