2. Деформированные заготовки

Технологические процессы обработки металлов давлением (ОМД) основаны на технологической пластичности материалов.

Технологическая пластичность – это способность металла деформироваться без разрушения.

К ОМД относятся:

• Прокатка;

• Штамповка;

• Ковка;

• Прессование;

• Волочение;

• Вальцовка.

1. Определение технологической пластичности

Технологическая пластинчатость сплавов обусловлена химическим составом, структурой, температурой, скоростью деформацией и характером напряженного состояния.

По величине степени деформации ε (рис. 12.) все металлы делятся на следующие категории пластичности:

• Наивысший ε = 0,8…1;

• Высокое ε = 0,6…0,8;

• Среднее ε = 0,4…0,6;

• Пониженное ε = 0,2…0,4;

• Низкое ε =0,05…0,2.

Рис. 12. Осадка образца:

ε = ∆h /h_o ; ∆h = H - h_o .

Методы определения технологической пластичности:

1. Испытание образца на растяжение (определение δ и ψ в диапазоне температур):

1. δ = ∆L/L_о·100%; δ=ψ/1-ψ.

2. Ψ=∆F/F_o·100%.

В случае горячей деформации устанавливается допустимый температурный интервал деформации.

2. Осадка крешеров – образцов, вырезанных из поставляемого металла.

Используется для оценки поставляемых металлов, для горячего деформирования (входной контроль металла). Отсутствие трещин – является критерием пригодности.

Рис. 13. Проба на горячую осадку

3. Испытание на кручение (скручивание и закручивание).

Установленное число скручиваний под линии образца до разрушении (заготовка для поперечно-винтовой прокатки).

4. Прокатка на клин – более совершенный тест (рис. 14.), т.к. на одном образце оценивается различная степень деформации ε.

Рис. 14. Прокатка на клин

2. Условие пластичности

Пластичность – это состояние металла при ОМД.

Согласно гипотезе Кулона – Треска (условие постоянства τ_max) – материал переходит в состояние пластичности при достижении максимального растяжения τ_max определенного, постоянного для данного металла значении:

σ₁ = σ_т .

Она сформулирована для случая линейного нагружения.

Условие пластичности косвенно отражает физическую модель пластической деформации монокристаллических материалов.

Монокристалл (смотри выше, где дендриты) – это твердое тело, состоящее из субзерен и фрагментов, выращенных в строго определенных направлениях. Каждому типу элементарной ячейки кристаллической решетки соответствует собственная система скольжения (система сдвигов). При деформации системы скольжения конкурируют (блокируют друг друга).

В монокристаллах в зависимости от ориентационного фактора скольжения прослеживается следующая зависимость (рис. 15.):

Рис. 15. Влияние ориентационного фактора на σ_т и τ:

φ – угол между нормалью к плоскости скольжения и приложенной силой;

λ – угол между силой и направлением скольжения;

Если φ = λ = 45°, то .

Для поликристаллических твердых тел пластическую деформацию рассматривают как процесс последовательного вовлечения в деформацию зерен, благоприятно ориентированных φ = λ = 45° относительно внешних нагрузок (рис. 16.).

Рис. 16. Поликристаллическое строение металла (а), межкристаллитная деформация (б) и вытянутая волокнистая форма деформированных кристаллов (в) – текстура деформации.

В процессе деформирования зерна поликристалла поворачиваются и перемещаются относительно друг друга – происходит межкристаллитная деформация (рис. 16, б). При этом все большее число зерен ориентируется таким образом, что в них интенсивно развивается пластическая деформация за счет скольжения и происходит пластическая деформация всего объема тела.