Закономерности обработки давлением. Характеристики деформаций
Процессам обработки металлов давлением присущи определенные закономерности.
Закон постоянства объема. Пластическая деформация практически не влияет на плотность металла, поэтому действует закон постоянства объема: объем тела при его пластической деформации остается неизменным:
где:
– высота;
– ширина;
– длина – размеры тела до деформации;
– высота;
– ширина;
– высота – размеры тела после деформации.
Закон применяется для расчетов объема и размеров исходной заготовки, необходимой для получения поковки с заданными размерами, а также переходов и изменения размеров заготовки в процессе деформирования.
Закон подобия. При осуществлении в одинаковых условиях одних и тех же процессов пластического деформирования геометрически подобных тел из одинакового материала отношение усилий деформирования равно квадрату, а отношение затраченных работ – кубу отношений соответствующих линейных размеров. Этот закон, основанный на принципе моделирования, используется для приближенного определения усилий деформирования и затрачиваемой работы.
Закон наименьшего сопротивления. В случае возможности перемещения точек деформируемого тела в различных направлениях, каждая точка перемещается в направлении наименьшего сопротивления.
Закон позволяет учесть предпочтительное направление течения металла, определить, какая часть полости штампа заполнится быстрее, какие размеры и форму будет иметь поперечное сечение заготовки в результате ее обработки давлением.
По этому закону, при наличии трения на контактной поверхности, заготовка прямоугольного сечения при осадке будет приобретать округлую форму, имеющую наименьший периметр при данной площади.
В этом случае направлением наименьшего сопротивления является кратчайшая нормаль к периметру сечения.
Деформацию принято оценивать следующими величинами.
1. Абсолютные деформации:
– обжатие;
– уширение;
– удлинение.
2. Относительные деформации:
или – относительное обжатие или относительная высотная деформация;
или – относительное уширение или относительная поперечная деформация;
или – относительное удлинение или относительная продольная деформация.
3. Коэффициент, определяющий изменение длины обрабатываемого изделия – . Его называют вытяжкой или коэффициентом вытяжки.
Согласно закону постоянства объема (где: – площадь поперечного сечения до деформации, – площадь поперечного сечения после деформации).
Скорость деформации – изменение относительной деформации в единицу времени:
,
где: – степень деформации; – время.
Скорость деформации следует отличать от скорости движения деформирующего инструмента и скорости течения металла при деформации. Диапазон скоростей деформации составляет 10 –1 … 10 3 , с –1.