Обработка металлов давлением

ОМД основана на пластичности металлов, т.е. на их способности изменять форму без разрушения, под действием приложенных сил. Такая обработка приемлема для пластичных сплавов и не годится для хрупких. Наиболее пластичен свинец, который можно обрабатывать при комнатной температуре. Пластичность стали и других железо- содержащих сплавов в холодном состоянии ограниченно. Тогда как при нагреве их пластичность растет, как и способность к деформированию. Сплавы марганца и чугун не пластичны даже при нагреве и остаются хрупкими вплоть до расплавления. Они не могут обрабатываться давлением. Основными видами обработки давлением являются прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка. В основе всех способов обработки давлением лежит процесс пластической деформации, при котором изменяется форма без изменения массы. Все расчеты , формы и размеры тела основаны на законе постоянства объема. Объем тела до и после деформации остаются постоянными. B₁=B₂=const.

Изменение формы тела может происходить в трех направлениях, причем каждая точка стремится в том направлении в котором создается наименьшее сопротивление ее перемещений. Это положение называется законом перемещения. В случае возможности свободного формоизменения в различных направлениях наибольшая деформация происходит в том направлении в котором происходит наименьшее сопротивление всему перемещению. При прокатке в двух волках с поперечными насечками (рис. 1, а). течение металла вдоль оси прокатки сдерживается при круговых насечках (рис.1, б). металл увеличится в поперечном направлении. Правила наименьшего периметра при осаживании: 1) превращение или любого другого образца при его осаживании в круговое (рис. 2). Любой процесс обработки давлением характеризуется очагом деформации и коэффициентом деформации. Рассмотрим поведение металла при продольной прокатке между двумя волками. На рис. 3 показан очаг деформации при прокатке. Разность высоты прокатываемой заготовки до и после прокатки представляет собой величину произведенной деформации и называют линейным или абсолютным обжатием. Δh=h₀-h₁. Отношение величины Δh к первоначальной высоте сечения (h₀) называется относительным обжатием и выражается в %. Разность ширины сечений прокатываемого металла до и после прокатки называется уширением Δb=b₁-b₀.

Металл при прокатке подвергается деформации не по всей длине а на некотором участке, который по мере вращения волков перемещается по прокатываемому металлу. Этот участок называется колесом деформации и определяется другой ab, по которой валок соприкасается с прокатываемым металлом. Дуга ab называется дугой захвата. Угол α образованный двумя радиусами, проведенными из центра волка в точке a и b углом захвата. Тогда .

Cosα=1 - .

Длина дуги захвата lg=2ΠR . При малых углах захвата до 20⁰ дуга может приравниваться к хорде, тогда ее длина АВ=, определим основные коэффициенты, характеризующие деформацию металла по высоте, ширине и длине, а также связь между ними. За счет производимого волками уменьшения высоты, т.е. сжатия , длина металла в виду постоянства его объема будет увеличиваться. Отношение длины l₁ которую будет иметь металл после выхода из волков к первоначальной длине l₀ называется вытяжкой λ (λ= ), т.к. при прокатке l₁> l₀ то λ>1. Практически за один проход λ=1,1….1,6. Для особо пластичных металлов может доходить до 3-х.

По высоте полоса тоже может менять свои размеры, обозначен коэффициент деформации по высоте или коэффициент уменьшения высоты (рис. 3), а коэффициент деформации по ширине β= = , определим взаимосвязь этих коэффициентов деформации, V₀=V₁=h₀b₀l₀=h₁b₁l₁. Обозначим площади поперечного сечения полосы до прокатки F₀=h₀b₀, F₁=h₁b₁- после прокатки. Тогда площадь F₀l₀=F₁l_1; =, следовательно, сечения обратно пропорционально длинам h₀b₀l₀=h₁b₁l_1. ;

Из последнего выражения можно выписать соотношение всех коэффициентов между собой λ=.