yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->2.2. Основные законы пластической деформации.

Техн.и технологии 1

2.2. Основные законы пластической деформации.

Закон постоянства объема.

В некоторых случаях пластическая деформация сопровождается незначительным изменением объема металла. Например, при деформации литого металла его объем несколько уменьшается в результате уничтожения в нем неплотностей (усадочной рыхлости, газовых пузырей). При дальнейшей обработке давлением металл, уже уплотненный ранее, сохраняет постоянную плотность. Холодная обработка давлением, т.е. обработка в условиях отсутствия рекристаллизации, когда происходит наклеп металла, вызывает очень небольшое уменьшение плотностей. Однако при рекристаллизации плотность металла восстанавливается.

Поскольку, кроме случаев уплотнения литого металла, плотность изменяется очень мало, допускают, что объем металла при обработке давлением остается постоянным. Уравнение постоянства обычно широко используют в расчетах изменения формы при всех процессах обработки давлением.

Закон наименьшего сопротивления.

При пластической деформации каждая точка тела перемещается в том направлении, где она встречает наименьшее сопротивление. Течению металла по поверхности соприкосновения с деформирующим инструментом препятствуют силы трения, которые для каждой перемещающейся точки тем больше, чем длиннее траектория ее пути. Поэтому каждая точка движется в направлении, перпендикулярном к ближайшей грани, и квадратное сечение постепенно изменяет свою форму, стремясь к кругу.

При сжатии тел, имеющих в плане любую форму, наблюдается та же картина - сечение постепенно приобретает форму круга. Например, из прямоугольника сначала образуется эллипс, а при больших степенях деформации - круг.

Закономерность изменения формы поперечных сечений тела при осадке была замечена давно. В связи с этим был высказан принцип наименьшего периметра: любая форма поперечного сечения призматического или цилиндрического тела при осадке его в пластическом состоянии с наличием контактного трения стремится принять форму, имеющую при данной площади наименьший периметр, т.е. в пределе стремится к кругу.

Закон дополнительных напряжений.

Деформация не бывает однородной, так как степень деформации разных частей тела неодинакова. При неравномерной деформации размеры отдельных слоев и элементов пластически деформируемого тела изменяются по - разному, что в свою очередь влияет на соседние слои и элементы. Поэтому в металле возникают внутренние напряжения, которые называют дополнительными. При неравномерной деформации в более обжимаемых частях тела, которые стремятся получить большую продольную деформацию, возникают сжимающие напряжения, а в менее обжимаемых частях тела, которые стремятся получить меньшую продольную деформацию, возникают растягивающие напряжения.

Причинами дополнительных напряжений могут быть:

   неравномерность деформации по ширине, приводящая к образованию дополнительных напряжений растяжения на кромках и сжатия посередине или сжатия на кромках и растяжения посередине;

   поверхностная деформация, при которой внутренние слои не деформируются, в результате чего в поверхностных слоях появляются дополнительные напряжения сжатия, а в средних слоях - напряжения растяжения;

   форма деформируемого инструмента (валков);

   неравномерность свойств полосы;

   неравномерный нагрев.

Дополнительные напряжения являются взаимно уравновешенными; после окончания пластической деформации они часто сохраняются в виде остаточных напряжений. При горячей обработке дополнительные напряжения могут сниматься в результате процессов отдыха и рекристаллизации. После холодной обработки снятие дополнительных напряжений иногда сопровождается разрушением тела.

Дополнительные напряжения подразделяют на напряжения первого рода, которые уравновешиваются между отдельными частями тела ; второго рода, которые уравновешиваются между отдельными зернами; третьего рода, которые уравновешиваются внутри отдельных зерен.

Процесс деформации во всех случаях надо вести так, чтобы дополнительные напряжения были минимальными.

Закон подобия.

Геометрически подобными могут быть тела, у которых отношение объемов равно кубу линейных размеров, а отношение площадей равно квадрату линейных размеров.

На основании закона подобия работы, затрачиваемые на геометрически подобные изменения геометрически подобных тел из одного и того же материала и в одинаковых условиях, прямо пропорциональны объемам или их массам

A1/A2=V1/V2=G1/G2,

где А1 и А2 - работы, затрачиваемые на деформацию двух геометрически подобных тел; G1 и G2 -массы этих тел.

Из этого закона следует, что усилия Р1 и Р2, требующиеся для геометрически подобной деформации геометрически подобных тел, пропорциональны площадям поперечного сечения S0 и S1 этих тел, т.е.

Р12=S0/S1.

Применение закона подобия требует точного определения условий подобия деформаций не только геометрических, но также механических и физических.

Трение при пластической деформации.

На поверхностях соприкосновения металла с рабочим инструментом возникают внешние силы трения, которые оказывают влияние на ход пластической деформации. Трение определяет характер напряженного состояния при деформации металла.

Сила трения повышает сопротивление деформации металла, увеличивает расход энергии. С повышением сопротивления деформации увеличиваются напряжения в деформирующем инструменте. Силы трения возникают также и на контактных поверхностях, здесь их влияние наибольшее. По мере удаления от контактных поверхностей влияние этих сил уменьшается.

Силы трения зависят от коэффициента трения, который в свою очередь зависит от состояния соприкасающихся поверхностей (степени механической обработки) и от температуры.

Большое влияние оказывает смазка, применяемая при обработке давлением. Наибольшее распространение она получила при холодной прокатке, способствуя охлаждению

валков. В качестве смазки применяют различные растительные и минеральные масла. Для  холодной прокатки, при больших нагрузках, применяют эмульсии, в состав которых входят вода, минеральное масло и мыло.

 

 

24