Методичка (997825), страница 11

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

Текст из файла (страница 11)

Вблизиторцов локальная относительная деформация л намного меньше, чемсредняя по объему (рис. 64):ср = (Нo - Н) / Но , а в средней частизаготовки она, наоборот, значительнопревосходит ср . Это объясняетсявлиянием трения на контактных поверхностях.Для оценки неравномерности деформации пользуются коэффициентомКн = л / ср, где л = а / а - относительная локальная деформация, а - базакоординатной сетки, а - изменение базы после деформации ( рис.65).аакРис.65Другой показатель неравномерности - градиент неравномерности деформации Гн = tg , где  - угол наклона касательной к кривой л = f (z) вточке А. Однако, для определения Кн и Гн необходимо знать эту функцию.Неравномерность деформации связана с неравномерным необратимымизменением отдельных частей тела.Пусть в деформируемом теле (рис.66, а) две части А и В разграниченыусловной поверхностью mn.

Предположим, что эти две части в результате приложения внешней силы получают различные изменения размеров. Если быэлементы А и В могли изменять свою форму обособленно друг от друга, то врезультате деформации они приняли бы вид, как на рис. 66, б. Однако, т.к. придеформации соблюдается условие сплошности тела, частицы «к» элемента Авзаимодействуют с частицами «к» элемента В.Поэтому элемент В передает на элемент А силы Т а, стремящиеся увеличить размеры А, а элемент А, наоборот, передает на элемент В силы Т в, стремящиеся сдержать его деформацию (рис.66, в).Таким образом, в теле на границе элементов, деформирующихся с разной интенсивностью, возникают взаимно уравновешивающиеся внутренние62напряжения  и  (рис.66, г). Их называют дополнительными напряжениями, т.к.

они не зависят от схемы напряженного состояния, определяемой внешними силами, а возникают, как следствие разницы в деформациях отдельныхэлементов тела.Это положение известно, как закон неравномерности деформации и дополнительных напряжений.Дополнительные напряжения, так же, как и остаточные, разделяют натри рода (аналогично остаточным).Для снижения неравномерности деформаций стремятся, чтобы заготовкасоответствовала форме инструмента, используют современные нагревательныеустройства и средства механизации подачи заготовок, исключающие подстуживание заготовок (избегают неравномерности температурного поля), силыконтактного трения уменьшают подбором смазок.Для того, чтобы уменьшить стадию доштамповки (окончательное формоизменение), с помощью заготовительных ручьев приближают форму заготовки к форме готовой детали, при проектировании штампов избегают резкихпереходов между поверхностями поковки.8.4.

Закон подобия и моделирование процессовобработки давлениемПостановка эксперимента на натурных изделиях сопряжена с большимизатратами. Поэтому часто исследования проводят на моделях, размеры которых значительно меньше размеров изделия, и переносят результаты на процесс, подлежащий освоению.Чтобы данные, полученные в лаборатории на модели, можно было распространить на натурный объект, необходимо выполнить ряд условий, вытекающих из закона подобия.Закон подобия устанавливает соответствие силовых условий деформации двух тел разных размеров (модели и натуры), если тела геометрически ифизически подобны, а их формоизменение осуществляется в определенныхусловиях.При деформации модели и натуры:-удельные силы должны быть одинаковы,63-деформирующие силы соотносятся, как квадраты отношений сходственных размеров,-работы деформации соотносятся, как кубы отношений сходственных размеров.Тела считаются геометрически подобными, если имеют одинаковую форму и постоянное отношение сходственных размеров:Lн / Lм = Bн / Bм = Hн / Hм = n.Величина n называется константой подобия.

Отношение поверхностейнатуры и модели равно квадрату, а объемов - кубу константы подобия.Геометрическое подобие должно выполняться для всех стадий процессадеформирования. Требование геометрического подобия модели и натуры приводит к необходимости геометрического подобия деформирующих инструментов.Физическое подобие включает следующие требования:- физико-химические ( химсостав, микро и макроструктуры) и механическиесвойства модели и натуры должны быть одинаковыми в исходном состоянии и в любой момент деформации,- температурные режимы деформации модели и натуры должны быть одинаковыми в любой момент деформации,- скорости и степени деформации модели и натуры должны быть одинаковыми,- трение на контактных поверхностях модели и натуры должно быть одинаковым.Это требование выполняется, если материал и шероховатость рабочихповерхностей штампов, качество смазки, скорость скольжения материала поинструменту одинаковы для модели и натуры. Отсюда вытекает необходимость равенства скоростей деформирования модели и натуры.Приведенные требования физического подобия противоречивы.

Например, равенство степеней и скоростей деформации требует равенства времени деформации. Если времена не равны, то процессы упрочнения и рекристаллизации при горячей деформации в модели и натуре протекают неодинаково. Поэтому при деформации с нагревом соблюдение условие равенствавремен деформации необходимо. Но, с другой стороны, при равенстве временнельзя выполнить требование одинаковости температур, т.к. имеет место разная теплоотдача модели и натуры в инструмент (из-за разных объемов и площадей поверхностей).

Есть и другие противоречия.Например для тождественного распределения температуры в модели инатуре необходимо, чтобы время их деформации удовлетворяло условиюtм = tн / n2, т. к. время деформации пропорционально поверхности, а поверхности модели и натуры соотносятся как n2. Отсюда следует равенствомº = ºн / n2, которое противоречит требованию о равенстве скоростей деформации.64Таким образом, точное моделирование операций пластического деформирования неосуществимо.

Погрешность, вносимая при невыполнениикаких- либо требований физического подобия может быть учтена коэффициентами несоответствия, т.е. поправочными коэффициентами, которые определяются опытным путем.Например, несоответствие в скоростях деформации модели и натурыможно учесть скоростным коэффициентом с , а различия в условиях теплопередачи и температуры конца деформации - с помощью масштабного коэффициента м .qн = qмс ;qн = qмм .9. Контактное трение9.1.

Понятие контактного касательного напряжения.Парность сил тренияПри взаимодействии деформируемого тела с инструментом на контактных поверхностях возникают силы трения, которые оказывают большое влияние на силы деформирования, на характер формоизменения, качество детали ит.д. Например, при осадке цилиндрической заготовки, чем больше шероховатость бойков, тем больше величина образующейся бочки. При осадке кольцевой заготовки на шероховатых бойках внутренний диаметр уменьшается, а нагладких смазанных - увеличивается и др.Контактное трение - это механическое взаимодействие двух тел, препятствующее их относительному перемещению в плоскости соприкосновения тел.РдTтечениеметаллаTRзFиРдТзТиFзRиРис.67Рассмотрим осадку образца силами Рд , на торцовых плоскостях которогодействуют силы трения Т (см.

рис. 67) .65Сила взаимодействия элементов заготовки и инструмента на площадкахFз и Fи в общем случае направлена под углом  к нормали. Касательная составляющая Т силы взаимодействия R называется силой трения. В соответствии с 3-м законом Ньютона силе Rз, действующей на заготовку, соответствуеттакая же сила Rи, действующая на инструмент.Таким образом, на контактной поверхности заготовки Fз возникает сила трения Тз сопротивления перемещению заготовки относительно инструмента, а на контактной поверхности Fи инструмента возникает сила трения Тиактивного действия, которая стремится увлечь инструмент в направлении движения заготовки.Сила Тз влияет на качество поверхности заготовки, а сила Т и влияет наизнос инструмента.

Это положение известно, как закон о парности сил контактного трения сопротивления и активного действия. Силы трения относят кединице площади поверхности трения и величину к = lim T/F при F0называют контактным касательным напряжением.При анализе силового режима и формоизменения заготовки оперируютнапряжением кз, действующим со стороны инструмента на заготовку, при анализе нагрузки на инструмент оперируют напряжением ки , действующим состороны заготовки на инструмент.Трение в обработке давлением качественно отличается от трения в машинных парах.

Во-первых, при пластическом деформировании контактнаяповерхность детали и инструмента непрерывно обновляется, т.к. увеличиваетсяплощадь контактной поверхности. Во-вторых, относительное перемещениедеформируемого тела и инструмента в большинстве операций значительны иразличны для различных точек контактной поверхности. В-третьих, при обработке металлов давлением имеют место высокие давления и температуры наконтактных поверхностях.Например, если в подшипниках и направляющих машин общего назначения контактные давления не превышают 20-40 МПа, в тяжелонагруженныхпарах трения кухнечно-штамповочного оборудования они возрастаютдо50-100 МПа, то при холодной пластической деформации на контактных поверхностях давления доходят до 2000-2500 МПа.

При горячей обработке металлов давления ниже, но на контактных поверхностях действует высокаятемпература - 800-1000 0С и более. Совместное влияние высоких давлений итемператур вносит еще более существенное изменение в процесс взаимодействия инструмента с заготовкой по сравнению с трением в машинных парах.9.2. Виды тренияВ процессах обработки давлением различают три вида трения: сухое,жидкостное и граничное.Сухое трение возникает между заготовкой и инструментом, когда ихконтактные поверхности не разделены каким-либо третьим телом (смазка,66окислы, воздух и др.). В момент контакта поверхность соприкосновения небольшая, т. к.

Характеристики

Список файлов книги