Пластическая деформация

Восстановление деталей при помо­щи пластической деформации осно­вано на пластичности и способности металлов и сплавов изменять под действием определенной нагрузки свою геометрическую форму без на­рушения целостности.

Процесс деформирования металла при восстановлении деталей основан на тех же законах, на которых базиру­ется обработка металлов давлением при изготовлении заготовок. Разница заключается лишь в том, что при вос­становлении обрабатывается не заго­товка, а готовая деталь с конкретны­ми размерами и формой.

Пластической деформацией вос­станавливают детали, изготовленные из материалов, обладающих пла­стичностью в холодном или нагретом состоянии. Детали, изготовленные из непластичных материалов, а также с малым запасом прочности данным способом не восстанавливаются.

Существуют две разновидности об­работки деталей давлением: холод­ная и горячая. Пластическая (оста­точная) деформация при холодной обработке происходит в результате внутрикристаллических сдвигов ме­талла, требующих приложения боль­ших внешних усилии. При этом в де­формированных слоях металла про­исходит изменение физико-механиче­ских свойств: пластичность металла снижается, предел текучести, предел прочности и твердость повышается. Такие изменения механических свойств и структуры металла назы­вают наклепом (нагартовкой).

Пластическая деформация осуще­ствляется в результате скольжения и двойникования. Механизм движения в кристалле непрерывно образую­щихся новых дислокаций в процессе деформации называют источником Франка-Рида. Двойникование — пе­реориентировка части кристалла от­носительно плоскости двойнйкова­ння в симметричное положение по от­ношению к первой части кристалла.

Так как критическое напряжение сдвига при деформировании двойникованием выше, чем при скольжении, то двойники возникают только тогда, когда скольжение затруднено: в слу­чае деформирования при низкой тем­пературе или при высоких скоростях деформации. При скольжении одна часть кристалла смещается относи­тельной другой под действием каса­тельных напряжений по направлени­ям с наибольшей линейной плотно­стью атомов и по плоскостям с наи­большим межплоскостным расстоя­нием. Причем, способность металла к пластической деформации растет с увеличением числа возможных пло­скостей и направлений скольжения.

Горячая обработка давлением, как указывалось выше, проводится при температурах выше температуры ре­кристаллизации. Для сталей она обычно соответствует температурам 1300 — 1500 К. Но нагрев деталей до этих температур приводит к возник­новению окалины, обезуглерожива­нию поверхностного слоя, коробле­нию деталей. Поэтому для снижения влияния температуры стремятся, чтобы она была минимальной, но до­статочной для деформации детали на требуемый размер. Нагрев деталей до указанных температур целесооб­разен только для значительных пла­стических деформаций. Для углеро­дистых сталей рекомендуется интер­вал температур от 600 до 1000 К. Нагрев до температуры 600 К не увеличи­вает, а снижает пластичность деталей, а нагрев выше' температуры¹ 1000 К приводит к интенсивному образова­нию окалины.

Повышение скорости деформации в общем случае ведет к снижению пластичности и увеличению сопро­тивления деформированию. В усло­виях холодного деформирования вли­яние скорости деформирования не­значительно, в то время как в услови­ях горячего деформирования оно весьма ощутимо

Упрочнение металла в результате пластической деформации называет­ся наклепом, который повышает ха­рактеристики прочности и снижает характеристики пластичности (рис. 6.1). В связи с тем что пластическая деформация приводи. металл в структурно неустойчивое, состояние, нагрев способствует протеканию са­мопроизвольно происходящих про­цессов, возвращающих металл в бо­лее устойчивое структурнее. состоя­ние. Таким образом, процесс измене­ния структуры в результате нагрева металла после холодной пластической деформации называется рекри­сталлизацией. Минимальная темпе­ратура рекристаллизации составля­ет примерно 0,4 от абсолютной темпе­ратуры плавлении.

Пластическая деформация при температурах выше температуры ре­кристаллизации происходит также с образованием сдвигов, но металл де­тали не получает упрочнения в ре­зультате протекания при этих темпе­ратурах процесса рекристаллиза­ции. Таким образом, холодной обра­боткой называется обработка давле­нием (пластическая деформация) при температуре нижепроцесса ре­кристаллизации, которая вызывает упрочнение (наклеп). Горячей обра­боткой называется обработка давле­нием (пластическая деформация) при температуре выше температуры рекристаллизации, при которой ме­талл имеет структуру без следов уп­рочнения.

Основными факторами, определяющими процесс восстановления вы­бракованных деталей давлением, яв­ляется химический состав и структу­ра металл а, форм а и размеры детали, размеры и характер ее износа.Учи­тывая перечисленные факторы, тех­нолог определяет режимы и условия деформирования детали исходи из условий получения заданного комп­лекса эксплуатационных характери­стик.

Рнс. 6.1. Закономерности упрочнения металла в

результате пластической деформации:

σ — предел прочности; 6 — пластичность; λ. — степень

деформации

Способ восстановления деталей пластической деформацией исполь­зуется в ремонтной практике в трех случаях:

· для получения требуемых разме­ров изношенных поверхностей дета­лей;

· для исправления геометрической формы деформированных деталей;

· для восстановления определенных механических характеристик мате­риала деталей.

На рис. 6.2 приведена классифика­ция способов восстановления дета­лей пластической деформацией, ко­торые в той или другой мере исполь­зуются на ремонтных предприятиях. В соответствии с приведенной клас­сификацией рассмотрим принципи­альные технологические особенности и область применения каждого вида обработки деталей пластической де­формацией.

Поиск по сайту: