Профессиональное обучение
(сборник учебников по профессиям)

Основы теории обработки металлов давлением

       

Влияние обработки давлением на свойства металлов

Условие постоянства объема. В кузнечном производстве важно учитывать условие постоянства объема, которое устанавливает, что объем металла в процессе деформирования не изменяется. Заметим, однако, что это условие является неточным при обработке давлением литых слитков, имеющих дефекты в виде газовых пузырей, усадочной рыхлости и раковин. В процессе ковки указанные пустоты ликвидируются и объем слитка уменьшается на 5 . . . 7 %.

При ручной ковке исходной заготовкой практически всегда является прокат, в котором отсутствуют указанные выше дефекты слитка, поэтому условие постоянства объема выполняется с большой точностью. Это условие является основой при расчетах размеров исходной заготовки, определении формы поковок по переходам, разработке формы подкладного инструмента и др.

Принцип наименьшего сопротивления. Теорией и практикой обработки металлов давлением было установлено, что при пластическом деформировании металл заготовки течет в направлении наименьшего сопротивления.

Допустим, заготовка прямоугольного сечения со сторонами а и b (рис. 2.14) осаживается между плоскопараллельными бойками. На контактной поверхности действуют напряжения трения т. Сумма сил трения, действующих вдоль длинной (продольной) стороны заготовки, больше, чем действующих поперек. Следовательно, вдоль заготовки металлу течь труднее, чем поперек, и он больше течет в направлении короткой стороны. Вследствие этого при осадке заготовка сначала примет форму 1, а если деформирование продолжать, то ее форма будет приближаться к кругу 2. При достаточно больших деформациях любая заготовка (квадратная, треугольная) будет принимать круглую форму.

Рис. 2.14. Изменение формы прямоугольной заготовки при осадке: 1,2 — формы заготовки в процессе осадки

Действием принципа наименьшего сопротивления объясняется и бочкообразование при осадке цилиндрической заготовки (см. рис. 2.5). Из-за наличия на контактной поверхности с инструментом напряжений трения т, тормозящих течение металла у торца, металл быстрее течет в центральной по высоте зоне, что ведет к бочкообразованию.

Рассмотренный принцип поможет в дальнейшем правильно выполнять такие операции ковки, как протяжка, прошивка и др.

Принцип подобия дает возможность на основе результатов ковки небольших образцов (моделей) в лабораториях определять технологические параметры для деформирования крупных заготовок из того же металла в производственных условиях.

Принцип подобия требует выполнения некоторых основных условий , рассмотренных ниже.

  1. Натура и модель, а также деформирующий инструмент должны быть геометрически подобными, т. е. отношения соответственных размеров (длины, ширины, высоты и т.п.) натуры и модели должны быть одинаковыми:

    где п — масштаб моделирования.

  2. Степени и скорости деформаций натуры и модели должны быть равны:

  3. Материалы натуры и модели должны быть физически подобны, т. е. иметь одинаковые химические составы, микро- и макроструктуры, степени упрочнения и разупрочнения и т д.

Согласно принципу подобия удельные усилия деформирования натуры и модели равны между собой, полные усилия деформирования пропорциональны площадям поперечного сечения модели и натуры, а работы деформации пропорциональны их объемам.

На производстве чрезвычайно трудно выполнить условия, необходимые для применения принципа подобия, поэтому приходится результаты деформирования модели использовать применительно к натуре с учетом экспериментально установленных коэффициентов — скорости φс, масштабного φ и др. Например, для определения полного усилия деформирования крупной поковки необходимо сопротивление деформированию модели умножить на масштабный коэффициент φ, который тем меньше, чем больше объем натуры (см. ниже).

Контрольные вопросы

  1. В чем разница между волокнистой и строчечной структурами деформированного металла?
  2. Какая деформация называется горячей?
  3. Приведите формулы для определения степени деформации и сопротивления металла деформированию при осадке цилиндрической заготовки.
  4. Как определяется уков при многопереходной протяжке слитка?
  5. Приведите примеры деформирования металла по схемам линейного, плоского и объемного напряженных состояний.
  6. Какова особенность пластического течения металла при растяжении длинного образца?
  7. Изменяется ли объем металла при всестороннем равномерном сжатии?
  8. Какую форму примет цилиндрический образец при его осадке между плитами, деформирующие поверхности которых обработаны на строгальном станке?
  9. Какими способами можно повысить технологическую пластичность металла?

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru