Анализ схем главных деформаций дает возможность судить об изменении
физико-механических свойств металла при деформировании. В работе [48] показано,
что равномерное волокно легко получается при схеме главных деформаций с одной
положительной и двумя равными по величине отрицательными деформациями, что
характерно для схем прессования и волочения. Эти же схемы способствуют наиболее
интенсивному образованию текстуры и упрочнению.
Пластичность и сопротивление деформации металлов при обработке их давлением
зависят от схемы главных напряжений. В работе [48] дано объяснение необходимости
приложения больших усилий в начале движения металла при прессовании по сравнению
с волочением. Для прессования и волочения характерны схемы объемных напряжений,
когда на выделенный объем в очке матрицы действуют главные напряжения Оь ог, о3.
При волочении одно из главных напряжений — растягивающее (разноименная схема
напряжений), а при прессовании все три главных напряжения — сжимающие. Повышение
приложенных внешних нагрузок и удельных давлений истечения металла при
прессовании происходит исключительно вследствие изменения схемы напряженного
состояния металла в рабочем пространстве при деформации. Металл и его
механические свойства при этом остаются неизменными.
В предлагаемой конструкции трубных переходников из-за определенного зазора В
(см. рис. 8) между торцом охватывающей и буртом охватываемой заготовок при
перемещении обжимного конусного кольца в направлении стальной заготовки в зоне
соединения направление главных напряжений совмещается с направлением главных
деформаций и одно из главных напряжений (о\) является растягивающим (см. рис. 9,
а). Это позволяет считать, что начальная стадия деформации алюминиевой заготовки
аналогична деформации металла при волочении.
После выборки зазора В в зоне соединения заготовок направление главных
деформаций алюминиевой заготовки не совпадает с направлением главных напряжений
в ней (см. рис. 9,6). Поэтому далее деформация охватывающей заготовки
осуществляется аналогично деформации металла при прессовании с усилием,
превышающим усилие при волочении.
При обработке металлов давлением на поверхностях контакта деформируемого тела
с инструментом возникают нормальные и касательные (от сил внешнего трения)
напряжения. Силы внешнего тре ния, возникающие в результате смещения контактных
частиц обра батываемого металла относительно инструмента по контактной
поверхности, влияют на процессы обработки давлением. Эти смещения являются
следствием течения металла в объеме тела [49].
В настоящее время получили развитие три теории трения, которые по-разному
трактуют механизм этого процесса. Согласно молекулярной теории, получившей
наибольшее развитие в трудах Б. В Дерягина [50, 53], силу трения определяют из
уравнения равновесия как равнодействующую сил молекулярного взаимодействия и
нормального давления. Теория, объясняющая возникновение сил трений
геометрической неоднородностью соприкасающихся поверхностей^ названа
механической теорией [52, 53]. Согласно этой теории, пропорциональная
зависимость между нормальным давлением и площадью фактического контакта
обусловливает независимость коэф_-фициеита треиия от давления, степени
шероховатости поверхностей и площади. При этом коэффициент трения определяется
отношеииеМ| сопротивления срезу к пределу текучести. И. В. Крагельский [54],
и^-,чял предположение о молекулярио-механической природе тре-™«Г включающейся
в том, что в контакте двух соприкасающихся ппя нормальной нагрузкой тел
происходит механическое взаимодействие, обусловленное деформацией, и
взаимодействие атомов контак-
ТИР^Количестаешюе определение сил трения из рассмотрения молекулярных
(адгезия, налипание, молекулярное схватывание) и механических (зацепление
поверхностных неровностей, внедрение элементов одной поверхности в другую,
сдвиги) явлений или дискретной атомно-молекулярний структуры не представляется
возможным. Более реальной представляется возможность определения сил треиия из
рассмотрения деформации в приконтактных слоях трущихся тел. Поэтому при
определении сил трения важно знать степень деформации материала в прикоитактном
слое и ее зависимость от состояния контактирующих поверхностей и величины
нормального давления.
При холодной сварке трубных элементов из разнородных металлов и сплавов
стальную (титановую) заготовку и обжимное конусное кольцо можно считать
инструментом, так как они обладают значительно более высокой твердостью, чем
алюминиевый сплав, и не испытывают заметной деформации. Алюминиевая заготовка в
процессе перемещения обжимного конусного кольца пластически деформируется и в
зоне контакта с вершинами выступов стальной (титановой) заготовки «течет» по их
поверхностям. Допущение термина «инструмент» применительно к стальной
(титановой) заготовке и обжимному конусному кольцу весьма удобно, так как
становится возможным использование основных закономерностей теории и практики
обработки металлов давлением.
Силы трения при пластической деформации определяют величину и распределение
нормальных напряжений по контактной поверхности. Равнодействующая нормальных и
касательных напряжений составляет усилие, необходимое для осуществления процесса
обработки. С возникновением сил трения связана и неравномерность распределения
деформации по объему.
Характер этой неравномерности зависит также от величины и распределения
касательных напряжений. Силы трения определяют механику процессов
деформации.
Кроме того, различие в механических свойствах деформируемого металла н
инструмента очень велико. Если в зависимости от предварительного смещения сила
трения покоя изменяется от нуля до максимального значения, равного силе
статического треиия, и затем, с развитием скольжения, продолжает изменяться, то
и распределение касательных напряжений находится в соответствующей связи с
кинематическими условиями на контактной поверхности, которые связаны с
деформацией в объеме обрабатываемого тела.
Знание закона распределения нормальных и касательных напряжении на
поверхности контакта деформируемой заготовки н инструмента в процессе обработки
металлов давлением позволяет определить граничные условия, необходимые для
изучения и расчета напряженно-деформированного состояния как самой заготовки,
так и инструмента. Граничные условия задаются обычно либо в виде соотношения
между нормальными и касательными напряжениям, либо в виде закона распределения
касательных напряжений на контактной поверхности. Первые попытки формулирования
граничных условий привели к использованию закона Амонтона—Кулона, применяемого в
-.еханпке абсолютно жесткого тела [55]-
Карта
|
