Что изменяет обработка давлением
Обработка металлов давлением создаёт форму пластическим течением заготовки под действием инструмента. После снятия нагрузки остаётся необратимое изменение геометрии; упругая часть деформации возвращается. Поэтому размер в нагруженном штампе и размер готовой детали могут различаться. Метод обычно экономит металл по сравнению с обработкой резанием, но обрезка облоя, удаление окалины и последующая механическая обработка всё равно создают отходы.
Ковка, прокатка, прессование, волочение и листовая штамповка отличаются направлением течения, контактом и напряжённым состоянием. Их объединяет необходимость согласовать формоизменение с пластичностью материала и возможностями оборудования. Высокая прочность готовой детали сама по себе не означает хорошую способность исходной заготовки заполнять инструмент.
| Процесс | Основное действие | Что проверяют |
|---|---|---|
| Осадка | Уменьшение высоты, рост поперечного размера | Бочкообразность, устойчивость, трение |
| Прокатка | Обжатие между вращающимися валками | Захват, уширение, толщина |
| Прессование | Выдавливание через отверстие матрицы | Усилие, течение, температура |
| Волочение | Протягивание через волоку | Обжатие, смазка, обрыв |
| Листовая вытяжка | Перераспределение листа в полую форму | Утонение, складки, разрыв |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Баланс объёма
Для плотного металла без разрушения приближённо выполняется V₀ = V₁. Это условие пластической несжимаемости; тепловое расширение, пористость и упругая объёмная деформация здесь не учитываются. В балансе производственной заготовки отдельно добавляют облой, припуски и потери на окисление. Нельзя приравнивать объём готовой детали всему объёму исходного прутка, если материал затем обрезают.
Для идеальной осадки цилиндра πd₀²h₀/4 = πd₁²h₁/4. Исходные размеры d₀ = 50 мм, h₀ = 100 мм, конечная высота h₁ = 60 мм дают d₁ = 50√(100/60) = 64,550 мм. Относительное уменьшение высоты составляет 40%, а модуль логарифмической осевой деформации ln(100/60) = 0,5108. Это разные способы описать одно изменение.
Результат 64,550 мм — диаметр равновеликого идеального цилиндра. При трении реальная заготовка образует бочку, поэтому измеренный максимальный диаметр будет отличаться. Проверка объёма полезна для первого приближения, но не заменяет расчёт течения и эксперимент.
Выбор технологии
Холодная деформация обычно сопровождается накоплением упрочнения; горячая допускает восстановление и рекристаллизацию при соответствующих времени и температуре. Граница между ними не определяется одной температурой в градусах для всех сплавов. Тёплый процесс выбирают как конкретный компромисс между усилием, структурой, окислением и точностью.
Сначала фиксируют марку, состояние поставки, размеры и ориентацию заготовки. Затем назначают переходы, рассчитывают деформации, контактные площади и необходимую энергию. Для предварительного усилия F ≈ p̄A используют среднее контактное давление, а не автоматически предел текучести: трение и стеснение течения повышают нагрузку. МПа равны Н/мм², поэтому площадь в мм² даёт силу в ньютонах.
На пробной партии записывают усилие по ходу, размеры после охлаждения и места появления дефектов. Трещины, складки и недозаполнение требуют проверки конкретного перехода. Изменение смазки, температуры и обжатия одновременно затрудняет поиск причины. Стабильность партии подтверждают по согласованным критериям, а не по удачной первой детали.
Источники и границы применения
- SSAB — Press hardening steels: Производитель: горячая штамповка и закалка конкретного класса сталей; не универсальная ковочная температура.
- Inductotherm — Inductoforge billet heating: Производитель: управление мощностью модулей, профиль поверхность–сердцевина и пирометрическая сортировка.