Перейти к публикации
Termozarem

В чем разница между прокатом и поковкой

Рекомендованные сообщения

17.07.2019 в 09:29, verb сказал:

Нам необходимо изготовить деталь типа ролика диаметром 200мм с толщиной стенки 50мм работающий с очень приличными нагрузками. Какой метод получения заготовки выбрать?

При обработке давлением изменяется форма первичных кристаллитов. Зёрна вытягиваются вдоль направления деформационного воздействия: прокатки, ковки, волочения и др. видов обработки, формируя характерную текстуру – «волокнистое» строение.

В холоднодеформированном металле подобная волокнистая структура сохраняется естественным образом. После горячего деформирования зёрна металла в ходе рекристаллизации приобретают равноосную форму, однако волокнистая текстура стали, обусловленная предшествующей деформацией, всё равно выявляется после травления.

Причиной возникновения «стальных волокон» в горячем прокате являются неметаллические включения (сульфиды и фосфиды железа). Неметаллические включения кристаллизуются в последнюю очередь, поэтому они располагаются по границам металлических зёрен (рис.1а).

image.png.9f95fe12649ec4de7889f9ae73b0a39f.pngimage.png.0f1b14a242dd41f327fa5be600682a8e.pngimage.png.d043ea76d391c70fb750129507d24a47.png

При горячей пластической деформации, в условиях близких к всестороннему сжатию, неметаллические включения, как и зёрна основного металла, вытягиваются вдоль направления течения (рис.1б), но в отличие от зёрен основного металла они не испытывают последующей рекристаллизации. В результате формируется структура, представленная на рис.1в: по границам равноосных зёрен располагаются кристаллиты сульфидов и фосфидов, имеющие вытянутую форму с заострённым концом.

Такая форма включений крайне неблагоприятна, т.к. при нагружении стального изделия вблизи острых концов включений происходит концентрация действующих напряжений. Другими словами, сульфиды и фосфиды железа являются в структуре, как бы, готовыми «трещинами», которые значительно ухудшают механические свойства стали. Проанализировав рис.1 можно видеть, что при приложении нагрузки вдоль проката концентрация напряжений будет минимальна, а поперёк проката – максимальна. Таким образом, для стандартной деформированной стали в независимости от состояния поставки (прокат, поковка) характерна анизотропия свойств: прочность стали вдоль проката существенно выше, чем поперёк.

17.07.2019 в 11:13, verb сказал:

Если очень упростить работа узла похоже на колесо - на валу 2 подшипника, на них вращается втулка. Втулка 150мм шириной, 200мм диаметром, стенка 40мм. Нагрузку могу предположить косвенно  - динамическая грузоподъемность подшипников по 255кН.

Мало, что понятно, но предположим, что растягивающие напряжения в "ролике-втулке" ориентированы вдоль оси симметрии детали.

Вариант 1 - используем бесшовную трубу. В таком полуфабрикате, как я понимаю, в силу предшествующей ГПД "волокна" закручены по спирали вокруг оси трубы. Значит включения окажутся ориентированы по отношению к растягивающим напряжениям под некоторым поперечным углом и будет происходить концентрация напряжений. Прочность такой заготовки будет низкая, но не значит, что не пригодная. Ведь она может быть выше расчётных значений конструктора.

Вариант 2 - используем кольцераскатной стан, в который помещается исходный полуфабрикат в виде проката, где уже имеется соответствующая "волокнистая" текстура. В силу протекания мощных радиальных деформаций, текстура проката сохранится и включения после раскатки преимущественно будут ориентированы вдоль оси "ролика-втулки", а значит концентрация напряжений будет минимальна и прочность будет на максимуме.

Предположим, что эпюра действующих напряжений более сложная, а абсолютные значения растягивающих напряжений приближаются к пределу текучести. Тогда используя свободную ковку нужно добиться такого расположения "волокон" в месте, где растягивающие напряжения максимальны (опасное сечение), чтобы их взаимная ориентация (волокон и напряжений) совпадала. В этом случае можно гарантировать предельное сопротивление стали действующим напряжениям, а значит и предельную работоспособность "ролика-втулки".

Зачастую конструктор не может учесть всех особенностей эксплуатационной нагрузки и дать достоверную эпюру, или же свободная ковка не в состоянии удовлетворить требованиям расположения волокон в опасном сечении. Тогда технология строится по принципу - "Лучшее, враг хорошего", а на рекламацию потребителя "ваша хрень сломалась" Вы обращаетесь к материаловедам, которые всегда помогут :help:

Изменено пользователем ilia-ilich

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Хорошо, что есть металловеды!

Скажите, а если получим заготовку ролика мощного, типа кранового колеса, методом ЭШП, она будет сравнима по механическим свойствам с поковкой, или это будет просто очень хорошая заготовка под ковку или раскатку?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
5 часов назад, Сухарик сказал:

Скажите, а если получим заготовку ролика мощного, типа кранового колеса, методом ЭШП, она будет сравнима по механическим свойствам с поковкой, или это будет просто очень хорошая заготовка под ковку или раскатку?

А какая концентрация серы и фосфора в стальном расплаве, полученного методом ЭШП?

P.S. Методы ЭШП разные бывают.

Изменено пользователем ilia-ilich

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.


×