- •2010 Г.
- •150404 – Металлургические машины и оборудование
- •150802 – Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика
- •Введение
- •Пластическая деформация металла при прокатке
- •Механизм пластической деформации.
- •Схемы напряженного и деформированного состояний
- •Энергетическое условие пластичности.
- •Величины, характеризующие пластическую деформацию.
- •Наклеп и рекристаллизация.
- •Основы теории прокатки
- •Скорость деформации.
- •Внешнее трение.
- •Захват металла валками.
- •Кинематика процесса прокатки.
- •Поперечная деформация
- •Характеристика прокатного производства. Прокатные изделия.
- •Технологическая схема производства.
- •Исходный материал и его подготовка
- •Температурные условия горячей прокатки.
- •Охлаждение металла.
- •Калибровка прокатных валков.
- •Оборудование для прокатки
- •Прессование металла.
- •Оборудование и инструмент для прессования.
- •Горизонтальные гидропрессы.
- •Определение усилия прессования.
- •Волочение металлов.
- •Волочильный инструмент.
- •Роликовые и сборные волоки.
- •Технология волочения.
- •Машины и оборудование для волочения.
- •Прямолинейный волочильный стан
- •Барабанные волочильные станы.
- •Расчет усилий и потребной мощности при волочении.
- •Операции ковки
- •Предварительные операции
- •Основные операции
- •Оборудование для ковки
- •Горячая объемная штамповка
- •Формообразование при горячей объемной штамповке
- •Технологический процесс горячей объемной штамповки
- •Холодная штамповка
- •Объемная холодная штамповка
- •Штамповка жидкого металла
- •Листовая штамповка
- •Операции листовой штамповки
- •Формообразующие операции листовой штамповки
- •Формообразование заготовок из порошковых материалов
Схемы напряженного и деформированного состояний
Схемы напряженного состояния графически отображают наличие и направление главных напряжений в рассматриваемой точке тела.
Напряжения в точке изображаются как напряжения на трех бесконечно малых гранях куба, соответственно перпендикулярных главным осям.
Возможны девять схем напряженного состояния, Рисунок 9. Напряженное состояние в точке может быть линейным, плоским или объемным.
Схемы напряженных состояний: 1 – линейное напряженное состояние; 2 – плоское; 3 – объемное
Схемы деформированных состояний
Схемы с напряжениями одного знака называют одноименными, а с напряжениями разных знаков – разноименными. Условно растягивающие напряжения считают положительными, с сжимающие – отрицательными.
Схема напряженного состояния оказывает влияние на пластичность металла. На значение главных напряжений оказывают существенное влияние силы трения, возникающие в месте контакта заготовки с инструментом, и форма инструмента. В условиях всестороннего неравномерного сжатия при прессовании, ковке, штамповке сжимающие напряжения препятствуют нарушению межкристаллических связей, способствуют развитию внутрикристаллических сдвигов, что благоприятно сказывается на процессах обработки металлов давлением. В реальных процессах обработки давлением в большинстве случаев встречаются схемы всестороннего сжатия и состояния с одним растягивающим и двумя сжимающими напряжениями.
Схема деформированного состояния графически отображает наличие и направление деформации по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Возможны три схемы деформированного состояния, Рисунок 10.
При схеме уменьшаются размеры тела по высоте, за счет этого увеличиваются два других размера, при осадке и прокатке.
При схеме происходит уменьшение одного размера, чаще высоты, другой размер (длина) увеличивается, а третий (ширина) не изменяется. Например, прокатка широкого листа, когда его ширина в процессе прокатки практически не изменяется. Это схема плоской деформации.
Наиболее рациональной с точки зрения производительности процесса обработки давлением является схема , размеры тела уменьшаются по двум направлениям, и увеличивается третий размер (при прессовании, волочении).
На, Рисунок 11, показано различие двух схем деформации образца (отожженная медь), на опыте проведенным С.И. Губкиным.
Образец заложили в матрицу, и к нижнему концу приложили усилие, начался процесс волочения. При достижении высоты образца в матрице, равным , усилие волочения в этот момент по прибору равнялось. Опыт остановили, и в место растягивающего усилия приложили сжимающие усилие, для этого сверху матрицы поместили пуансон и приложили к нему нагрузку с верху. Опыт продолжался, но уже методом прессования. Требуемая нагрузка, для того, что бы металл начал течь, оказалась равной. Нагрузка при прессовании оказалась в три раза больше чем при волочении.
В этих двух случаях на образец в матрице действовали три взаимно перпендикулярных главных напряжения, только в первом случае, при волочении, одно из напряжений, , было растягивающим, а во втором случае сжимающим. Отсюда можно сделать вывод о том, что повышение приложения нагрузки, при деформировании, произошло исключительно из за разных схем напряженного состояния металла в рабочем пространстве. В обоих случаях механические свойства металла были неизменными, но сопротивление деформации было разным.
Влияние схем напряжения на металл и его сопротивлению деформации
Отсюда делаем вывод о том, что сопротивление деформации и пластичность металла это не свойство, как например текучесть, а состояние. Сопротивление деформации и пластичность металла зависят не только от природы металла но и от способа его деформирования, а так же от температуры и скорости деформации.