66 |
5 5 |
6 5 |
л |
....... |
|
t j i g |
|
Ж |
г о д |
/ , т |
1,506 |
1 .W |
/, 767 |
1 9 3 3 |
2%0 3b |
0 ,5 6 5 |
Рис. 46. Распределение интенсивности деформации в контейнере при прямом прессовании прутка диаметром 62 мм; длина прутка:
а — \d\ 6~-2d; в — 5d
Деформированное состояние может быть оценено с по мощью трех величин главных удлинений, рассчитанных по формулам (Ѵ-3).
При исследованиях были вычислены главные удлине ния, интенсивности деформации и в ряде случаев интен сивности скоростей деформаций вдоль трех координат-
Рис. 47. Распределение интенсивно сти деформации в контейнере при обратном прессовании прутка диа метром 62 мм; длина прутка:
а — \d; б — 2d; s — 5d
ных линий, которые до деформации были параллельны оси прессования и находились в непосредственной бли зости к центральной оси симметрии слитка, на полови не его радиуса и в зоне, прилегающей к стенкам контей нера.
На рис. 46 и 47 приведены эпюры интенсивностей де формаций сдвига для случая прессования слитка диа метром 62 мм с вытяжкой 4,3.
Из рассмотрения этих эпюр следует, что деформации в начальной стадии прямого прессования (см. рис. 46, а)
распространяются на значительную часть объема слит ка. При этом количественная величина интенсивности деформации приконтактного слоя незначительно изменя ется по длине слитка. Наиболее деформированными оказываются слои металла, расположенные между пе риферийными слоями и слоями, находящимися на длине, равной половине радиуса от оси слитка. Интенсивность деформации центральных слоев почти в два раза мень ше интенсивности деформации слоев, расположенных ближе к периферии.
С увеличением длины прутка величина интенсивно сти растет. При этом длина очага деформации становит ся больше и центральные слои остаются деформирован ными примерно в два раза меньше, чем слои, располо женные ближе к периферии, на значительном расстоянии от плоскости матрицы. Ближе к плоскости эта раз ница повышается (см. рис. 46,6).
При длине прутка, равной 5 d, деформируется прак тически весь слиток. Однако интенсивность деформации контактных слоев в шесть раз больше, чем слоев, рас положенных в центре слитка. Поскольку интенсивности деформации в каждой точке меняются во времени, про цесс установившимся не является. Деформацию слоя, подвергнутого наиболее интенсивной сдвиговой дефор мации и расположенного около «мертвой зоны», опреде лить не удалось.
Рассматривая деформированное состояние прессостатка слитка, который подвергался прессованию обрат ным методом (см. рис. 47), можно отметить следующее. Уже в начальный момент прессования интенсивность де формации центрального слоя слитка более чем в три раза превышала интенсивность деформации того же слоя в слитке, отпрессованном прямым методом. При этом интенсивность деформации по сечению прутка в плоскости матрицы изменялась незначительно (см. рис. 47, а). При длине прутка, равной 2d, интенсивность де формации центральных слоев в случае обратного прес сования была больше в два раза. Слои, расположенные ближе к периферии, были несколько меньше продеформированы, однако несомненно, что деформация около контура матрицы была более значительной (см. рис. 47,б) . Когда длина прутка достигла 5 d, интенсивность деформации центральных слоев у слитка, отпрессован ного обратным методом, была в 1,2 раза больше, чем
у слитка, отпрессованного прямым методом, а неравно мерность по сечению была менее выраженной, чем в слу чае прямого прессования (см. рис. 47, б).
Характер распределения интенсивности деформаций аналогичен характеру распределения положительных главных удлинений. Кроме того, величины главных уд линений имеют вполне определенный физический смысл
ипозволяют перейти к логарифмическим деформациям
ипроверить условие несжимаемости.
На выбранных координатных линиях изображены эллипсы, в которые превращаются условно взятые ок ружности. Большая главная ось эллипса характеризует величину главного положительного удлинения, малая ось — величину отрицательного удлинения, а направление главных осей эллипса совпадает с направлениями глав ных деформаций.
Эпюры распределения главных удлинений и интен сивности деформации при прессовании с коэффициентом вытяжки 4,3, представленные на рис. 48 подтверждают, что для прямого прессования характерно распростране ние деформации по всему объему контейнера. Наиболь шая деформация имеет место в периферийных слоях за готовки на границе с контейнером. Ее величина зависит от рабочего хода прессштемпеля (длины отпрессован ного прутка). Так, при перемещении прессштемпеля на 15 мм (длина прутка 1 d) удлинение достигает 0,7—0,8, при перемещении на 30 мм (длина прутка 2d) е— 1,6-=- -т-1,7 и при перемещении на 75 мм (длина прутка 5 d) е= 4,5-ч-5,0.
Изучение распределения деформации во внутренних слоях заготовки при прямом прессовании также говорит о распространении очага деформации по всему объему контейнера. Однако градиент деформации внутри слит ка мал по сравнению с периферийной и изменяется в процессе перемещения прессштемпеля. Так, на расстоя нии от плоскости матрицы, равном радиусу контейнера, деформация периферийного слоя превышает деформа цию внутренних слоев в 3,7; 5,3 и 9,3 раза при длине прутка I d, 2d и 5d соответственно. На расстоянии, рав ном половине радиуса контейнера, отношение удлине ния на периферии слитка к удлинению в центре слитка равно 0,83; 1,75 и 3,1.
Сопоставление деформации в периферийных слоях заготовки на различных стадиях прессования с коэффи-
-0,2* b t t
Рис. 48. Распределение главных относительных удлинений в контейнере; длина прутка Ы, диаметр прутка 62 мм:
а — прямое прессование; б — обратное прессование
диентами вытяжки 4,3 и 10 показывает, что величина де формации в этой области не зависит от вытяжки при прессовании и находится в линейной зависимости от ра бочего хода прессштемпеля. Это подтверждается данны ми, представленными на рис. 49.
При обратном прессовании большая часть слитка остается в упругом состоянии и пластическая зона со средоточена в непосредственной близости у торца мат рицы. Следует отметить, что границы очага деформа ции, сформировавшиеся в начальный момент, остаются в дальнейшем неизменными,
Отношение величины удлинения на периферии слит ка к величине удлинения в центре слитка на расстоянии от торца матрицы, равном 0,4 радиуса контейнера, для прутка диаметром 62 мм на всех рассмотренных стади ях прессования одинаково и равно 0,3.
При приближении к торцу матрицы периферийная координатная линия изгибается в сторону канала мат-
Рис. 49. |
Зависимость степени |
де |
формации |
в |
периферийных |
слоях |
заготовки |
от |
величины рабочего |
хода главного прессштемпеля; диа метр прутка, мм:
0 — 62; ф — 40
рицы, деформация частиц металла, находящихся на этой линии, значительно увеличивается, и на расстоянии, рав ном 0,25 радиуса контейнера от поверхности матрицы, указанное выше отношение составляет 0,5; 0,65 и 2 при длинах прутков 1 d, 2 d и 5 d.
Изучая распространение деформации в центре прут ка по его длине, можно видеть, что при обратном прес совании после достижения определенной величины де формация остается постоянной. Причем значение ее сов падает с расчетным, которое можно определить по размерам заготовки и изделия из условия постоянства объема.
При прямом прессовании деформация центральных слоев меняется по длине изделия на протяжении всего процесса, и установившейся стадии процесса зафиксиро вать не удается. Это объясняется тем, что при прессова нии алюминиевых сплавов без смазки металл прилипает к стенкам контейнера, а также торцовым поверхностям матрицы и прессшайбы. Вследствие этого по мере изме нения длины прессуемого слитка меняется характер течения металла и распределения деформации в заго товке и в прутке.
С увеличением коэффициента вытяжки при прямом прессовании до 10 неравномерность деформации цент рального слоя прутка по его длине не устраняется, ее
характер остается таким же, как и при прессовании с меньшими коэффициентами вытяжки. Так, деформация центральной части прутка диаметром 40 мм при обрат ном прессовании превышает соответствующую дефор мацию при прямом прессовании в 6,3; 3,68 и 1,55 раза в зависимости от длины отпрессованного прутка.
Распределение деформации по сечению прутка на всех стадиях как прямого, так и обратного прессования неравномерно. Минимальная деформация наблюдается в центре прутка, максимальная — в периферийной час ти. Однако величина неравномерности деформации для прессования с обратным истечением значительно мень ше, чем для прямого прессования. Как было показано, деформация в центральной части прутка при обратном прессовании на всех рассмотренных этапах выше. При длине прутка больше пяти его диаметров величина де формации в периферийной зоне прутка в данном слу чае ниже, чем при прямом. В этом и заключается сниже ние неравномерности деформации по сечению изделия при обратном прессовании по сравнению с прямым.
Характер течения приконтактных слоев металла при прямом и обратном прессовании
Как уже отмечалось, многие исследователи основным недостатком метода обратного прессования считают ту его особенность, что поверхность заготовки не задержи вается в прессостатке, а переходит в изделие. Для изу чения характера распределения поверхностных слоев слитка в готовом изделии и определения влияния глуби ны залегания поверхностных дефектов заготовки на ка чество прутков были проведены специальные эксперимен ты по прессованию заготовок с координированной по верхностью. В литературе такие исследования известны только для медных сплавов [6].
Эксперименты проводились на заготовках сплавов Д16 и AB диаметром 125 мм и длиной 240 мм. На по верхности заготовок были проточены кольцевые канав ки глубиной 2,4 и 10 мм. Расстояние между ними было равно 20 мм. Для координирования поверхности загото вок и имитации различной глубины поверхностных де фектов в канавках была закреплена медная проволока.
Прессование вели на горизонтальном гидравличес ком прессе усилием 12 МН (1200 тс) из контейнера ди-
Рис. |
50. Макрошлифы |
прессостатков после прямого прессования; глѵбина |
канавок; |
|
а — 2 |
мм; б — 4 мм; |
в — 10 мм; / — начальная стадия; 2 — установившийся |
процесс; 5 — конечная стадия
Рис. 50-6 продолжение
аметром 130 мм. Инструментальная наладка и темпера турно-скоростные режимы были такими же, как при прессовании заготовок с координатной сеткой. Прессова ние прекращали при высоте прессостатка 160, 80 и 30 мм. В дальнейшем были изготовлены макрошлифы этих прессостатков, и по расположению в них проволоки про водили анализ течения поверхностных слоев при прес
совании.
Место расположения поверхностных дефектов заго товки в прутках определяли на рентгеновской установке.
Макрошлифы полученных прессостатков показаны на рис. 50 и 51. Из этих данных видно, что при обрат ном прессовании (см. рис. 51) поверхностные слои за-
Рис. 51. Макрошлифы прессостатка после обратного прессова* ния; глубина канавок:
а — 2 мм; 6 — 4 |
мм; в — 10 мм; / — начальная стадия; |
2 — установившийся |
процесс; 3 — конечная стадия |
готовки до приближения к ним матрицы и прессшайбы остаются неподвижными относительно контейнера. При приближении пластической зоны начинается течение этих слоев, которое происходит вначале по поверхности контейнера, а затем — вдоль торцовой поверхности мат рицы и прессшайбы.
Расстояние между отдельными проволоками на дан-
