1 В литературе иногда вместо термина «остаточные напряжения» применяют неправильный термин «внутренние напряжения», не считаясь с тем, что «внешних» напряжений не существует.

2. Форма исходной заготовки и требуемая формапоковки. 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.

Глава 6

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМИРУЮЩИХ УСИЛИЙ И РАБОТ ДЕФОРМАЦИИ

6.1. Общие положения

При операциях ковки и штамповки, за отдельными исключе­ниями (вальцовка), рабочий орган машины и закрепленный на нем инструмент совершают в период деформирования прямолиней­ное поступательное движение. Активное усилие, которое должна развивать машина на инструменте по направлению его движения в каждый момент периода деформирования, всегда равно тому со­противлению, которое оказывает деформируемое тело. Это актив­ное усилие назовем деформирующей силой или деформирующим усилием. Знание деформирующего усилия, необходимого для дан­ной операции, позволит правильно выбрать машину для ее осуще­ствления.

Сущность дела не изменяется, если движение рабочего органа машины не поступательное, а вращательное, как, например, при процессах прокатки, вальцовки, гибки и правки на валковых и правильных машинах. Однако в этих случаях кроме давления на валки надо знать также и необходимый крутящий момент.

В дальнейшем для простоты изложения будем вести рассужде­ния применительно к инструменту с поступательным движением, что, однако, не препятствует распространению выводов на про­цессы деформирования, осуществляемые инструментом с враща­тельным движением.

Деформирующее усилие передается деформируемому телу или деформируемому участку тела либо непосредственным контактом с ним давящего подвижного инструмента, либо посредством при­мыкающих пластически не деформируемых «жестких» участков тела. При операциях осадки, протяжки, прошивки, выдавливания, объемной штамповки и др. деформирующее усилие передается через поверхность контакта подвижного инструмента о деформи­руемым телом. При операциях волочения, вытяжки листового материала, некоторых процессах гибки и кручения наблюдается второй случай.

Зная величину и распределение напряжений на поверхности контакта (для первого случая) или на поверхности (действи­тельной или условной), ограничивающей очаг деформации (для второго случая), можно определить величину деформирующего усилия. 172

Пусть при какой-то опера­ции поверхность АВ является контактной поверхностью, а распределение нормальных на­пряжений представляется эпю­рой аЪ (рис. 6.1). Активное уси­лие действует в направлении движения инструмента по стрел­ке С. Возьмем где-то на контакт­ной поверхности элементарный участок dF_K. Нормальное эле­ментарное усилие dP_n, действу­ющее на этот участок,

dP„ = а_н dF_K,

(а)

где ст_н — нормальное напряжение.

По направлению движения инструмента будет действовать со­ставляющая dP усилия dP_H по этому направлению:

dP = dP_H cos а, (б)

где а — угол между направлением нормального напряжения о_н и направлением движения инструмента, т. е. направлением актив­ной силы. Учитывая уравнение (а), получим

dP = о_н dF_K cos а. (в)

Но произведение dF_K cos а представляет собой не что иное, как площадь dF проекции рассматриваемого элементарного участка контактной поверхности на плоскость, перпендикулярную к на­правлению движения инструмента, т. е. на плоскость, перпендику­лярную к направлению деформирующего усилия:

dF = dF_K cos а, (г)

следовательно,

dP = o_HdF. (д)

Сравнение выражений (в) и (д) показывает, что полученный ре­зультат аналогичен известному из гидравлики положению, что проекция давления на какую-либо элементарную площадку равна давлению на проекцию самой площадки на плоскость, перпенди­кулярную к взятой оси проекции.