книги из ГПНТБ / Березкин В.Г. Формоизменение при обработке металлов давлением
.pdfдвух серий свинцовых образов без буртиков. По данным таб лиц для каждого параметра можно построить зависимость из менения этого параметра от степени деформации, от отноше ния исходных размеров и др. Величина f приведена для срав нения с величиной В.
Из табл. 4 и 5 видно, что относительное уширение длинных образцов больше, чем коротких. Для самых коротких (квад ратных) образцов уширения и удлинения должны быть одина
ковы, независимо |
от |
величины |
контактного |
трения. |
|
Однако |
|||||||||
уширение |
зависит |
от |
анизотропии |
трения, |
которая |
в |
большей |
||||||||
мере проявляется на коротких образцах. Так, в самых |
коротких |
||||||||||||||
(квадратных) образцах, обжатых вдоль рисок обработки |
(шли |
||||||||||||||
фования) |
бойков, удлинение |
51,5%, а |
уширение |
48,5%. |
В об |
||||||||||
разцах, |
обжатых |
поперек рисок, |
удлинение |
49%, |
а уширение |
||||||||||
51%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Все образцы брали в зависимости |
от |
отношения |
длины к |
||||||||||||
ширине |
заготовки, |
являющегося |
главным |
|
при |
исследовании |
|||||||||
формоизменения в операциях |
не только |
осадки, |
но и |
вытяжки |
|||||||||||
(протяжки) |
и прокатки. При |
осадке призмы |
величина |
/о |
есть |
||||||||||
наибольший |
из трех |
размеров заготовки, |
при |
протяжке |
это |
||||||||||
обозначает |
|
подачу, |
при прокатке—длину очага деформации, |
||||||||||||
равную длине дуги |
захвата. Пользоваться отношением |
— |
зна- |
||||||||||||
чительно удобнее, чем абсолютной величиной /о.
Осадка свинцовых образцов с буртиками. При изыскании способов полного устранения контактного трения в опытах по
осадке было замечено, что при |
образовании |
масляной ванны |
|||
контактное трение |
устраняется |
на |
значительной |
контактной |
|
площади и лишь |
узкие кромки |
в виде полосок |
шириной 1 — |
||
2 мм с засветленной поверхностью |
плотно |
соприкасаются с |
|||
бойками и создают трение, которое и вызывало некоторое уве
личение уширения |
по сравнению с удлинением или с |
ушире- |
|||
нием |
без трения. |
|
|
|
|
В |
связи с этим |
попытались |
искусственно |
создать |
углубле |
ние на образце для масляной |
ванны, которая |
обеспечит более |
|||
обильную смазку. С этой целью были изготовлены образцы с
углублением или с буртиками высотой 0,5 мм и шириной |
1,0 ж |
|
(см. рис. 13, а) Подобные |
образцы, но цилиндрические, |
ранее |
применял М. В. Растегаев |
[60]. Предположение оправдалось — |
|
смазка стала более обильна. Было обнаружено также, что вы сота буртиков при деформации не уменьшается. Кроме того, масло оказывало сильное боковое давление изнутри на бурти ки, как бы подрезало их и разворачивало в стороны (рис. 13, б), и буртики становились как бы выше. Боковое давление масла в этом случае больше, чем внешнее трение буртиков. Получился эффект «отрицательного трения».
Разворачивание буртиков в стороны не ведет к дополнитель ному уширению или удлинению. Боковая впадина остается
точно прямоугольной с равномерной деформацией уширения и удлинения. Некоторое искажение образца получается за счет буртиков. Разворот буртиков можно регулировать путем изме нения их высоты и ширины. Более того, оказалось возможным теоретически определить оптималь ные размеры буртиков в зависимо сти от коэффициента трения.
Оптимальные размеры буртиков будут такими, при которых боковое давление масла изнутри равно силе трения. При этом будет уравнове шено трение и не произойдет рас ширение буртиков. Для решения этой задачи следует составить урав нение равновесия сил трения и внут реннего давления масла (рис. 15).
|
Обозначим |
удельные |
|
силы |
тре |
|
|
|
|
|
||||
ния |
через т, |
а |
внутреннее |
давление |
Рис. |
15. |
Схема |
для |
расчета |
|||||
масла через |
p = as (as |
— напряже |
||||||||||||
|
размеров |
буртиков |
||||||||||||
ние |
текучести). |
Пусть |
внутренняя |
|
|
|
|
|
||||||
боковая площадь |
буртика |
Su |
а контактная |
площадь |
буртика |
|||||||||
S2, |
тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S1 |
= h{l — 26); |
|
|
|
|
(59) |
||||
|
|
|
|
5 а |
= б (/ — |
26). |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Составим уравнение |
равновесия |
сил |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
pSt — t S 2 |
= 0, |
|
|
|
|
||||
или с учетом уравнений |
(59) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
бр
По закону Кулона сила трения выразится
где ц — коэффициент трения. Тогда
h_ _ jxP_
Принимая р = Р, получим
= ц.
Таким образом, отношение высоты буртика к его ширине должно быть равно коэффициенту трения. Если бы была изве стна величина р,, то можно точно определить отношение разме ров буртика. Например, если р.=0,2, а ширина буртика 6 = 2 мм,
Т а б л и ц а Результаты осадки свинцовых образцов с канавками,
осаженных вдоль рисок бойков
(Л = 14 мм; 11 = 1,785)
№ |
в |
/о |
|
b в |
мм |
|
I в мм |
|
|
|
|
|
|
Іобрлзца |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
100 |
|
33,7 |
|
132,6 |
|
1,347 |
1,326 |
0,515 |
0,485 |
|
||
2 |
|
75 |
|
33,4 |
|
|
93,6 |
|
1,337 |
1,337 |
0,50 |
0,50 |
|
3 |
|
50 |
|
33,75 |
|
67,7 |
|
1,32 |
1,351 |
0,48 |
0,52 |
|
|
4 |
|
40 |
|
34 |
|
|
54,4 |
|
1,317 |
1,36 |
0,47 |
0,53 |
|
5 |
|
35 |
|
33,75 |
|
47,4 |
|
1,32 |
1,351 |
0,48 |
0,52 |
|
|
6 |
|
30 |
|
33,9 |
|
40,6 |
|
1,316 |
1,355 |
0,4751 |
0,525 |
|
|
7 |
|
27,51 |
|
34 |
|
|
37,4 |
|
1,317 |
1,36 |
0,47 |
0,53 |
|
|
|
25 |
1,0 |
33,75 |
|
33,9 |
|
1,32 |
1,351 |
0,48 |
0,52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 9 |
|
|
|
Результаты осадки |
свинцовых |
образцов с канавками, |
|
||||||||
|
|
|
|
осаженных поперек |
рисок |
бойков |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
(/z=15 мм; |
|
,666) |
|
|
|
|||
№ |
в |
мм |
|
b |
|
/ |
В ММ |
|
Р |
X |
в |
L |
/ |
о б р а з ц а |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В ММ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
100 |
4 |
36 |
|
126 |
1,318 |
1,26 |
0,54 |
0,46 |
0,477 |
|||
2 |
|
75 |
3 |
32,8 |
|
|
95,3 |
1,313 |
1,269 |
0,532 |
0,468 |
0,47 |
|
3 |
|
50 |
2 |
32,6 |
|
|
64 |
1,303 |
1,278 |
0,52 |
0,48 |
0,457 |
|
4 |
|
40 |
1,6 |
32,4 |
|
|
52 |
1,297 |
1,297 |
0,51 |
0,49 |
0,446 |
|
5 |
|
35 |
1,4 |
32,5 |
|
|
44,8 |
1,301 |
1,28 |
0,515 |
0,485 |
0,452 |
|
6 |
|
30 |
1,2 |
32,5 |
|
|
38,4 |
1,301 |
1,28 |
0,515 |
0,485 |
0,452 |
|
7 |
27,5 |
1,1 |
32,6 |
|
|
35,2 |
1,303 |
1,278 |
0,52 |
0,48 |
0,457 |
||
8 |
25 |
1,0 |
32,5 |
|
|
32,0 |
1,301 |
1,28 |
0,514 |
0,486 |
0,452 |
||
сок, но очень близко к нему, т. е. к 50%- Уширение образцов, обжатых вдоль рисок, даже несколько ниже теоретического, но тоже очень близко к 50%.
Таким образом, различные уширения и удлинения, которые теоретически должны быть одинаковы (без трения), в этих опы тах обусловлены лишь положением образцов относительно ри сок на бойках.
Осадка алюминиевых образцов. Образцы из |
«сырого» (непе- |
||
рекованного) |
материала. Эти опыты |
проводились аналогично |
|
предыдущим |
на образцах, имеющих |
размеры |
Ь0 = 1г0 = 20 мм. |
Расчетные данные для образцов, которые обжимались вдоль ри сок на бойках, приведены в табл. 10 (е = 0,46).
Как видно из таблицы, деформация алюминиевых образцов тоже очень близка к идеально равномерной. Результаты опытов по обжатию образцов вдоль и поперекрисок мало отличаются между собой.
Результаты осадки со смазкой образцов из «сырого» алюминия, осаженных вдоль рисок бойков
|
|
|
|
10,8 мм; т) = |
1,85) |
|
|
|
|
№ об |
/„ в мм |
l./bo |
Ь в мм |
1 в мм |
3 |
X |
в |
L |
f |
разца |
|||||||||
1 |
80 |
4 |
27,6 |
107 |
1,38 |
1,34 |
0,527 |
0,473 |
0,446 |
2 |
60 |
3 |
27,4 |
81 |
1,37 |
1,35 |
0,51 |
0,49 |
0,435 |
3 |
40 |
2 |
27,8 |
53,2 |
1,39 |
1,33 |
0,535 |
0,465 |
0,46 |
4 |
35 |
1,75 |
27,2 |
48 |
1,36 |
1,36 |
0,50 |
0,5 |
0,425 |
5 |
30 |
1,5 |
27,2 |
40,8 |
1,36 |
1,36 |
0,5 |
0,5 |
0,425 |
6 |
25 |
1,25 |
27,1 |
34,2 |
1,355 |
1,365 |
0,495 |
0,505 |
0,42 |
7 |
22 |
1,1 |
27 |
29,7 |
1,35 |
1,372 |
0,485 |
0,515 |
0,41 |
8 |
20 |
1,0 |
27,32 |
27,3 |
1,366 |
1,37 |
0,49 |
0,51 |
0,43 |
Образцы из перекованного материала. Для увеличения сече ния образцов производили перековку, которая привела к устра
нению |
анизотропии |
внутреннего |
сопротивления |
деформации. |
|||||||
В результате эти образцы |
стали давать большее уширение. Дан |
||||||||||
ные опытов одной |
серии |
таких |
образцов (b0 |
= h0=2,5 мм) |
при |
||||||
ведены |
в табл. |
11 (є = 0,4). |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
11 |
|
Результаты |
осадки со смазкой образцов из перекованного алюминия, |
|
|||||||||
|
|
осаженных поперек |
рисок |
бойков |
|
|
|
|
|||
|
|
|
(А = |
15 мм, г; = 1,666) |
|
|
|
|
|||
№ об |
U в мм |
|
Ь в мм |
; в мм |
|
Р |
X |
В |
L |
|
f |
разца |
|
|
|
||||||||
1 |
100 |
4 |
33,1 |
125,1 |
1,331 |
1,251 |
0,56 |
0,44 |
0,497 |
||
2 |
75 |
3 |
33,05 |
94,4 |
1,323 |
1,257 |
0,55 |
0,45 |
0,485 |
||
3 |
50 |
2 |
33,06 |
62,8 |
1,323 |
1,257 |
0,55 |
0,45 |
0,485 |
||
4 |
40 |
1.6 |
33 |
50,5 |
1,321 |
1,26 |
0,54 |
0,46 |
0,482 |
||
5 |
35 |
1,4 |
32,9 |
44,4 |
1,314 |
1,268 |
0,535 |
0,465 |
0,472 |
||
6 |
30 |
1,2 |
32,6 |
38,4 |
1,305 |
1,277 |
0,52 |
0,48 |
0,458 |
||
7 |
27,5 |
1,1 |
32,4 |
35,6 |
1,297 |
1,284 |
0,509 |
0,491 |
0,445 |
||
8 |
25 |
1,0 |
32,3 |
32,4 |
1,294 |
1,287 |
0,505 |
0,495 |
0,43 |
||
Образцы с буртиками. Осадка алюминиевых образцов с бур тиками (60 =/го = 25 мм), изготовленных из прокованного мате риала, дала результаты, почти точно совпадающие с идеально равномерным процессом деформации. Результаты двух серий таких опытов с обжатием вдоль и поперек рисок шлифования бойков приведены соответственно в табл. 12 и 13 (є=0,375). У всех образцов величина уширения получилась близкой к 0,5,
Результаты осадки алюминиевых образцов с буртиками, осаженных вдоль рисок бойков
|
|
|
(ft = |
15,6 |
MM, Y) = 1 ,6) |
|
|
|
|||
№ об |
1, в мм |
1„1Ьа |
Ь в мм |
|
1 в мм |
|
0 |
X |
В . |
|
/ |
разца |
|
|
|
||||||||
1 |
100 |
4 |
31,8 |
|
126,9 |
1,271 |
1,269 |
0,51 |
0,49 |
0,45 |
|
2 |
75 |
3 |
31,9 |
|
94,3 |
1,276 |
1,254 |
0,52 |
0,48 |
0,46 |
|
3 |
50 |
2 |
31,9 |
|
63 |
1,276 |
1,254 |
0,52 |
0,48 |
0,46 |
|
4 |
40 |
1,6 |
31,5 |
|
50,7 |
1,263 |
1,269 |
0,494 |
0,506 |
0,44 |
|
5 |
35 |
1,4 |
31,6 |
|
44,4 |
1,265 |
1,265 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
6 |
30 |
1,2 |
31,6 |
|
37,95 |
1,265 |
1,265 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
7 |
27,5 |
1,1 |
31,6 |
|
34,8 |
1,265 |
1,265 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
8 |
25 |
1,0 |
31,6 |
|
31,6 |
1,265 |
1,265 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 13 |
||
Результаты |
осадки |
алюминиевых |
образцов |
с буртиками, |
осаженных |
||||||
|
|
|
поперек рисок |
бойков |
|
|
|
||||
|
|
|
(Л = |
|
15,6 мм, |
-ц — 1,6) |
|
|
|
||
Ле об |
/ 0 в мм |
|
b в мм |
/ |
в мм |
Р |
|
в |
L |
/ |
|
разца |
|
|
|||||||||
1 |
100 |
4 |
31,4 |
126,5 |
1,265 |
1,265 |
0,5 |
0,5 |
0,44 |
||
2 |
75 |
3 |
31 |
|
95 |
1,262 |
1,268 |
0,496 |
0,504 |
0,434 |
|
3 |
50 |
2 |
32 |
|
63,7 |
1,274 |
1,274 |
0,515 |
0,485 |
0,45 |
|
4 |
40 |
1,6 |
31,4 |
|
50,96 |
1,256 |
1,274 |
0,486 |
0,514 |
0,426 |
|
5 |
35 |
1,4 |
31,48 |
|
44,1 |
1,265 |
1,26 |
0,503 |
0,497 |
0,44 |
|
6 |
30 |
1,2 |
31,9 |
|
38,28 |
1,274 |
1,276 |
0,51 |
0,49 |
0,45 |
|
7 |
27,5 |
1,1 |
31,48 |
|
34,6 |
1,265 |
1,26 |
0,503 |
0,497 |
0,44 |
|
8 |
25 |
1,0 |
31,48 |
|
31,5 |
1,265 |
1,26 |
0,505 |
0,495 |
0,44 |
|
соответствующей идеальной равномерной деформации. Следова тельно, этими экспериментами достигнута равномерная дефор мация.
Образцы с буртиками |
с большой анизотропией |
внутреннего |
|
сопротивления. |
Образцы этой серии (&о=^о=20 мм) |
были изго |
|
товлены из «сырого» прокатанного или прессованного |
материала |
||
с волокнистой |
структурой |
(текстурой) и, видимо, остаточными |
|
продольными напряжениями. При одинаковых условиях экспе
римента |
(є = 0,275) эти образцы дали большие удлинения, зна |
|
чительно |
больше 0,5, и соответственно уширение меньше 0,5, чем |
|
у образцов из прокованного материала. |
Экспериментальные |
|
данные приведены в табл. 14. |
|
|
Осадка медных образцов. Осадку медных образцов (b0=h0 — |
||
= 12 мм) |
проводили со смазкой вхолодную |
теми же методами |
Результаты осадки образцов с буртиками из прокатанного прессованного алюминия, осаженных вдоль рисок бойков
|
|
|
( Л = |
14,5 |
мм, т] = |
1,38) |
|
|
|
|
||
№ об |
10 в мм |
и/ |
6 в мм |
|
1 в мм |
Р |
|
в |
L |
|
f |
|
разца |
|
|
|
|||||||||
1 |
80 |
4 |
23,3 |
|
95 |
|
1,165 |
1,185 |
0,47 |
0,53 |
0,23 |
|
2 |
60 |
3 |
23,36 |
|
71 |
|
1,168 |
1,182 |
0,48 |
0,52 |
0,226 |
|
3 |
40 |
2 |
23,2 |
. |
47,7 |
1,162 |
1,19 |
0,465 |
0,535 |
0,234 |
||
4 |
32 |
1,6 |
23,2 |
|
38 |
|
1,162 |
1,189 |
0,465 |
0,535 |
0,234 |
|
5 |
28 |
1,4 |
23,4 |
|
33 |
|
1,168 |
1,182 |
0,48 |
0,52 |
0,226 |
|
6 |
25 |
1,25 |
23,2 |
|
29,7 |
1,162 |
1,189 |
0,465 |
0,535 |
0,234 |
||
7 |
22 |
1,1 |
23,4 |
|
25,9 |
1,175 |
1,175 |
0,5 |
0,5 |
0,217 |
||
8 |
20 |
1,0 |
23,4 |
|
23,6 |
1,170 |
1,180 |
0,49 |
0,51 |
0,224 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
15 |
||
Результаты осадки |
медных образцов, осаженных вдоль рисок бойков |
|
||||||||||
|
|
|
(Л = |
6,2 |
мм, ц = |
1,93) |
|
|
|
|
||
Ne об |
1„ в мм |
1о/Ьа |
b в мм |
|
1 в мм |
Р |
|
в |
L |
|
|
|
разца |
|
|
|
f |
||||||||
1 |
48 |
4 |
18,3 |
|
60,6 |
1,528 |
1,264 |
0,65 |
0,35 |
0,567 |
||
2 |
36 |
3 |
18,0 |
|
46,1 |
1,5 |
1,281 |
0,63 |
0,37 |
0,537 |
||
3 |
24 |
2 |
17,9 |
|
31,0 |
1,49 |
1,29 |
0,618 |
0,382 |
0,527 |
||
4 |
18,9 |
1,6 |
17,6 |
|
24,8 |
1,47 |
1,314 |
0,59 |
0,41 |
0,506 |
||
5 |
17 |
1,4 |
17,3 |
|
22,8 |
1,44 |
1,34 |
0,56 |
0,44 |
0,473 |
||
6 |
14,4 |
1,2 |
16,9 |
|
19,7 |
1,412 |
1,363 |
0,53 |
0,47 |
0,442 |
||
7 |
13,1 |
1,1 |
16,67 |
|
18,1 |
1,391 |
1,381 |
0,513 |
0,486 |
0,42 |
||
8 |
12 |
1,0 |
16,6 |
|
16,6 |
1,39 |
1,39 |
0,50 |
0,50 |
0,42 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
16 |
||
Результаты |
осадки |
медных |
|
образцов, осаженных поперек рисок бойков |
||||||||
|
|
|
(Л = |
|
6,4 |
мм, г , = 1,875) |
|
|
|
|
||
№ об |
U в мм |
|
Ь в мм |
|
1 в |
|
|
|
В |
L |
|
1 |
разца |
|
|
мм |
& |
|
|
||||||
1 |
48 |
4 |
18,25 |
|
59,3 |
1,521 |
1,232 |
0,67 |
0,33 |
0,594 |
||
2 |
36 |
3 |
18 |
|
45 |
|
1,50 |
1,25 |
0,649 |
0,351 |
0,572 |
|
3 |
30 |
2, |
17', 8 |
|
38,1 |
1,48 |
1,27 |
0,62 |
0,34 |
|
|
|
4 |
24 |
2 |
17,65 |
|
30,6 |
1,47 |
1,275 |
0,615 |
0,385 |
0.537 |
||
5 |
18 |
1,5 |
17,4 |
|
23,3 |
1,45 |
1,292 |
0,594 |
0,406 |
0,515 |
||
6 |
14,5 |
1,2 |
17,2 |
|
19,0 |
1,43 |
1,315 |
0,568 |
0,432 |
0,49 |
||
7 |
13,6 |
1,1 |
16,7 |
|
18,34 |
1,39 |
1,347 |
0,5259 |
0,485 |
0,445 |
||
8 |
12 |
1 |
16,45 |
|
16,5 |
1,37 |
1,37 |
0,50 |
0,50 |
0,422 |
||
материала, структурную неоднородность материала, которыемогут влиять на изменение коэффициента трения, и только че рез трение, косвенным образом, они могут влиять на формоиз
менение. Следовательно, |
можно |
исследовать |
их |
влияние на |
||
коэффициент трения |
отдельно путем постановки |
специальных |
||||
опытов, например влияние температуры на коэффициент |
тре |
|||||
ния, а не на уширение непосредственно. |
|
|
|
|||
Непосредственно |
без |
трения |
не влияют на |
уширение |
даже- |
|
отношения размеров заготовки — , — и степень деформации.
Только при наличии трения эти факторы имеют большое зна чение в распределении смещенных объемов в ширину и в длину. Степень и закономерность их влияния на уширение при нали чии трения установлены, и этот вопрос будет изложен ниже. Лишь форма деформирующего инструмента, отличная от плос ких бойков, может вызвать отклонения закономерностей формо изменения независимо от трения. Выпуклые бойки и прокатныевалки вызывают деформацию растяжения по длине, что анало гично уменьшению трения в этом направлении. Вырезные бойки и жесткие концы, ограничивая уширение, действуют аналогично • увеличенному трению в этом направлении и тоже способствуют удлинению [6, 73, 82J. Структурная неоднородность не изменяет рассмотренных геометрических закономерностей, она прояв ляется лишь на шероховатости боковых поверхностей. Чемь больше структурная неоднородность, тем грубее (крупнее) ше роховатость.