Осадка — уменьшение высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения. Высадка — осадка части заготовки. Осадка открытая и высадка открытая — операции, при которых сжатие металла между элементами штампа сопровождается свободным радиальным течением. Осадка закрытая и высадка закрытая — операции, при которых радиальное течение металла ограничено боковыми стенками штампа. Открытая осадка. При сжатии цилиндрического образца между гладкими бойками, т. е. осаживаемого в идеализированных условиях при отсутствии сил трения и без молекулярного взаимодействия между образцом и инструментом, eh Щ 2ег, где и ег—деформации в направлениях высоты и радиуса. Обозначим: A0, d0 и F0 — высоту, диаметр и площадь контактной поверхности для одного бойка до деформирования, а й|, di и Fj — соответствующие значения после деформирования.
Реальные процессы осадки характеризуются наличием трения по контактным поверхностям. Переход от осадки в идеализированных условиях к реальной осадке с наличием трения по контактным поверхностям приводит к ряду явлений, которые взаимно связаны, и рассмотрение их необходимо проводить совместно.
1. Неравномерность движения частиц по контактной поверхности. Образование зон прилипания.
2. Переход боковой поверхности на поверхность контакта, т. е. на торцы деформируемого тела.
3. Переход от цилиндрической наружной поверхности к бочкообразной (образование бочки).
4. Макро неоднородность деформации по объему тела. Давление объема тела на зоны. При заданных значениях и силах трения в начале осадки наряду с тенденцией к естественному радиальному смещению появляются встречные сдерживающие его силы трения. Преодолеть их легче всего на периферии контакта; именно здесь и появляется смещение, которое при данной степени деформации образца охватывает тем больший по площади участок, чем меньше силы трения. Остальная часть контактной поверхности — участок прилипания.
Силы трения на контактной поверхности определяют интенсивность и размеры участка радиального смещения, от которых зависит процесс обновления контактной поверхности деформируемого металла в процессе осадки. Если условия смещения металла таковы, что тормозится значительно, то в качестве компенсирующего (при увеличении диаметра торцов) начинается процесс перехода боковой поверхности на контактную. Этот процесс становится тем более интенсивным, чем больше силы трения.
Приращение на единицу относительной деформации неодинаково для высоких и низких образцов. Чем выше образец и меньше d0/h0, тем меньше изменяется d/h при осадке на данную величину деформации. При наличии сил трения на контактной поверхности увеличение е приводит к увеличению участка радиального смещения, поскольку малые смещения вблизи центра торца заготовки постепенно накапливаются и становятся все более заметными. Указанный процесс продолжается до тех пор, пока участок прилипания не исчезает совсем. Это происходит при тем большей е, чем более благоприятные условия имеются для образования участка прилипания в начале осадки (большой коэффициент трения и большая высота заготовки).
Таким образом, наибольшая разница в площади участков прилипания, определяемая различными силами трения, приходится на небольшую е. При большой е разница в площадях прилипания, определяемая различными силами трения, настолько уменьшается, что они почти не отличаются по размеру, хотя по контуру бочкообразования образцы и неодинаковы. При большей е (порядка 0,6 и более) относительная площадь прилипания весьма незначительна даже при большом коэффициенте трения.
При осадке очень высоких образцов на грубо обработанных плитах и при относительно небольшой деформации! увеличение площади F* контактной поверхности возрастает исключительно вследствие перехода боковой поверхности на торцовые.
Совокупность всех явлений иллюстрирует диаграмма изменения размеров образцов в процессе осадки (рис. 2.6). Диаграмма составлена для свинцовых образцов d0 = 40 мм, h0 = 80 мм, осаженных до е — 0,8 (через каждые 0,1) на грубо обработанных плитах — рис. 2.6, а, на шлифованных плитах (Ra = 0,20 мкм) — рис, 2.6, б, на шлифованных плитах (Ra = 0,10 мкм) — рис. 2.6, в и на полированных (Ra = 0,04 мкм) со смазыванием коллоидным графитом — рис. 2.6, г. Штриховая линия в виде гиперболы соответствует изменений радиуса (диаметра) торца образца при идеализированной осадке без трения. Все остальные линии относятся к реальному процессу осадки. Линия 1 характеризует изменение радиуса посередине образца, в месте его наибольшей выпуклости вследствие бочкообразования. Линия 2 относится к радиусу торца образца. Линия 8 показывает изменение исходного радиуса вследствие перехода боковой поверхности на контактные и скольжения на торцах. Линия 4 — изменение радиуса участка застоя.
Расстояние между линиями / и 2 на графиках характеризует значение стрелы выпуклости вследствие бочкообразования у образца, которое в данном случае (при d/h = 0,5) имеет максимум при е = 0,6. По мере уменьшения сил трения рассматриваемый промежуток на отдельных графиках все. более уменьшается, и при осадке в условиях, когда силы трения сведены до возможного минимума, этот промежуток исчезает, так как диаметры торца бочкообразной выпуклости по границе перехода боковой поверхности на торцы <4Р и приведенный диаметр практически совпадают.
