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

Неравномерность деформаций и дополнительные напряжения

Как было выяснено ранее, напряженное состояние точки вполне определяется тензором напряжений. При переходе же от одной точки тела к другой будут изменяться компоненты тензора напряжений, в общем случае изменяться будут и направления главных осей. Поэтому для получения полного представления о напряженном состоянии тела необходимо знать напряженное состояние всех его точек, иначе говоря, распределение напряжений.
 В отдельных частных случаях все точки тела имеют одно и то же напряженное состояние, характеризуемое одним и тем же тензором напряжений. Так, например, при линейном растяжении образца, до момента начала образования шейки, напряжения в любых точках образца (удаленных от мест зажима) одинаковы, напряженное состояние образца однородно; однородна и деформация. Основные особенности последней изложены ранее.
 При пластическом деформировании в процессах обработки металлов давлением однородной деформации практически не бывает, хотя при теоретическом решении ряда задач часто условно допускают, что плоскости и прямые не искажаются при деформации. При обработке металлов давлением, как правило, возникает неоднородность напряженного состояния, а следовательно, и неоднородность деформации. Вопрос этот изучали ряд исследователей, из которых в первую очередь следует упомянуть И. М. Павлова, С. И. Губкина и Н. И. Корнеева. В связи с неоднородностью деформации отдельные слои и элементы деформируемого тела стремятся к различному изменению размеров. В то же время отдельные слои и элементы тела не могут изменить своих размеров самостоятельно без влияния на соседние слои и элементы. «Поэтому слои, стремящиеся к большему изменению размеров против (некоторого) среднего значения, будут передавать слоям и элементам, стремящимся к меньшему изменению размеров, силы такого знака, которые увеличивают изменение размеров. Слои и элементы, стремящиеся к меньшему изменению размеров, будут передавать слоям и элементам, стремящимся к большему изменению размеров, силы такого знака, которые уменьшают изменение размеров».
 В результате, кроме внутренних сил, уравновешивающих внешние приложенные силы, в теле возникают взаимно уравновешивающиеся внутренние силы, обусловливающие напряжения, которые не могут быть отражены условиями на контуре и уравнениями равновесия. Они не определяются схемой напряженного состояния, соответствующей внешним силам.
 Эти взаимно уравновешивающиеся напряжения названы С. И. Губкиным дополнительными, и, учитывая, что неоднородность напряженного состояния, как правило, существует всегда, С. И. Губкин сформулировал следующее положение:
 «При любом пластическом изменении формы в слоях и элементах тела, стремящихся к большему изменению размеров, возникают дополнительные напряжения, знак которых отвечает уменьшению размеров, а в слоях и элементах тела, стремящихся к меньшему изменению размеров, возникают дополнительные напряжения, которых отвечает увеличению размеров».
Дополнительные напряжения могут быть трех родов: а) дополнительные напряжения первого рода, уравновешивающиеся между отдельными слоями тела; б) дополнительные напряжения второго рода, уравновешивающиеся между отдельными кристаллитами, и в) дополнительные напряжения третьего рода, уравновешивающиеся между отдельными элементами кристаллитов.
 Возникая в деформируемом теле, дополнительные напряжения могут:
 а) оставаться в теле после снятия нагрузки в виде остаточных напряжений что в общем случае может вызывать снижение пластических качеств металла, понижение химической стойкости, поводку, коробление;
 б) сниматься в результате возникновения пластической деформации в слоях и элементах, в которых они возникли под действием дополнительных сдвигов;
 в) сниматься за счет нарушения целостности тела в отдельных его слоях и элементах, т. е. вызывать макро и микротрещины, которые, в свою очередь, вызывают брак заготовок, получаемых обработкой давлением.
 Возникновение дополнительных напряжений в процессе деформирования вызывает следующие неприятные для обработки металлов давлением последствия: а) увеличение сопротивления деформированию; б) снижение пластичности и в) искажение той картины распределения напряжений в телет которая вытекает из условий на контуре и условий равновесия.
 Поскольку неравномерность напряженного состояния является общим случаем, а однородная деформация — частным случаем, постольку трудно говорить о причинах, вызывающих: неравномерное напряженное состояние. Однако надо учитывать следующие факторы, воздействием на которые можно влиять на процесс деформирования для снижения неоднородности деформации.
 1. Контактно е трение, т. е. трение на поверхности соприкосновения обрабатываемой заготовки и деформируемого инструмента. Трение в ряде случаев создает неоднородное напряженное состояние, а в других случаях увеличивает степень неоднородности. Так, например, считают, что при операции осадки без контактного трения деформация была бы однородной, в результате же контактного трения однородность деформации нарушается. Поэтому давящий инструмент требует особо тщательной обработки поверхности, а применение смазки всегда оказывает благотворное влияние.
 2. Форма исходной заготовки и требуемая форм а п о к о в к и. Чем сложнее последняя и чем больше она отличается от исходной, тем больше и неоднородность напряженного состояния в процессе деформирования. Поэтому при штамповке необходимо применять промежуточные (заготовительные) операции с тем, чтобы формоизменение осуществлялось постепенным приближением формы исходной заготовки к форме готовой поковки.
 3. Форма инструмента, применяемого для данной операции. Например, при вытяжке круглой заготовки в плоских бойках неоднородность напряженного состояния больше, чем при вытяжке в вырезных бойках.
 4. Степень неоднородности свойств обрабатываемого металла в процессе деформации. Чем однороднее металл во всех точках деформируемого тела, тем меньше дополнительных напряжений будет возникать в процессе обработки. Отсюда следует, что обработку надо производить при максимально равномерной температуре металла, если возможно, при однородном его состоянии, в условиях полной рекристаллизации (если обработка производится с нагревом), при минимальной величине зерна (ниже критической температуры роста зерна) и т. д. Снижение неоднородности деформации при обработке металла давлением оказывает благоприятное влияние на его качество. Структура обработанного металла получается однороднее как при горячем деформировании за счет более равномерного протекания процесса рекристаллизации, так и при холодном деформировании вследствие большей равномерности упрочнения. Повышение однородности структуры, в свою очередь, обеспечивает более высокие механические качества металла.
 Однако есть основание полагать, что однородная деформация в чистом виде возникает только в идеальном изотропном теле. В поликристаллическом теле деформация не будет однородной.




 
Яндекс.Метрика