книги из ГПНТБ / Дзугутов, М. Я. Напряжения и разрывы при обработке металлов давлением

тиями. Заготовки, полученные по первому варианту, бы­ ли поражены грубыми внутренними разрывами. При прокатке по второму варианту лишь отдельные заготов­ ки имели мелкие разрывы. Эти данные свидетельствуют о положительном влиянии величины обжатия в каждом калибре. Оно объясняется тем, что с увеличением глу­ бины проникновения валка в деформируемую заготов­ ку, во-первых, уменьшается /г, во-вторых, увеличивается

пряжения также уменьшаются и затем полностью исче­ зают. В табл. 15 и 16 приведены данные, показываю-

Т а б л и ц а 15. ЗАВИСИМОСТЬ ПОРАЖЕННОСТИ СТАЛИ ШХ15 МИКРОПОРАМИ ОТ СЕЧЕНИЯ ПРУТКОВ, ПРОКАТАННЫХ НА СТАНЕ 000

Количество плавок, имевших ѵпкропоры

Ц е х А

Щие зависимость пораженности стали Ш Х15 микропорами от конечного сечения прокатанных прутков.

Из табл. 15 и 16 следует, что с уменьшением вели­ чины отношения D/h увеличивается пораженность заго­ товок микропорамп — процент плавок, пораженных микропорами, размеры и количество пор. В более мел­ ких профилях этой стали (круг 30 мм и менее), прока­ танных на стане 300 при (Dili) > 9 , микропоры не обна­ ружены. Н а рис. 120 показана кривая зависимости коли­ чества плавок, пораженных микропорамп, от величины D/h, построенная но данным табл. 16.

Т а б л и ц а 16. ЗАВИСИМОСТЬ ПОРАЖЕННОСТИ СТАЛИ ШХ15 МИКРОПОРАМП ОТ РАЗМЕРА СЕЧЕНИЯ ПРУТКОВ, ПРОКАТАННЫХ НА СТАНЕ 600

вок, но количество оставшихся дефектов не превышало 2-го балла.

Можно считать, что интенсивное заваривание микро­ разрывов начинается при достижении отношения D/hta « 7 и заканчивается при большем значении этого отно­ шения D /htt 9.

Таким образом, из рассмотренных данных следует, что (D/h) к р « 6 —9. Это значительно больше отношения, которое, по мнению П . А. Александрова и Т. М . Голубева,

226

Таким образом, пути создания схемы прокатки, при которой обеспечивалось бы неравиоосное объемное сж а ­ тие в осевой зоне слитка в первых проходах, в настоящее время хорошо известны. Однако осуществление этой за­ дачи при прокатке крупных слитков затруднительно, так как для этого потребовались бы станы с диаметром вал­ ков, превышающим существующие в несколько раз.

Если отсутствует возможность в первых проходах руководствоваться зависимостью (D/h) ^ (D//i)Kp, сле­ дует выдерживать ее в последних проходах и деформиро­ вать металл по схеме, приведенной на рис. 117. Сорта­ мент существующих прокатных станов необходимо со­ ставлять с учетом этого фактора.

Прокатку сортового металла, предназначенного для последующей горячей механической обработки, можно заканчивать при (D//i) <Д/)//г)кр (см. рис. 116). Однако такие заготовки разрезать на части следует путем горя­ чей рубки или горячей резки на прессе для того, чтобы исключить возможность раскрытия внутренних трещин и попадания в их полость воздуха. Дальнейшую горячую механическую обработку следует производить таким об­ разом, чтобы в осевой зоне заготовки создавалось не­ равноосное объемное сжатие, необходимое для завари­ вания внутренних разрывов.

Не следует избегать использования крупной заготов­ ки, пораженной микропорами или рыхлостью, образо­ ванными в процессе прокатки слитков, для получения мелкого сорта или штамповки поковок. Опыты показы­ вают, что в процессе деформации (прокатки или ковки) указанные внутренние разрывы полностью свариваются, если при этом обеспечивается условие (D/h)~> (D/h)Kр и исключается возможность попадания воздуха в поло­

228'

ли не обладает требуемой плотностью вследствие того, что она всегда прокатывается при (0//г) < (D//i)Kp. П о ­ этому ответственные детали целесообразно изготовлять из крупной заготовки, кованной на прессе или молоте по технологии, обеспечивающей получение в осевой зоне неравиоосное объемное сжатие.

Положительных результатов достигают иногда в ре­ зультате комбинированной технологии; сначала слит­ ки куют на заготовку, которую затем прокатывают на готовый сорт среднего или крупного размера. Плотность осевой зоны такого готового сорта обычно выше, чем у полученного только прокаткой.

Чтобы внутренние поперечные разрывы не образовы­ вались, целесообразно вести прокатку в калибрах квад­ ратной, ромбической, полосовой или другой формы и менее целесообразно в калибрах круглой формы.

Следует избегать перегрева стали перед прокаткой. Оплавление прокатываемого металла, получаемое при перегреве, способствует более раннему образованию внутренних поперечных разрывов вследствие снижения сопротивления металла отрыву и разрушению металла при более низких значениях продольных растягивающих напряжений.

Качество катаной заготовки, пораженной внутренни­ ми разрывами, можно улучшить путем проковки ее мо­ лотом или прессом. Материалы данной главы рассмат­ риваются также в работах [40—44 и др.].

Внутренние продольные разрывы

Выше было отмечено, что в процессе продольной про­ катки происходит более однородная деформация заго­ товки и меньшее перемещение элементарных частиц в плоскости, взятой нормально к оси. Это обеспечивает меньшую склонность заготовки, деформируемой данным методом, к возникновению внутренних радиальных рас­ тягивающих напряжений и образованию внутренних продольных разрывов. Однако возможность возникнове­

диаметром 45 мм, пораженных продольными внутрен­ ними разрывами, образовавшимися в процессе прокатки прутков из квадратной заготовки сечением 80 мм, не имевшей внутренних разрывов.

Образование внутренних разрывов происходит в по­ следнем калибре при прохождении овала в круглом ка­ либре по схеме, показанной на рис. 122. Как видно из рисунка, при задаче в круглый калибр заготовки оваль­ ного сечения под контактными поверхностями образу-

Рис. 121. Внутренние продольные разрывы в круглых прокатанных прутках диаметром 45 мм сплава типа ЭШ93

ются зоны затрудненной деформации абв, передающие нормальные напряжения <т„ на заготовку. Возникающие

ного уширения. Однако к образованию продольных раз­ рывов напряжения од приводят лишь при деформирова­ нии труднодеформируемых сплавов III —-V групп или сплавов, подобных им. К окончанию однозначного об-

230

жатия и заполнению калибра напряжения положитель­ ного знака OR устраняются, но заваривания образовав­ шейся трещины может не произойти.

Внутренние радиальные растягивающие напряжения могут возникнуть и при обжатии заготовки ромбической формы сечения в калибре квадратной формы. Схема де­

рис. 65,6. Однако к образованию внутренних разрывов эти напряжения приводят в случае, если их величина превосходит сопротивление металла отрыву и деформи­ руемая заготовка состоит из малопластичного материа­

ромбическую или овальную форму. Чем больше разность осей сечения заготовки, больше возможность свободно­ го уширеиия ее при обжатии, чем меньше пластичность материала и больше скорость прокатки, тем вероятнее образование внутренних продольных разрывов при про­ дольной прокатке заготовки по рассматриваемым схе­ мам. При этом возможность образования продольных разрывов не зависит от отношения D/h.

Заваривание внутренних разрывов, образовавшихся при прокатке

Необходимыми условиями успешного заваривания внутренних разрывов, образованных при горячей плас­ тической деформации — прокатке и ковке, являются:

чистота поверхности внутреннего разрыва от посто­ ронних включений и прослоек для обеспечения взаимно­ го проникновения атомов соприкасающихся поверхно­ стей при деформации;

пластическая деформация соприкасающихся поверх­ ностей при температуре выше температуры рекристал­ лизации;

объемное сжатие, обеспечивающее плотное контак­ тирование свариваемых плоскостей.

Рассмотрим примеры заваривания внутренних раз­ рывов в заготовках и поковках при прокатке, ковке и штамповке в промышленных условиях.

На заводах А и Б круглые слитки быстрорежущих

сталей марки Р18 и других, массой 200 кг, в первом пе­ ределе прокатывают на стане 600 на заготовку квадрат­ ной формы сечения с размером сечения 80 мм. Началь­ ное отношение D/h = 2,2, а конечное — 6,2. Такая заго­ товка поражена грубыми внутренними разрывами п не пригодна для использования в качестве материала для инструмента. Поэтому полученный раскат разрезают на прессе в горячем состоянии на мерные заготовки. П о ­ следние нагревают и прокатывают на круглые прутки диаметром 35 мм или меньшего сечения на стане 450—

4,7, а конечное 8,0.

На заводе В прокатывали слитки стали Р18 с массой 700 кг на стане 850 на заготовку. Начальное отношение D/Ii было — 2,0, а конечное ~ 3 ,0 . Полученная заготовка была поражена внутренними разрывами. Затем заготов­ ку прокатывали на том же стане на заготовку меньшего сечения. При этом внутренние разрывы, образовавшие­ ся ранее при прокатке слитка на заготовку, полностью не успели завариться из-за малого отношения D/Ii. Н а ­ чальное отношение D/h при прокатке заготовки на заго­ товку было 3,0, а конечное — 6,6. Заваривание внутрен­ них разрывов происходило лишь при дальнейшей про­ катке.

Следует учитывать, что по мере увеличения размера

деформации при одном п том же значении При прокатке слитков стали Ш Х15, Х Г , Х В Г и др. на

стане при {D/h) < (Djh)I<p в полученных штангах содер­ жатся микроразрывы (микропоры). Такие штанги не могут быть использованы для изготовления из них дета­ лей холодной механической обработкой, так как наличие микропор приводит к преждевременному разрушению деталей. Перекат таких штанг при (D/h) > (D/h) кр, при горячей штамповке из них деталей микропоры в них за­ вариваются бесследно и полностью восстанавливаются свойства и служебные качества материала. Разумеется, что при этом должны выполняться условия, указанные

232

выше. Заваривание микропор при одном и том же отно­ шении D/h достигается легче, чем заваривание более крупных разрывов, возникающих при прокатке слитков быстрорежущих сталей.

Поскольку прокатка слитков и заготовок чаще всего начинается при отношении (D/h) < ( D / h ) KP, в начальный период прокатки образуются внутренние разрывы ма­ кроскопической величины или микропоры. Только при

конечной заготовки из сталей и сплавов, склонных к об­ разованию внутренних разрывов и рыхлости, основан на

233