Холодная обработка металлов что это
Холодная обработка металлов
Только несколько металлов легко поддаются холодной обработке, в том числе, низкоуглеродистые стали, а также ферритные и аустенитные нержавеющие стали. Холодную обработку металлов часто называют также нагартовкой, наклепом, деформационной обработкой. Холодная обработка включает деформирование металла в пластической стадии при комнатной температуре или ниже температуры рекристаллизации. Степень, до которой металл можно подвергать холодной обработке зависит от его пластичности.
Механизмы холодной пластической деформации
При холодной пластической деформации металла происходит скольжение компонентов его структуры относительно друг друга. Известно, что металлы, в том числе, сталь, имеют кристаллическую структуру и состоят из зерен неправильной формы и различных размеров. Ориентация кристаллической атомной структуры в каждом отдельном зерне является упорядоченной, но имеет различное направление в разных зернах. В процессе холодной обработки зеренная структура металла изменяется, происходит фрагментация зерен, движение атомов и искажение атомной решетки (рисунок).
В результате холодной обработки зерна удлиняются, получают смещения атомной решетки и разбиваются на фрагменты. Для улучшения зеренной структуры нагартованного металла проводят специальные термические обработки: отжиг (отпуск) для снятия остаточных напряжений (возврат) и отжиг для формирования новых зерен (рекристаллизация).
В ходе холодной обработки металла в ослабленных местах атомной решетки зерен возникают плоскости сдвига, которые приводят к деформации зерен. При холодной обработке для продолжения деформирования металла требуются все более значительные усилия. При холодной обработке металла не происходит процессов рекристаллизации и возврата деформированных зерен. За счет увеличения плотности дислокаций, искажений атомной решетки и фрагментации зерен возникает упрочнение металла, которое называют наклепом, нагартовкой или деформационным упрочнением. Такое упрочнение металла вызывает в поверхностном слое изделия высокие сжимающие остаточные напряжения.
Преимущества холодной обработки
1) Повышение предела прочности и предела пластичности металла.
2) Повышение твердости металла, но снижение его пластичности.
3) Повышение качества поверхности и допусков на размеры.
4) Является эффективным способом повышения твердости для тех металлов, которые не способны упрочняться термической обработкой.
Недостатки холодной обработки
1) Только пластичные металлы, например, низкоуглеродистая сталь, могут подвергаться холодной обработке.
2) Возникают остаточные напряжения, не всегда благоприятные. Чрезмерная холодная обработка металла приводит к его охрупчиванию. Для восстановления пластичности металла требуется проведение отжига.
3) Зеренная структура металла искажается и фрагментируется – требуется термическая обработка.
4) Легко подвергать обработке только относительно небольшие изделия – большие требуют значительных усилий.
Металлы для холодной обработки
Следующие металлы легко подвергаются холодной обработке в виде листов и других простых по форме видов изделий.
1) Низкоуглеродистая сталь.
2) Медь.
3) Латунь.
4) Бронза.
5) Алюминиевая бронза.
6) Ферритные и аустенитные нержавеющие стали.
7) Сплавы на основе никеля (монель).
8) Нелегированный алюминий, сплавы алюминия с марганцем, сплавы алюминия с магнием, а также некоторые другие алюминиевые сплавы.
Процессы холодной обработки металлов
К процессам холодной обработки металлов относятся следующие:
1) Деформирование сдвигом или срезом: вырубка, пробивка, перфорирование, обрезка, продольная и поперечная резка и тому подобное.
2) Волочение: волочение проволоки, волочение труб, чеканка рельефа, правка растяжением.
3) Обработка давлением: холодная прокатка, чеканка, клепка, холодная штамповка, холодная ковка, накатка резьбы, накатывание насечки.
4) Гибка: гибка прутков, гибка на угол, роликовая правка, отбортовка.
Холодная обработка металлов
Обработка металлов может быть холодной или горячей. У каждого из этих способов есть свои преимущества и недостатки, технологические особенности и специальные методики.
Поскольку разные металлы имеют разные физические и механические свойства, для них выбираются различные методы обработки.
Наиболее экономный способ изготовления деталей и их заготовок – пластическая деформация. При таком воздействии давлением меняются физические и химические показатели готовых изделий, им придается необходимая форма и размер без нарушения целостности материала.
Холодная обработка металлов давлением часто используется в промышленных масштабах и на частных кузницах, поскольку она помогает быстро, без затрат энергии создавать самые различные продукты.
История холодной штамповки как технологии обработки металла
В Древней Руси холодная обработка металлов методом штамповки была известна с конца первого тысячелетия, тогда мастера использовали технологию для производства посуды.
Принцип изготовления деталей и изделий заключается в том, что на лист железа механически воздействует штамп, после прессования получается готовый продукт.
Стоит отметить, что и древние, и современные изделия, изготовленные методом штамповки, отличаются высоким качеством.
Какие металлы поддаются холодной обработке
Поскольку холодная обработка металлов – это процесс, в ходе которого изменяется форма и размер заготовок и изделий при комнатной температуре, или температуре, которая не приводит к рекристаллизации, есть только определенные виды материалов, которые ей поддаются.
Степень подогрева металла зависит от его пластичности.
Холодной обработке поддаются такие металлы:
Процессы холодной обработки металла
Обрабатывать металлы при комнатной температуре или температуре, ниже температуры рекристаллизации можно несколькими способами.
Деформирование материалов срезом или сдвигом, например, вырубка, перфорирование, обрезка и подобные действия можно проводить с деталями, которые не нагреваются до высоких температур.
Волочение, чеканка, правка растяжение также допустимы для металлов, находящихся в холодном или слегка нагретом состоянии.
Обработка давлением, которая включает в себя клепку, штамповку, холодную прокатку, холодную ковку, накатку резьбы и насечки, является наиболее популярным методом холодной обработки, так же, как и гибка различных деталей и их частей.
Холодная обработка обладает такими преимуществами:
Недостатки холодной обработки:
Как проводят холодную обработку металла
Работа с металлом всегда считалась прерогативой сильных и ловких мужчин-кузнецов, о которых ходили легенды и пересказы. Однако в наше время все изменилось, холодная обработка металлов, как и горячая, все чаще осуществляется специальными автоматизированными или автоматическими машинами.
Современные производства, которые хотят выпускать продукцию высокого качества, давно отказались от ручного труда, поскольку он малопроизводительный, кроме того, на выходе могут получиться бракованные изделия, исправить которые невозможно.
Специальные машины с программным обеспечением четко и слаженно выполняют все заданные им функции, контролирует их диспетчер, чье участие в процессе минимальное. Такие агрегаты позволяют налаживать серийное и массовое изготовление изделий из металла.
Где узнать о последних инновациях в сфере холодной обработки металла
В ЦВК Экспоцентр будет проходить специализированная международная выставка «Металлообработка», на которой можно узнать, какими инновационными методами производится холодная обработка металлов на ведущих отечественных и зарубежных предприятиях.
Экспоненты представят оборудование, инструменты и станки для работы с разными металлами, в том числе продемонстрируют технологии холодной обработки металла, а также поделятся своими последними достижениями в этой сфере и планами на будущее.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Холодная обработка металлов давлением производится при температурах ниже температуры рекристаллизации; в процессе холодной обработки возникает наклеп. [1]
Холодная обработка металла давлением вместо резания находит все большее применение благодаря более высокой производительности процесса и отсутствию отходов металла. Так, уже широко применяется в промышленности накатывание резьбы, которое выполняют плоскими плашками или роликами, на рабочих поверхностях которых образован профиль накатываемой резьбы. При накатывании плоскими плашками нижнюю плашку 2 ( рис. 187, о) закрепляют неподвижно, а верхняя плашка / совершает возвратно-поступательные движения. [3]
Холодная обработка металлов давлением вызывает изменение механических и физико-химических свойств. При холодной обработке повышаются сопротивление разрыву и твердость, снижаются относительное удлинение и ударная вязкость. Упрочнение металла при деформации в холодном состоянии называется наклепом. В результате холодной обработки давлением уменьшаются теплопроводность, электропроводность и магнитная проницаемость и увеличиваются коэрцитивная сила и гистерезис. [4]
Холодную обработку металлов давлением проводят при температуре ниже температуры рекристаллизации. В процессе холодной обработки происходит наклеп. [6]
При холодной обработке металлов наблюдается заметное повышение предела пропорциональности и в несколько меньшей степени-временного сопротивления. Этот вид обработки металла оказывает также влияние и на предел выносливости. Умеренная степень холодной обработки металла вызывает увеличение предела выносливости; при значительной степени этой обработки он начинает падать. Предел выносливости можно сильно повысить, если обработать поверхность изделия металлической дробью. [9]
При холодной обработке металла в арматурном цехе выделяется металлическая и абразивная пыль, которая относится к IV классу опасности и контролируется с периодичностью один раз в квартал. [10]
При холодной обработке металла в арматурном цехе выделяется металлическая и абразивная пыль, которая относится к IV классу опасности и контролируется с периодичностью один раз в квартал. [12]
При холодной обработке металлов следует руководствоваться Правилами техники безопасности и производственной санитарии при холодной обработке металлов, утвержденными Постановлением Президиума ЦК профсоюза рабочих машиностроения 12 октября 1965 г. и Правилами техники безопасности для предприятий автомобильного транспорта, утвержденными Постановлением Президиума ЦК профсоюза рабочих автомобильного транспорта и шоссейных дорог 14 марта 1972 г. В соответствии с вышеуказанными Правилами все металле обрабатывающие станки должны быть установлены на прочных основаниях или фундаментах, тщательно выверены и надежно закреплены. Необходимо ограждать также обрабатываемые движущиеся предметы, выступающие за габариты станка. [14]
5.3. Холодная обработка
5.3. Холодная обработка
Холодной обработкой металла давлением, обычно называемой холодной штамповкой, холодным волочением или выдавливанием, называется обработка с целью изменения внешних форм металла за счет давления без изменения его физико-механических свойств. Холодная обработка металла давлением обычно осуществляется при комнатной температуре или при температуре ниже температуры рекристаллизации.
Штамповкой называется процесс придания изделию формы в штампе (в холодном или подогретом состоянии) с нарушением или без нарушения целостности (сплошности) материала.
По числу выполняемых операций штампы делятся на одно– и многооперационные.
Применяются следующие виды холодной штамповки: без физического отделения материала и без нарушения его сплошности; с отделением материала и нарушением его сплошности.
К процессам штамповки листового пли полосового материала, при которых материал отделяется или нарушается его сплошность, относятся: отрезание или разрезание заготовки на части с помощью ножниц или штампов, вырубание и пробивание заготовки для получения ее определенного внешнего или внутреннего контура (производится, как правило, в штампе); обрезание по наружному контуру на ручных вибрационных или механических ножницах; надрезание на определенную длину (производится на ножницах или в штампах) и др.
К процессам штамповки, при которых производится изменение формы заготовки без отделения материала и нарушения его сплошности, относятся:
гибка – изменение формы оси заготовки; производится в тисках, на гибочных штампах и прессах;
вытягивание – получение из листового материала заготовок со сложными пространственными формами. Может выполняться без утонения и с утонением стенок. Производится в штампах или обтяжкой на давильных станках;
обжатие – местное уменьшение поперечного сечения полой детали, полученной вытягиванием, или детали, изготовляемой из трубы. Производится в матрице штампа;
формование – получение из листа или ленты заготовок с пространственной формой. Производится в вытяжных и формовочных штампах;
выпучивание – придание листу или ленте пространственных форм за счет штамповки в резину, взрывом или с использования электрогидравлического или магнитно-импульсного эффекта;
разбортовывание – образование бортиков, фланцев и других подобных элементов формы; производится вручную или в штампе.
Штампом называется приспособление, служащее для изготовления деталей способом пластической деформации при помощи давления.
К основным типам штампов относятся: вырубные, вытяжные, чеканочные, гибочные, фланцовочные.
Вырубной штамп служит для вырубки из листового материала (стальной лист и лента, лист и лента из цветных металлов, бумажные изделия, кожа, искусственные материалы) изделий разных, в том числе и сложных, форм. Основные элементы вырубного штампа – пуансон и матрица.
Гибочные штампы используют для правки металлических листов, для сгибания или заворачивания края изделия.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
Обработка древесины
Обработка древесины Перед тем как начинать выпиливание детали, сначала нужно сформировать черновую заготовку. Так называют кусок дерева соответствующего размера, который изготовлен с соблюдением припуска на дальнейшую обработку. При этом чем грубее инструмент и чем
Обработка материала
Обработка материала Часть прутьев, предназначенных для художественного плетения, можно протравить или прокрасить. Чтобы добиться окраски в белый однотонный цвет, а также предохранить их от гниения, изделия из лозы отбеливают. Естественного отбеливания можно добиться
Холодная щука
Холодная щука Небольшую щуку (весом до 1,5 килограмма) очистить, выпотрошить и промыть. Сделать на спине глубокие надрезы и вставить туда половинки кружков лимона. Щуку посолить, уложить в гусятницу, добавить селедочное масло и сметану и запечь в горячей духовке. Готовую
Термическая обработка
Термическая обработка Кожу можно подвергать термообработке, в результате чего она меняет свою форму, выгибается. Это свойство кожи с успехом используется при изготовлении украшений, аппликаций, отделки.Простейшим вариантом термообработки является «жареная пуговица».
Обработка рыбы
Обработка рыбы Способы умерщвления рыбы Если сохранение рыбы не предусмотрено (после утренней зорьки планируется уха и жарение), то пойманная рыба должна быть умерщвлена (рис. 4). Самый надежный способ умерщвления – оглушить ее и перерезать брюшную аорту. Кровь в этом
Холодная и горячая обработка металлов давлением
Различают упругую и неупругую деформацию вещества. В отношении деформации металлов применяют неупругую пластическую обработку давлением. Одним из передовых способов является холодная и горячая обработка металлов давлением. На нашей выставке данному вопросу посвящены некоторые семинары.
Теория процессов холодной и горячей обработки металлов давлением
Возможность обработки металлов с последующим сохранением их сплошной поверхности, но изменением формы основана на способности металлов при воздействии определенных внешних сил пластически деформироваться.
Главное, что необходимая форма вещества сохраняется и после того, как внешние силы прекратили воздействовать. На молекулярном уровне это объясняется тем, что во время пластической деформации атомы смещаются на расстояние больше межатомного и впоследствии остаются на новом месте, изменяя общее равновесие.
Начать переходить в новое положение равновесия атомы смогут лишь при определенной величине напряжения. Она достигается различными примесями, зернами поликристалла и наличием кристаллической решетки.
Пластическая деформация частично включает упругую деформацию. Когда заканчивается разгрузка, вступает в силу пластическая составляющая.
Атомы перемещаются в параллельные плоскости на равные расстояния. При этом переход не нарушает сплошной поверхности металла. Наличие дислокации кристаллической решетки в большинстве металлов облегчает процесс скольжения атомов.
Важно изначально определить прилагаемую силу механического воздействия на металл, напряжение и свойство самого металла или сплава.
Количественное и качественное соотношение этих факторов говорит о том, возможна ли холодная и горячая обработка металлов давлением для деформации или произойдет разрушение структуры изначального вещества. Величина напряжения отличается для каждого вида операции. Отсюда для каждого металла, температуры и скорости операции определена своя предельная деформация.
Обработка металла давлением, в отличие от резки, позволяет сохранить большее количество металла, а также повышает производительность труда. Металл приобретает новые качества: прочность, стойкость и жесткость.
Ученые выделили два закона обработки металла давлением:
Особенности горячей обработки металла давлением
Давление при температуре, которая значительно превышает температуру рекристаллизации, называется горячей обработкой.
Исходное вещество нагревают до определенной температуры, которая уменьшает сопротивление металлов и сплавов и повышает их пластичность.
С температурой нужно быть осторожным. Слишком высокая может просто сжечь металл.
Особенности холодной обработки металла давлением
Обработка металлов при температуре, которая ниже температуры рекристаллизации, это холодная обработка.
Холодная штамповка металлов обеспечивает высокую сохранность поверхности металла и первоначального размера вещества. Она не требует предварительного разогрева сплава и предотвращает появление окисленной пленки на поверхности детали.
Выделяют следующие виды холодной штамповки:
На нашей выставке «Металлообработка» вы сможете ознакомиться со всеми описанными способами обработки металлов давлением более детально.