) Механические основы ОМД:

А) главные напряжения, три основных вида напряженного состояния, 9 видов напряженного состояния, параметр, количественные величины напряженного состояния;

Б) понятие о деформации: упругая и пластическая, главные деформации: абсолютная, относительная, истинная, 3 вида деформированного состояния, параметр, оценивающий деформированное состояние.

Если по граням выделенного элементарного параллелепипеда действуют одни только нормальные напряжения, т.е. касательные напряжения равны нулю, то они называются главными напряжениями. Величины главных напряжений положительны, если рассматривается растяжение и отрицательны, если рассматривается сжатие.

Напряженные состояния разделяются на три группы. Напря­женное состояние называется: а) объемным или трехосным, если все главные напряжения σ1, σ2, σ3 не равны нулю; б) плос­ким или двухосным, если одно из трех главных напряжений равно нулю; в) одномерным или одноосным, если два из трех главных напряжений равны нулю.

Основные критерии напряженного состояния

1. Интенсивность напряжения

2. Гидростатическое давление

P=-(σ1+σ2+σ3)/3

3. Коэффициент, характеризующий вид напряженного состояния

-1≤ν≤1

ν=-1 линейное растяжение

ν=0 чистый сдвиг

ν=1 линейное сжатие

Тело, находящееся в напряженном состоянии, изменяет свои формы, размеры – деформируется. Сначала деформируется упруго, затем наступает пластическая деформация. Степень деформации: E=dl/l₀ = (l-l₀)/l₀

Упругая деформация — деформация, исчезающая после прекращения действий внешних сил. Деформация - пластическая, если после снятия нагрузки она не исчезает.

Абсолютная деформация выражает абсолютное изменение какого-либо линейного или углового размера, площади сечения или участка граничной поверхности элемента, выделенного в деформируемом теле, или всего тела.

Относительная деформация характеризует относительное изменение тех же величин. Обычно относительную деформацию определяют как отношение абсолютного изменения какого-либо размера к его первоначальному значению.

Истинная деформация – отношение бесконечно малых приращений размера к соответствующему исходному размеру в рассматриваемый момент деформации.

Относительная деформация

Вид деформированного состояния характеризуется

ν_Е = (2Е₂-Е₁-Е₃)/(Е₁-Е₂), -1≤ν_Е≤1

ν_Е=-1 растяжение

ν_Е=0 чистый сдвиг

ν_Е=1 сжатие

Скорость деформирования – скорость перемещения рабочего органа машины. Скорость деформации – изменение степени деформации в единицу времени. С увеличением скорости деформации сопротивление металла деформированию возрастает, а пластичность уменьшается.

2) Влияние скорости деформации и температуры нагрева на пластичность и сопротивление металла деформированию

Нагрев металла производится с целью увеличения пластичности и уменьшения сопротивления деформированию. В кузнечно-штамповочном производстве используют разные способы нагрева. Нагрев должен обеспечивать равномерный прогрев заготовки. Нужно производить нагрев до максимально допустимых температур без перегрева, пережега, окисления и обезуглераживания.

Перегрев происходит при высокой температуре или длит-ой выдержке, в рез-те получ-ся крупнозернистое строение. Перегрев уменьшает механические св-ва металла, особенно ударную вязкость, перегрев можно исправить отжигом.

Пережег – при нем наблюдается интенсивное окисление металла не только с поверхности но и по границе зерен. Пережег нельзя исправить.

При нагреве устанавливается определенные температурный интервал Т_н = 0,85-0,9 Т_пл, не происходит перегрева, пережега, нижний предел > температуры рекристаллизации.

При медленном нагреве уменьшается производительность и м.б. брак из-за окисления и обезуглераживания. При быстром нагреве из-за большой разницы температуры поверхности и внутренних слоев могут получиться трещины из-за термических напряжений ,т.е. должна быть максимальная скорость, при которой обеспечиваются нормальные условия нагрева – допустимая скорость.

3) Способы нагрева металла, температурный интервал нагрева, продолжительность нагрева, нагревательные устройства

Способ нагрева определяется характером передачи тепла металлу. Если тепло передаётся за счет соприкосновения поверхности с какой-либо средой, нагретой до более высокой температуры, то это косвенный способ. Если тепло аккумулируется непосредственно в металле а температура Окр. Среды < темп-ры заготовки – прямой способ.

Время нагрева определяется температурным напором печи – разностью температур рабочего пространства печи и требуемой температурой нагрева. Величина температурного напора 100-150°.

Ориентировочное время нагрева заготовки толщиной > 150 мм при нагреве в камерных печах τ = akD

где a – коэффициент учитывающий расположение заготовки в печи

k – поправочный коэффициент

D – диаметр либо толщина заготовки

Нагревательные устройства классифицируются

1) По принципу действия с периодической и непрерывной загрузкой

2) По источнику энергии: пламенные, электрические

3) По назначению: кузнечные, прокатные, термические

Печи периодического действия. Металл загружается периодически отдельными партиями. После этого партия нагревается до требуемой температуры, заготовки последовательно вынимают из печи и деформируют. Печи периодического действия бывают с электрическим и пламенным нагревом.

1-свод печи, 2-под печи, 3-загрузочное окно, 4-механизм подъема двери

Методические печи. Вся зона разбита на 3 раздела. 1-зона подогрева, 2-зона максимально допустимой температуры, 3-зона томления. Происходит непрерывная подача заготовки и лучшее использование тепла. Методические печи применяют для нагрева заготовок пред прокаткой, ковкой, штамповкой, прессованием

l,ll,lll,lv – зоны нагрева

1-транспортер, 2-толкатель, 3-заготовки, 4-горелки, 5-дверца, 6-роликовый транспортер

Прямые способы нагрева

Индукционный нагрев – обеспечивает высокую скорость нагрева до 2000°/сек. В рез-те индукционного нагрева почти не образуется окалины, не происходит обезуглераживание поверхности, есть возможность автоматизации. Время нагрева заготовок Ø10 мм -3-3,5 сек; Ø25 мм – 15-20 сек; Ø40 мм – 30-35 сек. Индукционный нагрев проводят в индукторах ТВЧ, либо нагрев токами промышленной частоты. Частота тока f=30000d²

1-заготовки, 2-солиноид, 3-магазин с заготовками, 4-толкатель

Контактный электронагрев – через заготовку пропускают ток большой силы, U=6-15В, нагрев осущ-ся за счет омического сопротивления заготовки. Подводимая теплота Q=0,24I²Rt, 0,24 – тепловой эквивалент. Контактным способом нагревают заготовки Ø 20-70 мм. Через заготовку пропускают несколько десятков тысяч ампер, U=4-15В. Этим способом греют в основном длинные заготовки. Но прогревается лишь средняя часть заготовки – этот способ рационален при гибке, высадке, штамповке средней части

1-заготовка, 2-пневматич-е медные зажимы, 3-трансформатор

Безокислительный способ нагрева

1) Нагрев в расплавах солей в стеклянных эмалях

2) применение защитных обмазок

3) Нагрев в печах с защитной атмосферой

4) нагрев в камерных печах с открытым пламенем