Методы механических испытаний металлов и сплавов

Качество металлов и изделий из них оценивают по результатам ме­ханических, химических, технологических, металлографических испыта­ний и наружного осмотра.

Механические свойства устанавливают по результатам статических, динамических и усталостных (на выносливость) испытаний.

Статические испытания характеризуются медленным и плавным приложением нагрузки. Основными из них являются испытания на растя­жение, твердость и вязкость разрушения.

Испытание на растяжение. Для этого вида испытания изготавли­вают стандартные образцы с установленной расчетной длиной для кругло­го образца / = 10^; для плоского образца / = 11,3/^, где <1 - диаметр образ­ца, мм; Р₀ - площадь поперечного сечения образца, мм .

Испытания проводят на специальной машине путем осевого растя­жения образца до разрыва, с автоматической записью диаграммы зависи­мости деформации от нагрузки. В результате испытаний получают сле­дующие характеристики:

• предел текучести - наименьшее напряжение, при котором обра­зец деформируется без заметного увеличения нагрузки (остаточ­ная деформация не превышает 0,2 %):

где Р_Т - нагрузка, соответствующая площадке текучести, Н;

предел прочности — напряжение, соответствующее наиболь­шей нагрузке, предшествующей разрушению образца

где Р_в - максимальная нагрузка, при которой произошло разрушение образца, Н;

относительное удлинение (%) - отношение приращения длины образца после разрыва к его первоначальной длине

_{где l0 и 1Х- длина образца до и после испытания, м}

относительное сужение (%) - отношение уменьшения площа­ди поперечного сечения образца после разрыва к первоначаль­ной площади его поперечного сечения:

F1 - площадь сечения образца до и после испытания, м²; предел упругости - напряжение, при котором остаточное удлине­ние равно 0,05 % расчетной длины образца:

где - нагрузка (Н), при которой образец получает остаточное удлине­ние, равное 0,05% расчетной длины.

Испытание на твердость. Твердость металла испытывают путем вдавливания в него под определенной нагрузкой стального шарика, алмаз­ного конуса или пирамиды (рис. 11) и оценивают по величине произведен­ной пластической деформации (отпечатку). В зависимости от вида исполь­зуемого наконечника и критерия оценки различают твердость по Бринел- лю, Роквеллу и Виккерсу

Твердость металлов по Бринеллю рассчитывается по формуле

, где Р – нагрузка

D - диаметр стального шарика, м, в приборе принят £> = 110 ²м; d - диаметр отпечатка (лунки), м.

При испытании значение Р принимают: для стали и чугуна - 3-10 Н, для меди и сплавов - 1•10⁴ Н, а для очень мягких металлов (алюминия, бабби­та) - 2,5 - Ю³ Н. Метод применим дЛя металлов и сплавов с твердостью не бо­лее 4500 МПа, так как при большей твердости стальной шарик может дефор­мироваться.

Для углеродистых сталей, имеющих предел прочности 300.. .1000 МПа, существует приближенная зависимость между твердостью по Бринеллю (НВ) и пределом прочности при растяжении: а = 0,36 НВ.

Твердость по Роквеллу измеряют в условных единицах по формулам: HR- 100-е (при вдавливании алмазного конуса с углом при верши­не 120°);

HR = 13 0 - е (при вдавливании стального шарика, D = 1,588 • 10~³ м), где e = {h-h^)l2-Ю"⁶, h - глубина внедрения наконечника (м), под дей­ствием общей нагрузки Р после снятия основной нагрузки /}, - глубина внедрения наконечника под действием предварительной на- груз|си Р₀ (м).

Предварительная нагрузка Р₀ при испытаниях, независимо от вида на­конечника, принята равной 100 Н; основная P_t для стального шарика - 900 Н (шкала В), для алмазного конуса - 1400 Н (шкала С) и 500 Н (шкала А). В со­ответствии с этим твердость по Роквеллу обозначается HRA, HRB HRC. Ме­тод широко применяется в промышленности, особенно для твердых и тонко­листовых металлов и сплавов.

Твердость по Виккерсу определяется по формуле

где Р - нагрузка на алмазную пирамиду от 500 до 1200 Н;

среднеарифметическое значение двух диагоналей отпечатка, м.

Твердость по Виккерсу обозначается НУ5, НУЮ и т. д. Чем тоньше и тверже металл и сплав, тем меньше должна быть нагрузка при испытании.

Для определения микротвердости мелких изделий и структурных со­ставляющих металлов используют метод Виккерса в приборном сочетании с металлографическим микроскопом.

Испытание на изгиб. Испытание на изгиб в холодном или нагретом состоянии проводится для определения способности листового металла принимать заданный по размерам и форме изгиб. Образцы для испытания

вырезают из листа без обработки поверхностного слоя и подвергают пробе на изгиб на прессе или в тисках (рис. 12). Если после испытания на по­верхности образца не обнаружены внешние дефекты, трещины, надрывы, расслоения или излом, то металл выдержал испытание. При толщине лис­тового металла больше 30 мм испытание на изгиб обычно не проводят

Испытание металлов на вязкость разрушения проводят на стандарт­ных образцах с надрезом при трехточечном изгибе. Метод позволяет оце­нить сопротивление металла распространению, а не зарождению трещины или трещиноподобного дефекта любого происхождения, всегда имеюще­гося в металле. Вязкость разрушения оценивается параметром К, представ­ляющим собой коэффициент интенсивности напряжений или локальное повышение растягивающих напряжений (МПа) в вершине трещины:

где У - безразмерный коэффициент, зависящий от размера образца и

трещины;

С - длина трещины, м;

а_я - номинальное (среднее) напряжение вдоль трещины.

Условие стабильного существования трещины без ее роста и разви­тия будет К < К_1с, где К_1с - критический коэффициент интенсивности на­пряжений, определяемой при испытании образцов-балочек с надрезом на изгиб. Он характеризует трещиностойкость металла и является структур­но-чувствительной характеристикой: уменьшается при понижении темпе­ратуры, увеличении скорости приложения нагрузки и коррозии металла.

Динамические испытания металлов проводят на ударный изгиб и знакопеременное циклическое нагружение.

Испытание на удар. Испытанием на удар определяют способность работы металла в условиях динамических нагрузок, или хрупкость. Чем пластичнее металл, тем лучше он переносит ударные нагрузки. Испытание на удар производят на специальных маятниковых копрах с применением стандартных образцов с надрезом. Удельная ударная вязкость

где А - работа, затраченная на разрушение образца, Дж/м ; F— площадь поперечного сечения в месте надреза, м . Сопротивление металла ударному изгибу называют ударной вязко­стью и обозначают КСи, КСУ и КСТ (где КС - символ ударной вязкости, а II, V и Т - вид и размер концентратора напряжения). Она представляет работу Ау удара, отнесенную к начальной площади Р₀ сечения образца в месте концентратора, т. е. КС = А /Р₀, МДж/м². Ударная вязкость харак­теризует сопротивление металла хрупкому разрушению и используется для определения порога хладноломкости.

Сопротивление металла циклическому нагружению характеризуется максимальным напряжением, которое может выдержать металл без разру­шения за заданное число циклов и называется пределом выносливости. Применяют симметричные и несимметричные циклы нагружения. Предел выносливости резко снижается при наличии концентратора напряжений. Чувствительность к ним при симметричном цикле нагружения определяет­ся эффективным коэффициентом напряжений

где q-1 и q-1h- пределы выносливости образцов гладкого и с надрезом.

3. Сплавы на основе железа

3.1. Основы технологии производства стали и чугуна

Производство чугуна. Производство черных металлов из железной руды - сложный технологический процесс, который может быть условно разделен на две стадии. На первой стадии получают чугун, а на второй его перерабатывают в сталь.

Чугуном называют сплав железа с углеродом (2,14...6,67 %), кроме них, в состав сплава могут входить кремний, марганец, сера, фосфор и др. Исходными материалами для производства чугуна являются железные ру­ды, топливо и флюсы. Наиболее часто применяют руды, содержащие от 30 до 70 % железа (красный, магнитный, бурый, шпатовый железняки) и пустую породу.

Топливом служит кокс - продукт сухой перегонки коксующихся ка­менных углей.

Флюсы (плавни) служат для понижения температуры плавления пус­той породы и перевода ее и золы топлива в шлак. В качестве флюсов ис­пользуют известняки, доломиты, песчаники и др. Чугун выплавляют в до­менных печах объемом до 5000 м , в которые загружают руду, кокс и флю­сы чередующимися слоями, непрерывно опускающимися в низ печи под действием собственной массы. В нижнюю часть печи под давлением по­дают горячий воздух для поддержания процесса горения топлива. Процесс восстановления железа из его оксидов и науглероживания металла проис­ходит последовательно при температуре 900-1900 °С.

В результате плавления восстанавливается не только железо, но и дру­гие элементы, находящиеся в руде (кремния, марганца, фосфора, серы), кото­рые переходят в чугун. Расплавленный шлак имеет меньшую плотность и всплывает над чугуном. Расплавленный чугун и шлак периодически выпуска­ют через специальные отверстия - чугунную и шлаковую латки.

Следует отметить, что процесс выплавки чугуна не ограничивается доменным процессом. Качество чугуна зависит от многих факторов. Это и подготовка шихты, включающая дробление и тщательную промывку, сор­тировку и обогащение железной руды путем магнитной сепарации и агло­мерация (спекание мелочи руды в крупные куски). Угли перед коксовани­ем промывают. В доменную печь лучше подавать кислород вместо нагре­того воздуха. Все эти и другие технологические приемы интенсифицируют процесс производства чугуна, однако требуют создания дополнительных производств и новых инженерных решений.

В результате доменной плавки могут быть получены различные виды чугунов: передельные (80.. .90 %), идущие в основном на производство стали; литейные (8.. .18 %), предназначенные для получения чугунных отливок; фер­росплавы (2.. .3 %), содержащие повышенное количество марганца и кремния. Ферросплавы применяют как добавки при производстве стали.

Перспективным видом производства является процесс получения губча­того железа непосредственно из руд путем продувки их водородом или смесью водорода с оксвдом углерода под давлением до 3 МПа с последующим отде­лением железа от пустой породы магнитной сепарацией.

Производство стали. Сталью называют железоуглеродистые спла­вы с содержанием углерода до 2,14 %. При производстве стали происходит снижение содержания углерода и примесей, присутствующих в чугуне (Мп, 81, Б, Р и др.), за счет окисления кислородом, содержащимся в руде. Снижению содержания углерода и примесей способствует закись железа РеО, которая образуется в начале плавки. Так как излишняя закись железа вызывает хрупкость стали, производят раскисление жидкой стали путем введения ферросплавов (ферромарганца, ферросицилия, ферроалюминия). Образовавшиеся соединения всплывают и удаляются вместе со шлаком.

Выплавку стали осуществляют в мартеновских печах, в конвертерах и электропечах.

В мартеновских печах, помимо чугуна, может быть произведена пе­реплавка металлического лома (до 60...70 %), руды и флюса. Топливом служит газ (смесь доменного, коксовального и генераторного) и подогре­тый воздух, обеспечивающий температуру 1800...2000 °С. Производитель­ность печи за одну плавку (8... 12 ч) - до 900 т.

В мартеновских печах возможны автоматизация процесса плавки и повышенная точность химического состава стали.

Недостатками плавки стали в мартеновских печах являются:

• периодичность процесса плавки;

• сложность оборудования;

• высокая стоимость выплавляемой стали.

При конверторном способе получения стали в качестве шихты ис­пользуют жидкий чугун, металлический лом (до 50 %), руду, флюс. Сжа­тый воздух подают в конвертер под давлением (0,3...0,35 МПа), нагрев стали происходит за счет химических реакций окисления углерода и при­месей, находящихся в чугуне. При дополнительном использовании кисло­рода (кислородно-конвертерное производство стали) взамен сжатого воз­духа производительность установки резко повышается (на 25—30 %).

Достоинствами современных конвертеров являются:

• быстрота процесса (15-25 мин);

• пониженная (на 3-5 %) себестоимость стали по сравнению с мартеновским способом;

• повышенная производительность труда (на 35—40 %);

• высокая емкость конвертеров (до 600 т).

Недостатки конвертерного способа производства:

• высокий угар металла;

• повышенный расход огнеупоров;

• применение чугуна лишь с минимальным содержанием фосфо­ра и серы;

• трудность управления процессом плавки из-за непродолжи­тельности процесса;

• повышенное содержание азота.

Производство специальных и высококачественных сталей осуществ­ляют в электрических (дуговых или индукционных) печах.

В зависимости от необходимого качества стали в электрические печи емкостью до 270 т загружают либо стальной скраб и железную руду, либо жидкие стали, поступающие из конвертера или мартеновской печи.

В состав шихты вводят флюсы и легирующие добавки. Источником теплоты является электродуга, образующаяся между вертикально установ­ленными угольными электродами и расплавленным металлом.

Особенности производства стали в электропечах:

• восстановительная атмосфера, что способствует значительно­му сокращению угара стали и уменьшению расхода легирую­щих добавок;

• возможность достижения более высокой температуры, позво­ляющей получать специальные легированные стали;

• точное регулирование химического состава стали;

• более полное удаление вредных примесей фосфора и серы.

В настоящее время широко используют комбинированные способы получения стали. Сталь последовательно выплавляют в мартеновских пе­чах, в конвертерах и окончательно доводят до заданного состава в элек­тропечах.

Разливка металла. Из плавильных печей металл выпускается в спе­циальный ковш, в нем транспортируется к литейным формам или излож­ницам, в которых металл охлаждается и после затвердения получаются слитки.

В настоящее время разливка стали в изложницы осуществляется непре­рывно; часто для улучшения свойств стали используют вакуумирование.

Непрерывная разливка стали устраняет в металле усадочные ракови­ны, снижает отходы, обеспечивает получение плотных мелкозернистых отливок, значительно повышает производительность труда, отпадает необ­ходимость в обжимных станах.

Непрерывный метод разливки стали был разработан российскими учеными и схематически может быть представлен следующим образом.

Из ковша расплавленный металл поступает в кристаллизатор (из­ложница со сквозной литейной полостью, охлаждаемой водой), в котором на литейной заготовке образуется корка. По мере протягивания и дополни­тельного охлаждения водой металл окончательно затвердевает, после за­твердения слиток на специальном поддоне вытягивается, разрезается на нужные размеры и направляется на обработку.

Влияние постоянных примесей на свойства стали. Получаемая в промышленности сталь имеет сложный химический состав. Содержание железа в ней находится в пределах 97,0.. .99,5 %, присутствует также неко­торое количество элементов, поступающих в состав сплава по технологи­ческим причинам. Такие примеси называют постоянными, это марганец, кремний, сера, фосфор, кислород, азот, водород.

Кремний и марганец присутствуют в стали в количестве соответст­венно 0,35...0,4 % и 0,5...0,8 %. Кремний повышает предел текучести и снижает способность стали к холодной деформации. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности, но уменьшает красноломкость, т. е. хрупкость при высоких температурах, вызванную серой. Кремний и мар­ганец - примеси постоянные и технологически неизбежные, так как они всегда присутствуют в руде в виде Мп0₂ и 8Ю₂, а ферросилиций является раскислителем при выплавке стали. За счет наличия в структуре стали кремния и марганца твердость (НВ) феррита составляет 600-800 МПа, а у чистого феррита - около 1000 МПа.

Сера присутствует в небольших количествах в железных рудах и то­пливе и является вредной примесью. Она образует с железом химическое соединение FeS, образующее, в свою очередь, с железом эвтектику при 988 °С, по границам его зерен. При прокатке или ковке такой стали при 1000... 1200 °С эвтектика между зернами расплавляется, связь между ними нарушается, вследствие чего в направлении деформирования появляются надрывы и трещины. Сера, кроме того, снижает ударную вязкость и предел выносливости, ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость, по­этому содержание серы в стали ограничивается до 0,035...0,06 %. Марга­нец образует с серой тугоплавкое соединение Мпв, имеющее температуру плавления 1620 °С, т. е. выше, чем у железа, и располагается внутри зерен стали, поэтому МпБ в значительной степени ослабляет вредное влияние серы и практически исключает красноломкость стали.

Фосфор также является вредной примесью в стали. Растворяясь в фер­рите, он сильно искажает кристаллическую решетку, повышает временное со­противление и предел текучести стали, а пластичность и вязкость уменьшает. Снижение вязкости тем значительнее, чем больше в стали углерода. Фосфор повышает порог хладноломкости стали (на 20...25 °С на каждые 0,01 % со­держание фосфора) и уменьшает то усилие, при котором развиваются трещи­ны. Содержание фосфора в стали ограничивается в зависимости от вида даль­нейшей обработки металла пределами от 0,025 до 0,07 %.

Азот и кислород присутствуют в стали в виде хрупких включений ¥еО, 8Ю₂, А1₂0₃, Бе₄К, твердых растворов или в свободном состоянии в ракови­нах, трещинах и других дефектных участках металла. Концентрируясь по гра­ницам зерен в виде оксидов и нитридов, они повышают порог хладноломко­сти, уменьшают ударную вязкость и предел выносливости стали.

Особенно вреден растворенный в стали водород. Он не только делает ее более хрупкой, но и приводит к образованию в катаных заготовках и по­ковках тонких трещин — флокенов. В изломе они имеют вид хлопьев се­ребристого цвета. Флокены резко ухудшают свойства стали и поэтому ме­талл, имеющий флокены, нельзя использовать в промышленности. Вы­плавка и разливка стали в вакууме значительно уменьшает содержание в ней водорода и других газов.

Крайне опасно содержание водорода в стали при сварке из-за появ­ления в наплавленном и основном металле холодных трещин.

3.2. Обработка металла давлением

Металлические слитки, в зависимости от назначения, превращают в изделия разными способами. Одним из самых экономичных и высокопро­изводительных способов производства заготовок различного назначения, в том числе и в целях изготовления изделий для строительной промышлен­ности, является обработка металлов давлением. В настоящее время почти 90 % всей выплавляемой стали и 60 % цветных металлов и сплавов под­вергают обработке давлением.

Этот метод основан на способности металла в определенных услови­ях к пластическим деформациям без нарушения целостности заготовки. При этом происходят изменения формы изделия, структуры и свойств ме­талла, размеров и формы зерен.

При изготовлении изделий используют как холодную, так и горячую обработку заготовок металла.

При холодной обработке давлением происходит изменение формы зерен - вытягивание их в направлении наибольшей деформации с ориента­цией в одном направлении. Такое изменение структуры материала сопро­вождается повышением механических свойств (пределов прочности и те­кучести, твердости); снижаются деформативные свойства (относительное удлинение и сужение, ударная вязкость), изменяются и физические свой­ства. Обработке металлов давлением в холодном состоянии подвергают только листовые и полосовые заготовки из низкоуглеродистой стали и за­готовки из цветных металлов.

При горячей обработке заготовку нагревают до температуры на 150— 200 °С ниже температуры плавления стали данного состава. Затем заготов­ку подвергают давлению, в результате чего она легко деформируется без нарушения целостности и связи между зернами. В результате горячей об­работки давлением улучшается структура стали и повышаются ее механи­ческие свойства, так как происходит заварка микротрещин, пустот и газо­вых раковин, частично выравнивается химический состав.

Увеличение содержания в стали углерода и постоянных примесей (кремния, фосфора, серы) снижает способность стали к пластическим де­формациям.

Способы обработки металла давлением (рис. 13) могут быть различ­ными и зависят от назначения изделий, это:

• прокатка;

• волочение;

• прессование;

• ковка;

• штамповка;

• литье.

Прокатка - самый распространенный вид горячей обработка стали, до 90 % всей выплавляемой стали перерабатывают этим методом. При про­катке металл обжимают между валками прокатного стана, вращающимися в разные стороны, в результате обжатия заготовки происходит увеличение ее длины и ширины

Валки могут быть гладкими (для прокатки листов, полос и т. д.) или с фигурными вырезами - ручьями. Совокупность вырезов в верхнем и ниж­нем валках образуют калибр. Комплект прокатных валков со станиной на­зывается рабочей клетью. Если валки вращаются в одну сторону, то клеть называют нереверсивной, если могут изменять направление движения - реверсивной. Прокатные станы по числу и расположению валков в клети подразделяют на дуо, трио, кварто, многовалковые и универсальные.

Профиль - это форма поперечного сечения продукции, получаемой при прокате. Исходным материалом для получения крупных профилей служат блюмсы, заготовки квадратного сечения до 450x450, получаемые путем прокатки на блюминге стали, нагретой до 1300 °С. Для прокатки на толстый лист используют слябы - слитки (до 60 т) прямоугольного сечения с максимальной толщиной до 350 мм и шириной до 2300 мм.

После прокатки на слябинге полосы металла поступают на заготови­тельные станы, где их режут на мерные куски (сутунки) и передают на склад для охлаждения и отделочных операций - зачистки, травления, уд ления поверхностных дефектов. Затем заготовки направляют на сортовые и листопрокатные станы.

Сортаментом называют совокупность форм и размеров профилей, он подразделяется на следующие группы:

• сортовой прокат;

• листовой прокат;

• трубы (сварные и бесшовные);

• профили специального назначения.

На сортовых станах заготовки после нагрева в печи проходят про­катку в 7—15 калибра; так получают профили (рис. 14), которые после рез­ки на мерные длины охлаждают, травят в холодном состоянии, производят термическую обработку.

Листовой прокат подразделяют:

• на толстолистовой (толщина от 4 мм и более);

• тонколистовой (толщина листа менее 4 мм). Листовую сталь по назначению подразделяют:

• на автотракторную;

• трансформаторную;

• кровельное железо;

• жесть;

• листовую сталь со специальными покрытиями;

• биметаллический лист и пр.

Листовая сталь широко используется в строительстве. Тонколистовую сталь прокатывают в горячем и холодном состоянии; современная технология позволяет получить путем непрерывной прокатки

листы толщиной менее 0,1 мм с суммарным обжатием до 80-90 % без про­межуточной термической обработки.

На станах прокатывают также арматурную сталь, используемую при производстве железобетона и имеющую достаточно сложные профили (рис. 15)

Путем проката получают бесшовные и сварные трубы.

Бесшовные трубы прокатывают диаметром 30-650 мм с толщиной стенки от 2 до 160 мм, а сварные - диаметром от 5 до 2500 мм. Изготовля­ют трубы, в зависимости от назначения, из углеродистых и легированных сталей и цветных металлов. Основная операция при производстве бесшов­ных труб - прошивка, т. е. получение в заготовке сквозного отверстия. Пе­ред прошивкой заготовку нагревают до температуры горячей обработки давлением и направляют на прошивочный стан с двумя бочкообразными валками, оси которых расположены под углом 10-15 °С друг к другу, та­ким образом реализуется принцип поперечно-винтовой прокатки. Трубы диаметром 29-108 мм и толщиной стенки 8-12 мм получают путем про­катки на непрерывном трубопрокатном стане с производительностью до 900 тыс. т в год.

Сварные трубы изготавливают из прокатных полос (штрипсов) или лис­тов. Процесс производства трубы включает в себя формовку плоской заготов­ки в трубу, сварку, правку, калибровку. Производят трубы с прямым и спи­ральным швами. В первом случае из листа формируют трубную заготовку, за­тем ее сваривают с наложением наружного и внутреннего швов. Во втором случае в качестве исходной заготовки используют линейку, которую сворачи­вают по спирали в трубу нужного диаметра и затем сваривают по кромке на­ружным и внутренним швами. Прочность и надежность труб со спиральным швом выше, чем с прямым.

Волочением называют процесс протягивания прутка или проволоки через отверстие в волоке (матрице), размеры поперечного сечения которо­го меньше размеров исходной заготовки. Волочение проводят на воловоло­чильных станах для получения тонкой и тончайшей проволоки, калибро­вания прутков и труб круглого и фасонного сечения из стали и цветных металлов.

Прессование - процесс, в результате которого металл выдавливают через круглое или фасонное очко в матрице. Форма и размеры очка опре­деляют форму и сечение прессуемого изделия - прутков, труб и фасонных профилей из цветных металлов и их сплавов, а также сталей. Прессование производят на гидравлических или механических прессах.

Ковка металла заключается в обжатии заготовки между верхним и нижним бойками с применением разнообразного кузнечного инструмента. Различают свободную ковку (металл течет в стороны) и ковку в штампах (металл принудительно должен заполнять полость штампа). При ковке происходит изменение микроструктуры металла с образованием измель­ченного зерна или волокнистой структуры. В строительстве ковку приме­няют для изготовления болтов, тяжей, анкеров, хомутов, скоб, башмаков, бугелей и т. п. Путем ковки пневматическими клепальными молотками или машинами производят неразъемное соединение отдельных листов и фасонных профилей (клепка).

Штамповкой изготовляют значительное количество строительных кон­струкций. Это процесс деформации металла в штампах, при котором обеспе­чиваются однородность и точность ковочных поверхностей, не требующих дополнительной обработки. Различают объемную и листовую штамповку. При объемной штамповке предварительно нагретую заготовку деформируют в замкнутой полости штампа на молотах, прессах или горизонтально-ковочных машинах.

Для строительных конструкций, толщина стенок которых мало отли­чается от толщины исходных заготовок, используют листовую штамповку, которая состоит в деформации в холодном состоянии листовой исходной заготовки в штампе, имеющем матрицы с прижимным кольцом и пуансон. Металл для штамповок должен быть высокопластичен, чаще это малоугле­родистые или легированные стали. В отдельных случаях возможно совме­щение штамповки и сварки, что обеспечивает возможность получения кон­струкции сложной формы.

Для облегчения массы конструкций и экономии металла производят тонкостенные штампованные строительные профили из специальной высоко­пластичной, антикоррозионной листовой стали толщиной 2...3 мм. В конст­рукциях эти профили сваривают точечной или электродуговой сваркой.

Литье широко применяют в производстве различного вида архитек­турно-строительных изделий или заготовок из металла. Литые детали из­готавливают путем отливки расплавленного металла в формы. Примерно

^ всех отливок получают в разовых песчаных формах и - - специальны­ми видами литья. Чугун плавится в вагранках, которые обеспечивают рас­плавление жидкого чугуна при минимальном угаре и экономном расходе топлива.

Получение стальной отливки значительно сложнее, чем чугунной, так как у стали большая усадка (стали - 2 %, чугуна - 1 %), необходима высокая температура (до 1600 °С), выше растворимость газов, что способ­ствует пузыристости стальной отливки. Для получения стальной отливки следует пользоваться только полностью раскисленным металлом и приме­нять последующую термическую обработку. Отливку можно производить также из цветных металлов.

Литье деталей в песчаных формах имеет существенные недостатки, а именно: форма изготовляется только на одну отливку, точность отливки недостаточна.

Для массового производства точных отливок успешно используют специальные виды литья, обеспечивающие повышенную точность, а в ряде случаев не требующие последующей механической обработки. Имеется более чем 50 способов специальных видов литья, основными из которых являются: литье в металлические формы (кокильное литье), литье под дав­лением, центробежное литье, литье по выплавляемым моделям, литье в оболочковые формы (корковое литье) и др.

Дата добавления: 2014-07-14; просмотров: 1265; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!