Нагрев металла перед обработкой давлением.

 

Нагрев металла перед применением ковки является важным и ответственным пунктом, от которого в большой степени зависит качество, стойкость изделия и эффективность выполненной работы. Для будущих мастеров важным является изучение явлений, происходящих при нагреве металла, и соблюдение инструкций по проведению ручной ковки. При совершении манипуляций нагрева, изменяются строение и свойства сплава, состояние его наружных слоев, структуры и пр. Каждый отдельный сплав наделен температурным интервалом обрабатывания давлением и режимом нагрева. При нарушении данных указаний по нагреву деталей снижается их качество, за чем может последовать и их разрушение.

Что происходит с металлом при нагреве:

 

- Процессы, происходящие при нагреве в наружном слое заготовки изделий.

 

Во время увеличения температуры показатели активности взаимодействия металлов и атмосферы становятся выше. При нагревании стали, на поверхности изделия образовывается слой окисла железа FeO,Fe2O 3, Fe3O4 – окалина. Температура и продолжительность нагрева, место, где находятся

заготовки в печи, химсостав сплава и состав печных газов – все это  влияет на толщину окалины.

Самые высокие показатели интенсивности окисления стали доходят в температурном режиме до > чем 900 градусов. Так при температуре в 1 000 градусов скорость окисления становится больше в 2 раза, а при температуре в 1 200 градусов – в 5 раз.

 

Последствием образования окалины являются - потеря металла, снижение производительности труда, увеличение показателей припусков на механическую обработку, и это ведет к меньшей стойкости инструмента во время обработки при совершении резания и давления.

 

При нагреве сталей из углерода образуется рыхлый слой окалины. Его легко удалить, но он не защищает сплав от окисления. Нагревание углеродистых сталей сопровождает также выгорание из поверхностного слоя всего углерода, а затем его посадкой на 2 - 4 мм. Снижение количества углерода приведет к меньшей прочности и твердостных характеристик состава стали.

 

Окалина, вышедшая у стальной детали легированного хрома, никеля, кремния, вольфрама имеет небольшую толщину, очень плотная и не расклеивается. Она и защищает от последующих влияний на окисление сплава.

Хромоникелевую сталь прозвали жароупорной, за счет того что она почти не окисляется.

 

- Изменение размера заготовки.

 

Усадка влияет на размер детали и форму, что особо точно сказывается на деталях сложной конструкции с длинными отростками, где усадка может привести к большому короблению поковки. Особенно важным является учет усадки металла при выполнении рабочих ручьев штампов для проведения крупной по объёму штамповки деталей изделия, особенно при проведении  точной объёмной штамповки из деталей дорогих изделий сплавов.

 

Во время нагревания металл расширяется, а при его охлаждении – сжимается. При совершении ковки стальных поковок, которые обычно деформируются при температуре 1 100-1 200 градусов, величину усадки вычисляют приблизительно, взяв усадку как 1,2% от размера детали в горячем положении. Приведем пример: так длина поковки составляет 500 мм, а затем после охлаждения она будет равняться 495 мм в длину. Если не учитывать усадку металла, то получится брак поковки по размерам.

 

- Неравномерный нагрев  и выравнивание температуры по сечению заготовок.

 

По сечению заготовки прогрев происходит благодаря теплоотдаче, проходящей от наружного слоя к внутреннему. Скорость нагрева - увеличение температурных показателей заготовки за единицу взятого времени. Так чем ниже коэффициент тепловой отдачи металла, тем с большей скоростью происходит нагрев, и большая разница в температуре между наружным и внутренним слоем заготовки детали.

 

При воздействии высокой температуры наружные слои становятся шире, чем внутренние, между ними образуется большое напряжение, которое в последствии может разрушить заготовку.

Для многих заготовок, выполненных из углеродистой конструкционной стали с сечением до 100 миллиметров не страшен быстрый нагрев, поэтому их спокойно можно ложить в печь холодными.

 

Высоколегированная и высокоуглеродистая сталь, а также многие сложные сплавы обладают низкой теплопроводностью. С целью избегания появления трещин их нужно медленно нагревать. Эти стали сначала погружаются в печь с небольшой температурой, потом в течение некоторого времени после того как они там полежат и прогреются, только после этого следует начинать дельнейшее увеличение температуры.

 

После прогрева наружных слоев заготовки до достижения температуры ковки, нужно чтобы заготовка осталась в печи для получения равной температуры всех слоев сечения, этот процесс носит название  – время выдержки.

Также как и нагрев, охлаждение поковок должно проходить с небольшой скоростью. Если поковка охлаждается слишком быстро, может возникнуть термическое напряжение, что приведет к трещинам поковки и даже браку.

 

 

 

 

26.05.14