2 рк (РК 2 2017)

1) ОД – технологический процесс получения заготовки необходимой формы и размеров за счет пластического деформирования металла в холодном и горячем состоянии.

Прокатное производство – отрасль машиностроения, продукцией которой является профиль.

Кузнечно-прессовое производство – отрасль машиностроения, продукцией которой являются штучные поковки или штамповки.

2) Технологические свойства при ОД: деформируемость – комплекс свойств материала, характеризующий его способность принимать заданную форму под действием внешних сил без разрушения и без сопротивления нагрузке. Количественные показатели: сопротивление металла деформированию – сигма Т и дэльта.

3) Факторы, влияющие на технологические свойства при ОД: 1) хим.состав (чем больше концентрация примесей и легирующих элементов, тем хуже технологические свойства); 2) структура (хар-ся фазовым составом, размером и формой зерен и наличием дефектов); 3) наличие дефектов (с увеличением дефектов, дельта уменьшается); 4) температура сплава (с увеличением температуры технологические свойства улучшаются); 5) скорость и степень деформации (чем больше скорость и степень деформации, тем хуже технологические свойства); 6) напряженное состояние (хар-ся схемой главных напряжений – действуют на трех взаимно перпендикулярных площадках, отсутствуют касательные напряжения), чем больше в пластической деформации играют сжимающие напряжения, тем выше будет реальная пластичность.

4) Влияние скорости и степени деформации: чем больше скорость и степень деформации, тем хуже технологические свойства

5) Влияние напряженного состояния на пластичность деформации: чем больше в пластической деформации играют сжимающие напряжения, тем выше будет реальная пластичность.

6) Влияние температуры на техн.свойства: с увеличением температуры технологические свойства улучшаются.

7)Если внешняя сила такая, что сигма меньше сигма Т, то развиваются упругие деформации. Упругая деформация – обратимая деформация, характеризуется тем, что при снятии нагрузки заготовка приобретает первоначальную форму и размеры. Механизм: при приложении силы атомы смещаются на расстояние меньшее, чем атомы в кристаллической решетке. При снятии нагрузки атомы приобретают первоначальное положение.

8) Если внешняя сила такая, что сигма больше сигма Т, то развиваются пластические деформации. Пластическая деформация – необратимая деформация, хар-ся тем, что при снятии нагрузки заготовка не приобретает первоначальную форму, ее размеры изменяются на величину пласт.деформации. Механизм: скольжение или двойникование. Скольжение – поступательное смещение одной группы атомов относительно другой по разделяющей их плоскости на расстояние, кратное расстоянию между атомами крист.решетки. Двойникование – разворот одной группы атомов относительно другой группы атомов без нарушения связи между атомами.

9) Механизм пластической деформации. Сущностью ПД является сдвиг, в результате которого одна часть кристалла смещается по отношению к другой. Сдвиг происходит за счет движения дислокаций. Существуют две разновидности сдвига: скольжение и двойникование. Деформация скольжением представляет собой смещение атомов в тонких слоях монокристалла по плоскостям скольжения, на которых плотность атомов максимальна. Деформация двойникованием происходит в основном при ударных нагрузках. При этом часть кристалла перестраивается в положение семмитричное по отношению к не деформируемой части. Деформация за счет двойникования всегда меньше, чем скольжения.

10) Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием внешних усилий. Различают упругую деформацию, которая исчезает после снятия нагрузки, и пласти­ческую, которая остается после окончания действия приложен­ных сил.

При пластическом деформировании меняется не только внешняя форма металлического тела, но и его структура, а это влечет за собой изменение механических свойств. Под действием внешних усилий первоначально округлые зерна вытягиваются в направле­нии пластического течения и при больших степенях деформации могут принять форму волокон

При нагреве пластически деформированного металла сообща­емая ему тепловая энергия повышает амплитуду колебаний ато­мов, вследствие чего повышается их диффузионная подвижность. При невысоком нагреве (0, 2 - 0,3 Тпл) за счет активизации процессов самодиффузии происходит перераспределение точечных и линейных дефектов в каждом зерне. Часть из них перемещается на границы зерна, часть аннигилирует, а часть перестраивается, образуя дислокационные стенки, т. е. границы субзерен. Уменьшение общей плотности дефектов строения, снижение внутренних напряжений сопровождается незначительным (на 10 - 15% от наклепанного) снижением прочностных свойств при одновременном повышении пластичности. Заметных изменений микроструктуры при таком нагреве не происходит (рис. 14. 3).

11)При увеличении температуры в холодно-деформируемом металле начинают развиваться разупрочняющие процессы. При нагреве Т=0,25-0,4 Тпл – возврат – уменьшается количество дефектов. При возврате пластичность восстанавливается частично, строчечный характер структуры остается.

12) При увеличении температуры в холодно-деформируемом металле начинают развиваться разупрочняющие процессы. Рекристаллизация – при Т>0,4Тпл – образование и рост более совершенных зерен из деформированных. При рекристаллизации пластичность восстанавливается полностью, строчечный характер исчезает, волокнистый характер остается.

13) В процессе деформирования происходит размножение дислока­ции за счет работы источников Франка-Рида, вследствие чего по­вышается их плотность ρ - суммарная длина дислокации в единице объема (см/см³). Если в отожженном металле плотность дислокации составляет ρ≈10⁶ – 10⁸ см^-2, то в холоднодеформированном при больших степенях деформаций она может дости­гать значения ρ= 10¹² см^-2. При такой плотности дислокациямстановится тесно, они блокируют друг друга и их подвижность многократно снижается. По этой причине снижается пластичность металла и растет его прочность

Рис. 14.2. Влияние пластической деформации на механические свойства сплава АМг5 (при t=20^вС)

Это явление получило название наклеп. При наклепе металл поглощает часть (10-15%) энергии, затраченной на деформирование, становится энергетически более напряженным. Этим объясняется изменение его физических и химических свойств: понижение коррозионной стойкости, повышение электросопротив­ления.

Наклепанный металл термодинамически неустойчив, стремит­ся возвратиться в первоначальное, равновесное состояние, вос­становить свою структуру и свойства. При низких температурах (не более 0,1 Тпл) этот процесс затруднен и наклепанное состо­яние может сохраняться довольно долго.

14) Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием внешних усилий. Различают упругую деформацию, которая исчезает после снятия нагрузки, и пласти­ческую, которая остается после окончания действия приложен­ных сил.

При пластическом деформировании меняется не только внешняя форма металлического тела, но и его структура, а это влечет за собой изменение механических свойств. Под действием внешних усилий первоначально округлые зерна вытягиваются в направле­нии пластического течения и при больших степенях деформации могут принять форму волокон

а б

Рис. 14.1. Структура металла до деформации (а) и после (б)

Происходят изменения и во внутреннем строении каждого зер­на, которое представляет собой совокупность огромного числа элементарных кристаллических ячеек и содержит дефекты кристал­лического строения в виде вакансий, инородных атомов и дисло­кации. Наибольшее влияние на изменения в структуре и свойствах металлов оказывают дислокации. Пластическая деформация осущест­вляется путем скольжения одних атомных плоскостей относительно других, для чего затрачивается энергия внешних сил. Если в плоскости скольжения имеются дислокации, то затраты энергии на деформирование снижаются в десятки раз, т.к. благодаря им перескок огромного числа атомов, находящихся в плоскости скольжения, из своих узлов в соседние совершается не одновре­менно, а последовательно (эффект домино). Пластическое течение в этом случае осуществляется легко, пластичность металла высо­кая. В процессе деформирования происходит размножение дислока­ции за счет работы источников Франка-Рида, вследствие чего по­вышается их плотность ρ - суммарная длина дислокации в единице объема (см/см³).

15) Процесс пластической деформации наиболее удобно изучать на монокристаллах металла. В результате такого изучения установле­но, что процесс деформирования может протекать путем сколь­жения и путем двойникования. Схема изменений в атомно-кристаллической решетке при скольжении приведена на рис. 50, а. При двойниковании (рис. 50, б) перемещение атомов в определенной, ограниченной части монокристалла происходит та­ким образом, что одна часть монокристалла оказывается как бы повернутой по отношению к другой его части, занимая по отноше­нию к ней симметричное положение.

16)Виды пластической деформации: 1) горячая пласт.деф.: хар-ся тем, что упрочнение, полученное при пластическом деформировании, полностью снимается за счет развития процесса рекристаллизации; 2) неполная пласт.деф.: снимается частично за счет развития процесса возврата; 3) холодная пласт.деф.: хар-ся максимальным упрочнением, разупрочняющие процессы не развиваются.

17) Температурный интервал обработки металлов ОД – область температур между началом и окончанием обработки, в которой металл имеет максимальную пластичность, минимальный предел текучести и минимальную склонность к росту зерна. Для каждого сплава имеется свой оптимальный диапазон.

18)Процессы, протекающие при нагреве, отрицательно влияющие на качество металла: 1) перегрев – интенсивный рост зерна, ухудшающий мех.свойства (диапазон 1350-1400 С); 2) пережег – окисление границ зерен, образование трещин, дефект неисправен (диапазон 1400-1450 С).

19) Машиностроительный профиль – длинномерная заготовка, имеющая постоянную или периодически изменяющуюся форму поперечного сечения. Способы изготовления: 1) прокатка – вид Од, при котором заготовка приобретает заданную форму и размеры путем пластического деформирования металла вращающимися волоками; 2) волочение –вид ОД, при котором заготовка приобретает заданную форму и размеры путем протягивания через отверстие в инструменте (волоке) ; 3) прессование - .

20) Прокатка – вид Од, при котором заготовка приобретает заданную форму и размеры путем пластического деформирования металла вращающимися волоками. Самый быстрый, низкая себестоимость, высокая производительность. Увеличение длины – уменьшение поперечного сечения.

21) Продольная прокатка

1) Прокатку осуществляют между двумя приводными валками, вращающимися навстречу друг другу. Иногда к двум горизонтальным добавляют два вертикальных, оси которых расположены в одной вертикальной плоскости. 

2) Движение заготовки поступательное, ее ось перпендикулярна осям валков.

3 ) Длина раската (метры, километры) многократно превышает размеры поперечного сечения (миллиметры).

Способом продольной прокатки получают листы, полосы, сортовые профили, бесшовные трубы и катанку, постоянного и переменного (периодического) сечения. Именно этим способом производят основную массу прокатной продукции из черных и цветных металлов. Процесс прокатки осуществляют в горячем (третий передел) и холодном (четвертый передел) состояниях, применяют в основном в металлургии, реже в машиностроении и металлообработке.

22)  Поперечная прокатка (рис.1.2.). основные признаки: 

1) Прокатку осуществляют между двумя приводными валками, вращающимися в одном и том же направлении.

2) Движение заготовки вращательно-поступательное, ее ось параллельна осям валков.

3) размеры поперечного сечения изделий соизмеримы или меньше длины.

Способом поперечной прокатки получают тела вращения, в основном специального назначения – шары, шестерни, оси, в алы и т.п., которые, по сути, являются готовыми деталями. Поэтому такие станы именуются еще деталепрокатными.

Прокатку осуществляют преимущественно в горячем состоянии и используют в машиностроении, металлообработке и в меньшей мере – в металлургии.

23) Поперечно-винтовая прокатка

Поперечно-винтовая (косая) прокатка. В станах поперечно-винтовой прокатки используют в основном бочкообразные валки (рис.1.3.). Оси валков в плане – параллельны, а на виде сбоку – наклонены к горизонту под углом 4…15^о. Основные признаки:

1) Валки приводные, вращаются в одном направлении.

2) движение заготовки поступательно-вращательное, ее ось параллельна осям валков.

3) длина раската существенно превышает размеры поперечного сечения.

Благодаря наклону и наличию скосов на валках заготовка силами контактного трения втягивается в зев валков и продвигается вдоль их осей. сверху и снизу заготовка удерживается на оси прокатки дисковыми проводками или линейками.

Вследствие поверхностной деформации внутренние слои заготовки разрыхляются, образуя полость. Для придания ей правильной геометрической формы внутрь полости (в очаг деформации) с обратной стороны вводится оправка на жестко закрепленной штанге. Оправка прошивает разрыхленную центральную область заготовки, в результате из нее получают пустотелую гильзу.

Процесс используют в основном в металлургии для получения полых изделий круглой формы из черных и цветных металлов.