ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Технологический университет
Московский институт стали и сплавов
ВЫКСУНСКИЙ ФИЛИАЛ
Е.А. Харитонов
Лабораторная (практическая) работа № 2
ТЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ ОСАДКЕ
2008
2.1 Цель работы:
Изучить влияние внешнего трения на процесс деформации и на их характер течения металла при осадке.
2.2 Теоретическое введение
При создании технологических процессов обработки металлов давлением важное значение имеет 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 принципу наименьшего сопротивления наблюдается при осадке (сжатии) металлического образца между параллельными плитами: в результате действия внешней силы в вертикальном направлении высота деформируемого тела уменьшается, а вследствие сплошности металла 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 возможными 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 число 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 стремится к эллипсу, а затем эллипсы преобразуются в круги и далее движение точек происходит 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, осадка круглой в плане заготовки (железнодорожные колеса) может быть осуществлена из слитка овальной формы или типа ромашки и др. и даже квадратной формы.