Обрабо́тка мета́ллов давле́нием, комплекс технологических процессов, применяемых для формоизменения, улучшения свойств и качества металлических заготовок в результате их пластической деформации (под действием внешних сил) без нарушения сплошности.

Возникновение обработки металлов давлением относится к эпохе освоения производства металлов и изделий из них (например, ручная ковка для изготовления оружия, орудий труда, предметов быта и т. п.). Современные технологические процессы обработки металлов давлением широко применяются на металлургических и машиностроительных предприятиях для изготовления поковок, штамповок, прутков, профилей, труб, листов, фольги, проволоки, а также в качестве окончательной операции при изготовлении различных деталей.

Виды обработки металлов давлением.Виды обработки металлов давлением.

Разнообразие форм и размеров изделий, получаемых при обработке металлов давлением, достигается различными способами пластичной деформации, основные из них – ковка, штамповка, прессование, прокатка, волочение. Формообразующие операции при изготовлении деталей из листовых заготовок включают гибку, глубокую вытяжку, отбортовку и др.

Локальная пластичная деформация используется для поверхностного упрочнения деталей, накатки зубьев шестерён, резьбы крепёжных изделий и т. п. Применяют обработку металлов давлением также при изготовлении биметаллических и многослойных композиций путём совместной пластичной деформации, в том числе для разнородных металлов, не свариваемых плавлением.

Обработка металлов давлением осуществляется с использованием молотов, гидравлических и механических прессов, прокатных и волочильных станов и др. В результате приложения внешних сил к деформирующему инструменту создаётся необходимый уровень напряжений в зоне (очаге), обеспечивающий пластичную деформацию заготовки.

Способность металлов и сплавов к обработке давлением определяется содержанием легирующих элементов и примесей, типом кристаллической решётки, наличием и характером дефектов кристаллической решётки (дислокаций, вакансий), размерами зерна, формой и строением (морфологией) частиц карбидов, интерметаллидов и др., а также технологическими факторами – температурой, скоростью и схемой приложения напряжений. Пластичная деформация осуществляется в результате сдвига по определённым плоскостям скольжения кристаллической решётки, двойникованием или межзёренным проскальзыванием. Эффективность каждого из этих механизмов зависит от структуры заготовки и термомеханических условий проведения процесса деформации.

В зависимости от технологических свойств исходной заготовки, требований к структуре и свойствам изделия применяют холодную, горячую и тёплую деформацию. При обработке металлов давлением условно считают деформацию горячей (относительно температуры плавления металлической заготовки – t_пл) при температурах выше 0,7t_пл, холодной – ниже 0,3t_пл и тёплой – (0,3–0,7)t_пл.

Горячая деформация применяется в качестве первичной операции обработки металлов давлением или для изготовления заготовок под механическую обработку. Процесс горячей деформации характеризуется полным или почти полным отсутствием упрочения в результате прохождения рекристаллизации.

Холодная деформация сопровождается упрочнением металла (нагартовка, наклёп), что ограничивает эффективность формоизменения заготовки и вызывает необходимость проведения межоперационной термической обработки (отжиг, закалка и др.) для восстановления пластичности. Процесс позволяет получать более точные размеры, высокое качество поверхности и требуемые свойства изделий (по сравнению с горячей деформацией). Тёплая деформация применяется в случае недостаточной пластичности материалов при холодной деформации или необходимости формирования заданной структуры.

Обработка металлов давлением, наряду с экономичностью в использовании металла, обеспечивает повышение технологических и эксплуатационных свойств изделия в результате формирования оптимального структурно-фазового состава. Усложнение химического и фазового составов металлических сплавов с целью повышения функциональных свойств сопровождается снижением их технологической пластичности и повышением сопротивления деформации, что вызывает трудности при изготовлении изделий с применением традиционных технологий.

Для обработки металлов давлением труднодеформируемых сплавов применяются разработанные в конце 20 в. процессы изотермической и сверхпластичной деформации при оптимальных температурных и скоростных параметрах. Создано специализированное оборудование, обеспечивающее формоизменение заготовки по заданной программе. В целях интенсификации процессов обработки металлов давлением используются также различные способы воздействия на очаг деформации – УЗ-колебаний, электрического тока (электростимуляция), магнитного поля, взрывной волны.

Для формирования в металлах и сплавах ультрамелкозернистых и наноразмерных структурных составляющих используются методы интенсивной пластичной деформации (ИПД). К наиболее изученным методам ИПД относится равноканальное угловое прессование, при котором заготовка без изменения площади поперечного сечения многократно продавливается через угловые каналы, расположенные под определённым углом относительно друг друга.