1. Опишите основные виды ОМД и нарисуйте их схемы

Виды обработки металлов давлением:

- прокатка

заключается в обжатии заготовки между вращающими валками; силами трения заготовка втягивается между валками, уменьшаются поперечные размеры заготовки.

1.валки; 2.заготовка

- прессование

заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы, причём форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы.

1.отверстие матрицы; 2.матрицедержатель; 3.заготовка; 4.контейнер; 5.пуансон;6.пресс-шайба

- волочение (вытягивание)

заключается в протягивании заготовки через сужающуюся полость матрицы; площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия матрицы.

1)волочильная матрица;2)оправка;3)изделие

- ковка

Ковкой изменяют форму и размеры заготовки путём последовательного воздействия универсальным инструментом на отдельные участки заготовки.

^{1), 2) нижний и верхний бойки молота или пресса; Н и h - высота заготовки до и после деформации.}

^{- штамповка}

Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента — штампа (для каждой детали изготовляют свой штамп). Различают объёмную и листовую штамповку. При объёмной штамповке сортового металла на заготовку, являющуюся обычно отрезком прутка, воздействуют специализированным инструментом — штампом, причём металл заполняет полость штампа, приобретая её форму и размеры.

^{1)штамп; 2) мостик облойной канавки; 3)ручей штампа; 4) облойная канавка; 5) штамп}

^{- листовая штамповка}

Листовой штамповкой получают плоские и пространственные полые детали из заготовок, у которых толщина значительно меньше размеров в плане (лист, лента, полоса). Обычно заготовка деформируется с помощью пуансона и матрицы.

2.Количественные характеристики (коэффициенты) деформации.

Количественной характеристикой деформации может служить абсолютное удлинение или относительное удлинение , называемое также в общем случае относительной деформацией.

Относительное удлинение - отвлеченное число, указывающее, на какую часть увеличилась первоначальная длина стержня.

Коэффициенты деформации – отношение размеров тела после деформации к соответствующим размерам до деформации.

Коэффициент деформации по толщине – коэффициент обжатия ;

Коэффициент деформации по длине – коэффициент удлинения ;

Коэффициент деформации по ширине – коэффициент уширения .

Между коэффициентами деформации и относительными деформациями имеется простая связь:

3.Условие постоянства объема при деформации. Всегда ли соблюдается данный закон?

Не смотря на то, что при обработке давлением объем заготовки изменяется (металл уплотняется, завариваются или появляются пустоты и трещины), в теории пластической деформации принимается условие постоянства объема:

объем тела при пластической деформации остается постоянным, т.е.

В случае прямоугольной заготовки закон постоянства объема имеет вид: .

Поделив обе части уравнения на объем тела до деформации, получим:

,

т.е. произведение коэффициентов деформации равно 1, а значит один из коэффициентов обязательно больше 1, второй – меньше, а значение третьего коэффициента зависит от характера деформации.

После логарифмирования предыдущего выражения получим: ;

,

т.е. сумма истинных деформаций равна нулю, а значит все истинные деформации не могут быть одного знака.

4. Опишите напряженное состояние деформируемого тела. Что такое главные напряжения?

Если к телу приложены внешние силы и создано препятствие его свободному движению, то тело находится в напряженном состоянии. На тело действуют внешние силы; реакции связей, ограничивающие движение тела; силы трения в местах контакта тела с инструментом. Одной из задач теории ОМД является определение этих сил.

При действии внешних сил на тело в нем появляются уравновешивающие их (внутренние) усилия. Их интенсивность называется напряжением. Необходимо уметь определять напряжение в любой точке напряженного тела.

Общее напряжение S можно разложить на его проекции на оси координат:

S² = S_x² + S_y² + S_z²

Напряжение, действующее на гранях элементарного куба, раскладывается на нормальное и касательное.

П олностью напряженное состояние на гранях элементарного куба описывается тензором напряжений.

Три последних члена уравнения малы по сравнению с первым. Отбросив их, получим . Проведя аналогичные вычисления относительно двух других осей, получим:

закон парности (взаимности) касательных напряжений.

Таким образом, напряженное состояние в произвольной точке тела в самом общем виде может быть охарактеризовано шестью величинами: тремя нормальными и тремя касательными составляющими напряжения.

Над тензорами можно производить операции сложения и вычитания. Для практических расчетов полный тензор напряжений раскладывают на шаровой тензор T⁰ и девиатор напряжений D_s.

Шаровой тензор характеризует такое напряженное состояние, при котором будет происходить только изменение объема тела, а девиатор – только изменение формы элементарного объема.

Через точку тела, находящегося в напряженном состоянии, можно провести бесконечное множество взаимно перпендикулярных плоскостей. И только на единственной тройке плоскостей будут отсутствовать касательные напряжения и действовать только нормальные. Такие площадки называются главными.

5. Дайте понятие напряженного состояния деформируемого тела. Что описывает девиатор напряжений?

То же самое…

6. Опишите деформированное состояние тела

По аналогии с напряженным состоянием этот тензер можно разбить на 2 составляющие: шаровой тензер (изменение V) и девиатор деформации (за изменение формы).

7. Почему схемы деформации могут быть только разноименными?

Т.к. одновременное расширение/сужение (увеличение/уменьшение) во всех областях не возможно

8-9. Схемы напряженного и деформированного состояния. Примеры соответствующих им процессов ОМД

• Осадка

• Если давит пуансон:

Напряженное состояние,  Деформированное состояние, l

• Если байки давят:

Напряженное состояние,  Деформированное состояние, l

• Прессование

Напряженное состояние,  Деформированное состояние, l

• Волочение

Напряженное состояние,  Деформированное состояние, l

10. Неравномерность деформации в процессах омд, причины ее возникновения и следствия

Причины:

1. Несоответствие формы инструмента и формы деформируемого тела

2. Внешнее трение

3. Неоднородность в объеме деформируемого тела

11. Неравномерность деформации в процессах омд. Способы снятия остаточных дополнительных напряжений.

Основные причины неравномерности деформации:

1. несоответствие формы инструмента форме деформируемого тела;

2. внешнее трение;

3. неоднородность физических свойств деформируемого тела.

Неравномерность деформации при обработке давлением в большинстве случаев нежелательна, т.к. приводит к появлению дополнительных напряжений в процессе деформации, которые снижают пластичность, повышают необходимое усилие, искажают форму тела. Неравномерность деформации приводит к остаточным напряжениям и неоднородности свойств готовых изделий. Если при эксплуатации изделия напряжения от внешней нагрузки совпадут по знаку с остаточными, то результирующие напряжения могут превысить допустимые. При неправильной технологии обработки давлением остаточные напряжения могут достигать значений, близких к пределу текучести и тогда незначительные нагрузки могут привести к разрушению изделия. Остаточные напряжения снижают коррозийную стойкость металла. Это приводит к местному разъеданию, порче поверхности и концентрации напряжений вблизи поврежденных мест.

Методы устранения остаточных напряжений: основной метод – предотвращение их появления правильным режимом обработки, при котором неравномерность сводится к минимуму, а дополнительные напряжения снимаются в процессе деформации и не приводят к появлению остаточных напряжений. Если нельзя избежать появления остаточных напряжений, то их можно снять дополнительной обработкой. Обычно это – термообработка после ОМД. Остаточные напряжения могут быть сняты и механическим способом: поверхностной обработкой давлением (обкаткой, обдувкой стальной дробью, правкой листов с помощью правильных роликов).