Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

Исходные материалы и их подготовка к ковке

       

Основные свойства металлов и сплавов

В кузнечном производстве основную массу поковок изготовляют из сталей различных марок. Реже используют сплавы цветных металлов на основе меди, алюминия, магния, титана и др. Исходные материалы должны обладать необходимым сочетанием физических, механических, технологических и других свойств, которые определяются химическим составом сплавов, способами их выплавки и последующей обработки. Свойства исходных материалов влияют на технологические особенности ковки и штамповки.

Физические свойства. К основным физическим свойствам относят плотность, температуру плавления, удельную теплоемкость, теплопроводность, тепловое расширение.

Плотность — масса единицы объема металла, кг/м3. Большинство сталей имеет плотность 7850 кг/м3, алюминиевые сплавы -2500 кг/м3, бронзы - 8500 кг/м3. Эта величина используется для расчета массы поковок и заготовок по их размерам (объему).

Температура плавления - температура, при которой начинается переход металла из твердого состояния в жидкое. Температура плавления технически чистого железа равна 1539 °С, стали с содержанием углерода 2 % — 1450°С.

Удельная теплоемкость — количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 кг металла на 1°С. Сталь имеет наибольшую удельную теплоемкость в интервале температур 800 . . . 1100 °С. Эта величина используется при расчете тепловой энергии, необходимой для нагрева металла перед ковкой. Чем выше удельная теплоемкость металла, тем больше требуется энергии на его нагрев до заданной температуры.

Теплопроводность — свойство металла проводить теплоту от более нагретых его участков к менее нагретым; определяется коэффициентом теплопроводности, который учитывают при назначении режима нагрева заготовок перед ковкой. Чем меньше теплопроводность металла, тем больше разница температур наружных и внутренних слоев заготовки при нагреве и тем больше опасность появления трещин в металле вследствие неравномерного нагрева. Теплопроводность сталей (особенно легированных) в 5 раз меньше теплопроводности меди и алюминия, поэтому легированные стали следует нагревать с малой скоростью, чтобы обеспечить равномерный прогрев металла по всему объему заготовки.

Тепловое расширение — способность металла увеличивать линейные размеры и объем при нагревании. Разница в размерах горячего и холодного металла составляет 1 . . . 1,5 %. Она учитывается при изготовлении штампов и контроле размеров горячих поковок, при остывании которых происходит их усадка — уменьшение размеров и объема.

Механические свойства. К основным механическим свойствам относят прочность, пластичность, твердость, ударную вязкость и упругость. Большинство показателей механических свойств определяют экспериментально растяжением стандартных образцов на испытательных машинах.

Прочность — способность металла сопротивляться разрушению при действии на него внешних сил. Количественно прочность характеризуют пределом прочности (временным сопротивлением) ств (МПа или кгс/мм2), который равен отношению разрушающей силы Рmaх к площади поперечного сечения исходного образца F0, т. е. ств = Pmax/F0.

Пластичность — способность металла необратимо изменять свою форму и размеры под действием внешних и внутренних сил без разрушения (это свойство металлов было рассмотрено ранее).

Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в него более твердого тела. Твердость определяют с помощью твердомеров внедрением стального закаленного шарика в металл (на приборе Бринелля) или внедрением алмазной пирамиды в хорошо подготовленную поверхность образца (на приборе Роквелла). Чем меньше размер отпечатка, тем больше твердость испытуемого металла. Налример, углеродистая сталь до закалки имеет твердость 100 . . . 150 НВ (по Бринеллю) , а после закалки — 500 . . . 600 НВ.

Ударная вязкость — способность металла сопротивляться действию ударных нагрузок. Эта величина, обозначаемая КС (Дж/см2 или кгс • м/см ), определяется отношением механической работы А, затраченной на разрушение образца при ударном изгибе, к площади поперечного сечения образца F0, т. е. КС = A/F0.

Упругость — способность металла восстанавливать форму и объем после прекращения действий внешних сил. Эта величина характеризуется модулем упругости Е (МПа или кгс/мм2), который равен отношению напряжения а к вызванной им упругой деформации е, т. е. Е = α/ε. Высокой упругостью должны обладать стали и сплавы для изготовления рессор и пружин.

Технологические свойства характеризуют способность материалов подвергаться различным способам обработки. К ним относят ковкость, свариваемость, закаливаемость, обрабатываемость резанием, жидкотекучесть при заполнении литейной формы и др.

Ковкость — способность металла пластически деформироваться в больших пределах при небольшом сопротивлении деформированию. Это одно из основных свойств, учитываемых при обработке давлением.

Свариваемость — способность металлов образовывать высококачественные сварные соединения при кузнечной и других способах сварки. Хорошо свариваются стали с малым содержанием углерода, плохо — высокоуглеродистые и легированные.

Закаливаемость — способность металла приобретать в результате закалки высокую твердость. Хорошо закаливаются стали с содержанием углерода от 0,4 до 0,7 %. Как правило, при закалке стали ее пластичность и ударная вязкость уменьшаются, а прочность увеличивается.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru