Активные силы контактного трения

В ряде технологических операций силы трения могут играть положительную роль.

На рис. 68 показана схема процесса обратного выдавливания детали типа стакан, где обозначено: V- скорость течения металла, V_м - скорость движения матрицы, Р- направление действующей силы, t_к - силы трения, s_z, s_r, s_q - напряжения в элементарном объеме. При выдавливании по схеме 68 а, где матрица неподвижна, трение на поверхности матрицы приводит к тому, что в очаге деформации имеет место схема всестороннего неравномерного сжатия.

Эта схема, повышая пластичность, увеличивает силу деформирования. Чтобы использовать трение для снижения деформирующей силы, матрице сообщают движение по направлению z со скоростью V_м > V ( схема 68 в). В этом случае встречное относительное движение металла заготовки и матрицы заменяется попутным движением. Силы трения t_к меняют знак, в очаге пластической деформации схема напряженного состояния может стать сжато-растянутой. В этом случае потребуется значительно меньшая сила деформирования, а, следовательно, повысится стойкость инструмента.

Р P

V V s _z V V V_м s_z

s_r s_r

s_q s_q

t_к t_к t_к t_к

а в

Рис.72

Активные силы трения можно использовать и при осадке цилиндрических заготовок, если между бойками и заготовкой помещать мягкие прокладки из материала с меньшим пределом текучести, чем у материала заготовки (см. рис. 69). Тогда деформация начнется с прокладок и, вытекая из зазора между инструментом и заготовкой со скоростью V_п, прокладка увлечет за собой торец заготовки и предотвратит образование бочки.

V_п V_п

t_к t_к

Рис.73

Снизить силу и предотвратить образование бочки можно также придавая вращение верхнему бойку (см. рис. 70). Тогда вектор касательного напряжения в любой точке можно разложить на радиальный и тангенциальный: t_к² = t_кr² + t_кq² .

Вредное влияние оказывает радиальное касательное напряжение t_кr, т. к. оно сдерживает радиальное течение металла.

Поэтому, увеличивая значение t_кq изменением скорости вращения бойка, можно снизить значение t_кr , оказывающего сопротивление течению металла. Это явление используется при осадке плоских поковок (типа вагонных колес) на прессах для штамповки поворачивающимся бойком.

t_к

t_кq

t_кr

Рис.74

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем учебном пособии освещены процессы пластической деформации на, так называемом, дискретном уровне. На этом уровне, когда исследователь как бы заглядывает внутрь пластически деформируемой заготовки, объясняются природа, механизм и сопутствующие пластической деформации явления. Это – физические основы пластической деформации.

Изучив эти основы, можно переходить к рассмотрению деформируемого материала, как сплошной среды. В виде сплошной среды материал описывается уравнениями механики. Из приведенного в данном учебном пособии списка литературы рассмотрение основ механики сплошной среды может быть начато с прочтения соответствующих разделов книги [ 6 ].

В целом механика сплошной среды – это обширная наука, правильно ориентироваться в которой специалист в области обработки давлением может, только изучив физические основы пластической деформации, изложенные в данном учебном пособии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Зарубин В.С., Овчинников А.Г. Природа пластической деформации: Учебное пособие по курсу «Физико-математическая теория ковки и штамповки».ч.1 / Под редакцией А.Г Овчинникова. М.: Изд-во МГТУ, 1990. 136 с.

2. Материаловедение: Учебник для вузов. / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. Под общей редакцией Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина.-

3-е изд.- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. 648 с.

3. Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов: Учебное пособие для вузов.- Изд.2-е. М.: Металлургия, 1975. 208 с.

4. Павлов. П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела: Учебное пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1985. 384 с.

5. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы

пластической деформации: Учебное пособие для студентов вузов.- М.: Металлургия,1982. 584 с.

6. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением: Учебник для вузов. Изд. 4-е. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.