Вопросы, рассмотренные в материале:
- Назначение наклепа и нагартовки
- Когда используется наклеп, а когда нагартовка
- Виды нагартовки металла
- Оборудование, используемое для наклепа и нагартовки
- Области применения нагартованных изделий
Назначение наклепа и нагартовки
Нагартовка дает возможность повысить твердость и прочность металла, то есть его способность противостоять механическим повреждениям. При этом становится хуже сопротивление динамическим нагрузкам, пластичность, устойчивость к пластическим деформациям с противоположным знаком – данное явление специалисты обозначают как эффект Баушингера.
Все описанные изменения свойств связаны с тем, что пластическая деформация приводит к модификации кристаллической решетки и фазового состава материала. В процессе нагартовки металла в его внутренней структуре неизбежно образуются дефекты.
В то же время снижается предел текучести – от него зависит напряжение, при превышении которого начинается пластическая деформация. Если нагрузка не выходит за определенный уровень, при ее устранении материал возвращается в прежнее состояние. Благодаря превышению предела текучести обеспечивается деформационное упрочнение изделия.
Закалка наклепом осуществляется с помощью специализированного оборудования – о нем речь пойдет далее. Воздействие на металлы ферромагнитной группы, в том числе и на сталь, вызывает повышение напряженности магнитного поля или коэрцитивной силы. Одновременно снижается магнитная проницаемость. Это обеспечивает более высокие эксплуатационные характеристики пластичных металлов. Нагартовка алюминия и его сплавов повышает их уровень твердости и предел текучести.
Деформационная обработка пластичных металлов без дополнительного нагрева может выполняться при помощи прокатки, глубокой вытяжки, ковки и отбортовки.
Когда используется наклеп, а когда нагартовка
В основе наклепа и нагартовки лежит деформационное упрочнение материала. Разница между двумя подходами:
- Наклеп предполагает любое деформационное упрочнение и может положительным или отрицательным образом сказываться на характеристиках изделия.
- Нагартовка металлов применяется только для достижения более высоких эксплуатационных характеристик.
Виды нагартовки металла
Холодная ковка
В этом случае для заготовок весом 0,3–20 кг используют пневматические молоты. Если масса детали находится в пределах 20–350 кг, применяют паровоздушные молоты, а для изделий до 200 тонн задействуют прессы с гидравликой.
При помощи холодной ковки выполняют такие операции, как:
- осадка – расплющивают металл, то есть уменьшают высоту, параллельно увеличивая сечение детали;
- протяжка – увеличивают длину изделия, уменьшая сечение;
- прошивка – получают отверстие, которое может быть глухим или сквозным;
- гибка – изгибают ось изделия таким образом, чтобы не формировались складки на его внутренней стороне и трещины на внешней;
- разгонка – увеличивают ширину детали, уменьшая толщину.
Холодная прокатка
Данный вариант нагартовки металла используется чаще всего. С его помощью производят изделия большой длины, например, трубы, рельсы, профили. Кроме того, метод применяется для изготовления листового металла для нужд машиностроения. Также в быту используется алюминиевая фольга, изготавливаемая данным методом.
Холодное прессование или штамповка
Штамповка может быть объемной и листовой.
Первый тип позволяет:
- выдавливать заготовки;
- осуществлять высадку;
- выполнять формовку.
Выдавливание отличается от других видов штамповки тем, что дает возможность максимально деформировать материал, не вызвав разрушения. При такой нагартовке металла используют прессы и штампы с пуансоном и матрицей. В качестве заготовки может применяться пруток, лист. Посредством прямого выдавливания изготавливают болты, клапаны, а обратное выдавливание применяют для создания полых деталей.
Боковое выдавливание необходимо для производства тройников и крестовин. Также могут использоваться сразу несколько подходов, если речь идет о сложном изделии.
Холодная высадка выделяется среди других способов обработки металла наиболее высокой производительностью. Дело в том, что при автоматизации процесса можно изготавливать 20–400 деталей в минуту. В качестве заготовок используют металлические прутки и проволоку диаметром 0,5–40 мм.
Данную разновидность нагартовки металла задействуют для производства деталей с местным утолщением (заклепки, болты, винты, гвозди, шарики, звездочки, накидные гайки). При этом методе обработки коэффициент использования металла увеличивается до 95 %.
Холодная формовка напоминает горячую штамповку. Но отказ от использования высокой температуры предполагает приложение более значительных усилий. Это связано с низкой формуемостью материала на фоне упрочнения и воздействия сил трения. Чаще всего этот метод применяют при изготовлении изделий из цветных металлов.
Холодная листовая штамповка предполагает обработку листов, полос, лент толщиной до 10 мм.
К преимуществам данного подхода относятся:
- возможность производить детали малой массы;
- точность, высокое качество обработки поверхностей;
- хорошие показатели производительности – за смену на одном станке изготавливают до 40 тысяч деталей;
- доступность автоматизации работ.
Листовая штамповка позволяет воздействовать на всю заготовку либо ее часть. Тогда речь идет соответственно об отрезке и вырубке или гибке, вытяжке, формовке.
Холодное волочение
Этот вид нагартовки металла необходим, чтобы сократить диаметр, сделать поверхность проволоки более плотной, обеспечив повышенную прочность. Данный способ является единственным доступным, когда требуется обработка сразу большого количества проволоки. Если при прокатке в качестве инструмента используются вращающиеся валки, то при волочении обжатие осуществляется неподвижной матрицей с фильерами.
Нужно учитывать, что не получится за один цикл сильно уменьшить диаметр изделия, так как тянущее усилие прикладывается к тонкому концу. Зато благодаря волочильным станам производят проволоку диаметром от 1 микрона до 6 мм.
Редуцирование
Будущее изделие размещается между обжимными валами, которым задается вращение. Либо вращаться может сама заготовка, и тогда на нее воздействует пуансон. При такой нагартовке металла меняется форма детали, материал становится более плотным.
Читайте также: Как правильно варить сваркой
Среди операций редуцирования выделяют следующие:
- накатка наружной и внутренней резьбы М3–М68 – выполняется при помощи резьбонакатных станков с накатными роликами или оправками;
- редуцирование труб – предполагает закатку или раскатку концов на длину не более 200 мм;
- правка – используется для возвращения изделию геометрической оси;
- гибка – задействуется при производстве пружин различного диаметра.
Нагартовка является многофункциональным способом деформации металла, широко используемым в современной промышленности, поскольку он дает возможность значительно увеличить эффективность обработки.
Оборудование, используемое для наклепа и нагартовки
Деформационное упрочнение металла применяется в различных сферах промышленности, для которых важно, чтобы поверхность изделия обладала повышенной устойчивостью к растрескиванию.
Наклеп осуществляется посредством разнообразного оборудования, размеры и характеристики которого подбираются в соответствии с величиной изделий и необходимой производительностью. На крупных предприятиях процедуру осуществляют на автоматизированных станках – наиболее распространены дробеструйные установки.
Чтобы удалить наклеп, металл подвергают температурному отпуску. Так запускаются процессы, позволяющие вернуть материал в первоначальное состояние.
Области применения нагартованных изделий
Детали, обработанные методом нагартовки металла, наиболее важны в машиностроении, судостроении, авиастроении, пр.
Рекомендуем статьи
Нагартовка необходима для производства изделий, подверженных в процессе эксплуатации различным воздействиям, таким как скачки температуры, избыточное давление, пр. Благодаря подобной обработке удается обеспечить гораздо более высокие показатели стойкости к износу и усталостной прочности изделия.
Специалисты высоко ценят возможность при помощи нагартовки улучшать свойства металлов и повышать эффективность их обработки.
