
- •Теория омд Введение
- •Основные способы омд:
- •Основы теории упругости и пластичности Упругая и пластическая деформация
- •Дефекты в кристаллах
- •Дислокации
- •Упрочнение металла при холодной деформации (наклеп)
- •Изменение свойств наклепанного металла при нагреве
- •Теория деформаций и напряжений Величины, характеризующие деформацию тела
- •Закон постоянства объема
- •Смещенный объем
- •Общий случай деформации
- •Скорость деформации
- •Правило наименьшего сопротивления
- •Величины, характеризующие напряженное состояние тела
- •Главные нормальные и главные касательные напряжения
- •Октаэдрические напряжения
- •Связь между напряжениями и деформациями
- •Связь обобщенного напряжения с обобщенной деформацией
- •Плоское напряженное и плоское деформированное состояние
- •1) Плоское напряженное состояние
- •2) Плоское деформированное состояние
- •Сопротивление деформации и пластичность Понятие сопротивления деформации и пластичности
- •Сверхпластичность
- •Методы оценки пластичности
- •Факторы, влияющие на сопротивление деформации
- •Факторы, влияющие на пластичность металла
- •Условие пластичности Условие пластичности для линейного напряженного состояния
- •Условие постоянства максимального касательного напряжения (условие пластичности Сен-Венана)
- •Энергетическое условие пластичности (условие пластичности Губера – Мизеса - Генки)
- •Частные случаи условия пластичности
- •Влияние механической схемы деформации на усилие деформирования и пластичность
- •Трение при омд Особенности трения при омд
- •Виды трения. Физико-химические особенности трения
- •Механизм сухого трения
- •Механизм граничного трения
- •Механизм жидкостного трения
- •Смазка при омд
- •Факторы, влияющие на сухое и граничное трение
- •Влияние твердости металла и внешнего давления
- •Факторы, влияющие на жидкостное трение
- •Трение при различных видах омд
- •Неравномерность деформации
- •Основные причины неравномерности деформации:
- •Влияние формы инструмента и заготовки на неравномерность деформации
- •Влияние внешнего трения на неравномерность деформации
- •Влияние неоднородности свойств на неравномерность деформации
- •Остаточные напряжения
- •Методы устранения остаточных напряжений
- •Список литературы
Факторы, влияющие на сопротивление деформации
Сопротивление деформации зависит от природы деформированного металла, температуры, степени и скорости деформации и характера напряженного состояния. Опытным путем получают значение сопротивления деформации при строго определенных условиях. Для всех остальных условий вводят эмпирические коэффициенты. В самом общем виде сопротивление деформации определяется по формуле:
,
где
–предел
текучести материала, т.е. сопротивление
деформации при фиксированных условиях
(в частности, при горячей прокатке
базовыми являются следующие параметры:
t = 1000 C,
= 10 с-1,
= 0,1);
– коэффициенты, учитывающие влияние
температуры, скорости и степени
деформации, контактного трения и других
факторов (внешних зон, натяжения и др.)
Коэффициенты являются эмпирическими
и берутся в основном из справочников.
В
лияние
природных свойств металла.
Различные металлы обладают различным
сопротивлением деформации, что связано
с их химическим составом, строением
атомов и кристаллической структурой.
Податливость металла деформирующим
усилиям оценивается пределом текучести
.
Влияние температуры. У всех металлов сопротивление деформации при нагреве уменьшается, принимая минимальное значение вблизи Тпл. Но это уменьшение происходит не монотонно. Это объясняется переходом металла в новую кристаллическую модификацию (при t = 700-900oC), т.е. происходит рекристаллизация металла, он разупрочняется.
Для аналитической зависимости сопротивления деформации от температуры существует несколько формул. Наиболее известная из них:
,
где Т – абсолютная температура (К), М и m – коэффициенты, зависящие от природы металла. Для практических расчетов берут М = 412,4 и m = 34,4*10-4.
Характер изменения сопротивления деформации от температуры зависит от химического состава сплава. Легирующие примеси повышают сопротивление деформации, особенно при высоких температурах. Для расчетов при горячей прокатке используют формулу:
,
где t – температура, оС; С, Mn, Cr – содержание углерода, марганца и хрома, %.
Влияние наклепа (степени деформации) и скорости деформации. При низких температурах за счет наклепа сопротивление деформации может увеличиваться в 3-4 раза. Наиболее резко это влияние сказывается на первых стадиях обработки, до получения суммарной деформации в 40-50%. Зависимость между сопротивлением деформации и степенью деформации изображают кривыми деформации. Для практических расчетов принимают, что при холодной обработке металлов давлением сопротивление деформации не зависит от скорости деформации.
При горячей обработке влияние наклепа тесно связано с влиянием скорости деформации. В этом случае одновременно протекают процессы, действующие на сопротивление деформации в противоположных направлениях: упрочнение (наклеп) и разупрочнение (рекристаллизация). Оба эти процесса протекают во времени с различной скоростью. Чем выше скорость деформации (а значит и скорость образования наклепа), тем меньше полнота протекания рекристаллизации, а значит, выше сопротивление деформации.
Для определения этой зависимости существует множество эмпирических формул. В частности, при холодной прокатке для определения сопротивления деформации можно использовать формулу:
,
где
-
предел текучести материала (базовое
значение сопротивления деформации), K,
n – эмпирические
коэффициенты (зависят от марки стали),
-
суммарная степень деформации.
Для определения сопротивления деформации при горячей обработке давлением А.В. Третьяков и В.И. Зюзин предложили следующую формулу:
,
где
– степень деформации,
– скорость деформации, Т – температура
(oC),
a, k, l, m – коэффициенты,
зависящие от марки стали. Формула
действительна для
= 0,05-0,40;
= 0,1–100 с-1.
Влияние
контактного трения.
Силы трения мешают изменению размеров
тела. В результате их действия схема
одноосного сжатия превращается в схему
всестороннего сжатия. Разложим полное
сопротивление деформации на две
составляющие:
,
где k – характеризует свойства
металла с учетом наклепа, скорости и
температуры деформации, а q – характеризует
влияние трения. Тогда q = C/h, где С –
коэффициент, учитывающий форму поперечного
сечения, а h – толщина образца. Отсюда
видно, что при большой толщине влияние
трения на сопротивление деформации
незначительно и им можно пренебречь, а
при приближении толщины к нулю
.
Например, при прокатке полос малой
толщины для снижения сопротивления
деформации стремятся уменьшить
коэффициент контактного трения путем
тщательной обработки поверхности валков
и применения смазок, или искусственно
увеличивая толщину заготовки, прокатывая
несколько сложенных вместе полос
(прокатка пакетом).