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

Неоднородность деформации при осадке

Как было указано ранее, касательные напряжения имеют максимальную величину на контактных поверхностях заготовки и обращаются в нуль в средней плоскости. Поэтому деформации элементов торцовых поверхностей должны быть меньше деформаций в поперечных сечениях, удаленных от торцов, что и наблюдается в действительности. В случае цилиндрической заготовки поперечные сечения при отсутствии анизотропии трения (стр. 161) сохраняют круговую форму, а меридиональные получают бочкообразную. Степень и характер бочкообразности зависят от величины коэффициента трения. Чем больше последний, тем сильнее торможение точек, расположенных на торцах, и тем больше при равных прочих условиях разница между диаметрами торцов осаженной заготовки и диаметрами других ее сечений. При этом у низких заготовок сечение посредине образующей получает максимальный диаметр, т. е. заготовка сразу приобретает бочкообразную форму, причем степень бочкообразности уменьшается с увеличением отношения d0/h0, причина чего будет разъяснена далее. При осадке высоких заготовок ^-jp <0,5^ явление значительно усложняется. Как показал еще Ф. Ридель (1913 г.) [126], образец с = 0,35 при малой степени осадки принимает форму как бы двух бочек у торцов, соединенных цилиндрической частью (рис. 7.12, а). При дальнейшей осадке диаметр цилиндрической части растет и заготовка получает форму цилиндра, к которому примыкают концы в виде усеченных конусов с меньшим основанием у торцов (рис. 7.12, б); При еще большей деформации, порядка 40—50% [109 ], диаметр среднего сечения растет более интенсивно и заготовка принимает бочкообразную форму (рис. 7.12, в). При больших отношениях d!hy но меньших 1/2, можно получить «двойную бочку» (рис. 7.1.2, г), которая при дальнейшей осадке за счет более интенсивного увеличения среднего диаметра переходит в одинарную с максимальным диаметром посредине заготовки. Обширные исследования Я. М. Охрименко показывают, что с увеличением степени деформации бочкообразность сначала увеличивается, достигая максимума, а затем уменьшается. При этом чем больше начальное отношение d/hf тем меньшая бочкообразность получается при осадке, и при меньшей степени деформации достигается ее максимум. Так, например, для высоких образцов с исходным отношением максимум бочкообразности наблюдался при степени деформации е = 0,55, для низких образцов е — = 4 при е —0,25. Относительная величина максимальной бочкообразности у низких образцов более чем в 3 раза меньше, чем у высоких. Повышение коэффициента контактного трения во всех случаях увеличивает бочкообразность и изменяет степень деформации, при которой наблюдается максимальная бочкообразность. Сказанное иллюстрируется диаграммой (рис. 7.13), где по оси абсцисс отложено отношение d/h, а по оси ординат — относительный объем бочкообразования 0 = VJV [62, 631.
 При деформировании ударом возможно образование вогнутой бочковой поверхности осаживаемой цилиндрической заготовки. Это наблюдается при осадке высоких образцов (/г > 2d) на высокоскоростных молотах, а также на молотах с недостаточной массой падающих частей, когда деформация не распространяется в глубину, а происходит «расклепывание» торцовых участков заготовки.
 Искажению наружного контура соответствует неоднородность деформаций внутренних зон и элементов осаживаемой заготовки. При этом в общем случае можно различать три зоны [12].
 Зоны / (рис. 7.14), прилегающие к торцам заготовки, деформируются весьма незначительно, что объясняется влиянием сил трения на контактных поверхностях, создающих в этих зонах достаточно резко выраженное всестороннее сжатие. Эти зоны являются зонами «задержанной» или «затрудненной» деформации. Металл в них как бы менее податлив, и они как бы расклинивают находящуюся между ними зону //, деформация элементов которой наиболее интенсивна как в осевом, так и в радиальном направлении. По мнению Е. П. Унксова, в областях раздела первой и второй зон металл последней как бы обтекает первую зону, двигаясь в направлении торцов. Этим, по его мнению, объясняется наличие перехода элементов боковой поверхности на контактную, особенно заметного при < 1. Интенсивность деформации зоны II I занимает промежуточное положение между двумя первыми. По мере увеличения степени осадки или при осадке образцов с большими отношениями d/h зона III резко уменьшается, а зоны практически сливаются, и деформация охватывает объем этих обеих зон при резко выраженном объемном напряженном состоянии в связи со сближением контактных поверхностей. Равномерность деформации повышается, а бочкообразность снижается. Наличие перечисленных выше зон подтверждается экспериментальными исследованиями, проведенными различными методами: осадкой многослойных образцов (Э. Зибель и др.), осадкой образцов с координатной сеткой (Ф. Кик и др.), микроструктурным методом (Г. А. Смирнов-Аляев), осадкой образцов с ввинченными шурупами (И. М. Павлов)./ определением твердости по сечению холоднодеформированного разрезанного образца (С. Й. Губкин). В последнем случае в зонах с большей деформацией твердость вследствие упрочнения будет выше, чем в зонах, подвергшихся меньшей деформации. То же самое подтверждается и макроструктурой осаженных образцов.
 Измерение деформаций непосредственно на торцах осаживаемой заготовки, например при помощи предварительно нанесенной координатной сетки, подтверждает, что на торцах заготовки существуют зоны скольжения и торможения.
 На периферийной кольцевой зоне частицы металла на торцах цилиндрических образцов интенсивно перемещаются относительно бойков в радиальном направлении и расстояния между концентричными рисками, нанесенными на торце образца, увеличиваются. В следующей зоне скольжение заторможено, и диаметры концентричных рисок изменяются мало. Наконец, непосредственно вблизи центра торцов на участке с радиусом, примерно равным текущей высоте образца, скольжение практически отсутствует. Этот участок внутри зоны торможения называют зоной прилипания (застоя).
 Зоне скольжения соответствует зона, где контактные касательные напряжения, а зона торможения образуется при достижении касательными напряжениями максимальной абсолютной величины.
 Зона скольжения почти не наблюдается при осадке заготовок и увеличение диаметра торца в этом случае идет главным образом за счет перехода металла с боковых поверхностей на контактную. Этот переход продолжается, но в значительно меньшей степени и при отношениях. Набеганию боковой поверхности на контактную способствует бочкообразность заготовки в процессе осадки. Как видно из рис. 7.15, при движении бойка по стрелке точки а и b стремятся расположиться на одном уровне поверхности бойка. Неоднородность деформации при осадке вызывает накопление дополнительных напряжений, искажающих основную схему напряженного состояния, вплоть до того, что в некоторых областях тела могут появиться растягивающие напряжения. Появлению последних способствует также развитие бочкообразности. Схематически можно представить, что при наличии бочкообразности в осаживаемом теле появляются как бы две зоны: центральная имеющая формулу цилиндра, и наружная 2 — кольцеобразная. Внутренняя цилиндрическая зона при течении в процессе осадки, стремясь принять бочкообразную форму, воздействует на наружную и вызывает в ней растягивающие напряжения а0. Наружная зона представляет собой как бы трубку, находящуюся под внутренним давлением. Растягивающие напряжения при осадке в некоторых случаях достигают значительной величины и вызывают на поверхности осаживаемого тела продольные трещины. При осадке заготовок с прямоугольным поперечным сечением помимо бочкообразности будут искажаться поперечные сечения под действием принципа наименьшего сопротивления. При этом ширина заготовки будет увеличиваться в большей степени, чем длина.
 Определением зависимости между деформациями по высоте, ширине и длине прямоугольной заготовки при осадке занимались ряд исследователей.
 На рисунке показано формоизменение четверти контура контактной поверхности заготовок: квадратной 80x80 мм и прямоугольной 160x80 с начальной высотой 10 мм, осаживаемых последовательно до высоты, указанной на рисунке. Обращает внимание «стойкость» углов, которые и при значительной деформации остаются почти прямыми.
 Метод баланса работ, как требующий предварительного выбора уравнений, определяющий поле скоростей, позволяет одновременно воспользоваться этими уравнениями для анализа сложной формы, которую получает контур границ контактной поверхности заготовки в процессе деформации [101, 102, 135, 136 и др.]. Схема течения металла при осадке прямоугольной заготовки по кратчайшим нормалям (см. рис. 5.15) обусловливает максимальное относительное уширение при минимальном относительном удлинении. Это видно при сравнении рис. 5.15 и 5.16. В случае осадки длинной прямоугольной полосы для работы деформирования получим аналогичное выражение
 Для малых деформаций удельное усилие за период малой деформации можно считать постоянным и равным удельному усилию в начальный или конечный момент этой малой деформации. Учитывая это для данного случая, получим. Формулы, выражающие удельное усилие деформирования, позволяют определить требуемую деформирующую силу, т. е. выбрать пресс для осуществления операции. Формулы, определяющие работу деформирования, дают возможность решать вопросы, связанные с выбором молота.




 
Яндекс.Метрика