Файл: Колпашников А.И. Гидропрессование металлов.pdf

Г л а в а I

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ ПРЕССОВАНИЯ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ

При прессовании металл заготовки выдавливается из замкнутой полоски контейнера через очко матрицы.

Рассмотрим напряжеш-ю-деформировапное состояние металла при прессовании (рис. 1) [10]. Центральные слои металлической заготовки ориентированы над отвер­

р а сп ределения и апр яжений ясно, что основным видом напряженного состояния прес­

суемого металла является неравномерное всестороннее сжатие, а деформации удлинения в основном пассивные, так как удлинения происходят главным образом за счет превышения поперечных сжимающих сил над продольны­ ми сжимающими без участия растягивающих сил [10]. Благодаря осевой симметрии процесса радиальные и ок­ ружные сжимающие напряжения и деформации укороче­

и разложим на сумму двух тензоров. Составляющим од­ ного из них возьмем гидростатическое давление сгСр

Учитывая, что для прессования сгср < 0 , можно сказать, что тело под действием шарового тензора находится в ус­ ловиях всестороннего равномерного сжатия. Например, тело помещено в сосуд высокого давления и со всех сто­ рон на него равномерно давит жидкость. Каким бы вы­ соким ни было давление жидкости, оно не может приве­ сти к остаточному формоизменению тела, т. е. составлен­ ный шаровой тензор вызывает только упругие деформа­ ции уменьшения объема. Однако известно о процессе аллотропического превращения графита в алмаз, где ша­ ровой тензор 0С р~ЮО тыс. ат в сочетании с температу­ рой Т= 1500-^2000° С вызывает изменение формы за счет перестроения кристаллической решетки в сторону более плотноупакованной [12].

Вычитая из тензора напряжений шаровой тензор, получим девиатор напряжений, от которого зависит из­ менение формы:

Такое разложение справедливо для любого способа об­ работки металлов давлением, однако при прессовании шаровой тензор имеет максимальную величину (при прочих равных условиях). Это обстоятельство позволяет

І0

При прессовании более полно использовать ресурс пла­ стичности металлов. Кроме того, при прессовании мы мо­ жем искусственно повысить шаровой тензор, прессуя с противодавлением [13, 14] (рис. 2). Для выдавливания необходимо, чтобы

рв — давление выдавливания.

Высокий уровень гидростатических давлений, созда­ ваемый в процессах прессования, составляет важнейшее его преимущество по сравнению с другими способами об­

деформируемым металлом' и прессовым инструментом. Силы контактного трения искажают основную схему па- пряженно-деформпроваппого состояния.

Внутренние слои металла движутся быстрее пери­ ферийных, так как последние заторможены силами тре­ ния и, кроме того, вынуждены проходить больший путь в очаге деформации. В результате появляются дополни­ тельные напряжения: в периферийных слоях — растяги­ вающие, так как каждый внутренний слой, двигаясь бы­

слой сдерживает движение соседнего внутреннего. Та­ ким образом, возникает зона наружных слоев с дополни­

Контактное трение в процессе прессования увеличивает неравномерность деформации. Неравномерность дефор­ мации при прессовании определяется изгибом ранее пря­ мых поперечных линий координатной сетки или различием ранее одинаковых деформированных состояний от­ дельных элементарных объемов прессуемого метал­ ла [10].

Каковы же последствия неравномерности напряжен­ ного и деформированного состояний? Дополнительные растягивающие напряжения, перекрывая основные сжи­ мающие, приводят к появлению рабочих растягивающих напряжений. Как известно, растягивающие напряже­ ния активизируют межкристаллитный механизм дефор­ мации, при достаточном развитии которого наступает разрушение металла. На поверхности прессизделий появ­ ляется характерный дефект — «ерш». Именно поэтому приходится ограничивать скорости истечения трудноде-

ниобий, высоколегированные жаропрочные сплавы на ни­ келевой основе: ЖС6-КП, ЭП-109, ЭП-202 и др.

Неравномерность деформаций приводит к анизотро­ пии механических свойств по длине и сечению прессизде­ лий, к формированию неравномерной структуры. Хорошо