Обработки металлов давлением

 

КОМПЛЕКС УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Рекомендовано Ученым советом Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева в качестве учебно-методического пособия для студентов всех форм обучения

по направлению «Металлургия»

Нижний Новгород 2009

УДК 621.7.011

 

Бугров Ю.В., Скуднов, В.А. Основы теории и технологические процессы обработки металлов давлением: комплекс учебно-методических материалов / Ю.В. Бугров, В.А. Скуднов; Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева. Н.Новгород, 2009. – 118 с.

 

 

Приведены теоретические основы и технологические процессы обработки металлов давлением различными методами.

Настоящий комплекс учебно-методических материалов содержит рабочую программу, конспект лекций, глоссарий и список рекомендуемой литературы. Рекомендуется в качестве учебного пособия по дисциплинам «Основы производства и обработки металлов», «Обработка металлов давлением» для студентов всех форм обучения по направлению «Металлургия».

 

Рецензент: д.т.н., профессор Матвеев Ю.И.

 

Редактор Э.Б. Абросимова

 

Подписано в печать Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная.

Печать офсетная. Усл. печ. л. 7,5. Уч.-изд. л. 6,5. Тираж 200 экз. Заказ. ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева.

Типография НГТУ. 603950, Нижний Новгород, ул. К. Минина, 24.

 

©Нижегородский государственный

технический университет

им. Р.Е. Алексеева, 2009

©Ю.В. Бугров, Скуднов В.А., 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Рабочая программа дисциплины……………………………………………………5

Основы теории пластической деформации металлов……………………………..7

Введение ……………………………………………………………………………...7

Сущность процессов обработки металлов давлением …………………………....7

Основные направления и задачи теории ОМД………………………………….....8

Пластичность ………………………………………………………………………... 9

Показатели деформации ……………………………………………………………9

Влияние горячей деформации на структуру и свойства литой стали.......……..12

Закон постоянства объема ………………………………………………………...12

Смещенный объем…………………………………………………………. ……..13

Закон наличия упругой деформации………………………………………...........14

Механические свойства металлов…………………………………………...........15

Деформационное упрочнение металлов………………………………………….20

Ударная вязкость……………………………………………………………..……22

Твердость……………………………………………………………………............23

Соотношение между нормальными и касательными напряжениями …………..25

Закон сдвигающих напряжений …………………………………………………...26

Закон дополнительных напряжений ………………………………………............27

Роль трения в ОМД …………………………………………………………...........28

Неравномерность деформации при осадке……………………………………….28

Коэффициент трения μ …………………………………………………….. …….31

Определение коэффициента трения методом конических бойков …………….32

Природа и механизмы пластической деформации ……………………………..33

Анизотропия ………………………………………………………………………..35

Процессы превращения при деформации нагретого металла ………………….36

Виды деформации в зависимости от температуры нагрева ……………………..38

Влияние температуры нагрева на механические свойства сплавов ……............39

Влияние скорости деформации на механические свойства сплавов …………...40

Сверхпластичность …………………………………………………………………42

Тепловой эффект деформации …………………………………………………….43

Закон наименьшего сопротивления ……………………………………………….43

Напряженное и деформированное состояние металлов…………………............44

Схемы напряженного состояния…………………………………………………..47

Схемы деформированного состояния……………………………………………..48

Механическая схема деформаций …………………………………………............48

Показатель напряженного состояния……………………………………………..49

Моделирование процессов ОМД …………………………………………............51

Технологические процессы ОМД…………………………………………...........53

Прокатка…………………………………………………………………………….53

Продольная прокатка………………………………………………………………54

Угол и условия захвата металла при прокатке………………………………….55

Опережение………………………………………………………………………...56

Уширение…………………………………………………………………………...58

Поперечно - винтовая прокатка ……………………………………………..........58

Производство труб прокаткой…………………………………………………….59

Вальцовка на ковочных вальцах………………………………………………….60

Прокатка зубчатых колес………………………………………………………….61

Прокатные валки…………………………………………………………………...61

Классификация прокатных станов…………………………………………..........62

Усилие при прокатке………………………………………………………………63

Прессование…………………………………………………………………..........64

Скорость прессования и коэффициент вытяжки………………………………...65

Технология прессования……………………………………………………..........66

Волочение……………………………………………………………………..........67

Свободная ковка……………………………………………………………………69

Основные операции свободной ковки……………………………………………70

Масса слитка для поковки…………………………………………………………72

Оборудование для свободной ковки………………………………………………72

Ковка на радиально - ковочных машинах…………………………………..........73

Резка заготовок…………...………………………………………………………...75

Резка заготовок на пресс – ножницах…………………………………………….75

Ломка прутков на хладноломах…………………………………………………..77

Механическая резка заготовок…………………………………………………....77

Горячая объемная штамповка……………………………………………………..78

Технология горячей штамповки…………………………………………………..79

Листовая штамповка……………………………………………………………….81

Вырубка — пробивка………………………………………………………………82

Вытяжка…………………………………………………………………………….83

Гибка………………………………………………………………………………..84

Поверхностная пластическая деформация (ППД)……………………………….85

Лабораторный практикум по ОМД ………………………………………………88

Лабораторная работа 1. Деформационные показатели при прокатке………….88

Лабораторная работа 2. Деформируемость металлов при осадке………………89

Лабораторная работа 3. Построение и анализ температурно-скоростных

зависимостей сопротивления деформации сталей……………………………….91

Лабораторная работа 4. Технологические испытания при ОМД ………………92

Приложение А. Индивидуальные задания по лабораторной работе №2

по деформируемости металлов при осадке………...…………………………….99

Приложение Б. Индивидуальные задания по лабораторной работе №3 по температурно-скоростным зависимостям сопротивления деформации металлов…………………………………………………………………………...102

Контрольные вопросы по дисциплине ОМД.…..………………………………114

Глоссарий………………………………………………………………………….115

Список используемых источников..…………………………………………….117

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

 

Цель курса – изучение теории пластической деформации, предельного состояния материалов и основных технологических процессов обработки металлов давлением (ОМД).

Программа составлена в соответствии со стандартом предприятия

СТП 5 – У – НГТУ – 03.

По учебному плану на дисциплину отводится 150 часов (табл. 1), из которых 105 – на самостоятельную работу студента. Аудиторные занятия: 27 часов – лекций и 18 часов – лабораторные работы. Студенты, отчитавшиеся по лабораторным работам, допускаются к экзамену.

 

Таблица 1. Ведомость числа часов по рабочим учебным планам

 

Специальность (шифр и наименование)	Объем работы студентов, час	Распред. по семестрам
Всего	Аудиторная	Внеауд.
Всего	Лекции	Лаб. занятия	Сам. работа	Экз.	Зачет
«Металловедение и термическая обработка металлов»							-

 

 

Лабораторные занятия (табл. 2) проводятся: с 1/2 акад. группы.

Допуск к занятиям: есть, устным опросом.

Отчеты: по окончании занятий и в виде домашних заданий.

Таблица 2. Наименование тем и продолжительность лабораторных занятий

 

№ работы	Тема (см. табл. 3)	Наименование работы	Продолж., час
	3,8	Деформационные показатели при прокатке
	3, 4, 10	Деформируемость металлов при осадке
	5, 6, 7	Построение и анализ температурно- скоростных зависимостей сопротивления деформации
	13, 14	Технологические испытания металлов
В с е г о

 

Организация самостоятельной работы студентов

 

Внеаудиторная самостоятельная работа студентов заключается в проработке лекционного материала и подготовке к лабораторным занятиям, тестированию, проработке отдельных вопросов курса, которые не будут полностью освещаться в лекциях.

 

В табл. 3 приведены темы и распределены часы занятий.

Таблица 3. Распределение часов занятий по темам

Н а и м е н о в а н и е т е м ы	Курс с общим объемом 45 час.
Лекции	Лаб. занятия
1. Конспект лекций. Введение. Сущность процессов обработки металлов давлением. Место ОМД в технологическом процессе предприятия
2. Теория ОМД: задачи и направления развития. Физико-механические основы пластической деформации. Исходные материалы для процессов ОМД: слитки, заготовки непрерывной разливки металла, прокат и их характеристики
3. Показатели пластичности металлов. Законы пластической деформации. Роль трения в процессах ОМД. Неравномерность деформации при осадке металлов
4. Природа и механизмы пластической деформации. Деформационное упрочнение, стуктуро- и текстурообразование при холодной пластической деформации поликристаллических металлов
5. Структурные превращения при деформации нагретого металла: возврат, полигонизация, рекристаллизация. Виды деформации: горячая, полугорячая, теплая, холодная
6. Механические свойства металлов. Схемы напряженного и деформированного состояний. Показатели напряженного состояния. Влияние напряженного состояния на деформируемость металлов
7.Влияние температуры и скорости деформации на сопротивление деформации и пластичность сталей и сплавов. Сверхпластичность. Моделирование при ОМД
8. Прокатка продольная и поперечная (винтовая, клиновая, шестерен, железнодорожных колес). Течение металла и усилие при прокатке. Особенности прокатки цветных металлов. Виды проката. Классификация прокатных станов. Способы охлаждения металла после прокатки
9. Прессование: сущность и область применения. Дефекты прессованных изделий. Волочение: сущность и область применения, дефекты изделий
10. Свободная ковка: виды и область применения. Оборудование и инструмент. Типовые технологические процессы. Требования к качеству поковок
11. Резка металла на заготовки: резанием, на пресножницах, хладноломах, механических пилах.
12. Горячая и холодная объемная штамповка: виды, область применения, номенклатура изделий, особенности, типовые технологические процессы
13. Листовая штамповка: область применения, особенности, виды, штамповый инструмент
14. Специальные виды ОМД: на радиально - ковочных машинах, поверхностная пластическая деформация (ППД)
Всего часов