- •Специальные технологии художественной обработки материалов. Часть 2 (Технология изготовления художественных изделий обработкой давлением)
- •Оглавление
- •Введение
- •Лекция 1. Из истории обработки металлов давлением
- •1.1. Ковка металлов в древности
- •1.2. Кованые изделия средневековья
- •1.3. Изделия конца хviii - начала хх веков
- •Лекция 2. Элементы теории напряжений и деформаций
- •2.1. Связь между деформацией и напряжением
- •2.2. Плоское напряжённое состояние и плоская деформация
- •2.3. Главные напряжения и их основные схемы
- •2.4. Взаимосвязь обобщенного напряжения и обобщенной деформации. Испытание металлов на растяжение
- •Заключение
- •3.2. Типы дефектов кристаллического строения и их основные свойства
- •3.3. Структурообразования при пластической деформации металлов
- •3.4. Причины деформационного упрочнения
- •Упрочнение от взаимодействия дислокаций
- •Взаимодействие дислокаций с примесями
- •Упрочняющее действие межзеренных и межфазных границ
- •3.5. Разрушение металлов при пластической деформации
- •3.6. Пластичность металлов. Влияние напряжённого состояния
- •Заключение
- •4.2. Взаимосвязь предела текучести и пластичности металла
- •4.3. Термическое разупрочнение деформированного металла
- •4.4. Движущие силы и кинетика термического разупрочнения
- •4.5. Сопротивление деформации металлов. Релаксация напряжений
- •4.6. Охлаждение деформированного металла. Фазовые превращения
- •Заключение
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 5. Основные виды пластической деформации
- •5.1. Сжатие
- •5.2. Вытяжка
- •5.3. Прошивка
- •5.4. Закручивание
- •5.5. Листовая штамповка
- •5.6. Прокатка
- •5.7. Волочение
- •5.8. Гибка
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 6. Средства нагрева металлов
- •6.1. Источники нагрева
- •6.2. Пламенные нагревательные устройства
- •6.3.Электрические нагревательные устройства
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 7. Технологические процессы художественной деформации, ч. 1
- •7.1. Художественная ковка Основные положения
- •Кузнечные инструменты
- •Основные операции ручной ковки
- •7.2. Выколотка (дефовка)
- •7.3. Чеканка
- •Инструменты и приспособления
- •Технология чеканки
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 8. Технологические процессы художественной деформации, ч. 2
- •8.1. Тиснение (басма)
- •8.2. Металлопластика
- •8.3. Насечка (тауширование)
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 9. Технологические процессы художественной деформации, ч. 3
- •9.1. Филигрань (скань)
- •9.2. Гравирование Общие положения
- •Инструменты и приспособления
- •Плоскостное гравирование
- •Обронное гравирование
- •9.3. Изготовление сусального золота
- •9.4. Листовая штамповка
- •9.5. Ручное резание
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Список литературы
- •Специальные технологии художественной обработки материалов. Часть 2 (Технология изготовления художественных изделий обработкой давлением)
2.2. Плоское напряжённое состояние и плоская деформация
Рассмотрим тело, у которого поперечные размеры много больше, чем длина вдоль оси z (рис. 2.3, а), а по контуру приложены силы, равномерно расположенные вдоль z. В этом случае напряжения σz, τzx, τyz, равны нулю на обеих свободных плоскостях. При малой толщине тела можно принять, что они равны нулю и во всем объеме. Поскольку нагрузка применена равномерно по контуру, можно принять, что напряжения σx, τy, τxy не зависят от координаты z, т. е. неизменны по толщине пластины. Размеры тела вдоль z несущественны, и их принимают равными единице.
а)
Рис. 2.3. Схемы плоского напряженного состояния (а) и плоской деформации (б)
Подобный характер распределения напряжений называют плоским напряженным состоянием (ПНС). Оно характерно для тонких пластин, например, при правке тонких листов растяжением.
Если размеры тела вдоль оси z значительно превышают размеры его поперечного сечения, а по контуру оно нагружено равномерно распределенными силами, перпендикулярными к оси z, то в средней части этого тела деформация во всех точках происходит в плоскостях действия сил, т. е. перпендикулярно к оси z. Это означает, что два смежных сечения, достаточно удаленных от концов тела, остаются плоскими в течение всего процесса деформации (рис. 2.3,6).
Подобное состояние деформированного тела получило название плоской деформации (ПД). В этом случае размер выбранного элемента вдоль z не имеет существенного значения и его принимают равным единице.
2.3. Главные напряжения и их основные схемы
Пусть в некоторой точке твердого тела N действует полное напряжение Pn. Этот вектор можно рассматривать как сумму трех взаимно перпендикулярных векторов Px, Py и Pz (рис. 2.4.)
В окрестностях точки N проведем три взаимно перпендикулярные площадки, нормалями которых являются оси координат x, y и z. Для каждой из этих площадок векторы Px, Py и Pz можно считать напряжениями, действующими на этих площадках. Каждый из векторов Px, Py и Pz можно представить как геометрическую сумму проекций на оси координат: одну нормальную и две касательные (например Px = σx + τxy + τxz).
а) б)
Рис. 2.4. Схема напряженного состояния: а – в обычных осях; б – в главных осях
Попробуем изменить (повернуть) направление осей координат и нормальных к ним площадок таким образом, чтобы направление осей, например Nx, совмещалось с направлением полного вектора напряжения Рх. При этом касательные составляющие полного напряжения Рx обозначенные на чертеже τxy, τxz обратятся в нуль. Согласно закону парности напряжений τxy = τyx = 0; τxz = τzx = 0; τyz = τzy = 0
Для случая, когда Рх = σx, Рy = σy, Рz = σz, τxy = τxz = τyz = 0, введены обозначения нормальных напряжений σ1, σ2, σ3, которые названы главными. Направления, по которым действуют главные напряжения, называют главными и главными осями.
Существуют девять основных схем главных напряжений: две линейные, три плоские и четыре объемные (рис. 2.5.). Схема нагружений сильно влияет на основное свойство деформируемого металла – пластичность, т. е. на его способность подчиняться пластическим деформациям без признаков нарушения
Рис 2.5. Основные схемы главных напряжений