Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (514588), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Врезультате наклепа уменьшается сопротивление коррозии, повышается электросопротивление, ухудшается деформируемость иобрабатываемость заготовки режущим инструментом.При деформации заготовки возможно ее разрушение, под которым понимают процесс зарождения и развития в поликристаллическом теле трещин, приводящих к разделению ее на части.Возникновение микротрещин чаще происходит благодаря скоплению движущихся дислокаций перед препятствиями (границамизерен, межфазными границами и т. п.).Работа, совершаемая под действием внешних сил, в соответствиис первым законом термодинамики, идет на изменение внутреннейэнергии системы и на выделение теплоты в процессе пластическойдеформации заготовки. Изменение внутренней энергии твердого телапроисходит в результате образования и накопления энергии дефектов(дислокация, вакансия и др.), образовавшихся при пластической деформации.
Состояние наклепа металла термодинамически неустойчиво, из него он стремится перейти в более устойчивое. Процесс восстановления структуры активизируется при нагреве.Повышение температуры заготовки увеличивает подвижностьатомов, и при достижении определенной температуры образуютсяновые (чаще всего равноосные) зерна вместо ориентированнойволокнистой микроструктуры (текстуры обработки). Это явлениеназывают рекристаллизацией обработки, или первичной рекристаллизацией. В результате наклеп практически полностью снимается и свойства материала заготовки приближаются к исходным.606.3. Влияние условий деформирования на технологическиепроцессы обработки заготовок давлением и резаниемВ зависимости от соотношения температурно-скоростных условий деформирования и температуры рекристаллизации материала заготовки различают холодную и горячую деформации.Холодной деформацией называют такую, которую проводятпри температуре ниже температуры рекристаллизации.
Поэтомухолодная деформация сопровождается наклепом (упрочнением)металла заготовки.Деформацию называют горячей в том случае, если ее проводят при температуре выше температуры рекристаллизации дляполучения полностью рекристаллизованной структуры. В процессе горячей деформации также происходит наклеп, которыйполностью снимается рекристаллизацией, протекающей притемпературе обработки и последующем охлаждении. Процессрекристаллизации, происходящий в период деформации, называют динамическим.
Горячую деформацию в зависимости отсостава сплава и скорости деформации обычно проводят притемпературе Т = (0,7…0,75)Тпл, а для технически чистых металлов – при Т ≈ 0,4 Тпл.При горячей деформации заготовок сопротивление деформированию примерно в 10 раз меньше, чем при холодной. Пластичность металла возрастает при нагреве, поэтом горячую обработкудавлением применяют для изготовления крупных изделий и придеформации высокопрочных малопластичных материалов.Каждый металл и сплав имеет свой строго определенный температурный интервал горячей обработки давлением.
Максимальную температуру следует назначать такой, чтобы не было перегрева (резкого увеличения размера зерен) и пережога (расплавленияи окисления границ зерен).В результате обработки давлением слитков неметаллические включения, располагающиеся по границам кристаллитов, вытягиваются ввиде волокон по направлению наиболее интенсивного течения металла. Эти волокна после травлениявидны невооруженным глазом, поэтому макроструктуру таких сплавов Рис. 6.3. Макроструктура металназывают волокнистой (рис.
6.3). ла после обработки давлением61Полученная в результате обработки давлением волокнистая макроструктура не может быть изменена последующей термической обработкой.Изделия с явно выраженной волокнистой макроструктурой даже после горячей обработки давлением характеризуются анизотропией (векториальностью) механических свойств.
При этом показатели пластичности вдоль волокон выше, чем поперек. Поэтомупри изготовлении детали желательно предусмотреть благоприятное с точки зрения ее эксплуатации расположение волокон. Так,наибольшие растягивающие напряжения, возникающие в деталях впроцессе работы, должны быть направлены вдоль волокон, а еслидетали работают на срез, то желательно, чтобы перерезывающиесилы действовали поперек волокон.В процессе механической обработки заготовок резанием,как и при обработке давлением, имеет место сложное напряженное состояние.
Стружкообразование при резании металлов является процессом локализованной пластической деформации, доведенной по плоскости сдвига, до состояния, близкого к разрушению.Результатом упругого и пластического деформирования обрабатываемой заготовки режущим инструментом является наклеп(упрочнение) поверхностного слоя. При этом в процессе резания вповерхностном слое возникают напряжения растяжения или сжатия. Напряжения растяжения снижают предел выносливости металла заготовки, так как они приводят к появлению микротрещинв поверхностном слое при работе детали.Неравномерное изменение остаточных напряжений искажаетгеометрическую форму обрабатываемых поверхностей, снижаетточность их взаимного расположения и размеров. Следовательно,окончательную обработку поверхностей заготовок следует веститаким образом, чтобы остаточные напряжения отсутствовали илибыли минимальными.
Целесообразно при механической обработкеобеспечивать возникновение напряжений сжатия, которые способствуют увеличению долговечности деталей машин.6.4. Общие закономерности формирования сварных соединенийв твердом состоянии и получения заготовокметодами порошковой металлургииПри сварке на соединяемых поверхностях заготовок и в прилегающих объемах металла, как правило, протекают следующие62процессы: пластическая деформация, диффузия, упрочнение, рекристаллизация, формирование и разрушение оксидных пленок идр.
Скорость образования сварных соединений определяется кинетикой процессов образования физического контакта и химическоговзаимодействия в объеме соединяемых элементов.Физический контакт обеспечивается пластической деформацией микронеровностей на соединяемых поверхностях (рис. 6.4, а).Сглаживанию поверхностей может способствовать поверхностнаядиффузия и другие процессы, не связанные с действием внешнихсил (рис. 6.4, б). Скорость химического взаимодействия (образования связей) в основном зависит от скорости создания активныхцентров на сближаемых поверхностях и диффузионных процессовв зоне сварки (рис.
6.4, в).гвбаРис. 6.4. Процесс постепенного формирования сварного соединенияоднородных заготовок при сварке давлением (в твердом состоянии)В том случае, если длительность и температура процесса сварки в твердом состоянии достаточны для интенсивного развитиядиффузионных процессов, в зоне соединения образуются общиезерна или новые фазы. При сварке однородных элементов критерием окончания процесса может служить рекристаллизация, при63водящая к образованию общих зерен в зоне контакта (рис. 6.4, г).Для получения соединений разнородных металлов необходимостьразвития или ограничения диффузии определяется свойствами образующихся фаз в зоне контакта.Для получения высокоплотных изделий непосредственно изметаллических порошков необходимо осуществлять деформациюв условиях, при которых в заготовке происходят сдвиги междучастицами (рис. 6.5, а, б).
Хрупкие пленки при растяжении лопаются, и в трещины выходят неокисленные объемы металла, которые участвуют в образовании соединения частиц порошка.абРис. 6.5. Схема объединения структурных элементов порошковой заготовки при уплотнении и спекании:а – сближение; б – соприкосновение;в – начало объединения;г – полное объединение заготовоквгСпекание металлического порошка происходит при температуре Т = (0,7…0,8)Тпл в защитной среде.
Этот процесс сопровождается увеличением поверхности контакта, создания активныхцентров, диффузионными процессами между частицами и соответствующим ростом прочности заготовки (рис. 6.5, в, г). Повышение температуры существенно увеличивает скорость спеканияи, как правило, оказывается эффективнее, чем увеличение ее длительности. После спекания заготовки, полученные методами порошковой металлургии, представляют собой компактные тела,имеющие остаточную пористость.Вопросы для самоконтроля1. Назовите методы получения заготовок с деформированнойструктурой.
Каковы характерные особенности этого вида макроструктуры поковок?2. Какие явления протекают в заготовках при холодной и горячей деформации? Назовите причины, вызывающие анизотропиюсвойств получаемых изделий.3. Сравните значения твердости на торцовой и боковой поверхностях образца после его осадки в условиях горячей деформации.644. Назовите основные процессы, протекающие в заготовках изуглеродистой стали при нагреве на воздухе перед обработкой давлением.
Как определить оптимальный температурный интервалнагрева?5. Объясните механизм деформации монокристалла и поликристаллического тела при обработке давлением.6. Сформулируйте общие закономерности формирования сварных соединений в твердом состоянии и при получении заготовокметодами порошковой металлургии.65Лекция № 7. ВЫБОР МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИКОНСТРУИРУЕМОЙ ДЕТАЛИВ этой лекции рассмотрены технологические возможности основных методов получения заготовок и факторы, определяющие выбор рационального технологического процесса.7.1. Основные принципы выбора метода получения заготовкиОдним из основополагающих принципов выбора метода получения заготовки является обеспечение максимального приближения ее формы, размеров и качества поверхности к анологичнымхарактеристикам получаемой детали.
В этом случае существенносокращается расход металла, объем механической обработки ипроизводственный цикл изготовления детали. Однако при этом взаготовительном производстве увеличиваются расходы на технологическое оборудование и оснастку, их ремонт и обслуживание.Поэтому при выборе метода получения заготовки следует проводить технико-экономический анализ двух этапов производства –заготовительного и механообрабатывающего.Выбор метода получения заготовки должен осуществляться наоснове технического и экономического принципов. В соответствии стехническим принципом выбранный технологический процесс должен полностью обеспечивать выполнение всех требований на изготовление изделия. В соответствии с экономическим принципом изготовление заготовки следует вести с минимальными производственными затратами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
