11.10.2019
Обустроить чердачное помещение с комфортом несложно, сложнее обеспечить там достаточно света. Если вы хотите обзавестись окном на...


11.10.2019
Blockchain признана одной из прорывных информационных технологий нашего времени. Более 8 лет истории этой сети неразрывно связаны...


11.10.2019
Для любого предприятия, которое использует в работе различные машины, важной составляющей бесперебойной деятельности считается...


10.10.2019
Современный рынок недвижимости в Москве переполнен предложениями. Тут можно свободно купить квартиры различной площади в центре...


10.10.2019
Профлист – универсальный износостойкий материал. Кровельный профнастил используется при создании крыши, стеновой при возведении...


10.10.2019
Теперь совместить отдых с долгосрочной инвестицией стало проще. Воспользовавшись услугами специалистов, можно приобрести не...


Упругая и пластическая деформация металлов

05.10.2019

Поведение металлического тела при действии на него нагрузки (силы) может быть различно. Оно будет зависеть от свойств самого металла и от условий приложения и величины нагрузки.

Латунный мягкий пруток, будучи согнут, остается в согнутом состоянии и после снятия нагрузки. Латунный жесткий пруток после незначительного изгиба и снятия нагрузки вновь самостоятельно выпрямляется; после значительного изгиба он несколько выпрямляется, но изгиб все же остается.

Явление изменения формы тела без нарушения его целостности принято называть деформацией. В приведенных выше примерах показаны три вида деформации латунных прутков. В случае изгиба мягкого прутка наблюдается только остаточная, или как говорят, пластическая деформация, так как пруток сохраняет форму, приданную ему в момент изгиба. В другом случае, при незначительном изгибе жесткого латунного прутка наблюдается только упругая деформация, так как после снятия нагрузки пруток благодаря своим упругим свойствам принимает первоначальную прямолинейно форму. При значительном же изгибе латунного прутка наблюдается и упругая и пластическая деформации. Действительно, после снятия нагрузки пруток несколько выпрямляется за счет упругой деформации, но некоторая кривизна все же остается, т. е. имеет место остаточная деформация.

Прессование, в результате которого сечение слитка уменьшается до размеров прутка или трубы, а длина последних в несколько раз превышает длину слитка, — пример пластической или остаточной деформации. Также и волочение, когда сечение изделия уменьшается, а длина увеличивается, служит примером остаточной деформации.

Остаточной деформации обычно сопутствует упругая, но так как последняя по своей величине крайне мала, то ее часто не принимают в расчет.

Пластическая обработка металлов сопровождается не только изменением размеров и формы изделия, но и изменением формы и ориентировки кристаллов. Если поперечные размеры изделия уменьшаются, а длина увеличивается, то и размеры кристаллов изменяются таким же образом.

На рис. 13, б представлена микроструктура прессованной трубы из сплава Л68 размером 34х2 мм (34 — наружный диаметр, 2 — толщина стенки трубы, мм). Как видим, кристаллы имеют примерно равноосную форму.

На рис. 13, в и г показана микроструктура той же трубы из сплава Л68 после протяжки ее на размер 29,2х1,6 мм и затем на размер 24х1 мм.

Фотографии наглядно показывают, что по мере уменьшения сечения трубы сечение кристаллов также уменьшается, а длина увеличивается. Если длина трубы в результате волочения с размера 34х2,0 мм на размер 24х1,0 мм увеличилась в 2,78 раза, то длина кристаллов увеличилась в среднем во столько же раз. При дальнейшем волочении кристаллы начали бы еще больше вытягиваться, создавая волокнистою структуру.

Плотность металла при деформации практически остается постоянной, поэтому и объем металла принимают неизменным. Таким образом, если объем металла выразить в виде произведения площади поперечного сечения и длины изделия, то указанное положение можно выразить в виде следующего равенства:
Упругая и пластическая деформация металлов

где V0 и V1 — объем изделия до и после деформации;

F0 и F1 — площадь поперечного сечения до и после деформации;

L0 и L1 — длина изделия до и после деформации.

Указанное равенство, иначе называемое законом постоянства объема, говорит о том, что при неизменном объеме увеличение одного какого-либо размера изделия в процессе пластической деформации неизбежно сопровождается соответствующим уменьшением другого размера.

Для количественного определения деформации существует несколько формул, основанных на указанном законе постоянства объема. Основными величинами, входящими в формулы, являются размеры изделия до и после деформации. При производстве труб, прутков и профилей для указанной цели берут их длины или площади поперечного сечения Например, чтобы определить величину деформации при волочении прутка или трубы, достаточно подсчитать, во сколько раз увеличилась в результате волочения их длина или уменьшилось поперечное сечение. В таком случае показателем деформации будет так называемая вытяжка, которая получается делением одной величины на другую, т. е.

где К — вытяжка;

L0 — длина изделия до волочения, мм;

L1 — то же, после волочения, мм;

F0 — площадь поперечного сечения до волочения, мм2;

F1 — то же, после волочения, мм2.

Для круглых прутков формула (3) может быть представлена в виде

где D0 и D1 — диаметры прутка до и после волочения, мм.

При обработке труб, а также полых слитков, кроме формул (3) и (4), могут быть применены также формулы, выведенные из формулы (3).

Если наружный диаметр трубы до и после обработки обозначить через D0 и D1, внутренний диаметр — через d0 и d1 и толщину стенки — через s0 и s1, то

Зная, что между внутренним диаметром d, наружным диаметром D и толщиной стенки s (рис. 14) существует зависимость

формулу (6) можно написать так:

откуда после преобразований получим

где К — вытяжка;

D0 и D1 — наружный диаметр трубы до и после обработки, мм;

d0 и d1 — внутренний диаметр трубы до и после обработки, мм;

S0 и S1 — толщина стенки трубы до и после обработки, мм.

Показателем величины деформации служит так называемое обжатие, которое представляет собой отношение разности площадей поперечного сечения до и после обработки к первоначальной площади сечения, т. е. E = F0-F1/F0 (где E — обжатие).

Обжатие часто выражают в процентах, тогда

В случае обработки сплошных круглых и квадратных изделий эта формула принимает вид

где D0 и D1 — диаметр или сторона квадратного изделия до и после обработки.

При прессовании и волочении для определения обжатия часто пользуются длинами изделия до и после обработки, тогда

Для нахождения площади поперечного сечения круглых прутков применяют формулу

применительно к трубам и полым слиткам формуле (12) придают вид

где F — площадь сечения, мм2;

D — наружный диаметр трубы или слитка, мм;

d — внутренний диаметр трубы или слитка, мм;

п — отношение длины окружности к ее диаметру, равное 3,14; эта величина постоянна для всех окружностей, независимо от их диаметра.

Для нахождения толщины стенки у трубы пользуются формулой:

Помимо вытяжки и обжатия, в волочильном деле в качестве показателей деформации применяют также показатели уменьшения внутреннего диаметра и толщины стенки у труб. Уменьшение внутреннего диаметра, т. е. разницу d0—d1 называют осадкой, а уменьшение толщины стенки, т. е. разницу s0—s1 называют съемом.

Осадку можно подсчитывать и по наружному диаметру, но практически это менее удобно, так как величина осадки, определенная по внутреннему диаметру, позволяет правильнее садить о том, насколько легко или тяжело будет надеваться труба на болт (оправку) при волочении.

Осадка и съем, взятые по отдельности, не характеризуют в полной мере величину деформации, они являются лишь вспомогательными показателями, применяемыми при расчете технологических схем.

При волочении прутков осадку определяют по уменьшению диаметра.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна