Физические основы пластической деформации (1072018), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Металл одновременно содержит два типа микроструктур, в поковкенаряду с упрочненными деформированными зернами имеются разупрочненные рекристаллизованные. Это приводит кнеравномерности деформаций при обработке.Горячая деформация проводится при температурах выше температуры рекристаллизации. Рекристаллизация успевает произойти полностью, т.е.

деформированные искаженные зерна полностью заменяются на новые равноосные зерна. В результате металл получает полностью рекристаллизованную равноосную структуру без каких либо следов упрочнения.371.2.3.4.5.1.2.3.4.Горячая обработка имеет определенные преимущества и недостатки по сравнению с холодной.Основные преимущества состоят в следующем.Меньшая опасность разрушения.

Благодаря процессу рекристаллизации становится возможным весьма значительное пластическое формоизменениезаготовки до наступления разрушения. Существует ряд металлов (цинк, вольфрам, молибден и др.), которые ввиду чрезмерной хрупкости в холодном состоянии возможно обрабатывать тольков горячем состоянии.Возможность применения оборудования меньшей мощности, т. к. в горячем состоянии отсутствует упрочнение иснижается критическое касательное напряжение, необходимое для скольжения.Устранение промежуточного отжига.

При холодной деформации и значительном формоизменении накапливаютсяповреждения, микротрещины и др., что приводит к разрушению металла. Это заставляет повышать ресурс пластичности введением в техпроцесс промежуточных отжигов. При горячем деформировании отжиг происходит впроцессе самой операции.Возможность получать мелкозернистую структуру, которая повышает прочность, ударную вязкость и усталостнуюпрочность металла по сравнению с крупнозернистой структурой. Для этого горячую обработку нужно заканчиватьпри температурах лишь немного превышающих минимальную температуру рекристаллизации.

В этом случае образовавшиеся новые рекристаллизованные зерна не успевают вырасти и структура получается мелкозернистой.Текстура и анизотропия свойств металла, деформированного в горячем состоянии всегда меньше выражены, чем втех же самых металлах, деформированных вхолодную.К недостаткам горячего деформирования следует отнести следующее.Трудность поддержания постоянной высокой температуры.Низкое качество поверхности.Снижение точности размеров поковок, необходимость учета усадки, угара.Неоднородность структуры и свойств поковок.8.

Основные понятия и законы деформирования8.1. Закон наименьшего сопротивленияЛюбая материальная частица деформируемого тела, имеющая возможность движения в разных направлениях, движется в направлении наименьшего сопротивления.Для случая осадки между параллельными бойками перемещение любой точки тела в плоскости, перпендикулярной действию внешней силы, происходит по кратчайшей нормали к периметру сечения. Максимальную конечнуюдеформацию тело получит в тех направлениях, по которым будет передвигаться наибольшее количество частиц.Для призмы, изображенной на рис. 54, в плоскости, перпендикулярнойдействию силы, согласно принципу перемещения точек по кратчайшей нормали,прямоугольник можно разделить на два треугольника и две трапеции.

Граничныелинии между ними представляют собой линии раздела течения металла, т. к.нормали из этих точек в двух направлениях будут одинаковы.Учитывая количество точек, лежащих на обозначенных стрелками направленияхтечения, можно предполагать, что после некоторой осадки конечная форма телаполучит вид, показанный пунктиром. При увеличении степени деформации периметр поперечного сечения тела стремится к эллипсу, а эллипс в дальнейшем преобразуется в круг, после чего движение точек будет происходить по радиусам.Здесь реализуется принцип наименьшего периметра: любая форма поперечного сечения призматического илицилиндрического тела при осадке с наличием контактного трения стремится принять форму, имеющую при даннойплощади наименьший периметр (стремится к кругу).Принцип наименьшего периметра справедлив, если величина коэффициента контактного трения значительна.При осадке прямоугольного параллелепипеда между плоскими бойками без контактного трения (см.

рис. 55)движение частиц носит радиальный характер, и поперечные сечения в процессе деформации остаются подобными исходному.38Рис.55Из закона наименьшего сопротивления вытекает принцип минимума полной энергии деформации. Его можносформулировать так: любое ограничение течению металла увеличивает энергию деформации, т.е. минимум энергиизатрачивается тогда, когда формоизменение происходит без ограничения течению, по линиям наименьшего сопротивления.Рассмотрим осадку в кольцах (рис.

56).Кинематически возможные направления перемещения точек А, В и С это+ Ur и - Ur . Опыт показывает, чтоточка А имеет перемещение + Urа , а т. С - Urс , т. е. часть металла течет к периферии, а часть к центру. Частицы типаточки В, где Ur = 0, образуют поверхность раздела течения.Теперь ограничим возможность течения к периферии, надев наружное кольцо, или ограничим возможность течения кцентру, заглушив отверстия в кольцах (см. рис. 57).В этих случаях для частиц остается только одно возможное направление перемещения.В случае отсутствия ограничения, когда частица А имела две степени свободы, она перемещалась к перифериипо направлению + U r , что является для нее линией наименьшего сопротивления.При введении наружного ограничения (кольцо) частица А движется к центру.

Теперь для нее направлениемнаименьшего сопротивления является направление - Ur , но это направление уже не является направлением абсолютнонаименьшего сопротивления.Для деформации на h при одной степени свободы течения требуются большее усилие и, следовательно, большая энергия, чем при двух степенях свободы. Пример показывает, что между силой и характером формоизменениясуществует связь, т.

е. Ад = f ( Dр ),где Ад - работа деформирующей силы на пути h, Dр - линия раздела (Ur = 0).Исследуя эту функцию на экстремум, можно отыскать значение Dр (линия раздела), соответствующее минимумуработы Ад. Обеспечив течение металла именно с этой линии раздела, можно добиться наилучшего протекания процесса.8.2. Условие постоянства объема. Смещенный объем. Скорость деформацииПоскольку плотность металла в результате пластической деформации меняется незначительно, считается, чтообъем тела до деформации равен объему тела после деформации. В этом состоит закон постоянства объема.Однако, в процессе деформации объем тела уменьшается, т.

к. пластическая деформация всегда сопровождаетсяупругой деформацией. После окончания деформации упругая деформация исчезает, и тело восстанавливает прежнийобъем. Зависимость упругой деформации от напряжения подчиняется закону Гука :  = Е.А39РКОВ СНа диаграмме «сила-деформация» (рис. 58):ОС - полная деформация при нагрузке Р,ОВ - пластическая (остаточная) деформация послеВС - упругая деформация.снятия нагрузки,Рис.58После снятия нагрузки длина растянутого образца уменьшается на величину упругой деформации ВС.Величина tg  КОВ = tg  АВС называется модулем Юнга.В большинстве операций обработки давлением при значительной пластической деформации упругой деформацией можно пренебрегать. Однако в ряде операций, например, при гибке вхолодную, упругую деформацию необходимоучитывать, задавая угол в инструменте (штампе) отличным на угол пружинения от требуемого угла готовой детали.Рассмотрим тело до и после деформации (см.

рис. 59).Из равенства объемовV = Хд Yд Zд = Xи Yи ZиZиZдследует :YиXиX д Yд Z д1X и Yи Z иYдXдРис.59После логарифмирования получим:XдYZ ln д  ln д  0 или x + y + z = 0,XиYиZиXдYдZдгде x = ln; y = ln; z = lnXиYиZиlnВеличины x, y, z называются действительными или истинными степенями деформации.Для оценки степени деформации можно пользоваться и другими величинами.Относительные степени деформации:y =Yд  Yи Y;YиYиz=x =X д  X и X;XиXиZ д  Z и Z;ZиZиВ обеих оценках положительной степени деформации соответствует растяжение, отрицательной - сжатие.Величины  и  связаны между собойδ x  lnXдX  ΔXΔX ln и ln(1 )  ln(1  ε x ) .XиXиXиРазложим выражение в ряд: x = ln ( 1 + x ) = x - x2/2 + x3/3 - ...Этот ряд при x  1 - сходящийся. Отбросив все члены, кроме первого, получим x  x.Для степеней деформации, меньших 0,1 (т.

е. для малых деформаций) можно считать x = x.Соответственно, x + y + z = 0, т.к. x + y + z = 0.Умножив равенство на объем деформированного тела, получим для всех степеней деформации Vx+ Vy +Vz= 0,а для малых степеней деформаций Vx +Vy +Vz = 0.40Произведения объема тела на степени деформации представляют собой смещенные объемы Vc по соответствующим направлениям. Таким образом, сумма смещенных объемов равна нулю: Vcx + Vcy + Vcz = 0.Скоростью деформации называется изменение степени деформации в единицу времени или относительное смещение объема в единицу времени. = d/dt = dVс / Vdt.Для малых степеней деформации  = d / dt.При постоянной скорости , а также для средней скорости: =  / tи  =  / t.От скорости деформации следует отличать скорость деформирования(скорость движения деформирующегоинструмента), а также скорость смещения тех или иных точек тела в процессе деформирования.Рассмотрим растяжение двух образцов разной длины Zи1 Zи2 (рис.

60)при одинаковой скорости деформирования, т.е. за одно и то же время зажимы машины переместились на одно и то же расстояние Z.Zд1 - Zи1 = Zд2 - Zи2 =ZЕсли промежуток времени t принять за единицу, то1=  / t = Z / Zи1·1,2=  / t = Z / Zи2·1илиε1 Z и2, т. е. мы получили, что скорости деформации разные (при одиε 2 Z и1наковой скорости деформирования).Если промежуток времени принят за единицу, имеем также:Vдеф = Z / t = Z / 1 = Z , откуда Z = Vдефгде Vдеф – скорость деформирования.Но из 1= Z / Zи1·1,откуда Z = 1Zи1 и тогда получаем зависимость между скоростью деформации, скоростью деформирования и размером образца: 1 = Vдеф / Zи1и2 = Vдеф / Zи2.Скорости перемещения точек рассматриваемых тел изменяются по высоте образца линейно от нуля в месте закрепления до максимума на верхних торцовых плоскостях.ZZZи2Zд2Zи1Zд1Рис.60Рассмотрим влияние скорости деформации на пластичность и сопротивление деформированию.Обычно определение механических свойств металла проводят на испытательных машинах при скоростях деформирования порядка 10 мм/с.Реальные технологические процессы проводят на прессах со скоростями 100-500 мм/с, а на молотах 5 - 10 м/с,т.

Характеристики

Список файлов книги