Прокатка металлов

Различают объемную прокатку металлов и листовую прокатку. Объемная прокатка – это процесс обработки металлов давлением, при котором деформация естественным образом является трехмерной. Этот термин – объемная прокатка или более общо – объемная обработка давлением – применяется в основном, чтобы отличить ее от процессов обработки листового проката.

Объемное и плоское деформирование

При изготовлении листов напряжения, которые формируют металл, находятся в плоскости листа, тогда как при объемном деформировании, напряжения имеют компоненты во всех трех направлениях координат.

Объемное деформирование, вообще говоря, включает такие методы обработки металлов давлением, как ковка, прессование (экструзия), прокатка и волочение. Его применяют для многих металлов, в первую очередь, конечно, для стали, алюминия и меди.

Температура прокатки металлов

Температуру прокатки металлов – стали, алюминия, меди – обычно подразделяют на два основных интервала:

  • холодная обработка;
  • горячая обработка.

Холодная прокатка происходит при относительно низких температурах по отношению к температуре плавления металла. Горячая прокатка производится при температурах выше температуры рекристаллизации металла. Есть еще и третий температурный интервал – теплая прокатка, которая вызвана потребностью экономии энергии и в некоторых случаях применяется в промышленности.

Холодная прокатка

Холодной прокаткой обычно называют пластическое деформирование металла при комнатной температуре. Явления, которые связаны с холодной обработкой, происходят, когда металл деформируют при температурах около 30 % и ниже его температуры плавления в абсолютной шкале измерения. В ходе холодной обработки в металле возникает все увеличивающееся количество дислокаций. Перепутывание этих дислокаций и вызывает упрочнение металла – наклеп или деформационное упрочнение. При деформационном упрочнении прочность металла с ростом деформации увеличивается.

Отжиг деформированного металла

Чтобы произвести рекристаллизацию металла, часто необходима специальная термическая обработка – отпуск. В ходе отжига прочность металла может резко снижаться при значительном повышении пластичности. Это повышение пластичности часто позволяет дальнейшее деформирование металла без его  разрушения.

Холодная обработка обычно позволяет лучше контролировать размерные допуски конечного изделия, а также качество его поверхности, чем, при горячей прокатке.

Горячая прокатка

Горячая прокатка происходит при температурах 60 % и более от температуры плавления металла по абсолютной шкале. При повышенной температуре металл снижает свою прочность, что дает возможность снижать усилия, которые необходимы для его пластического деформирования. Непосредственно в ходе деформирования металла происходит его рекристаллизация с постоянным образованием новых зерен. Постоянное образование новых зерен обеспечивает сохранение высокой пластичности металла. Это дает возможность достигать больших величин деформации без разрушения металла. Контроль конечных размеров при горячей обработке более труден из-за образования окалины и объемных изменений при последующем охлаждении.

Теплая прокатка

Теплая прокатка металлов находится между горячей прокаткой и холодной прокаткой. Она происходит в температурном интервале 30-60 % от температуры плавления металла по абсолютной шкале. Усилия, которые требуются, чтобы деформировать металл при теплой прокатке выше, чем при горячей прокатке. Конечное качество поверхности и размерные допуски являются более высокими, чем при горячей прокатке, но не настолько высоки, как при холодной прокатке. Хотя теплая прокатка и имеет недостатки, основным стимулом для ее применения является экономика. Нагрев металла для горячей обработки весьма и весьма дорог. При снижении температуры прокатки высвобождаются значительные средства, которые можно направить на повышение качества продукции.