12.2 Пластичность металлов и сопротивление деформированию
Способность твердых тел проявлять пластическую деформацию называется пластичностью. Показатели пластичности: при растяжении – относительные удлинение и сужение, при динамическом изгибе – ударная вязкость, при скручивании – число кручений до излома, при статическом изгибе – нарушение сплошности поверхности, при осадке и прокатке – относительное обжатие.
При обработке давлением на заготовку действуют внешние активные силы. Внешние силы уравновешиваются внутренними усилиями, интенсивность этих усилий называют напряжениями. При характеристике операции обработки давлением используют следующие понятия: рабочее напряжение пли давление. В местах контакта деформируемого тела и инструмента возникают реактивные силы трения, они препятствуют движению тела.
Основными факторами, определяющими пластичность металла при обработке давлением, являются его химический состав и структура, температура и скорость обработки, а также схема напряженного состояния.
Каждый метод обработки давлением сопровождается действием растягивающих и сжимающих напряжений. При этом большая склонность к пластической деформации проявляется в тех процессах, где растяжение играет меньшую роль.
Пластическое деформирование сопровождается упрочнением, повышающим сопротивление металлов пластической деформации. Характеристикой сопротивления деформированию является предел текучести.
Необходимо отметить также, что сопротивление деформированию в значительной степени определяется теми же факторами, что и пластичность металлов.
Температура металла определяет характер пластического деформирования металла. Если она ниже температуры рекристаллизации, то обработка давлением считается холодной, а выше – горячей.
При холодной обработке зерна металлов вытягиваются в направлении деформации растяжения, что приводит к уменьшению их размеров в направлении деформации сжатия. Металл приобретает волокнистую структуру, становится анизотропным. Так, с помощью обработки давлением возможно управлять расположением волокон в изделии в соответствии с его условиями экс луатации. Металлы и сплавы при холодном деформировании помимо упрочнения изменяют электропроводность, коррозионную стойкость и другие свойства.
И при горячей обработке давлением макроструктура материала может иметь волокнистое строение за счет нерастворимых включений, которые вытягиваются в направлении деформации растяжения. Свойства металлов при горячей обработке изменяются: разрушается литая структура, дает равноосные зерна малых размеров; металл уплотняется вследствие заварки пустот; прочностные и пластические свойства повышаются.
13 Прокатка, прессование и волочение
13.1 Сущность процесса прокатки
Прокатка является самым распространенным видом обработкидавлением.
Схемы прокатки показаны на рис. 13.1, а....г.
Объем металла, заключенный между дугами захвата АВ, боковыми гранями полосы и плоскостями АА и ВВу называется очагом деформации (длиной 1), а угол а, соответствующий дуге АВУ —углом захвата (рисунок 13.1,а).
Степень деформации при прокатке характеризует основные показатели процесса.
Относительное обжатие определяют по формуле
где:
– абсолютное обжатие;
Но — исходная толщина;
Нк — конечная толщина заготовки.
где: 1к – конечная длина заготовки;
10 – исходная длина;
So – исходная и SK – конечная площадь поперечного сечения заготовки.
Площадь поперечного сечения заготовки при прокатке всегда уменьшается, поэтому коэффициент вытяжки /и за проход равен 1,1... 1,6.
О возможности проведения прокатки судят по условию захвата металла валками. Оно определяется проектированием силы N – нормальной реакции валков на начальную силу F, с которой заготовка подается в валки, и силы трения Т на горизонтальную ось (рисунок 13 .1,6), в результате получается неравенство N sin a < T cos a, так как T=fNy имеем sin а< f cos а или f > tg а. Отсюда следует условие захвата: прокатка возможна, когда коэффициент трения между валками и заготовкой больше тангенса угла захвата. Максимальный угол захвата при прокатке крупных заготовок составляет 24...30°, горячей прокатке листов и полос – 15...20°, холодной прокатке листов и лент со смазкой – 2... 10°.
Основными разновидностями прокатки являются продольная, при которой заготовка перемещается перпендикулярно осям валков (рисунок 13.1,аи б), поперечная и поперечно винтовая (рисунок 13.1,виг).
Поперечная прокатка характеризуется вращением валков 1 в одну сторону. Заготовка 2, вращаясь и перемещаясь вдоль оси валков, деформируется.
При поперечно-винтовой прокатке валки располагаются под углом друг к другу, в процессе деформирования заготовка получает вращательное и поступательное движение.