Физические основы пластической деформации, страница 13

мы пришли к формуле вида τ к  μ s σ s ,1 ααизвестной в литературе, как формула Э.Зибеля.Здесь коэффициент  можно считать коэффициентом трения. Физическая сущность коэффициентов трения ,входящих в формулы Амонтона- Кулона и Э.Зибеля, различна. Поэтому формулы можно привести к виду:к = n n и к = s s , где n  s . Приравнивая к , получим соотношение n = s (s / n)Формулу к = nn следует применять для теоретического анализа процессов обработки металлов давлением,в которых преобладают растягивающие напряжения и выполняется условие ns, т.е. для волочения, вытяжки листового металла, прокатки толстых листов с небольшими обжатиями, начальной стадии осадки высоких заготовок.Формулу к = ss следует применять для анализа операций, характеризующихся схемой всестороннего сжатияс большим отрицательным средним напряжением  n  s - это прокатка тонких листов с большим обжатием, осадкатонких заготовок, объемная штамповка.В сомнительных случаях следует провести предварительные расчеты по формуле к = n n, построить эпюрык ,n и сравнить к с s.Если к  0,5s , то расчет можно считать правильным.Экспериментальные исследования показывают, что коэффициент контактного трения является функцией координатконтактной площадки, температуры, степени деформации, шероховатости заготовки и др.Теоретически вид этой функции установить очень сложно, поэтому, в первом приближении принимают, чтосилы трения равномерно распределены по контактной поверхности.9.4.Основные факторы, влияющие на контактное трение.Сродство материалов инструмент- заготовка тем меньше, чем больше различаются параметры их кристаллических решеток.

При малом сродстве мостики трения (выступы шероховатости) разрушаются по границе инструментзаготовка, и налипания материала заготовки на инструмент не происходит даже при отсутствии смазки.В некоторых случаях хороших результатов можно достичь применением покрытий, например, хромированиемматриц для вытяжки листовых заготовок.Второй важнейший фактор - это смазка. Подбором соответствующих смазок можно снизить силу тем значительнее, чем больше отношение контактной поверхности ко всей поверхности деформируемой заготовкиШероховатость поверхности инструмента играет важную роль, поскольку способствует удержанию смазки исозданию режима, приближающегося к жидкостному трению. Стремиться к высокой чистоте поверхности инструмента49нецелесообразно из-за того, что интенсифицируется процесс образования узлов схватывания и ухудшаются условиясмазывания.

Шероховатость поверхности, механически обработанной на станке резанием, имеет рельеф с преимущественной ориентировкой. Поэтому трение на контактной поверхности инструмента, как правило, бывает анизотропным, зависящим от направления. Сопротивление течению вдоль рисок механообработки даже после шлифования на20% меньше, чем поперек рисок.Вид обработки поверхности заготовки имеет значение лишь в начальный момент деформирования (в моментконтакта). При дальнейшем развитии деформации контактная поверхность заготовки сглаживается и становится отпечатком поверхности инструмента.На трение оказывает влияние характер нагружения.

Например, при вибрационной осадке образца усилие деформирования снижается в 1,5 - 2 раза, бочкообразность уменьшается, что свидетельствует о значительном снижениитрения.Контактное трение снижается также при наложении на деформируемую заготовку ультразвуковых колебаний.Это объясняется тем, что при пульсирующей нагрузке, когда инструмент в результате упругого восстановления отходит от поверхности деформируемой заготовки, сплошность смазочной пленки восстанавливается, а силы трения снижаются.

Применяемые смазки рассматриваются в курсе ковки и штамповки.9.5 . Активные силы контактного тренияВ ряде технологических операций силы трения могут играть положительную роль.На рис. 68 показана схема процесса обратного выдавливания детали типа стакан, где обозначено: V- скоростьтечения металла, Vм - скорость движения матрицы, Р- направление действующей силы, к - силы трения,z, r,  напряжения в элементарном объеме. При выдавливании по схеме 68 а, где матрица неподвижна, трение на поверхности матрицы приводит к тому, что в очаге деформации имеет место схема всестороннего неравномерного сжатия.Эта схема, повышая пластичность, увеличивает силу деформирования.Чтобы использовать трение дляснижения деформирующей силы, матрице сообщают движение по направлению z со скоростью Vм  V ( схема 68 в).В этом случае встречное относительное движение металла заготовки и матрицы заменяется попутным движением.

Силы трения к меняют знак, в очаге пластической деформации схема напряженного состояния может стать сжаторастянутой. В этом случае потребуется значительно меньшая сила деформирования, а, следовательно, повысится стойкость инструмента.РPVVzVVVмrккzrкаквРис.72Активные силы трения можно использовать и при осадке цилиндрических заготовок, если между бойками и заготовкой помещать мягкие прокладки из материала с меньшим пределом текучести, чем у материала заготовки (см.рис.

69). Тогда деформация начнется с прокладок и, вытекая из зазора между инструментом и заготовкой со скоростьюVп, прокладка увлечет за собой торец заготовки и предотвратит образование бочки.50VпVпккРис.73Снизить силу и предотвратить образование бочки можно также придавая вращение верхнему бойку (см. рис.70). Тогда вектор касательного напряжения в любой точке можно разложить на радиальный и тангенциальный:к222= кr + к .Вредное влияние оказывает радиальное касательное напряжение кr, т. к. оно сдерживает радиальное течениеметалла.Поэтому, увеличивая значение к изменением скорости вращения бойка, можно снизить значение кr , оказывающего сопротивление течению металла.

Это явление используется при осадке плоских поковок (типа вагонных колес) на прессах для штамповки поворачивающимся бойком.кккrРис.74ЗАКЛЮЧЕНИЕВ настоящем учебном пособии освещены процессы пластической деформации на, так называемом, дискретномуровне. На этом уровне, когда исследователь как бы заглядывает внутрь пластически деформируемой заготовки, объясняются природа, механизм и сопутствующие пластической деформации явления.

Это – физические основы пластической деформации.Изучив эти основы, можно переходить к рассмотрению деформируемого материала, как сплошной среды. В видесплошной среды материал описывается уравнениями механики. Из приведенного в данном учебном пособии спискалитературы рассмотрение основ механики сплошной среды может быть начато с прочтения соответствующих разделовкниги [ 6 ].В целом механика сплошной среды – это обширная наука, правильно ориентироваться в которой специалист вобласти обработки давлением может, только изучив физические основы пластической деформации, изложенные в данном учебном пособии.51ЛИТЕРАТУРА1. Зарубин В.С., Овчинников А.Г.

Природа пластической деформации: Учебное пособие по курсу «Физикоматематическая теория ковки и штамповки».ч.1 / Под редакцией А.Г Овчинникова. М.: Изд-во МГТУ, 1990. 136 с.2. Материаловедение: Учебник для вузов. / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. Под общей редакцией Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина.3-е изд.- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. 648 с.3. Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов: Учебное пособие для вузов.- Изд.2-е. М.: Металлургия, 1975.

208 с.4. Павлов. П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела: Учебное пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1985. 384 с.5. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основыпластической деформации: Учебное пособие для студентов вузов.- М.: Металлургия,1982. 584 с.6. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением: Учебник для вузов.

Изд. 4-е. М.:Машиностроение, 1977. 423 с.52.