- •Часть I. Физические основы пластической деформации металлов
- •1. Строение металлов
- •Решетки
- •3. Пластическая деформация
- •4. Влияние холодной пластической деформации
- •5. Физический смысл кривой упрочнения
- •Продифференцируем
- •6. Деформация при повышенных температурах
- •7. Виды деформации при обработки давлением
- •8. Влияние температуры на пластические свойства металла
- •9. Преимущества и недостатки горячей обработки давлением
- •10. Скорость деформации. Влияние скорости деформации на пластичность металлов
- •От скорости
- •Деформации при осадке
- •11. Сверхпластичность
- •12. Основные пути повышения пластичности
- •13. Трение при пластической деформации
- •14. Смазки в омд и требования к ним
- •15. Механизм действия смазок
- •16. Методы экспериментального определения
- •Часть I. Физические основы пластической деформации
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
13. Трение при пластической деформации
При обработке давлением металл в очаге деформации соприкасается с обрабатывающим инструментом. Металл скользит по поверхности инструмента, в результате чего возникают силы контактного или внешнего трения, которые затрудняют скольжение.
Трение при обработке давлением отличается от контактного трения в узлах машин. Оно характеризуется такими особенностями:
1) наличием высоких давлений, достигающих 200 мПа
2) обновлением трущихся поверхностей
3) высокой температурой при горячей обработке.
Рис 13.1. Схемы зон затрудненной деформации при осадке
В результате действия сил контактного трения возникают области затрудненной деформации, т.е. возникает неоднородность деформации, которая влечет за собой неоднородность напряженного состояния, появление остаточных напряжений, различие свойств металла в различных сечениях (рис. 13.1).
Контактное трение в 2 3 раза увеличивает усилие, необходимое для того, чтобы продеформировать металл до заданной степени деформации.
Трение снижает стойкость инструмента из-за непосредственного износа контактной поверхности и вследствие дополнительного нагрева поверхности, а также из-за увеличения напряжения в связи с ростом деформирующего усилия.
За исключением отдельных операций (прокатка, вальцовка) трение является вредным фактором.
При обработке давлением обычно наблюдается два вида трения: полусухое трение и жидкостное трение.
При полусухом трении между поверхностями находятся сплошные пленки смазочных масел, и трение определяется поверхностными связями молекул трущихся тел.
При жидкостном трении между поверхностями находится достаточно толстый слой смазки и основную роль приобретает внутреннее трение частиц жидкой разделяющей среды. Этот вид трения проявляется лишь на начальном этапе обработки, когда давления невелики. По мере нарастания давления смазка выдавливается в зазоры и устанавливается полусухое трение.
Большое влияние на коэффициент трения имеет состояние поверхности рабочего инструмента. Чем выше качество обработки, тем меньше величина трения.
В зависимости от направления скольжения металла по отношению к направлению обработки коэффициент трения имеет различную величину. Коэффициент трения поперек направления обработки шлифовкой на 20 % больше, чем вдоль направления обработки. Это явление называют анизотропией трения, и оно приводит к искажению формы трущейся поверхности (рис. 13.2).
14. Смазки в омд и требования к ним
Для снижения трения применяют смазки. Рационально выбранная смазка уменьшает коэффициент трения в несколько раз. Смазка должна обладать следующими свойствами.
1) образовывать прочную смазочною пленку
2) хорошо прилипать к поверхностям контакта
3) расплавляться и не выгорать при нагреве металла
4) легко удаляться после обработки.
5) Не содержать токсичных или вредных для окружающей среды веществ.
При холодной обработке давлением применяются различные масла или смеси, в состав которых входят минеральные масла, растительные и животные жиры, поверхностно активные присадки (олсиновая кислота), нейтральные наполнители – графит, тальк. Для повышения эффективности смазок особенно при высоких нагрузках (холодная объемная штамповка), помимо смазки применяют гальванические покрытия заготовок (фосфатирование, омеднение).
При горячей обработке применяют минеральные масла с графитом, мазут, коллоидный графит, жидкое стекло, дисульфид молибдена.
В целях упрощения расчетов операций обработки металлов давлением действие трения на контактные поверхности задают граничными условиями. При этом рассматривают следующие случаи:
1) Касательные напряжения от сил трения пропорциональны нормальным напряжениям
(14.1)
Такие граничные условия принимаются при расчете процессов волочения, прокатки с небольшими обжатиями, осадке высоких заготовок, вытяжке листа, обжиме, отбортовке листа и трубных заготовок.
2) Касательные напряжения пропорциональны сопротивлению деформированию.
где - предел текучести (14.2)
Эти условия принимаются при холодной объемной штамповке, прокатке листов с большими обжатиями, горячей объемной штамповке легких сплавов.
3) Касательные напряжения достигают максимальной величины (прилипание инструмента к металлу и скольжение идет за счет смещения слоев самой заготовки)
(14.3)
Принимаются при горячей осадке, объемной штамповке и прессовании с малоэффективными смазками.