Обработка металлов давлением

1. Механические основы обработки металлов давлением.

Если не действуют кас. напряжения, то сила на ед. площади назыв. главным напряжением. Происходит деформация (главная, если отсутствуют кас. напряжения). Существует девять видов напряж. состояния: одноименные (только сжатие или растяжение), разноименные: 4 объемных, 3 плоских, 2 линейных. Колич. величины напряж. состояния: интенсивность напряжений <сигма i>=(((<сигма 1>-<сигма 2>)^2+(<сигма 2>-<сигма 3>)^2+(<сигма 3>-<сигма 1>)^2)/2)^0.5, гидростатич. давление p=-(<сигма 1>+<сигма 2>+<сигма 3>)/3, коэффициент, характ. вид напряж. состояния, -1<=(<ню>)<=1, пластичность материала <бета>*<сигма s>=<сигма 1>-<сигма 3>, где <бета>=f(<сигма 1>;<сигма 2>;<сигма 3>) - коэффициент Лоде.

Тело, находится в напряж. состоянии, изменяет свои размеры, деформируется. Вначале упругие деформации (изменяются межат. расстояния). При увеличении внеш. сил начинаются остаточные (пластические) деформации. После снятия нагрузки упр. деформации возвращают тело в исх. состояние, а пластич. - остаются. Если при пластич. деформациях отсутствуют сдвиги и действуют только растяжение или сжатие, то вдоль главных осей действуют главные деформации: абсолютная dl=l-l0, где l0,l - нач. и кон. размеры деф. тела; относительная (на практике - степень деф.)<дельта>=dl/l0=(l-l0)/l0; истинная l=<интеграл l0;l>dlx/lx=ln(l/l0)=ln(<дельта>+1). Истин. деформация рассматривает деформацию в данной точке в данный момент времени. Три вида деф. состояния: плоское и два объемных. Вид деф. состояния опред. параметром <ню эпсилон>=(2*<эпсилон 2>-<эпсилон 1>-<эпсилон 3>)/(<эпсилон 1>-<эпсилон 3>)=-1(растяж.);0(сдвиг);1(сжат.). Колич. величина - интенсивность деф. <эпсилон>=2^0.5/3*((<эпсилон 1>-<эпсилон 2>)^0.5+(<эпсилон 2>-<эпсилон 3>)^0.5+(<эпсилон 3>-<эпсилон 1>)^0.5)^0.5.

2. Влияние скорости деформации и температуры на пластичность и сопротивление металла деформированию.

С увелич. скорости деф. <омега>=d<эпсилон>/dt сопротивление деф. мет. возраст., а пластичность падает, но до опред. значения. При сверхвыс. скоростях пластич. возраст., иначе падает. Чувствительны: Mg, Cu, высоколег. стали (скор. рекристал. малая). Менее чувствит.: Al-сплавы, низколег. и углерод. стали (скор. рекристал. выс.).

В процессе нагрева повыш. пластич. и уменьш. сопрот. деф. Нагрев должен обеспеч. равномер. прогрев мет. по всему сеч. Должен произв. до макс. допуст. темпер. без перегрева, без пережога, без сильн. окисления и без обузеглераж. Перегрев мет. вызыв. получ. крупнозер. структуры (сниж. хар. ударн. вязк.). При сил. перегреве связь между зернами наруш. (пережог).

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

Tнач.=(0.85...0.9)Tплав., Tкон.=0.7Tплав. Если тепло перед. мет. за счет соприкос. со средой, то способ - косвенный. Если тепло аккумулир. непоср. в самом металле, и темпер. среды ниже, то способ - прямой. При медл. нагреве пад. производит., при быстром из-за резк. перепадов на поверхн. и в сред. части могут появл. трещины. Время нагрева часто опред. темпер. напором печи (разностью температур раб. простр. печи и треб. темпер. нагрева заготовки). Нагрев. устройства: по принципу действия (с перод. загр. и непер. загр.), по ист. энергии (наплам. и электрич.), по назначению (кузнеч., прокат., термич.).

Печи период. действия: мет. загруж. отдел. партиями. Предназнач. для нагреза сравнит. небольш. заготовок. Методич.(непер.) печи: тепер. измен. от мин. со стор. загрузки, до зад. со стор. выгрузки. Мет. загруж. с одного конца, постеп. передвиг. в обл. более выс. темпер. Примен. для крупногаб. размеров. В плам. методич. печах движ. нагр. мат. и раскал. продуктов горения происх. навстречу друг другу. Рассм. печи - печи косв. действия.

Прямого действ. печи - индукционные (выс. скорость нагрева - на загот. почти не образ. окалины). Нагрев осущ. токами выс. (пром.) частоты 500...10000 Гц. При исп. токов пром. частоты для загот. диам. более 150 мм частота тока выбир. по завис. f=30000/d^2, где d - диам. загот. Глубина проникн. тока <дельта>=5030(<ро>/(<мю>*f))^0.5, где <ро> - уд. эл. сопр., <мю> - магн. прониц.