Опис: Поняття про пластичну деформації. Поняття про пластичну деформації Деформацією називають процес зміни форми і розмірів металевого тіла під впливом прикладених до нього навантажень. Пластичної деформації завжди передує пружна деформація. Таким чином загальна деформація в момент дії навантаження завжди складається з пружною і пластичної деформації.
Розмір файлу: 518.58 KB
Роботу скачали: 9 чол.
Якщо ця робота Вам не підійшла внизу сторінки є список схожих робіт. Так само Ви можете скористатися кнопкою пошук
Обробка металів тиском # 150; один з найважливіших способів формоутворення деталей
1. Поняття про пластичну деформації.
2. Вплив обробки тиском на структуру і властивості металу.
1. Поняття про пластичну деформації
Деформацією називають процес зміни форми і розмірів металевого тіла під впливом прикладених до нього навантажень. Розрізняють деформацію пружну (оборотну) і пластичну (залишкову).
Пружною деформацією називають таку, при якій після зняття навантажень тіло відновлює свою первинну форму. Ця деформація супроводжується зміною відстаней між атомами в кристалічній решітці в межах її параметра.
Пластичною деформацією називають таку, при якій після зняття зовнішнього навантаження тіло не відновлює свою первісну геометричну форму і розміри. Пластична деформація супроводжується зміщенням однієї частини кристала по відношенню до іншої на відстані, значно перевищують відстані між атомами в кристалічній решітці.
Пластичної деформації завжди передує пружна деформація. Таким чином, загальна деформація в момент дії навантаження завжди складається з пружною і пластичної деформації. Пружна деформація після зняття навантаження зникає.
Пластична деформація супроводжується не тільки зміною форми і розмірів тіла. Одночасно з цим в металі з'являються внутрішні напруги, і відбувається зміна його механічних і фізико-механічних властивостей.
Подання про пружних і пластичних властивостях різних металів дають діаграми умовних (рис.1, а) і справжніх напруг і деформацій (рис. Б), побудованих за результатами даних, отриманих при випробуванні зразків на розтягнення.
У діаграмах умовних напружень по осі ординат відкладається умовне напруга. а по осі абсцис відносне подовження (рис.1 а), що визначається за формулою:
За діаграмою умовних напружень можна визначити: - межа пропорційності; - межа плинності фізично і - межа плинності умовний; - тимчасовий опір розриву.
Малюнок 1 - Діаграми умовних (а) і істинних (б) напруг і деформацій
Діаграми істинних напружень будуються в координатах - справжнє напруга - - відносне звуження площі поперечного перерізу зразка (рис. Б). Справжні напруги є сили. віднесені до площі поперечного перерізу зразка в даний момент випробування.
На діаграмі справжніх напруг точка характеризує напруга, що відповідає початку утворення шийки, а точка - напруга в момент розриву. Дотична до кривої в точці відсікає на осі ординат відрізок, близький за величиною тимчасового опору розриву, т. Е.
Справжня деформація виражається відносним звуженням% або відносним подовженням, вираженим через відносне звуження.
Крива справжніх напруг характеризує здатність матеріалу чинити опір пластичної деформації розтягуванням. Криві справжніх напруг часто називають кривими зміцнення, так як істинне напруга є межею плинності матеріалу, що одержує зміцнення при розтягуванні.
2. Вплив обробки тиском на структуру і властивості металу
Залежно від температурно-швидкісних умов деформації розрізняють холодну і гарячу деформацію.
Холодна деформація характеризується зміною форми зерен, які витягуються в напрямку найбільш інтенсивного течії металу (рис.2), при цьому змінюються механічні властивості металу.
Рисунок2 - Схема зміни мікроструктури металу при холодній деформації.
Ця зміна називають зміцненням (наклепом). Зі збільшенням деформації міцність матеріалу збільшується, а пластичність зменшується. Метал стає більш твердим, але менш пластичним. Зміцнення виникає внаслідок повороту площин ковзання, збільшення спотворень кристалічної решітки, накопичення дислокацій біля кордонів зерен. При нагріванні металу підвищується кінетична енергія атомів, збільшуються їх теплові коливання, внаслідок чого атоми отримують можливість повертатися в рівноважний стан.
Нагрівання зміцненого металу до порівняно невисоких температур - - забезпечує часткове зняття внутрішніх напружень, а отже і деяке відновлення пластичних властивостей (повернення або відпочинок # 150; Мал. в).
В результаті повернення форма і орієнтування зерен, створених деформацією, не змінюється, а кристалічна решітка відновлюється.
Повернення підвищує опір металу корозії і різко зменшує схильність до мимовільного розтріскування.
Зміни, внесені холодної деформацією в структуру і властивості матеріалу, можуть бути усунені термічною обробкою - відпал рекристалізації. В цьому випадку відбувається внутрішня перебудова, при якій за рахунок додаткової теплової енергії, що збільшує рухливість атомів, в твердому металі без фазових перетворень з безлічі центрів ростуть нові зерна, які замінять собою витягнуті, деформовані зерна. Так як в рівномірному температурному полі швидкість росту зерен, що з'являються замість деформованих, мають приблизно однакові величини в усіх напрямках (рис.3), то в процесі відпалу з'являються нові зерна замість деформуються.
Малюнок 3 - Схема зміни структури металу після холодної деформації і нагріву: а - до деформації; б - після деформації; в - після повернення; г - після рекристалізації
Явище зародження і зростання нових рівноосних зерен натомість деформованих, витягнутих, що відбувається при певних температурах, називається рекристалізацією. Для чистих металів рекристалізація починається при абсолютній температурі, рівній 0,4 абсолютної температури плавлення металу.
Рекристалізація протікає з певною швидкістю, причому час, необхідний для рекристалізації, тим менше, чим вище температура нагріву деформованої заготовки.
Формозміна заготовки при температурі вище температури рекристалізації супроводжується одночасним протіканням зміцнення і рекристалізацією.
Залежно від повноти протікання разупрочняется процесів розрізняють гарячу, неповну гарячу, неповну холодну і холод? Ву деформації.
Гарячої деформацією називається деформація, яка закінчується без зміцнення. Рекристалізація встигає пройти повністю, і метал має равноосную мікроструктуру. Гаряча деформація протікає при температурах вище температур рекристалізації (рис.4).
Неповної гарячої називається деформація, при якій рекрістал? Лизация протікає не повністю, і метал має значні залишкові напруги. Така деформація частіше буває у металів і сплавів з малою швидкістю рекристалізації.
Неповної холодної називається деформація, яка протікає без рекристалізації, але в умовах повернення. При цьому знімаються залишкові напруги, знижується опір деформації і інтенсивність зміцнення.
Малюнок 4 - Схема зміни мікроструктури металу при гарячій деформації
Холодної деформацією називається деформація, при якій рекристалізація і повернення повністю відсутні і метал має всі ознаки зміцнення.
При додатку до не нагрітий металу деформуючого зусилля первинні кристали литої структури дробляться. повертаються і витягуються в напрямку найбільшої позитивної деформації. Одночасно витягуються і домішки, розташовані на межі. У той час як під впливом гарячої обробки і протікають одне? Тимчасово процесів рекристалізації первинні зерна перетворюються в равноосную структуру, домішки, залишаються витягнутими в напрямку течії металу, утворюючи волокно, волокнисту структуру.
Волокно утворюється в напрямку позитивної деформації, причому вона повинна бути значною. Наявність волокна обумовлює анізотропію механічних властивостей. Волокнистість виявляє найбільшу різницю механічних властивостей у зразків, вирізаних вздовж і поперек волокна, тобто під кутом 90 °. Особливо значно отли? Чаются характеристики ударної в'язкості, дещо менше характе? Ристики пластичності. Ударна в'язкість у поздовжніх зразків може бути більше в 5 8 разів, ніж у поперечних.
Гаряче штампування, що включає обробку тиском і термічес? Дещо вплив на деформується заготовку, здійснює надання необхідних форми і розмірів і отримання оптимальної структури металу при мінімальних залишкових напругах.
В процесі нагрівання спостерігається значне падіння міцності металу і підвищення його пластичності. Під пластичністю розумі? Ється властивість, що виявляється у незворотному зміні форми і раз? Мерів навантаженого тіла, супроводжуваному структурними змінами без порушення цілісності.
Більшість металевих монокристалів має високу пластичність при кімнатній температурі. Основними причинами малої пластичності полікристалів є: різнорідність зерен по ве? Личині, механічними властивостями і хімічним складом, несприятлива орієнтування зерен і недостатня міцність їх кордонів.
Температура є одним з найважливіших факторів, що визначають фізико-хімічний стан речовини. Підвищення температури зазвичай сприяє збільшенню пластичності. З підвищенням температури збільшується енергія теплового руху атомів, і створюються умови для одночасного дії найбільш ефективних механізмів пластичної деформації з найбільшим розвитком дифузійних про? Процесів, збільшуються можливості протікання разупрочняется процесів, що ведуть до заліковування порушень і дефектів, створюваних механізмами пластичності.
При гарячої деформації опір деформації приблизно в 10 разів менше, ніж при холодній, тому її застосовують для важко деформуються матеріалів, для великих деталей, так як потрібна менша потужність обладнання. Так як при гарячій деформації пластичність металу вище, ніж при холодній, то її використовують для отримання деталей з малопластичних важко деформуються металів і сплавів. Недоліком гарячої деформації є поява на поверхні заготовок і деталей окалини, що погіршує якість поверхні і точність одержуваних розмірів.
Холодна деформація без нагріву заготовки дозволяє отримати деталь більшої точності і кращої якості поверхонь в порівнянні з обробкою тиском при досить високих температурах. Холодне штампування дозволяє скоротити тривалість технологічного циклу, полегшує використання засобів механізації та автоматизації і підвищує продуктивність праці.
Інші схожі роботи, які можуть вас зацікавити.
Для безпечної експлуатації систем, що працюють під тиском, існує комплекс профілактичних заходів у вигляді вимог Держгіртехнагляду до матеріалів, конструкцій судин, розрахунками, технічним оглядам посудин (внутрішній ремонт і гідравлічні випробування).