Прессованный и катаный материал

В процессе деформации прокаткой или прессованием разрушается литая структура, изменяется форма и размеры зерен. Они становятся мельче и вытягиваются в направлении наибольшего течения металла (наибольшей главной деформации). Одновременно вытягивается и межзёренное вещество. В результате металл получает волокнистую макроструктуру.

Вместе с тем в первоначальный период деформации несколько (доли процента) повышается плотность литого металла вследствие уничтожения имеющихся в нем пустот. Кроме того, благоприятно влияет раздробление включений на границах зерен. Указанные явления, происходящие в металле при деформации, в общем, благоприятно влияют на его качество.

Однако в деформированном металле возникает анизотропия механических свойств, выражающаяся в их векториальности (направленности). Механические качества, особенно характеристика пластичности, вдоль волокон выше, чем поперек.

Кроме того, при прессовании и прокатке в металле могут возникнуть дефекты, свойственные именно этим процессам, которые отрицательно влияют на проведение процесса ковки и штамповки и на качество поковок.

В прессованном металле внутри прутков встречаются несплошности вследствие втягивания в толщу прутка окисленной или загрязненной поверхности слитка или попадания газов. Несплошность может образоваться также при значительной неравномерности нагрева слитка перед прессованием. В случае неправильного проведения гомогенизации слитка в прутке обнаруживаются ликвационные включения.

Исследования прессованных прутков часто показывают неравномерность структуры и механических свойств, как в поперечном сечении, так и по длине прутка. Например, в прутках из алюминиевого сплава  в периферийных слоях предел прочности может быть почти на 30% ниже, чем у оси прутка. Как правило, металл образцов, взятых ближе к заднему концу прутка, отличается большей прочностью. Причинами этих недостатков, кроме неравномерности нагрева слитка, являются его подстуживание в контейнере и значительная неравномерность течения металла, особенно при прямом прессовании без смазки.

Так же наблюдается  различная деформация ячеек координатной сетки, отражающая неравномерность деформации металла в прессованном прутке, что способствует развитию остаточных напряжений.

При охлаждении слитка к концу прессования зерно металла в прутке становится мельче.

Изменение температуры прессования влияет на структуру,  следовательно, и на показатели механических свойств по длине прутка. Например, у бронзы марки Бр. АЖМцЮ-3-1,5 при начальной, температуре прессования 870° С предел прочности металла передней части прутка 60,5 кг/мм2, относительное удлинение — 26,1 %, а в конечной части того лее прутка вследствие понижения температуры прессования предел прочности выше, т. е. 68,7 кг/мм2, а относительное удлинение — 13,0%, т. е. в 2 раза меньше.

Крупным недостатком прессованного катаного и кованого металла является так называемый шиферный излом (слоистая структура поверхности излома). Такая структура у латуней и сплавов на магниевой и алюминиевой основах снижает качество изделия; особенно снижается относительное удлинение в поперечном направлении (по отношению к волокнам). Причиной шиферного излома считают газовую и усадочную пористость, а также шлаковые включения и химическую неоднородность слитка — ликвацию.

Вредность этого дефекта усугубляется тем, что он не устраняется ковкой и отжигом.

Расчет точных размеров кузнечной заготовки из прессованного металла затрудняется из-за неравномерности поперечных размеров по длине прутка. В частности, у прутков из латуни  в начале прессования на одной четверти длины диаметр прутка уменьшается, а затем увеличивается до конца прессования. В случае применения конической матрицы наибольшие уменьшения диаметра прутка составляют 0,8—1,2% от диаметра отверстия матрицы.

Особенностью прессованных прутков из алюминиевых сплавов является наличие прессэффекта, т. е. повышенной прочности и пониженной пластичности металла в продольном направлении по сравнению с прутками, полученными другими способами обработки давлением, например прокаткой.

В прессованных прутках из магниевых сплавов при высоких степенях деформации (96—-99%) анизотропия по пределу прочности становится минимальной с возрастанием абсолютных величин показателей механических свойств вдоль и поперек волокон. Получению таких результатов благоприятствуют уменьшение неравномерности деформации и получаемая мелкозернистая структура металла.

Катаные заготовки так же, как и прессованные, имеют волокнистую макроструктуру и анизотропию механических свойств вдоль и поперек волокон. Однако в катаных прутках отсутствуют специфические, свойственные прессованию, дефекты (например, затягивание поверхностных слоев слитка в толщу прутка) и макроструктура их значительно более равномерна, однако и при прокатке полной ее равномерности достичь не удается.

Наибольший номинальный диаметр круглых прессованных прутков и заготовок по этому ГОСТу установлен 300 мм, а катаных — 180 мм. Тонкие прутки (диаметр 5 – 10 мм) немерные выпускают длиной до 6 м, а толстые (диаметр 150 мм и более) — до 3 м.

Основной сортамент прутков из магниевых сплавов установлен ГОСТ 1945—59. Наибольший номинальный диаметр круглых прутков по ГОСТу составляет 300 мм, при длине 3 м.

Сортамент латунных прессованных круглых, квадратных и шестигранных прутков регламентирован ГОСТ 2060—60, а бронзовых — ГОСТ 1628—60. Наибольший диаметр прутка предусмотрен 160 мм и длина 3 м.

Кованые и прессованные заготовки из титановых сплавов поставляют по техническим условиям.

13 Октябрь 2012 Опубликовано в Мастер-класс

Комментирование закрыто.