Термомеханический режим ковки

Основными факторами, определяющими термомеханический режим ковки и штамповки, являются температура, степень и скорость деформации и вид напряженного состояния  в процессе обработки.

В большинстве случаев заготовки перед ковкой или штамповкой подвергают нагреву. Повышение температуры металла в определенном интервале увеличивает подвижность атомов и пластичность металла, уменьшает прочность межкристаллитных прослоек и снижает его сопротивление деформированию. Для обеспечения оптимальных условий обработки и получения качественных поковок необходима определенная температура, как начала, так и окончания ковки и штамповки. Интервал температур, в пределах которого следует вести обработку, носит название температурного интервала ковки (штамповки). Оптимальные температуры начала и конца обработки, а также и величина температурного интервала различны для разных металлов и сплавов.

С повышением температуры прочность металлов и сплавов, начиная с некоторых определенных температур, как правило, непрерывно снижается. Наибольшая пластичность металлов и сплавов бывает при температурах рекристаллизации. Однако при температурах, приближающихся к температуре плавления, наблюдается резкое снижение пластичности, являющееся результатом роста зерна, с последующим пережогом (окислением границ зерна непосредственно вблизи температуры плавления). Снижение пластичности наблюдается также в отдельных температурных зонах (зоны хрупкости), например, в области температур, при которых возможны фазовые превращения, явления старения, неполное протекание процесса рекристаллизации и т. п.

При деформации металла одновременно могут протекать взаимно противоположные процессы: упрочнения и разупрочнения (возврат и рекристаллизация). Эти процессы протекают с определенными скоростями, зависящими от условий деформации (температуры, скорости и степени деформации, природы металла). В зависимости от того, какой из процессов будет преобладающим, результаты деформации будут различны.

Существует четыре основных вида процессов деформации: с полным разупрочнением (горячую), с неполным разупрочнением (неполную горячую), с полным упрочнением (холодную) и с неполным упрочнением (неполную холодную).

При деформации с полным разупрочнением процесс деформирования протекает и заканчивается при температуре металла, превышающей температуру начала рекристаллизации в  большей степени, чем больше скорость деформации. В результате металл приобретает равноосную неориентированную микроструктуру при отсутствии каких-либо следов упрочнения.

Деформация с неполным разупрочнением возникает при температурно-скоростных условиях (температура деформации, мало превышающая температуру рекристаллизации, повышенная скорость деформации), при которых процесс рекристаллизации полностью не завершается. При этом образуется неоднородная структура, состоящая из рекристаллизованных и нерекристаллизованных зерен. Такой металл отличается пониженными показателями механических свойств. Поэтому в практике деформации с неполным упрочнением следует всемерно избегать. Этот вид деформации легко возникает в сплавах, отличающихся малой скоростью рекристаллизации, например в некоторых алюминиевых и магниевых сплавах, представляющих собой многофазные метастабильные системы.

При деформации с полным упрочнением разупрочняющие процессы (рекристаллизация и возврат)’ не протекают вовсе. Таким образом, температура деформации в этом случае ниже температуры рекристаллизации. Деформированный металл обладает всеми признаками холодного наклепа.

Процесс деформации с неполным упрочнением протекает при температурах металла, более низких, чем температура рекристаллизации, но превышающих температуру начала возврата. В результате последнего пластические свойства металла повышаются, а прочностные несколько снижаются. При возврате в известной мере восстанавливается искажение кристаллической решетки и частично снимаются остаточные напряжения.

При установлении режима обработки необходимо учитывать значение степени деформации металла, допускаемой пластическими свойствами сплава в данных условиях обработки. Допустимые степени деформации меньше для литого и крупнозернистого металла, для металла, находящегося в многофазном состоянии и для металла с гексагональной кристаллической решеткой.

Большие степени деформации допустимы для металла, предварительно деформированного, мелкозернистого, металла в однофазном состоянии, а также с кубической гранецептрированной кристаллической решеткой. Возрастанию степени деформации обязательно сопутствует рост теплового эффекта, т. е. увеличение количества тепла, выделяющегося при деформации. Для качества получаемых поковок, кроме того, весьма важно, чтобы величина осуществляемой степени деформации, особенно на последнем переходе, не совпадала с ее критическим значением, соответствующим данной температуре по диаграмме рекристаллизации,  а была бы больше или меньше. В случае деформирования с критическими степенями деформации происходит интенсивный рост зерна и металл получит неоднородную по величине зерен крупнозернистую структуру, вредно отражающуюся на качестве поковок.

24 Май 2011 Опубликовано в Мастер-класс

Комментирование закрыто.