Понятие о пластической деформации

Ковка основана на пластической деформации, когда проковываемый металл при ударах молота или давлении пресса изменяет свою форму, не нарушая целости металла, т. е. не вызывая появления трещин. После пластической деформации (ковки) объем металла не изменяется, меняется только взаимное расположение частиц, из которых состоит металл.

В процессе обработки заготовки, нагретой до ковочной температуры, кузнец при помощи ударов молота или давления пресса, применяя различные инструменты, заставляет металл течь в нужном направлении до тех пор, пока изделие не получит заданных размеров и очертаний. Для получения поковок хорошего качества с затратой минимума времени и энергии кузнец должен знать основные законы текучести металла, находящегося в пластическом состоянии.

Рассмотрим, как же изменяется форма заготовки под действием бойков молота при свободной ковке в случае пластической деформации.

Под действием ударов бойка высота заготовки уменьшается, но длина и ширина увеличиваются.

Объем металла, зажатый между бойками, называется очагом деформации. Соотношение между увеличенной длиной и шириной полосы, т. е. между количеством металла, смещенного в длину и ширину, зависит от формы очага деформации.

Форма очага деформации определяется длиной бойка и шириной полосы. Чем длиннее и уже очаг деформации, тем больше полоса будет вытягиваться и меньше уширяться. Такое течение металла в длину и ширину при ковке определяется законом наименьшего сопротивления. Согласно этому закону каждая частица металла, испытывающая давление бойка, стремится выйти из-под бойка самым кратчайшим путем.

В длинном очаге деформации большая часть металла смещается в ширину, а в широком очаге деформаций большая часть металла смещается в длину. Этим законом течения металла кузнецы успешно пользуются.

При вытяжке металла рекомендуется пользоваться узкими бойками или вытяжку производить короткой прихваткой. При этом необходимо учитывать, что чем уже боек молота, тем на меньшую глубину проникает деформация, тем хуже металл проковывается по сечению. Размер ширины бойка определяется практически. Если вытяжка производится при помощи короткой прихватки, то для того чтобы получить гладкую поверхность поковки, заготовка подается, т. е. перемещается поперек бойка на некоторую часть ширины бойка.

Мы рассмотрели действие закона наименьшего сопротивления на металл при пластической деформации проковываемой заготовки под бойками в длину и ширину. Но и по высоте заготовка деформируется также неравномерно. Например, при осадке низкого цилиндра металл течет в центре интенсивнее, чем в местах, где он соприкасается с бойками. При этом цилиндрическая заготовка получает форму бочки, что объясняется двумя причинами: 1) наличием поверхностного трения между бойками и поковкой; 2) охлаждающим действием бойков на проковываемый металл.

Так как поверхности бойков имеют шероховатости, то в плоскости соприкосновения бойков с проковываемой заготовкой возникают силы трения между металлом проковываемой заготовки и поверхностью бойков. Поэтому частицы металла, расположенные на плоскостях, будут при ковке течь менее интенсивно, чем частицы металла, находящиеся в середине заготовки. Отсюда вывод: чем чище поверхность бойков, тем меньше трение между бойками и металлом, тем меньше бочкообразность. Для того чтобы уменьшить трение металла, пользуются бойками с полированной поверхностью или применяют для бойков специальную смазку, но и в этом случае бочкообразность не устраняется, а только уменьшается.

Охлаждающее действие бойков на поверхность проковываемой заготовки влияет также на течение металла. Холодные бойки отнимают тепло с поверхности проковываемой заготовки, поэтому температура металла на поверхности заготовки будет ниже, чем в середине заготовки. Следовательно, поверхностные частицы заготовки будут менее подвижными, чем частицы, находящиеся в середине заготовки. Это способствует увеличению бочкообразности поковки при ковке.

При осадке высоких заготовок, т. е. заготовок, у которых высота в 2,5 раза больше, чем диаметр или сторона квадрата, наблюдается двойная бочка. Это явление объясняется тем, что деформация в зависимости от величины обжатия и скорости приложения усилий распространяется по сечению проковываемой заготовки на определенную глубину со стороны верхнего и нижнего бойков; но середину заготовки в этом случае деформация не захватывает.

Чем больше степень деформации и меньше скорость деформации, тем деформация глубже проникает в проковываемый металл. Поэтому для того, чтобы металл хорошо проковывался, мощность молота или давление пресса должны соответствовать сечению проковываемой заготовки.

Новости светотехники