Большая техническая энциклопедия
2 4 7
D L N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ПА ПЕ ПИ ПЛ ПО ПР ПС ПУ ПЫ ПЬ ПЯ

Пластическое формоизменение

 
Пластическое формоизменение сопровождается осадкой заготовки ег и удлинением в окружном направлении ев.
Пластическое формоизменение заготовки при гидравлической штамповке полых деталей с отводами имеет своеобразный характер, отличающийся от других видов холодной штамповки вследствие особенностей напряженного состояния и условий деформирО вания.
Поскольку пластическое формоизменение в этом случае совершается на большом рабочем ходе, то усилие пластического формоизменения получается значительно меньше номинального, и проверку на Рф не производят.
Возможности пластического формоизменения металлов ограничены. Очень часто необходимые для реализации технологического процесса деформации превышают пластичность материала-степень деформации, при которой образуется трещина, видимая вооруженным глазом и являющаяся браковочным признаком.
Процессы пластического формоизменения металлов в холодном состоянии сопровождаются пластическим упрочнением деформируемой заготовки. Ряд металлов типа малоуглеродистой стали имеет на диаграмме зависимости интенсивности напряжений а; от интенсивности деформаций е4 площадку текучести, наличие которой оказывает существенное влияние на распределение остаточных напряжений в деформированной заготовке.
Величина пластического формоизменения горячего металла неограниченна, а для холодного возможна только в определенных пределах.
Осесимметричное или приближенно осесимметричное пластическое формоизменение играет чрезвычайно большую роль в реальных условиях практики, и, в частности, в различных типовых процессах технологии обработки материалов давлением.
В процессах пластического формоизменения металлов ( например, при прокатке, ковке, штамповке), в деформируемых заготовках возникают неоднородные поля напряжений и деформаций. Известно, например, что остаточные напряжения, возникающие при дрессировке листовой стали, существенно влияют на процесс старения малоуглеродистых сталей типа 08КП, а также на величину предела текучести прокатанного листового металла. Эти явления существенно влияют на улучшение штампуемости листового металла.
Сложность процесса пластического формоизменения материалов обусловлена, как мы уже упоминали, сложностью сопутствующих этому процессу физических явлений ( упрочнение, возврат и рекристаллизация металлов, ползучесть, релаксация, разрушение и пр.
Рассмотренные особенности пластического формоизменения заготовки при гидравлической штамповке позволяют заранее определить изменение толщины стенки заготовки, конечные размеры изделия. Знание распределения компонентов деформации необходимо для определения интенсивности деформации, а также для расчета силовых параметров штамповки.
В стационарных процессах пластического формоизменения, в которых поле скоростей не зависит от времени, интегрирование ( 1) выполняется вдоль линии тока, по которой проходит материальная частица через фиксированное в пространстве поле скоростей в пластической области. Для нестационарных процессов пластического течения интегрирование ( 1) должно выполняться вдоль траектории движения материальной точки с учетом изменения поля скоростей.
В динамических процессах пластического формоизменения, помимо усиления инерционного сопротивления деформируемого тел, проявляется так называемый скоростной эффект, определяющий зависимость напряженного состояния от скоростей деформаций.
В задачах о пластическом формоизменении деформации велики. Но в теории идеальной пластичности деформации сами по себе не фигурируют, в уравнения входят лишь мгновенные скорости материальных точек. Поэтому в рамках модели жесткопластического тела возможно рассмотрение, например, такой задачи. Стержень ( проволока) диаметром D протягивается через коническую фильеру, в результате диаметр уменьшается до величины d, соответственно увеличивается длина. При анализе процесса фиксируется точка пространства, для этой точки пишутся уравнения пластичности, которые относятся не к какому-то определенному материальному элементу, а к тому элементу, который в данный момент проходит через фиксированную точку пространства и в следующий момент ее покидает.
Операция, в которой пластическое формоизменение используется для получения неразборного соединения двух и более заготовок или деталей, называется штампо-сборочной.

Помимо простых сдвигов, значительное пластическое формоизменение отдельных кристаллов может осуществляться также и за счет так называемых двойниковых сдвигов, представляющих собой сдвиги, сопровождаемые взаимными поворотами отдельных частей, кристалла ( фиг.
Пусть в рассматриваемом процессе пластического формоизменения при одноосном растяжении ( сжатии) материал получает одинаковое упрочнение ое.
Листовой формовкой называется операция местного пластического формоизменения плоскостной листовой заготовки или листовой детали с плоской стенкой для получения элементов детали.
Способность листового металла к пластическому формоизменению - гибке, вытяжке и формовочным операциям, главным образом при штамповке деталей сложной формы, значительно зависит и от анизотропии механических свойств металла. Анизотропия металла состоит в том, что при прокатке лист приобретает различные механические свойства в разных направлениях по отношению к направлению прокатки - вдоль, поперек и под углом.
Интенсивность деформаций е при пластическом формоизменении определяет степень упрочнения материала.
Как известно, затрачиваемая на пластическое формоизменение механическая работа определяется двумя слагаемыми: во-первых, суммой произведений удельной работы, расходуемой на деформацию каждой отдельной частицы деформируемого тела, на объем этой частицы и, во-вторых, суммарной работой, затрачиваемой на преодоление сил контактного трения.
Однако в самом общем случае пластического формоизменения, в основном конечного ( значительного), и, в частности, при обработке металлов давлением главные оси напряжений могут не совпадать с главными осями деформаций, вид напряженного состояния может не соответствовать виду деформации, а характер нагр ужения не может быть отнесен к категории простого, так как вследствие значительного формоизменения координаты точек приложения внешних сил изменяются во времени. Поэтому в общем случае пластического формоизменения отсутствует гарантия однозначности протекания процесса деформации или, как это принято называть, монотонность процесса, и непосредственно связь деформаций с напряжениями установить невозможно. В этом случае устанавливается связь напряжений со скоростью деформации.
При этом виде штамповки для пластического формоизменения заготовки используется энергия взрыва ( тротила, гексогена и др.), создающего высокое давление, под действием которого заготовка принимает форму штампа. Этим методом могут осуществляться как формоизменяющие, так и разделительные операции.
В книге, посвященной расчетам пластического формоизменения металлов, необходимо хотя бы вкратце рассмотреть механизм протекания пластической деформации реальных материалов, выделив при этом лишь наиболее важные положения и ограничиваясь основными, наиболее характерными материалами.
Как показывает опыт, при значительном пластическом формоизменении, когда вполне приемлем принцип несжимаемости ( относительное изменение объема пластически деформируемой частицы пренебрежимо мало по сравнению с относительными изменениями ее линейных размеров), главные оси напряженного состояния частицы совпадают с главными осями скорости деформации. При этом предполагается, что направление действия наибольшего главного напряжения всегда совпадает с направлением наиболее быстрого удлинения материального волокна, а направление алгебраически наименьшего главного напряжения - с направлением наиболее быстрого укорочения.
По форме детали, получаемые методом пластического формоизменения, укруп-ненно можно отнести к трем основным группам: детали, имеющие определенный профиль поперечного сечения по длине, существенно превышающей размеры сечения; детали в виде оболочек постоянной или незначительно отличающейся толщины; объемные детали.
Остаточные деформации сдвига возникают в результате вязкого и пластического формоизменения вещества.
Анизотропия металла играет существенную роль в процессах пластического формоизменения. При значительной анизотропии механических свойств металла приведенное выше условие пластичности для изотропного металла может оказаться неприменимым для анизотропного металла.
Предельные значения коэффициентов обжима трубы характеризуют степень пластического формоизменения металла, которую можно достичь за одну штамповочную операцию. Значение предельных коэффициентов обжима зависит от свойства материала и относительной толщины материала, от условий контактного трения заготовки при ее перемещении по инструменту, от формы инструмента и способа штамповки. Таким образом, предельные значения коэффициентов обжима характеризуют технологические возможности операции и позволяют определить количество потребных операций в случае многооперационной штамповки.
Действительно, при самой общей постановке задачи пластического формоизменения тела, в мысленно выделенной его материальной частице не представляется возможным установить определенной связи между напряжениями и деформациями или между напряжениями и скоростями протекания деформации. Если, как это следует из современного учения о конечной пластической деформации, направления главных осей и вид напряженного состояния выделенной материальной частицы в большинстве реальных случаев деформации совпадают с направлениями главных осей и видом тензора ( определенной совокупности векторов) скорости деформации, то интенсивность напряженного состояния частицы зависит не только от интенсивности скорости деформации, но и от интенсивности итоговой ( за весь предшествующий процесс) деформации, от степени деформации и от температуры.

Для более точной оценки того или иного способа пластического формоизменения в связи с программой производства необходимо установить критическую серийность, т.е. такие размеры серий, при которых два сравниваемых между собой варианта оказываются одинаково экономически целесообразными.
Для простых ферм рассчитать нагрузку, необходимую для общего пластического формоизменения конструкции, довольно просто. В случае больших толстых балок расчеты значительно осложняются, так как необходимо учитывать влияние на распространение деформации трехосного напряженного состояния.
Условные диаграммы предельной пластичности металлов и сплавов при различных условиях деформации и видах испытаний. Сверхпластичность металлов и сплавов Одним из наиболее эффективных способов пластического формоизменения материалов является деформирование их в сверхпластичном состоянии, которое характерно для ряда металлов и сплавов в условиях горячей, теплой, а иногда и холодной деформации. Признаками сверхпластичности являются высокий ресурс деформационной способности материала в этом состоянии при пониженных значениях сопротивления деформации.
Выше мы уже видели, что общая постановка задачи пластического формоизменения твердых тел и ее теоретическое решение в том числе, очевидно, и общая задача горячего пластического формоизменения металлов представляют непреодолимые затруднения. Однако ввиду того, что при температурах ковки деформационным упрочнением металла можно пренебречь, при анализе горячих процессов принимается упрощающее допущение о независимости интенсивности напряженного состояния а - от итоговой деформации.
Прибавим и вычтем в правой части этого равенства величину мощности пластического формоизменения, соответствующего кинематически допустимому полю vi, а именно, интеграл от сг еу.
В этом отношении операция обжатия плоско-параллельными бойками является характерным примером пластического формоизменения, при котором можно ( по крайней мере при приближенном определении потребного усилия) принять интенсивность напряженного состояния ot постоянной по объему деформируемого тела не только в горячем, но и в холодном его состоянии. Однако в последнем случае необходимо учитывать изменение ст - при переходе из одной стадии процесса в другую.
Определение параметров энергоносителя основано на условии равенства работы, необходимой для пластического формоизменения заготовки, и работы, выделяемой при взрыве взрывчатых веществ с учетом определенных потерь энергии в окружающую среду. Методика расчета энергоносителя разработана Р. В. Пихтовниковым, Ю. Н. Алексеевым, В. Г. Кононенко и другими исследователями под их руководством применительно к штамповке бризантными взрывчатыми веществами, поро-хами, газовыми смесями, сжиженным газом.
Заметим, что допущение монотонности протекания деформации некоторой части тела, претерпевающего значительное пластическое формоизменение, можно считать обоснованным только в том случае, когда направления главных осей напряженного состояния в этой части тела заранее ( точно или приближенно) известны.
Схемы изменения микроструктуры металла при деформации. а - холодной. б - горячей. Однако, создавая наиболее благоприятные условия деформирования, в настоящее время достигают значительного пластического формоизменения даже у материалов, имеющих в обычных условиях невысокую пластичность.
Направление действия касательного напряжения тк необходимо определить по направлению перемещения материала в процессе пластического формоизменения.
Рассмотренная нами гипотетическая теория дислокаций удовлетворительно объясняет целый ряд явлений, сопутствующих процессу пластического формоизменения металлов, в том числе явление упрочнения, влияние на процесс пластической деформации температуры, скорости деформации и времени.
Поскольку пластическое формоизменение в этом случае совершается на большом рабочем ходе, то усилие пластического формоизменения получается значительно меньше номинального, и проверку на Рф не производят.

Распространенным примером является развитие текстуры, особенно характерное для тяжело нагруженных пар трения и процессов пластического формоизменения: вытяжки, прессования, прокатки, обжатия, редуцирования. К факторам, способствующим текстурированию, относятся анизотропия кристаллического строения и ограниченное число плоскостей скольжения, например, в металлах с гексагональной решеткой - титане, цирконии, кобальте.
Форма именно этого образца, например его длинаL, будет запоминаться в процессе дальнейшего его пластического формоизменения при более низких температурах.
В настоящее время тот факт, что ротационные процессы могут вносить существенный вклад в развитие пластического формоизменения, признается большинством исследователей. При этом рассматриваются, как правило, ротации, происходящие на мезоскопическом, субструктурном или, в крайнем случае, зеренном уровнях. Роль поворотов при достаточно малых ( порядка 1 - 5 %) степенях деформации и поворотов, осуществляющихся на макроскопическом структурном уровне, не обсуждается.
Средняя зона II тройника ( рис. 24) является наиболее сложной и важной с точки зрения пластического формоизменения. Для лучшего объяснения напряженного состояния в зоне / / рассмотрим сначала поле напряжений на отводе в зонах / / / и IV. При этом будем считать, что высота отвода b имеет достаточное значение, а течение металла установившееся.
Как известно, одним из весьма ярких показателей произошедшего изменения в физико-механических свойствах металла, подвергнутого пластическому формоизменению в холодном состоянии ( наклепу), является изменение его твердости.
При заданном распределении скоростей пластического течения материала напряжения удовлетворяют условию текучести и распределяются таким образом, что мощность пластического формоизменения принимает максимальное значение.
Сопротивление материалов пластическому деформированию-есть наука об инженерных методах расчета прочного сопротивления деформации и разрушению материалов в процессе их пластического формоизменения.
Для эффективности протекания процесса высокоскоростного деформирования количество подводимой энергии должно быть больше, чем требуется энергии для обеспечения пластического формоизменения заготовки до заданной формы детали. Чем больше избыток подводимой энергии, тем быстрее протекает процесс скоростного деформирования. Однако избыток энергии ( или избыточное давление) не должен превышать определенного предела, за которым может последовать разрушение металла.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11