Понятие о сопротивлении деформации

В литературе по теории прокатки можно встретить два понятия, которые обозначаются термином «сопротивление деформации». В одних источниках этим термином обозначают сумму всех сопротивлений, которые преодолевает деформирующая сила, включая сюда сопротивление перемещению атомов деформированного металла, сопротивление контактных сил трения, воздействие внешних зон натяжения или подпора и других факторов. В таких случаях сопротивление деформации является характеристикой всего процесса деформации и иногда называется полным сопротивлением деформации.

Другие авторы термином «сопротивление деформации» обозначают лишь часть общего сопротивления, которая необходима для осуществления перемещения метла. В таком виде этот термин служит характеристикой деформируемого металла, не зависящей от характера процесса деформации, и иногда называется сопротивлением металла деформации.

В соответствии с принятой терминологией сопротивление деформации характеризует податливость обрабатываемого металла деформирующим усилиям в данных условиях обработки.

При деформации сжатия (ковка, прокатка) за сопротивление деформации принимается среднее удельное давление на прокатанной поверхности:

,

где - характеризует свойства деформируемого металла;

- коэффициент, учитывающий влияние напряженного состояния;

В свою очередь величины и могут быть представлены в виде произведений:

где коэффициенты соответственно учитывают влияние температуры, скорости деформации, наклепа, контактного трения, внешних зон натяжения.

Факторы, влияющие на сопротивление деформации

1. Влияние природных свойств металла – различные металла обладают разным сопротивлением деформации, что связанно с их химическим составом, строением атомов кристаллической структурой. Чистые тугоплавкие металлы, как правило, имеют более высокое сопротивление деформации, чем легкоплавкие, но это не является общей закономерностью. Податливость различных металлов деформирующим силам оценивают пределом текучести , который представляет сопротивление деформации данного металла в отожженном состоянии, в условиях линейного напряженного состояния и при стандартных температурно-скоростных условиях деформации;

2. Влияние температуры металла – у всех металлов сопротивление деформации при нагреве уменьшается, приобретая минимальные значения вблизи температуры плавления, однако изменения сопротивления деформации при повышении температуры не всегда имеют плавный характер. У стали , например при температурах С имеются отклонения от общей закономерности в сторону повышения значений, что объясняется переходом металла в новую кристаллическую модификацию (рисунок 46);

Рисунок 46 – Зависимость предела прочности стали, содержащей 0,15-0,55% С, от температуры.

3. Влияние степени наклепа – при низких температурах, когда рекристаллизация не происходит, существенное влияние на сопротивление деформации оказывает наклеп (упрочнение). Только за счет влияния этого фактора сопротивление деформации может увеличиться в 3-4 раза. Наиболее резкое влияние наклеп оказывает на первых стадиях обработки, до получения суммарной деформации в 40-50%;

4. Влияние скорости деформации – при горячей обработке металлов влияние наклепа тесно связанно с влиянием скорости деформации. Под скоростью деформации понимают приращение степени деформации за единицу времени. Если при растяжении или сжатии с постоянной скоростью за определенное время t сек получена деформация , то скорость деформации будет: . Если скорость протекания процесса непостоянна, то приходится определять скорость деформации для каждого промежутка времени: ,

где - небольшое приращение степени деформации для каждого данного промежутка времени dt.

Рисунок 47 – Влияние скорости деформации на предел прочности малоуглеродистой стали.