Принципы построения режимов деформирования
Развитие процессов ОМД
Равномерность растяжения
Характеристика слитков
Понятие крупного слитка
Факторы режима деформирования
Напряженно-деформированное состояние
Повышение эффективности
Рационализация кузнечного слитка
Отработка режимов обжатия
Заданные тепловые поля
Площадь поверхности
Режимы нагрева и охлаждения металла
Тепловые режимы
Производство поковок из слитков
Проработка торцовых зон
Технологические и деформационные параметры бойков
Процесс ковки полых поковок
Экспериментальное деформирование
Очаг деформации
Особенности ковки трех лепесткового слитка
Заготовки
Деформационный эффект бойков
Производство заготовок для машиностроения
Технологии ОМД
Производство заготовок валов
Схема течения металла
Производство кольцевых заготовок
Полу горячая штамповка
Производство дисков и пластин
Производство труб
Процессы деформирования металлов
Технология жидкой штамповки
Жидкая штамповка
Подготовка исходных материалов для штамповки
Отрезка заготовок
Пробивка отверстий
Инструментальная оснастка
Отрезка заготовок из пруткового материала
Скорости движения
Штампы повышенной точности
Обработка металлов давлением в холодном состоянии
Предварительная подготовка заготовок
Холодная объемная обработка металлов давлением
Холодная объемная штамповка
Расчет технологических параметров
Гидродинамическая обработка
Глубокая вытяжка
Ротационная вытяжка
Гидровзрывное формообразование
Повышения безопасности формообразования
Трение
Опыты на стальных образцах

Равномерность растяжения

Одновременное изменение показателей удлинения б и сужения может произойти в результате изменения равномерности растяжения образцов по их длине. Количественная оценка этого явления важна для прогнозирования эксплуатационных качеств металла. При геометрически равномерном растяжении отношение равно единице (из условия постоянства объема). Отклонение этого показателя от единицы объясняется различным характером локализации деформаций в шейке. Для оценки влияния сдвигов угловые величины местных деформаций оказываются более показательными, так как по условию постоянства объема неравномерность продольной деформации отдельных слоев заготовки ограничена. Ориентация главной оси радиальной деформации при переходе от осевой зоны к поверхности изменяется монотонно. Ориентация главной оси тангенциальной деформации в промежуточном слое (между поверхностью заготовки и осевой зоной) изменяется от +4 5 до —45° по отношению к радиусу поперечного сечения заготовки. Для нестационарного течения с помощью деформированных координатных решеток были рассчитаны главные деформации в поковках, откованных протяжкой по шести различным технологическим процессам: через пластину (плоскими и выпуклыми в поперечном сечении бойками), в комбинированных бойках с углом выреза 135° с кантовками — на 45° и на 3 X 90° —45°— 3 х 90°, с предварительным охлаждением поверхности слитка перед ковкой и с равномерным прогревом. В результате выявлена и оценена неоднородность местных деформаций, зависящая от способа ковки.
Локальный поворот осей главных поперечных деформаций зависит от развития уширения, макро деформаций сдвига и коаксиального поворота слоев заготовки при обжатии. Оба последних факта служат причиной продольного «закручивания» координатных стержней по винтовой линии и искривления радиуса поперечного сечения поковки. Анализом фактических очагов деформации также установлена целесообразность регулирования граничных условий в некоторых случаях, требующая создания новых процессов обработки металлов давлением. Конструирование новых очагов деформации проводят по следующей схеме: 1) назначают направления предписанных потоков металла и потоков вытеснения, предусмотрев для их развития необходимую свободу (за счет вырезов на инструменте с возможностью затекания в них металла); 2) рассматривают возникновение потоков металла на контактных поверхностях с инструментом, проанализировав существование линий раздела пластического течения (в которых силы трения меняют знак) и вероятное зонообразование; 3) задают характер эпюр контактных касательных напряжений, отражающих кинематику будущего процесса деформирования; 4) строят конфигурацию рабочей поверхности инструмента и задают кинематику его перемещений (при необходимости с однопоточными деформациями сдвига). Регулирование граничных условий может осуществляться физическим воздействием и кинематическими способами. Технологические факторы ОМД. Рассмотрение структуры очагов деформации позволяет считать локализацию деформаций постоянно действующим фактором ОМД. Например, при ковке полосы плоскими бойками в физическом очаге деформаций образуются две пары поверхностей наибольших сдвигов. Перемещения границ физического очага деформаций и рассредоточения зоны наибольших сдвиговых деформаций, получаемых при изменении контактной поверхности, можно достичь, комбинируя подачи заготовки в продольном и поперечном направлении, изменяя степень обжатия и применяя выпуклые в поперечном сечении бойки. Деформирование по такой схеме слитков массой 1,7 т из стали ЗОХГСА дало существенное уменьшение неоднородности деформаций в поперечном сечении. Организация предписанных макро сдвигов в очаге деформации (а не только по его границам) позволяет преобразовать литую структуру в деформированную при минимальном развитии потоков вытеснения и практически не приводит к изменению площади поперечного сечения поковки, хотя внутреннее перераспределение слоев металла заготовки значительное. Графоаналитическим исследованием полей скоростей нормальных и сдвиговых деформаций по траекториям точек при осадке цилиндрической заготовки установлены зоны, в которых компоненты скоростей dvjdy принимают наибольшее значение, стремятся к бесконечности. В объеме заготовки при обжатии эти зоны располагаются вблизи конической поверхности с углом при вершине конуса 150°. Для всех точек такой поверхности развитие скорости сдвиговых деформационных перемещений наблюдается уже при степени осадки 30 %. Несимметричное (относительно потоков вытеснения) расположение поверхностей сопряжения составных заготовок улучшает условия образования физического контакта между ними и может быть использовано при кузнечной сварке боковых граней. Применительно к осадке слитков это означает возможность одинаково хорошей проработки осевой зоны и зоны вне осевой ликвации. Аналогичный способ воздействия на потоки вытеснения металла при протяжке можно реализовать, если применить выпуклые
 в поперечном сечении бойки: начиная со второго (после кантовки) обжатия, боковые поверхности заготовки становятся вогнутыми и возобновляются в процессе ковки. Высокая эффективность влияния вогнутого бокового профиля слитка на формирование потоков пластического течения подтверждена исследованием физического очага деформации. Независимо от формы инструмента (плоский, комбинированный, вырезной) преимущественное обжатие сосредоточивается в осевой зоне заготовок уже на начальном этапе обжатия. При уковке 1,5—3,7 деформация в осевой зоне поковок, откованных с регулированием потоков вытеснения, в 2—б раз выше, чем у поковок, откованных из обычного восьмигранного слитка. Изменением геометрических условий потоков вытеснения металла можно регулировать макро течение при неизменной форме деформирующего инструмента.
 При ковке-протяжке геометрические условия вытеснения металла в поперечном сечении заготовки могут оказаться несимметричными вследствие различной формы не обжатого и обжатого участков под рабочей поверхностью инструмента, что зависит от формы заготовки, степени обжатия и угла кантовки. Особый интерес представляет «закручивание» макроэлементов структуры поковки как следствие однонаправленного накопления результатов несимметричного течения металла. Деформационные возможности деформирующего инструмента заключаются в создании поля напряжений и деформаций в начальный момент обжатия, преобразовании их в процессе единичного обжатия и как накопленный результат этапа —-организации схемы течения. За несколько единичных обжатий результаты их суммируются, обеспечивая итоговое распределение деформаций и преобразование элементов макро строения в заготовке. Форма рабочей поверхности в поперечном, продольном вертикальном и продольном горизонтальном (относительно оси протяжки) сечениях, конфигурация фронта (границ) рабочей поверхности, чередование и периодичность рабочих элементов, несимметричность геометрии инструмента в блоке верхнего и нижнего инструмента, изменяемость параметров в процессе обжатия составляют классификационные признаки деформирующего инструмента.
 Изменение конфигурации фронта рабочей поверхности инструмента позволяет развить зоны локализованных деформаций по поверхностям сдвига в физическом очаге деформаций, изменить направление вытеснения металла, которое определяют по правилу кратчайшей нормали. Рассредоточение локализации сдвиговых деформаций, достигнутое в результате ковки бойками с непрямолинейным фронтом, позволило снизить неравномерность деформации по всему сечению в 3—4 раза. Причем в отдельных участках неравномерность уменьшается в 10—30 раз. В свою очередь это дало возможность уменьшить анизотропию ударной вязкости металла, особенно при большой уковке, когда достаточно ярко проявляется волокнообразование. Одновременный (или в определенной последовательности) ввод в действие нескольких рабочих элементов бойка на участке обжатия заготовки сопровождается соответствующим увеличением числа предписанных пластических потоков и потоков вытеснения металла в физическом очаге деформации.
 Организация знакопеременных потоков — еще одна разновидность регулирования пластического течения металла, которая может быть использована для компенсации чрезмерных сдвигов, сопровождающих резко выраженное однонаправленное течение. В результате этого пластические свойства металла повышаются в 1,5—2 раза (по показателям относительного удлинения).
 При раскатке колец из стали 12Х18Н10Т вырезным ромбическим бойком удалось значительно повысить предел текучести металла (в среднем на 18 %) вследствие расчленения пластических потоков и изменения схемы напряженного состояния. Несимметричность предписанных потоков при обжатии бойками со скрещивающимися рабочими поверхностями по сравнению с обжатием плоскими бойками обеспечивает увеличение площади сдвиговых зон деформаций в 1,3—1,5 раза и протяженности их границ на 25—70 % в поперечном сечении. При обжатии на 20—40 % бойками с углом скрещивания рабочих поверхностей 120—160° удлинение заготовки меньше в 2— 3 раза, чем при таком же обжатии обычными вырезными бойками. Для получения такого же удлинения заготовки при ковке новым инструментом потребовалось бы увеличить нормальное обжатие в 1,4—2 раза (однако при этом происходит дальнейшее развитие макро сдвига в очаге деформации). Рассмотренные возможности заданного потокораспределения металла реализуются в условиях определенных режимов подач, обжатий, кантовки, оказывающих влияние на выбор необходимых деформационных параметров инструмента и геометрии заготовки. Представление об оптимальности принятого решения дают анализы статистических моделей, построенных для некоторых практически важных процессов.
 Ряд задач о желаемом распределении местных деформаций можно решить, создавая заданное распределение температур в объекте деформирования. Алгоритм построения процессов деформирования. Рассмотренные выше технологические факторы пластического потокообразования можно применять и изменять в некоторой последовательности и в определенных пределах для обеспечения высоких физико-механических характеристик металла с заданным распределением их в объеме изделия (рис. 1.6). Образование требуемых потоков металла и полей деформаций в объеме заготовки обеспечивают на основе разработки конфигурации очага деформации, задания граничных условий и выбора деформирующего инструмента. После этого рассчитывают термозональный фактор. На нескольких этапах построения технологии предусматривают сравнение свойств заготовки с требуемыми свойствами изделий и при необходимости включают комбинирование схем пластического течения, объектов деформирования (например, способами сварки давлением), а также комбинирование деформирующих операций и инструмента. При нескольких вариантах в блок-схему алгоритма построения целесообразно включить технико-экономические расчеты.




 
Яндекс.Метрика