Ю.А. Цеханов С.Л. Новокщенов
ТЕОРИЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ
Учебное пособие
В
ГОУВПО «Воронежский государственный
технический университет»
Ю.А. Цеханов С.Л. Новокщенов
ТЕОРИЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
В
УДК 621.73
Цеханов Ю.А. Теория обработки металлов давлением. Физические основы пластической деформации металлов: Учеб. пособие/ Цеханов Ю.А., Новокщенов С.Л.: Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010, 98 с.
Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование», специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением», дисциплины «Теория обработки металлов давлением».
В учебном пособии рассмотрены физические явления, происходящие в металлах в результате пластической деформации. Дается оценка и рекомендации к управлению этими явлениями при обработке металлов давлением.
Предназначено для студентов 3-го курса очной формы обучения. Учебное пособие подготовлено на магнитном носителе в текстовом редакторе MS WORD 2003 и содержится в файле УП ТОМД 2010.doc.
Табл. - Ил. 55 Библиогр.: 4 назв.
Научный редактор профессор В.М. Пачевский (зав. кафедрой АОМП)
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А.Н. Осинцев;
ОАО «Тяжмехпресс», Головное конструкторское бюро, Главный конструктор Гехтман Д.А.
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© Цеханов Ю.А., Новокщенов С.Л., 2010
©
Введение
Практическая необходимость использования обработки металлов давлением возникает, как правило, в двух случаях:
1. Обеспечить улучшение структуры металла (слитка) путем проковки или прокатки, когда разрушается дендритные кристаллические строения металла, возникшие при остывании жидкого металла.
2. Обеспечить заданную форму заготовки путем ковки или штамповки.
Более ¾ веса выплавляемой в стране стали, подвергается прокатке. Таким путем получают не только готовые изделия, - рельсы, балки, но и разнообразные заготовки для других видов обработки.
Около 1/3 стали подвергается кузнечно-штамповочной обработке.
Возможность обработки давлением определяется тем, что обрабатываемый металл обладает пластичностью, то есть способностью формоизменяться под влиянием внешних сил без разрушения.
При этом в самом металле будут происходить такие физические процессы, которые могут привести к значительным изменениям физико-механических свойств металла до и после пластической деформации.
Смысл теории обработки металлов давлением (ТОМД) состоит в разработке основ рационального построения и анализа технологии всех процессов.
В задачи ТОМД входит:
1. Определение условий, обеспечивающих наивысшую пластичность металла, то есть возможность максимальной деформации за один переход.
2. Получение изделий с наилучшим сочетанием физико-механических свойств.
3. Выполнение обработки при наименьших усилиях и расходе энергии.
В соответствии с этими задачами ТОМД развиваются в двух направлениях:
1) Механико-математическое - изучает напряжения и деформации в пластически деформируемом теле, условия перехода упругой деформации в пластическую.
Эта часть ТОМД основывается на теории упругости, частично знакомой вам по сопромату. Однако математическое описание пластической деформации встречает значительные трудности в связи с тем, что реальные тела не отвечают условиям однородности и изотропности. Поэтому одно механико-математическое направление ТОМД не может объяснить всех явлений, происходящих в деформируемом теле.
В связи с этим развивается так же физико-химическое направление ТОМД, дополняющее прикладную теорию пластичности.
Физико-химическое направление ТОМД изучает:
а) механизм пластической деформации с учетом изотропности, которая является следствием кристаллического строения металла.
б) влияние на процессы пластического деформирования температуры, скорости, степени деформации.
в) связь химического состава и фазового состояния с процессом пластической деформации, их влияние на сопротивление металла деформации.
Эти два направления развиваются параллельно и взаимосвязано. Причем первое направление – теоретическое, а второе экспериментальное.
Основы ТОМД как науки были заложены Ломоносовым М.В. и Черновым Д.К. Наиболее существенное развитее, вызванное бурным развитием машиностроения, она получила в 20-е годы прошлого столетия.
Большой вклад в ТОМД сделали российские ученые – Ильюшин А.А., Соколовский Н.Н., Христианович С.А., Губкин С.И., Смирнов – Алеев Т.А., Павлов И.М., Унксов Е.П., Томленов А.Д., Шофман А.А.
За рубежом известны труды таких ученых, как Сен-Венан, Генки, Мизес, Надаи, Карман, Хилл и др.
В соответствии с указанными направлениями развития ТОМД в нашем курсе будут изучаться:
1. Физическая и физико-химическая теория пластической деформации.
2. Основы напряженного и деформированного состояния и условия перехода в пластическое состояние.
3. Методы определения усилий и расхода работы при ОМД.
4. Определение усилий и работы деформации в основных процессах ковки и штамповки.