Свойства материала заготовок

Способ изготовления заготовки выбирают с учетом ее последующей обработки на основе технико‐экономического анализа. На выбор способа влияют марка материала, размеры и конфигурация детали, требуемая точность размеров и качество поверхностей заготовки, объем выпуска, тип производства, характер последующей механической и других видов обработки заготовки.

Разные процессы получения заготовок приводят к разным свойствам их материала. Структура и размер зерен материала отливки зависит от многих факторов: количества и свойства примесей в чистом металле или легирующих элементов в сплаве, температуры разливки, скорости охлаждения при кристаллизации, а также конфигурации, температуры, теплопроводности, состояния внутренних поверхностей литейной формы.

Свойства материала литой заготовки во многом зависят от ее конструкции. Конструкция отливки должна создавать возможность одновременного или последовательно направленного затвердевания ее частей. В первом случае желательна равномерность сечений стенок, а во втором – постепенное увеличение массивности стенок в предполагаемом направлении затвердевания металла. Неравномерное охлаждение различных частей отливки, сопротивление формы и стержней свободной усадке металла могут привести к образованию трещин, усадочных раковин и остаточных напряжений. В тонких местах стенок чугунных отливок при быстром охлаждении происходит отбел поверхностей.

Пластическое деформирование металла также сопровождается изменением его физико‐механических свойств. При начальной горячей обработке давлением (прокатка, ковка) литых слитков металла происходит деформирование его дендритной структуры, зерна металла вытягиваются и его механические свойства в продольном и поперечном направлениях становятся различными. Прочность заготовки снижается. Из‐за неоднородности деформаций в объеме металла различны изменения плотности, что служит причиной появления остаточных напряжений.

При пластическом деформировании большое значение имеет температура нагрева металла. Нарушение теплового режима может привести к образованию трещин, крупнозернистой дефектной структуре (перегретая сталь) и к неисправимому браку – пережогу (оплавлению и окислению металла по границам зерен).

Если деформирование осуществляется без предварительного нагрева, в металле возникают остаточные напряжения, отдельные кристаллы повреждаются и частично разрушаются. В результате этих явлений металл приобретает наклеп. Наклеп затрудняет пластическое деформирование и возрастает с увеличением степени деформации. Достигнув определенной стадии наклепа, металл перестает пластически деформироваться и разрушается.

Для технологического процесса изготовления детали из заготовки большое значение имеют технологические свойства ее материала, в частности обрабатываемость резанием.

Обрабатываемость резанием, т.е. способность поддаваться обработке резанием, зависит от химического состава материала заготовки, его структуры, зернистости, а также от свойств материала режущего инструмента.

К показателям обрабатываемости резанием относятся следующие: сила резания (момент вращения) по сравнению с эталонным материалом (обычно сталь 45), измеренная при одинаковых режимах обработки;

эффективная мощность, затрачиваемая на резание, по сравнению с эталонным материалом при одинаковых режимах обработки;

склонность к наростообразованию на инструменте при одинаковых условиях обработки;

интенсивность изнашивания инструмента; качество поверхностей (шероховатость, остаточные напряжения в

поверхностном слое), обработанных резанием при одинаковых условиях, и др.

Значения показателей обрабатываемости конструкционного металла данного химического состава и структурного состояния определяются твердостью, пределом прочности и относительным удлинением, коэффициентом трения в паре с инструментальным материалом, свойством изнашивать лезвия инструментов, теплопроводностью и т.д.

Для уменьшения недостатков структуры материала в литых заготовках (особенно в стальном литье), а также в кованых и штампованных заготовках (крупнозернистого строения в результате перегрева и рано законченной ковки, наклепа, остаточных напряжений) заготовки подвергают термической обработке (отжигу и нормализации). В результате термообработки улучшаются механические и технологические свойства материала заготовок.

Поиск по сайту: