Содержание отчёта:

1. теоретические сведения;

2. основные деформации, применяемые в расчётах;

1.Теоретические сведения

При разработке новых, а также при совершенствовании дейст­вующих технологий, выполнении исследований в области обработки металлов давлением используется условие постоянства объема ме­талла, согласно которому объём деформируемого металла со­храняется постоянным в течение всего цикла обработки давлением.

Условие постоянства объема записывается в следующем виде:

г де - высота, ширина и длина образца (тела), имеюще­го форму прямоугольного параллелепипеда, до и после первой технологической операции деформирования соответственно.

В реальных условиях обработки металлов давлением наблюдают­ся отклонения от этого условия. Так, при горячей прокатке на об­жимных станах слитков и литых заготовок вследствие исчезновения (уплотнения, закатывания) в первых проходах пустот, усадочной рыхлости, пузырей плотность металла повышается; например, для ки­пящей стали с (6,9 до 7,85) , т.е. объем слитка уменьшается на 12 %. При дальнейшей горячей деформации плотность металла, сле­довательно и его объем, почти не изменяются.

При холодной обработке давлением ранее деформированного метал­ла его плотность незначительно снижается в результате увеличения числа дефектов кристаллической решетки: вакансий, дислокаций и др. Соответственно этому объем металла увеличивается. Эксперименталь­ным путем установлено, что при степени деформации 80 % увеличение объема стали составляет 0,25..,0,35 %; при степени деформации 60 % изменение объема меди и латуни достигает 1...2%. В практических расчетах параметров технологических процессов отмеченными измене­ниями плотности и, соответственно, объема пренебрегают.

2.Основные деформации в расчётах

О величине деформации тела укрупнённо судят по изменению его размеров с помощью следующих показателей.

Абсолютные деформации: по высоте (толщине) ∆h = h₀ - h₁ - обжатие; по ширине ∆b = b ₁ - b₀ – уширение ; по длине ∆l= l₁- l₀ – удлинение

Рисунок 13.1. Размеры образца до- и после деформации.

Абсолютные показатели связаны с геометрией тела и инструмен­та, но они неполно характеризуют степень деформации материала тела. Поэтому часто используют относительные показатели, которые также называют «степенью деформации».

Относительные деформации. Обычно относительные деформа­ции выражают отношением абсолютных деформаций к исходным размерам тела:

или иногда к конечным размерам тела:

Часто относительные деформации выражают не в долях единицы, а в процентах, например:

К недостатку этого показателя относят невозможность суммиро­вания элементарных относительных деформаций для определения суммарной относительной деформации, если процесс был разбит на несколько стадий. Этого недостатка лишен показатель логарифмической деформации.

«Истинные» или «логарифмические» деформации. При опре­делении величины накопленной степени относительной деформации при серии последовательных сжатий тела вдоль одной из его осей можно на каждом этапе определить степени деформации, а затем эти элементарные деформации суммировать. При переходе к бесконечно малым суммирование заменяется интегрированием:

Накопленная степень деформации δ_h равна натуральному логарифму отношения двух размеров тела (исходный размер тела - в знаменателе дроби, конечный - в числителе).

Для рассмотрения лишь одной стадии в цепи обжатий, т.е. на участке изменения высоты тела от h_i-1 до h_i, достаточно знать два соответствующих значения высоты h:

Показатели относительной (δ) и логарифмической (ε) деформации связаны между собой выражением

К показателям степени деформации относят также коэффициен­ты деформации:

величина h₀ / h₁ = η характеризует деформацию металла в направлении высоты полосы или поковки и называется коэффициентом высотной деформации (коэффициентом обжатия);

величина b₁ / b₀ = β характеризует деформацию в направлении ширины полосы и называется коэффициентом поперечной деформации (коэффициентом уширения);

величина l_l / l₀=λ характеризует деформацию в направлении длины полосы и носит название коэффициента продольной деформации (коэффициента удлинения, или вытяжки).

Если деформацию осуществляют за несколько этапов (проходов), то определяют частные и суммарные показатели деформации. Например:

δ _h =h ₀ –h ₁ ̸ h ₀ – относительное обжатие за первый проход;

λ =l ₁ ̸ l ₀=F ₀ ̸ F ₁ =h ₀b ₀ ̸ h ₁b ₁ - коэффициент вытяжки за первый проход;

δ _n =h ₀ –h _n ̸ h ₀ - относительное обжатие за энный проход;

λ _∑ =F ₀ ̸ F _n =h ₀b ₀ ̸ h _nb _n - коэффициент вытяжки за несколько проходов,

где F₀ и F₁ - площади поперечного сечения полосы до и после прокатки.

При предварительном назначении числа проходов (операций) можно вычислить средний коэффициент вытяжки за проход по формуле:

Из условия постоянства объема тела до и после деформации следует:

Используя коэффициенты деформации, получим это выражение в следующем виде:

Логарифмируя обе части уравнения, выразим условие постоянства объема тела в логарифмических деформациях, относящихся к его размерам по высоте, ширине и длине:

ɛ _h +ɛ_b +ɛ _l =0

Алгебраическая сумма логарифмических деформаций тела по трем взаимно перпендикулярным направлениям обычно должна быть равной нулю.

Задание:

• определить размеры прямоугольного параллелепипеда после деформации, если до деформации они были следующими: H₀ = 50мм; B₀ = 80мм; L₀ = 100мм, а в процессе деформации его длина увеличилась на 30мм и ширина на 8мм; рассчитать коэффициенты деформации, абсолютные, относительные и логарифмические деформации;

• рассчитать коэффициент вытяжки, относительную и логарифмическую деформации материала при волочении проволоки до диаметра 3 мм, если исходный диаметр проволоки был 4 мм;

• относительная высотная деформация полосы в первом проходе составила 25 %, а во втором 10 %. Определить в логарифмических показателях деформацию материала в каждом проходе, а также суммарную.

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 постоянства объема?

5. перечислите показатели деформации.

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

7. запишите известные вам математические выражения, характеризующие закон постоянства объема при ОМД.

8.какими показателями можно оценить степень деформации по высоте тела?

9. как соотносятся коэффициенты деформации образца по трем различным направлениям между собой?

10. что характеризуют показатели продольной деформации и коэффициент вытяжки?