Обработка металла давлением: высокоэффективные методы
Люди научились обрабатывать металл давлением на заре истории – уже несколько тысячелетий назад из кусков самородной меди выковывали орудия труда. С тех пор металлообработка прошла долгий путь развития, и появилось множество методов обработки металла давлением, которые сегодня зачастую происходят в автоматическом режиме.
Обработка давлением холодного металла увеличивает его плотность и прочность вследствие деформации как на микро-, так и на макроуровне его кристаллической решетки, которая приобретает анизотропные свойства (т. е. зависящие от вектора приложенного воздействия). Благодаря этому металл приобретает удивительные свойства, как, например, булатный клинок или самурайский меч, сочетающие в себе твердость и гибкость.
Горячая обработка почти не изменяет физико-химические свойства металлов, однако на уровне макроструктуры он приобретает лучшие качества. Кроме того, при обработке металла давлением не происходит его потерь на стружку, что делает этот способ самым экономичным.
Чтобы изготовить изделия со сложным поперечным сечением, прессование проводится в условиях высокой температуры методом экструзии. Получить из литой цилиндрической заготовки бесшовную трубу можно методом прошивки, при которой требуется большая деформация металла, вследствие чего она используется только для стали, меди и для некоторых пластичных сплавов. Проволоку, прутки, трубы производят методом волочения.
Взрывное штампование и обжатие прокаткой также представляют собой методы обработки металла давлением.
Впервые использовать взрыв как технологический процесс начали в 40-х годах 20 века в Харьковском авиационном институте. Этот метод прекрасно зарекомендовал себя для изготовления крупногабаритных элементов ракет и самолетов, когда при взрыве пороха или газа их энергия через передающую среду оказывала давление на металл. Благодаря тому, что металл испытывает деформацию лишь тысячные доли секунды, он приобретает уникальные физико-механические свойства, которые превосходят свойства отштампованных на прессах изделий. Современные разработки позволили сделать этот метод обработки металла давлением менее затратным.
При прокатке металл пластически деформируется в валках, вследствие чего заготовка приобретает нужную форму поперечного сечения и требуемые продольные размеры. При прохождении между валками металл претерпевает деформацию, уменьшаясь по толщине и вытягиваясь в длину.
Благодаря современным технологиям обработки металлов давлением можно получать изделия практически любой формы. Так, одним из востребованных направлений является изготовление пресс-форм, применяемых в самых разных технологических процессах, в числе которых и литье под давлением. Производство на заказ таких пресс-форм стало специализацией многих известных фирм.