Файл: Чашников Д.И. Деформируемость судостроительных сталей при обработке давлением.pdf

H— h

H

К3 = Кг ( t f - j-Д/-/) — (/I — Д/і)

(/-/+ ДЯ)

в соответствии с допусками на горячекатаный подкат и холоднокатаный лист (готовое изделие). В данном случае/С3 = 0,65. Следовательно, 5Д0П = 0,656пр = 50,8% и соот­

с правкой, травлением и осмотром передельных листов. Для получения заданных ме­ ханических свойств и выполнения всего комплекса требований, предъявляемых к го­ товому листу, производится окончательная термическая обработка и проводятся все предусмотренные технологическим процессом отделочные операции.

Для сравнения можно привести принятый в настоящее время заводской режим прокатки листов из стали марки 1X13:

Расчетный и принятый в настоящее время в заводской практике маршруты в ос­ новном совпадают, однако режим обжатий по переделам согласно расчету, основан­ ному на максимальном использовании пластических свойств, получается очень жестким, что позволяет сократить число переделов и соответственно число промежу­ точных термообработок и других вспомогательных операций на единицу.

Рассчитанный по условиям предельной пластичности маршрут прокатки нужно проверить и в случае необходимости откорректировать, исходя из прочностных и энергетических характеристик оборудования, условий захвата и др. Методика прове­ дения этих поверочных расчетов разработана достаточно полно и освещена в техни­ ческой литературе [16 и др.].

Следует отметить, что такая корректировка рассчитанного маршрута не вызовет увеличения количества переделов, а может лишь потребовать увеличения числа про­ ходов внутри каждого передела (без термических обработок между проходами). Такое увеличение дробности деформации весьма-благоприятно для пластического по­ ведения обрабатываемого металла и, следовательно, является дополнительным резер­ вом надежности предлагаемого расчетного метода.

Расчет маршрутов холодной пилигримовой прокатки труб. Для примера расчета определим маршрут холодной прокатки труб применительно к изготовлению труб размером ЗОХ 3 мм из горячекатаной исходной трубной заготовки размером 89Х 9 мм. Материал заготовки — сталь марки 12ХМСФБ.

126

ходнотносительное сужение о]) при оптимальном режиме термической обработки исОго и передельного металла равно 76%.

Суммарная вытяжка

Предельная степень деформации 6пр, определенная из диаграммы деформируе­ мости (см. рис. 30), равна 80%, а предельная вытяжка ріпр, рассчитанная из соотно­ шений

Расчет коэффициента запаса произведем по выражению К3 = КіК3, где Кі принимаем равным 0,95;

трубы, а также значения допусков по диаметру и стенке (ГОСТ 8732—70 и 8734—70),

IgPs

1,63.

lg рдоп

Принимаем число переделов п = 2. Определение размеров трубы после первого передела (прохода) производится исходя из наличия соответствующих калибровок прокатного инструмента, обеспечивающих получение разовой вытяжки в пределах не более значения |тдоп.

Проверяя рассчитанный маршрут по допустимым энергетическим и прочностным характеристикам прокатных станов, следует соблюдать' правильное соотношение деформации редуцирования (уменьшения диаметра) и утонения стенки (обжатие по стенке). От этого фактора в значительной степени зависит качество готовых труб. Подробный анализ состояния вопроса приведен в работе автора [52 ]( в которой пред­ ложено уточненное расчетное выражение для определения соотношения коэффициен­ тов деформации по стенке и редуцирования по диаметру в суммарном процессе формо­ изменения цилиндрического полого тела:

І*с _ (А) — so) so (Pi — si)

з0 и Sj— толщина стенок (исходная и конечная).

Расчеты маршрутов других процессов холодной деформации (осадки, выдавлива­ ния, объемной холодной штамповки и др.) производятся аналогично приведенным с учетом специфики процессов и использованием диаграмм деформируемости, по­ строенных по результатам имитирующих конкретный процесс испытаний. Например, для холодной осадки и объемной штамповки целесообразно использовать метод осадки цилиндрических образцов на прессе или молоте в зависимости от скорости деформи­ рования, принятой для реального производственного процесса. Во всех случаях при расчете маршрутов деформационных процессов необходимо исходить из условия, чтобы максимальная степень деформации металла не превосходила допустимой вели­ чины, рассчитанной из условий максимального использования пластичности.

127

ПРОЦЕССЫ ГОРЯЧЕЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Как известно, при выборе температурного интервала деформирования для про­ цессов горячей обработки руководствуются тем, что необходимо получить металл с требуемыми свойствами и структурой и учесть прочностные и энергетические харак­ теристики оборудования, пластичность обрабатываемого металла, а также выполнить

требования по минимальному газонасыщению металла в процессе нагрева и деформа­ ции и др.

С точки зрения максимального использования пластичности обрабатываемого металла температурный интервал деформации устанавливают по максимуму на кри­ вой относительное сужение — температура с учетом, разумеется, всех предыдущих факторов. Например, так как с точки зрения сопротивления деформации (расход энергии и усилие на инструмент) наиболее рациональна обработка в области макси­ мальных температур, нужно сдвигать температурный режим деформации в правую сторону от максимума на кривой ф— t, если даже пластичность при сдвиге в обратном направлении (влево) снижается менее интенсивно. Однако следует учитывать, что в данном случае, повышая температуру, не надо приближать ее к температурам пере­ грева или пережога. Вопрос выбора температурного интервала при горячей дефор­ мации настолько широко освещен в технической литературе, что на нем не будем подробно останавливаться.

Рассмотрим пример расчета режима молотовой ковки стали марки ННЗБ (ОХ18Н5Г12АБ). Н. А. Голиковым совместно с автором данной работы были иссле­ дованы пластические характеристики этой стали при статических испытаниях на растяжение и определены значения предельной степени деформации методом осадки круглых образцов при скоростях деформации 3, 5, 600 и 1200 с -1 (табл. 7).

В данном случае нет необходимости дополнительно приводить диаграмму дефор­ мируемости, которая строится по данным, указанным в табл. 7. Принимая при моло­ товой ковке скорость деформации близкой к 5 с -1, имеем минимальное значение пре­ дельной степени деформации 6прдоо = 47,0% и максимальное значение &пр1200 = = 58,0%. Допустимые значения степени деформации в начальный период ковки, 'естественно, должны быть менее 58% и в конце — менее 47%.

При выборе коэффициентов запаса необходимо учитывать большое количество факторов, начиная от допусков на размеры поковок, размеров поковок, степени на­ грева, износа оборудования и кончая квалификацией рабочего — кузнеца. Сюда сле­ дует отнести не только различия в масштабном факторе, но и различия в деформируе­ мости круглого образца при осадке в торец и осадке вдоль образующей (в последнем случае деформируемость ниже на 15—30%).

На основании сопоставления данных по предельной степени деформации при осадке меди и ее сплавов, полученных С. И. Губкиным [14], с рекомендуемыми этим же автором значениями допустимой степени деформации за один удар при ковке в произ­ водственных условиях можно получить следующие значения коэффициента запаса:

128

Рис. 35. Пластичность и деформируемость (прокатка клиньев) железоникелевых сплавов [50].

1 —предел пластичности достигнут; 2 —предел пластичности не достигнут.

Ряс. 36. Пластичность и деформируемость (прокатка клиньев) железохромистых сплавов [50].

1 предел пластичности, достигнут; 2 — предел пластичности не достигнут.

130

Рис. 37. Пластичность и деформируемость (прокатка клиньев) меднонике­ левых сплавов [50].

1 — предел пластичности достигнут; 2 — предел пластичности не достигнут.

В настоящее время трудно дать рекомендации о едином методе подхода к число­ вому определению значений коэффициентов запаса, однако порядок величии, по на­ шему мнению, может быть охарактеризован диапазоном значений 0 5—0,7. В этом случае значения допустимых степеней деформации будут: 5доптах = (40~-29)%

в начале процесса ковки и 6ДОпт1п = (33ч-23)% — в конце.

Указанный примерный расчет является иллюстративным и, естественно, не пре­ тендует на то, чтобы рекомендовать его к конкретному использованию. Приведенный пример дает лишь отправные точки подхода к этому вопросу.

Для расчетов режимов горячей прокатки изделий листового и сортового сорта­ мента следует использовать данные определения предельной степени деформации, полученные при горячей прокатке клиновых образцов (или при прокатке на клин). Эти данные с достаточной степенью точности, по мнению автора, могут быть исполь­ зованы в расчетах маршрутов горячей продольной и пплигрнмовой прокатки труб (рис. 3 5 -3 7 ).

При расчетах маршрутов прессовой ковки лучше всего пользоваться данными испытаний на осадку, проводимыми при соответствующих низких скоростях деформи­ рования.

Для определения максимальных значений степеней деформации при объемной штамповке можно также пользоваться результатами испытаний деформируемости при скоростной осадке. Однако, учитывая более благоприятную схему деформации при штамповке, следует иметь в виду определенный резерв пластичности материала в ре­ альном процессе обработки.

. Таким образом, предлагаемый способ расчетов маршрутов дефор­ мации по методу максимального использования пластичности металла с применением данных опытных диаграмм деформируемости дает возможность обоснованно подойти к вопросу интенсификации про­ цессов обработки давлением без снижения качества металла полу­ фабрикатов (предотвращение нарушения целостности металла в про­ цессе деформирования).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенные в настоящей книге обобщенные данные по пластичности и дефор­ мируемости судостроительных сталей и сплавов, а также систематизация основных физико-химических факторов, определяющих изменение пластичности металлов при обработке их давлением, дают возможность непосредственно подойти к созданию методики расчета конкретных деформационных маршрутов. Эти расчеты выполняют по результатам простейших лабораторных испытаний исходя из принципа макси­ мального использования резервов пластичности обрабатываемого материала. Кроме того, накопление экспериментальных данных по построению диаграмм деформируе­ мости открывает дальнейшие перспективы, в частности, они могут помочь создать справочное пособие для заводских инженерно-технических работников. Обобщение этого материала позволяет также разработать теоретические расчетные методы опре­ деления показателей деформируемости и допустимых степеней деформации для метал­ лического материала любого заданного химического состава применительно к усло­ виям того или иного конкретного процесса пластической обработки.

132