МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Воронежский государственный технический

университет

Ю.А. Цеханов А.В. Иванов

ТЕОРИЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ.

Часть I. Физические основы пластической деформации металлов

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

В оронеж 2003

УДК 621.73

Цеханов Ю.А., Иванов А.В. Теория обработки металлов давлением. Часть I. Физические основы пластической деформации металлов: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж, гос. техн. ун-т, 2003 101 с.

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.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Машины и технология обработки металлов давлением».

Учебное пособие подготовлено на магнитном носителе в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле ТОМД.doc.

Ил. 56. Библиогр.: 4 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. В.М. Пачевский

Рецензенты: кафедра «Технической механики»

Воронежской государственной

технологической академии,

д-р техн. наук, проф. А.Н. Осинцев

 Цеханов Ю.А., Иванов А.В., 2003

 Воронежский государственный

технический университет, 2003

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.