1.7 Контрольные вопросы

1. На каких стадиях ОМД наблюдается значительное изменение плотности деформируемого металла?

2. Происходит ли при горячей деформации заметное изменение плотности ранее деформированного металла?

3. Происходит ли при холодной деформации заметное изменение плотности ранее деформированного металла?

4. Какое практическое использование находит условие постоянного объема?

5. Перечислите показатели деформации.

6. Сравните численные значения суммарной относительной и логарифмической деформации для одного и того же образца, укажите характер расхождений.

7. Рассчитайте коэффициент вытяжки, относительную и логарифмическую деформации материала при волочении проволоки до диаметра 3 мм, если исходный диаметр проволоки был 4 мм.

8. Запишите известные Вам математические выражения, характеризующие закон постоянства объема при ОМД.

9. Какими показателями можно оценить степень деформации по высоте тела?

10. Как соотносятся коэффициенты деформации образца по трём различным направлениям между собой?

11. Что характеризуют показатели продольной деформации и коэффициент вытяжки?

12. Относительная высотная деформация полосы на первом проходе составила 25%, а на втором 10%. Определить в логарифмических показателях деформацию материала на каждом проходе, а также и суммарную.

Работа 2 Изучение течения металла при осадке тел разной формы

2.1 Цель работы

Изучить характер влияния контактного трения на процесс деформации металла, на изменение формы деформируемого тела, закрепить знание «правила наименьшего периметра»; изучить методы работы с измерительным инструментом и принцип действия лабораторного пресса.

2.2 Теоретическое введение

При создании технологических процессов обработки металлов давлением важна оценка соотношения между перемещениями металла в разных направлениях. Качественная оценка осуществляется на основе принципа наименьшего сопротивления, сформулированного С.И. Губкиным: в случае возможности перемещения точек деформируемого тела в различных направлениях каждая его точка перемещается в направлении наименьшего сопротивления.

Наиболее наглядное проявление принципа наименьшего сопротивления наблюдается при осадке (сжатии) металлического образца между параллельными плитами: в результате действия внешней силы в вертикальном направлении высота деформируемого тела уменьшается, а поперечное сечение в горизонтальной плоскости увеличивается. В случае действия сил трения на контактной поверхности образца и инструмента сопротивление течению каждой частицы металла в горизонтальной плоскости будет различным. Согласно правилу А.Ф. Головина, перемещение частицы тела в плоскости, перпендикулярной к линии действия внешней силы, происходит по кратчайшей нормали к периметру сечения. Следовательно, максимальную конечную деформацию тело получит по тем направлениям, по которым будет перемещаться наибольшее число частиц.

Контактные поверхности деформируемого тела, например параллелепипеда, и сечения в горизонтальной плоскости можно разделить на четыре участка (1,1,2,2) биссектрисами углов и линией, соединяющей точки пересечения биссектрис (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Участки с предпочтительными направлениями течения частиц металла

Эта линия и биссектрисы являются геометрическим местом точек, соответствующих началу нормалей одинаковой длины, следовательно, линиями раздела участков с разными возможными направлениями перемещения частиц.

Как следует из рисунка 2.1, основное количество частиц расположено на участках 1, следовательно, первоначально преобладающими направлениями перемещения металла будут нормали к большим сторонам сечения. По мере увеличения степени осадки образца форма периметров его поперечных сечений будет стремится к эллипсу, а затем эллипсы преобразуются в круги и далее движение точек будет происходить по радиусам.

Эта закономерность выражается правилом наименьшего периметра: поперечное сечение призматического или цилиндрического тела при осадке с наличием контактного трения стремится принять форму, имеющую при данной площади наименьший периметр, т. е. стремится к кругу.

Следует иметь в виду, что кратчайшая нормаль является направлением наименьшего сопротивления только при наличии значительного и изотропного (равномерно распределенного) контактного трения.

Принцип наименьшего сопротивления и правило наименьшего периметра используются при назначении режимов деформации промышленных процессов. Например, штамповка круглой в плане поковки может быть осуществлена из заготовки с квадратным в плане сечением. При продольной прокатке поперечная деформация (уширение) тем больше, чем меньше ширина контактной поверхности и больше длина очага деформации; наоборот, продольная деформация тем больше и тем меньше уширение, чем меньше диаметр валков.