» » Влияние механической схемы деформации на усилие деформирования и пластичность
21.12.2014

Пластичность зависит от свойств вещества, температуры, скорости деформации, механической схемы деформации,
При использовании уравнения пластичности нужно учитывать не только величину главных напряжений, но и их знак.
При одноименных схемах напряженного состояния (всестороннее растяжение или всестороннее сжатие) уравнение пластичности имеет вид
σ1-σ3=βσт,

при разноименных схемах напряженного состояния
σ1+σ3=βσт.

В первом случае усилие деформации σ1=βσт+σ3, во втором - σ1=βσт-σ3.
Таким образом, при одноименной схеме напряженного состояния усилие деформации требуется больше, при разноименной - меньше.
Пластичность - способность тела остаточно изменять свою форму без разрушения. Чем выше степень деформации тела до появления первых признаков разрушения, тем выше его пластичность.
Механическая схема деформации может повысить или понизить природную пластичность деформируемого тела.
Так как разрушение тела происходит путем отрыва в результате достижения нормальными напряжениями критического значения, то можно установить, что наибольшая пластичность металла получается при схеме напряженного состояния всестороннего неравномерного сжатия, когда вероятность отрыва мала.
Это можно проиллюстрировать методом сопоставления показателей пластичности металла (α1) по С.И. Губкину
Влияние механической схемы деформации на усилие деформирования и пластичность

где σмах - максимальное по абсолютной величине главное напряжение.
Чем больше α1, тем пластичнее металл.
По диаграмме пределов изменения α1 для различных схем главных напряжений можно записать:
- для одноосного растяжения α1=1/3;
- для трехмерного сжатия α1=5/6.
То есть при переходе от схемы деформации одноосного растяжения к схеме трехмерного сжатия теоретически можно увеличить пластичность в 2,5 раза.
На пластичность оказывает влияние не только схема главных напряжений, но и их абсолютная величина, которая характеризуется средним или гидростатическим давлением
Влияние механической схемы деформации на усилие деформирования и пластичность

Чем больше величина среднего давления сжатия, тем выше пластичность. При этом металл уплотняется и всевозможные нарушения сплошности ликвидируются. Влияние высокого гидростатического давления на повышение пластичности экспериментально доказал Карман, получив 9% остаточной деформации таких хрупких материалов, как мрамор и песчаник. Позднее М.В. Растегаевым была получена деформация мрамора 78%.
Итак, пластичность зависит не только от свойств металла, но и от механической схемы деформации. Поэтому пластичность - не свойство металла, а его состояние. Хрупкий по природе металл можно привести в пластическое состояние при надлежащей механической схеме деформации и наоборот.
При разработке технологических процессов ОМД следует стремиться к созданию условий, обеспечивающих достаточную пластичность металла при наименьших усилиях.
Самую высокую пластичность обеспечивает схема всестороннего неравномерного сжатия.
Схема всестороннего растяжения характеризуется низкой пластичностью и требует больших усилий. На практике ее не применяют, но она может возникнуть при обработке давлением в отдельных частях деформируемого тела.
При разноименных схемах напряженно-деформированного состояния требуются усилия, пониженные по сравнению с одноименными. Пластичность находится между показателями пластичности схем всестороннего сжатия и всестороннего растяжения.
Влияние механической схемы деформации на усилие деформирования и пластичность

Из таблицы видно, что пластичность зависит не только от схемы напряженного состояния, но и от схемы деформированного ее стояния.
Труднодеформируемые стали обрабатывают путем прессования.
Влияние механической схемы деформации на усилие деформирования и пластичность

На практике для увеличения пластичности стараются всячески избегать появления растягивающих напряжений в деформируемом металле: подбирают специальные режимы обжатий (теория прокатки), разрабатывают системы калибровок (технология прокатки). Разработан способ уменьшения растягивающих напряжений путем деформации в замкнутом контуре («рубашке»).
Влияние механической схемы деформации на усилие деформирования и пластичность

Для увеличения глубины проникновения деформации поверхность металла захолаживают, при этом как бы увеличивается площадь поверхности инструмента (бойка или валка), увеличивается соотношение длины очага деформации (4) к его высоте.
Чем больше lк, тем глубже проникает деформация к центру металла по толщине, а следовательно, там не возникают растягивающие напряжения, но!, возникает схема, аналогичная прокатке биметалла.
Влияние механической схемы деформации на усилие деформирования и пластичность

Универсальным способом повышения гидростатического давления, а следовательно, и пластичности, при любой схеме деформации является метод обработки в жидкостях высокого давления. Высокое давление уменьшает растягивающие напряжения, подавляет процесс зарождения трещин.
Жидкость в качестве инструмента применяют при гидростатическом прессовании - гидроэкструзии (давление жидкости составляет - 10-50 тыс. атм,). В процессе гидроэкструзии удается не только деформировать очень хрупкие металлы и сплавы, но и получать в таких металлах, как молибден, пластические свойства как наследственные.