Сущность процесса пластического деформирования

Пластичность — это свойство твердых тел изменять свою форму и размеры под действием внешних сил и сохранять их в виде остаточной деформации после снятия нагрузки.

Способ основан на изменении размеров и формы детали за счет перераспределения металла самой детали. Способ обработки пластическим деформированием может быть применим только для деталей, изготовленных из пластичных материалов.

Сущность способа восстановления деталей пластическим деформированием состоит в том, что металл под действием внешних сил перемещается в требуемом направлении к изношенной поверхности детали, восстанавливая ее размеры и геометрическую форму без разрушения при напряжениях выше предела упругости. Объем восстанавливаемой детали при этом остается без изменений.

Степень и необходимое усилие деформирования зависят от пластичности материала, температуры нагрева, скорости деформирования и схемы главных напряжений.

Пластичность материала зависит от химического состава и структуры металла. Наибольшей пластичностью обладают химически чистые металлы. С увеличением содержания углерода в металле пластичность уменьшается. Содержание кремния свыше 0,35 %, а марганца свыше 0,8 % также приводит к снижению пластичности.

Размер зерна металла оказывает заметное влияние на пластичность при холодном деформировании. Чем меньше зерно, тем прочнее металл, а следовательно, меньше его пластичность. При горячем деформировании размер зерна не оказывает существенного влияния на пластичность, но оказывает влияние на прочность детали, так как при определенной температуре и степени деформирования для данного материала детали размер зерна достигает максимального значения. Такую степень деформирования называют критической, так как она приводит к понижению прочности детали.

Различают два вида пластического деформирования: холодное и горячее.

Пластическое деформирование, протекающее при температуре ниже температуры рекристаллизации и вызывающее упрочнение (наклеп) металла, называется холодным.

Деформирование, протекающее при температуре выше температуры рекристаллизации, при которой не происходит упрочнения металла, называется горячим. Температура, при которой вследствие изменения структуры металла при нагреве происходит резкое снижение твердости и повышение пластичности, называется температурой рекристаллизации. Минимальная температура рекристаллизации составляет примерно 0,4 от абсолютной температуры плавления металла.

Нагрев детали до температуры ковки снижает сопротивление деформированию в 10—15 раз по сравнению с процессом холодного деформирования. Однако такой нагрев целесообразен только для значительных пластических деформаций. Для углеродистых сталей целесообразен нагрев в интервале 350—750 °С.

Скорость деформирования оказывает ощутимое влияние на пластичность. Увеличение скорости снижает пластичность в условиях горячего деформирования и оказывает незначительное влияние на пластичность при холодном деформировании. Скорость деформирования на гидравлических прессах составляет 0,01—0,1 м/с; на механических — 0,25—0,5 м/с; на молотах (в момент удара) — 4—8 м/с.

Пластическое деформирование может выполняться для восстановления:

• размеров изношенных поверхностей деталей
• первоначальной формы детали
• механических свойств детали (усталостной прочности, жесткости и др.)