Пластическая деформация
Строение металлов
Холодная пластическая деформация монокристалла
Элементы теории дислокаций
Движение дислокации и пере ползание дислокации
Вектор Бюргерса
Возникновение и размножение дислокаций
Силовые поля
Холодная пластическая деформация поликристалла
Равенство деформаций
Упрочнение при холодной деформации
Кривые упрочнения
Влияние температуры и скорости деформации
Виды деформации при обработке металлов давлением
Влияние температуры на сопротивление деформированию
Влияние горячей деформации на свойства металла
Условие постоянства объема
Степень деформации и смещенный объем
Влияние скорости деформации на пластичность
Сверх пластичность
Напряжения
Напряжения в координатных площадях
Напряжения в наклонной площадке
Понятие о тензоре напряжений
Главные касательные напряжения
Диаграмма напряжений Мора
Условия равновесия для объемного напряженного состояния
Осесимметричное напряженное состояние
Плоское напряженное состояние
Малые деформации и скорость деформаций
Неразрывность деформаций
Однородная деформация
Условие пластичности
Смысл энергетического условия пластичности
Связь между напряжениями и деформациями
Механическая схема деформации
Схемы главных напряжений
Принцип подобия
Контактное трение
Характер нагрузки
Принцип наименьшего сопротивления
Неравномерность деформаций
Методы определения деформирующих усилий
Решение дифференциальных уравнений
Основы метода расчета деформирующих усилий
Метод линий скольжения
Свойства линий скольжения
Характеристики
Методы графического построения
Жесткопластическая схема
Связь полей линий скольжения с полями скоростей
Построение годографа скоростей
Понятие о методе верхней оценки
Метод сопротивления материалов
Метод баланса работ
Понятие о пластическом методе
Краткое сопоставление различных методов
Осадка
Удельное усилие
Осадка правильной призмы и цилиндра
Осадка полосы конечной длины
Неоднородность деформации при осадке
Толстостенная труба под равномерным давлением
Протяжка
Протяжка заготовки круглого сечения
Выдавливание
Удельное усилие деформирования
Объемная штамповка в открытых штампах
Удельное усилие деформирования заусенца
Элементы штамповки в закрытых штампах
Скручивание
Уравнения равновесия
Дальнейшее увеличение кривизны
Вытяжка

Характер нагрузки

В. П. Северденко и Е. С. Воячек, изучая трение при деформировании стали, установили наличие минимума и двух максимумов: первого — в зоне температур 450—500° С и второго — в интервале 900—1050° С. Наличие минимума в интервале температур 600—750° С (в зависимости от марки стали) объясняют качественным изменением окалины — появлением в ней новой фазы FeO, которая, в свою очередь, способствует дальнейшему интендивному окислению стали, что приводит к появлению второго максимума [83]. Наблюдаемое при малых степенях деформации (—0,2) снижение трения в зоне высоких температур после второго максимума Е; П. Унксов объясняет повышением пластичности и падением напряжения текучести [109]. В. П. Северденко, в свою очередь, указывает на благоприятное влияние снижения интенсивности окисления при температурах 1000—1100° С и смазывающего действия окалины при температурах, близких к 1200° С. Исследования С. И. Губкина, М. В. Врацкого, И. М. Павлова и др. определенно показывают, что контактное трение несколько снижается с увеличением относительной скорости скольжения металл а по поверхности инструмента, т. е. с увеличением скорости деформирования. В частности, контактное трение при обработке на молоте меньше, чем при обработке на прессе.
 Характер нагрузки также оказывает влияние на трение. Так, при деформировании вибрационной нагрузкой деформирующее усилие при осадке образцов иногда снижается в 1,5— 2 раза, неравномерность деформации уменьшается (бочкообразность меньше, волокна макроструктуры более прямолинейны, микроструктура однороднее). Все это свидетельствует о значительном снижении трения.
 Контактное трение снижается также при наложении на деформируемую заготовку ультразвуковых колебаний.
 Рационально выбранная смазка снижает трение в несколько раз. Однако и при наличии смазки наблюдается относительный рост сил трения, особенно заметный при повышении температуры и степени деформации.
 От смазки требуется, чтобы она создавала прочную пленку, хорошо прилипала к поверхности контакта и в то же время легко удалялась после обработки.
 Рецептуры современных смазочных составов для холодного деформирования отличаются разнообразием и сложностью. В состав смазок входят минеральные и органические масла, активизирующие присадки (олеиновая кислота, сера), а также нейтральные наполнители (графит, мел, тальк) и другие вещества. При горячей обработке в качестве смазок применяют мазут, древесные опилки, Коллоидальный графит и др.
 В настоящее время при горячей обработке большое значение приобрели смазки на основе стекла: Эти смазки более эффективно снижают трение по сравнению, например, с графитовыми смазками. Они образуют теплоизолирующую пленку между поверхностями инструмента и металла, которая, кроме того, предохраняет металл от окисления, что ведет к улучшению качества поверхности.
 Однако стеклянные смазки имеют серьезные недостатки, а именно: несовершенство и трудоемкость способов нанесения, загрязнение штампа, трудность удаления стекла с поверхности штампа и поковки.
 Как сказано ранее, трение для подавляющего числа операций обработки металлов давлением является вредным фактором. Поэтому следует принимать все возможные меры к снижению трения. Среди них наиболее эффективны повышение качества обработки поверхности давящего инструмента и совершенствование технологических смазок.
 5.9.3, Определение касательного напряжения на контактной поверхности Если применять закон Амонтона—Кулона, то элементарная сила контактного трения /?э выразится уравнением
 где — коэффициент контактного трения при пластическом деформировании; рн — нормальное давление со стороны инструмента на поверхность металла.
 Нормальное давление равно нормальному напряжению на контактной поверхности, а элементарная сила трения, возбуждаемая на контактной поверхности инструмента, равна касательному напряжению на контактной поверхности тк. Следовательно, можно написать. Коэффициент трения определяют экспериментально специально для условий пластического деформирования. Следует учитывать, что значения коэффициента трения, принятые для условий трения в машинных парах, ни в какой мере не пригодны для определения элементарных сил контактного трения (контактных касательных напряжений) при пластическом деформировании.
 Из предыдущего параграфа следует, что на величину трения влияет ряд факторов, которые могут создавать различные условия трения во времени и на разных участках контактной поверхности. Например, при выдавливании меняется по длине матрицы степень деформации, скорость скольжения и даже температура. Поэтому коэффициент трения на контактной поверхности вообще зависит от координат и меняется во времени. Это обстоятельство предопределяет возможность пользоваться лишь некоторым осреднен ны м значением коэффициента трения, что и подчеркивает И. Л. Перлин.
 В отношении выражения необходимо сделать существенную оговорку. Дело в том, что по энергетическому условию пластичности максимальная величина касательного напряжения не может быть больше, чем при плоском деформированном состоянии и 2 при <тсг, равном одному из крайних главных нормальных напряжений, т. е.
 Поэтому контактное трение может возбудить на контактной поверхности металла касательное напряжение, величина которого ограничена в соответствии с неравенством
 Пусть ан при данном увеличивается; возрастает одновременно и тк, но только до тех пор, пока произведение ЁШ станет равным. При дальнейшем увеличении сгн касательное напряжение остается постоянным, а скольжение частиц металла по поверхности инструмента затормозится. Аналогичная картина будет и при изменении р,. Если, например, нормальное напряжение равно Pas, то подстановка в выражение значений р, больших 0,5 не имеет смысла и тк определяется как. Использование закона Амонтона—Кулона (5.43) не является единственно возможным способом учета контактного трения при расчетах напряженного состояния пластически деформируемых заготовок. Изложенные ранее особенности пластического трения, в первую очередь пластическая деформация контактной поверхности, необратимо приближающая действительную площадь контакта к номинальной (стр. 160), обусловливают потерю линейной зависимости (5.44) сил трения от нормальной нагрузки [45]. Поэтому ряд исследователей (А. Г. Малэ, В. Де-Пьер, И. Ловец и др.) считают более целесообразным, особенно при горячей деформации, принимать трение независимым от нормальной нагрузки и выражать его в долях от величины «k» максимального главного касательного напряжения, обусловливающего пластическую деформацию [см. формулу (5.186)]. Поскольку последнее однозначно определяется напряжением текучести, примем в качестве второго выражения величины контактного трения. Коэффициент [Д-5 в отличие от кулоновского коэффициента трения будем именовать фактором трения (коэффициентом трения по напряжению текучести). В выражении (5.46) значение as принимают осредненным, постоянным по всей поверхности контакта. Таким образом, это выражение предопределяет и постоянство контактных касательных напряжений (элементарных сил трения). Поскольку максимальное касательное напряжение не может превзойти величины 0,5pas, постольку фактор трения. Условием уместно пользоваться при исследовании процессов горячей деформации с достаточно выраженным всесторонним сжатием (значительной абсолютной величине отрицательного среднего главного напряжения аср), например в случаях выдавливания (прессования), осадки низких заготовок или при больших степенях деформации, штамповки и т. п. Зависимость (5.44) целесообразно использовать при расчете ряда операций холодной листовой штамповки, а также операций со слабо выраженной схемой всестороннего сжатия при малых степенях деформации. Для характеристики численных значений фактора трения р,5 при осадке и влияния на него температуры, степени деформации и смазки приведен рис. 5.13, а—в, где кривая 1 относится к осадке без смазки, 2 — со смазкой нитридом бора и 3 — со смазкой графитом в масле.




 
Яндекс.Метрика