Течение металла

10

мая

Новости
Течение металла


Течение металлаРис. 1. Разъемный образец круглого сечения для изучения деформаций при волочении:

а — в сборке;
б — в разобранном виде

Перемещение частиц металла в деформационной зоне при волочении сплошных профилей симметричного сечения можно установить по изменению формы и линейных размеров ячеек квадратной сетки, нанесенной на плоскости симметрии протягиваемой заготовки. Чтобы провести такой опыт, изготавливают разъемный образец, состоящий из двух одинаковых частей. Плоскости разъема пришлифовывают и на одну из них наносят резцом, фрезой или накаткой координатную сетку. Затем обе части образца соединяют и протягивают его через волоку. Разъемный образец круглого поперечного сечения показан на рис. 1. После волочения образца его разъединяют на две части и изучают изменение линейных и угловых размеров координатной сетки. Так как на плоскостях симметрии частицы металла взаимно не перемещаются, сдвигающие силы на этих плоскостях не возникают, и можно считать, что характер течения металла разъемного образца совпадает с характером течения металла цельной заготовки.

Течение металлаРис. 2. Схема изменения координатной сетки при волочении круглого прутка через волоку с коническим каналом



Схема изменения координатной сетки при волочении круглого прутка через волоку с коническим каналом показана на рис. 2. Анализ этой схемы позволяет установить основные положения о характере течения металла, которые изложены ниже. Ячейки координатной сетки, имевшие до волочения форму квадрата, после волочения принимают в центральном слое форму, близкую к прямоугольникам, удлиненным в направлении волочения и укороченным в поперечном направлении, а в периферийных слоях — форму, близкую к параллелограммам, также удлиненным в направлении волочения и укороченным в поперечном направлении.

При формоизменении ячеек прямые углы переходят в тупые и острые; при этом интенсивность искажения углов увеличивается от центра к периферии, где она тем больше, чем выше угол наклона образующей канала волоки а и коэффициент трения f. Вписанные в квадратные ячейки круги, попадая в деформационную зону, сжимаются в направлении нормальных сил N, сдвигаются от сил трения Т и превращаются в эллипсы, постепенно вытягивающиеся к выходу из канала. При этом углы между большой осью эллипса и осью волочения уменьшаются от входа в канал к выходу из него. Поперечные линии координатной сетки, прямые до волочения, становятся после волочения дугообразными, выпуклыми в направлении волочения. Кривизна этих линий возрастает к выходу из канала. Такой характер изменения формы поперечных линий показывает, что скорость движения элементарных частиц убывает от центра к периферии канала. Это проявляется тем более заметно, чем больше угол а и сила трения.

Однако целостность металла в деформационной зоне и по выходе из нее создает сопротивление сдвигу слоев и тем самым препятствует отставанию периферийных частиц металла от находящихся в центре. Это приводит к тому, что в установившемся процессе при большой длине протягиваемого изделия прогибы поперечных линий координатной сетки получаются сравнительно небольшими. Только при подходе к деформационной зоне заднего конца заготовки сопротивление сдвигу в продольном направлении уменьшается, в результате чего отставание периферийных слоев от центральных возрастает, и на торце протянутого прутка образуется лунка типа утяжины, наблюдаемой при прессовании.

Продольные прямые линии координатной сетки, параллельные до волочения оси канала, после волочения также остаются прямыми, параллельными оси канала. Однако ввиду того, что расстояние между этими линиями в деформационной зоне постоянно уменьшается, в этой зоне линии становятся наклонными к оси канала. Таким образом, продольные линии претерпевают два изгиба: при входе в канал и при выходе из него. Эти линии являются геометрическим местом точек центров ячеек координатной сетки, или траекториями движения этих ячеек. Поэтому точки изгиба продольных линий координатной сетки представляют собой точки изменения направления траекторий движения элементарных частиц в деформационной зоне, а соединяющие их линии (на рис. 2 показаны пунктиром) — заднюю и переднюю границы этой зоны.

Отношение толщины слоев (ширина ячеек координатной сетки) до волочения к их толщине после волочения равно отношению диаметров заготовки и прутка после волочения, что соответствует квадратному корню из коэффициента вытяжки. Допустим, как показано на рис. 2, заготовка разделена на пять слоев равной толщины А; после волочения пруток состоит из пяти слоев толщиной а, т.е. D=5A, d=5а. Тогда D/d = 5А/5а, откуда А/а = D/d. Так как из формулы (1)

Течение металла




Поскольку пластическая деформация наступает после определенной упругой деформации, а после окончания пластической деформации упругие деформации снимаются, то в начале деформационной зоны наблюдается упругая деформация протягиваемой заготовки, в результате которой происходит некоторое уменьшение ее диаметра. При выходе из деформационной зоны осуществляется упругое последействие, в результате которого диаметр протягиваемого изделия несколько увеличивается.

Ввиду того что в деформационной зоне осуществляется сначала упругая деформация, а затем пластическая, деформационную зону можно условно разделить на два участка:

1) участок преимущественно упругих деформаций, который называют упругой зоной;
2) участок преимущественно пластических деформаций, который называют пластической зоной.

Так как упругие деформации малы и в большинстве случаев не превышают десятых долей процента, протяженность упругой зоны невелика. Однако из-за значительных радиальных давлений на поверхность волочильного канала в упругой зоне на границе упругой и пластической зон создаются довольно высокие напряжения, для преодоления которых необходимы силы волочения, соизмеримые с силами, требующимися для осуществления пластической деформации. Особенно это заметно при переходах с малыми деформациями, например в последних калибровочных переходах, в которых сила волочения для преодоления упругих деформаций может составлять до 50—70 % от общей силы волочения. Поэтому учет напряжений, возникающих на границе упругой и пластической зон, необходим.


Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Информация

Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 1 дней со дня публикации.