Лекция 5 (1005567)
Текст из файла
Термомеханический режим ковки и штамповкиОсновные задачи ковкиПреобразование литой структуры в деформированную необходимо для:- получение заданной формы поковки без нарушения сплошности.- получение мелкозернистой структуры поковки.Требования к поковке1. Получение необходимых физико-механических свойств- показатели прочности - σB, σT - МПа- показатели пластичности- относительное удлинениеδ= (l − l ) / l %0δ 5 ⇒ l0 / d 0 = 5;δ10 ⇒ l0 / d 0 = 10; δ 5 > δ10- относительное сужение- ударная вязкость=ψ ( F0 − F ) / F0 %KCV – кДж/м2Ударная вязкость (работа удара, затраченная на излом образца отнесенная кплощади поперечного сечения в месте надреза) – характеризует склонностьметалла к хрупкому разрушению.Термомеханический режим ковки и штамповки2. Характеристики микроструктуры:- распределение свойств внутри поковки- ограничение величины зерна (бальность – стали с баллом 1…5 –крупнозернистые, 6…10 - мелкозернистые)3.
Характеристики макроструктуры- остатки литой структуры- отсутствие несплошности металла- величина и расположение (разрозненные, скопления)неметаллических включений- распределение линий волокнистого строения4. Состояние поверхности поковки после ковки5. Степень совершенства формы и размеровТермомеханический режим ковки и штамповкиФакторы, составляющие и определяющиетермомеханический режим1. Температурный режим2. Пластические свойства материала;3.
Степень деформации4. Схема напряженно-деформированного состояния5. Скорость деформацииПластические свойства материалаПластичность – свойство материала необратимо изменять свою форму безнарушения сплошности (термин относится к материалу)Деформируемость – способность тела необратимо изменять свою формубез нарушения сплошности (термин относится к телу) в данныхусловиях (технологическая пластичность) (заготовки).Термомеханический режим ковки и штамповкиДеформируемость определяется пластичностью, но ей несоответствует.Ресурс пластичности определяется специальными испытаниями наобразцах (относительное удлинение δ, относительное сужение ψ,ударная вязкость KCV, степень деформации в % до появленияпервой трещины).Деформируемость выражается в баллах1 балл – образование нарушений, которые нельзя исправитьремонтом.2 балла – несплошности, устранимые ремонтом, после котороговозможнодеформирование с понижением степенидеформации3 балла – мелкие дефекты, не препятствующие ковке.
Требуютувеличенного допуска.4 балла – мелкие единичные дефекты, не влияющие на процессковки, величина которых меньше припуска5 баллов – ковка происходит без дефектовТермомеханический режим ковки и штамповкиФакторы, оказывающие влияние на пластичность1. Тип кристаллической решетки (количество возможных плоскостей инаправлений скольжения)2.
Химический состав (различные легирующие элементы снижаютпластичность материала в различной степени)3. Структурное состояние (α и γ Fe – аустенит, многофазное) однофазноестроение более пластичен, чем многофазное4. Схема напряженно-деформированного состояния (увеличениегидростатического давления резко увеличивает пластичность)5. Чистота границ зерен (наличие на границах легкоплавких сплавов железа спримесями, уменьшает пластичность)6. Температура – с повышением температуры растет пластичность7. Скорость испытаний – с увеличением скорости испытаний пластичностьуменьшаетсяТермомеханический режим ковки и штамповкиВнешние факторы, влияющие на деформируемость1.
Масштабный фактор2. Трение3. Скорость деформацииПонятие ковкости и критерии ковкостиКовкость отражает деформационную способность материала.Совокупность влияния двух факторов – прочности и пластичности.Критерий ковкости:По значению критерияковкости ипятибалльной шкалеопределяютспособность металлови сплавов к ковке иобъемной штамповке:Kψ = ψ / σ BБаллKψ, %/МПаКовкость1<0.01Не куется20.01 – 0.3Низкая30.31 – 0.8Удовлетворительная40.81 – 2Хорошая5>2ОтличнаяТермомеханический режим ковки и штамповкиКовкость зависит от температурыМарка сталиKψ, %/МПа, при t °C7008001000Легированнаяаустенитная12Х18Н90,350,571,55ВысоколегированнаяХН35ВТЮ0,050,020,94Обычная стальСталь450,560,851,96Термомеханический режим ковки и штамповкиТемпературные режимы ковкиТермический цикл ковки и штамповки состоит из трех этапов:- Нагрева металла перед ковкой или штамповкой;- Остывания металла в процессе выполнения технологическихопераций ОД (при одновременном переходе энергиидеформации в тепловую);- Охлаждения металла по окончании процесса ковки илиштамповки;Одна из главных задач при разработке термического режима ковкисостоит в определении соответствующего температурного интервала,т.е.
температуры начала и окончания обработки металла.Температурный интервал ковкиВерхний предел - максимальная температура нагрева металла в печи,всегда выше, чем температура начала ковки, поскольку необходимовремя на перенос слитка от печи к ковочному агрегатуНижний предел – температуру окончания ковки, температураповерхности поковки в момент последнего хода пресса или удара молотаТермомеханический режим ковки и штамповкиТемпературный интервал ковки зависит от факторов:1. Химический состав стали (сплава).
Чем сложней химический состав,тем уже интервал.2. Структуры металла (литая или деформированная). Перегревметалла с литой структурой сложен, а с деформированной –возможен3. Скорости деформирования. При ковке на молоте температурныйинтервал может быть уже, т. к. потеря тепла в инструмент иокружающую среду меньше, чем на прессе, благодаря менеепродолжительному контакту.4. Степени деформации. Связано с размерами зерен. Выбор t и εследует вести с учетом диаграммы рекристаллизации.5.
Схемы напряженного состояния. Для протяжки в плоских бойках, гдепреобладают растягивающие напряжения, температура нагревадолжна быть выше, чем для протяжки в вырезных бойках, гдепреобладают сжимающие напряжения.6.Массы поковки. С увеличением массы поковки уменьшаетсяотношение свободной поверхности к объему заготовки, чтоуменьшает относительные потери тепла в окружающую среду.Термомеханический режим ковки и штамповкиРазличают интервалы ковки:- допустимый- рациональныйДопустимый интервал - универсальная характеристика стали (сплава)т.е. химического состава и не зависит от остальных факторов.Устанавливают по результатам исследования на образцахмеханических свойств материала при различныхтемпературах, исследования рекристаллизации металла ианализа диаграммы состояния материала.Рациональный интервал устанавливают на основе допустимогоинтервала и опыта освоения технологического процессаковки конкретной деталив конкретных условиях данногокузнечного цеха.Термомеханический режим ковки и штамповкиРассмотрим общие принципы определения температурного интервалаковки сталей на основе анализа диаграммы состояния Fe-C (т.н.стальной угол).Верхний предел интервала ковки определяется отсутствием в металлеявлений перегрева и пережога.III-III – линия пережога.
При температуре пережога происходитокисление и оплавление границ зерен.II-II – линия перегрева, который характеризуется значительным ростомзерна. Некоторые стали с крупнозернистой структурой поддаютсяковке (зерна измельчаются). Но в общем случае температура началаковки должна лежать ниже температуры перегрева.I-I – линия начала ковки, лежит на 150-200 градусов ниже линиисолидуса – линии, выше которой появляется жидкая фаза (верхнийпредел интервала ковки).Термомеханический режим ковки и штамповкиДиаграмма железо-углерод (стальной угол)1539IIIIIIЖЖ+А1147АIV911V727А+ЦIIА+ФIIIIIIVIIIVФ+ПVIП+ЦII0.82.14Feα − до 911°С с ОЦКрешеткойFeγ - 911…1392°С с ГЦКрешеткойФеррит – твердыйраствор внедренияуглерода в Feα,твердость имеханические свойстваблизки свойствамтехнически чистогожелеза.Аустенит – твердыйраствор внедренияуглерода в Feγ,пластичен, имеет низкиезначение пределапрочности и твердости(HB≈170…220)Цементит – химическоесоединение карбиджелеза Fe3C.Содержание углерода –6.67%Термомеханический режим ковки и штамповкиРекристаллизацией называется процесс образования и роста новыхзерен при нагреве наклепанного металла.Первичная Р.
– образование зародышей и рост новых зерен.Заканчивается полной заменой старых деформированных зеренновыми.Собирательная – рост зерен. Одни зерна растут за счет других.Имеет очень высокую твердость (HB≈800), хрупкий. Вторичный Ц. –образуется путем избыточного углерода из решетки аустенита приохлаждении и соединение этого выделившегося углерода с железом.Графит – углерод, находящийся в свободном виде. Мягок. Кристаллыграфита имеют сложную форму в виде лепестков, выходящих изодного центра.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
