Файл: Чашников Д.И. Деформируемость судостроительных сталей при обработке давлением.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.07.2024
Просмотров: 112
Скачиваний: 1
тельное сужение при разрыве более 50%, разрушения при изгибе до полного соприкосновения сторон не наблюдаются [4]. При изгибе на растянутой (выпуклой) стороне образца возникают трещины, момент разрушения фиксируется визуально. Считают, что деформа ция металла на поверхности изгибаемого образца протекает моно тонно. При значительных деформациях йзгиба существует простая зависимость между толщиной b изгибаемого образца, радиусом изгиба г и относительным сужением при растяжении ф [4]:
w 2 (г + Ь)
Сжатие цилиндрических образцов плоскими бойками является одним из самых простых методов определения пластичности при сравнительно мягкой схеме нагружения. Разрушение обычно воз никает на боковой поверхности образцов, где в реальных условиях напряженно-деформированное состояние не остается постоянным. Трение вызывает бочкообразование, и поверхностные слои претер певают немонотонную деформацию. Даже самые тщательные меры не в состоянии исключить силы трения на торцах осаживаемых образцов и, что самое неприятное, нет возможности стабилизиро вать величину этих сил. Последнее обстоятельство не позволяет произ водить количественное сопоставление данных результатов испытаний на сжатие, полученных разными авторами, ввиду ихзначительного разброса и некоторой неопределенности.
Лабораторный метод испытаний на сжатие цилиндрических образцов является частным случаем определения деформируемости методом осадки крешеров, имитирующим более полно режим ковки
впроизводственных условиях. Об этом методе более подробно будет сказано в дальнейшем.
Кгруппе методов испытаний, имитирующих условия деформации
вреальных производственных процессах обработки давлением, относится целый ряд широко применяемых методов определения
деформируемости, о важнейших из которых следует сказать не сколько более подробно.
Осадка на прессах или молотах круглых цилиндрических кре шеров с продольными надрезами близка к процессам прессовой и молотовой ковки реального металла (надрезы имитируют неиз бежно существующие дефекты [3]). Разновидностью данного метода является осадка крешеров не в торец, а по боковой поверхности; этот метод дает более низкие значения показателей степени дефор мации, соответствующей появлению первой трещины.
Д. И. Бережковским предложен метод обжима мелких лабора торных слитков между наклонными плитами (осадка по боковой поверхности слитка на клин). Ковкость, по его рекомендации, определяется как отношение степени деформации в момент появле ния первой трещины к удельному давлению осадки. К недостаткам этого метода следует отнести повышенный по сравнению со спосо бом осадки крешеров расход металла. В случае осадки производ ственных крупных слитков с последующей их перековкой и исполь
/
зованием металла потребуется оборудование большой мощности, что, видимо, вряд ли' оправдано.
Ю. М. Чижиков по аналогии с методом прокатки на клин реко мендует метод ковки на клин для предприятий, не имеющих прокат ного оборудования. Ковку образца производят поперек плоских бойков. Регулируя частоту ударов, после ковки получают образцы с продольным клиновидным сечением. О пластичности металла судят по состоянию боковых кромок, фиксируя минимальную дефор мацию, соответствующую появлению трещин. И. М. Павлов и В. М. Жаров предлагают использовать осадку также для изучения рекристаллизационных процессов и построения истинных диаграмм рекристаллизации.
С. А. Скородумов [46], исследуя по методу Бережковского дефор мируемость хромоникелевой стали (лабораторные слитки массой 12 кг, геометрически подобные крупным кузнечным слиткам), пред ложил наносить специальные надрезы на боковой поверхности осаживаемых слитков. Сопоставляя данные осадки и результаты высокотемпературных испытаний на разрыв образцов, вырезанных из зоны столбчатых кристаллов, С. А. Скородумов установил высо кую сходимость результатов определения показателей предельной пластичности по обоим методам. Аналогичные выводы сделаны в работе [37 ].
Разновидностью метода испытаний на осадку является метод, который предложил П. Ф. Томасон.
Этот метод основан на том, что при осадке на определенную степень возможно единственное критическое значение глубины предварительно нанесенной риски, приводящее к образованию тре щины. С увеличением глубины риски выше критического значения трещина увеличивается, а если глубина риски меньше критической, образования трещины не происходит. Испытанию подвергаются цилиндрические образцы, имеющие на боковой поверхности четыре продольные риски. Образцы осаживаются дважды до заданной сте пени деформации (обычно суммарная степень деформаций прини мается равной 70%).
Все недостатки метода, отмеченные при испытаниях на сжатие, полностью подтверждаются и при испытаниях на осадку, причем в связи с большими размерами образцов и массой инструмента по являются дополнительные трудности в стабилизации температуры на торцах осаживаемых образцов и соответственно условий трения при испытаниях. Предложенный способ конических и кольцевых выточек на торцах образцов для помещения смазки значительно усложняет процесс испытаний на осадку; эти усложнения не компен сируются определенными достижениями в области стабилизации условий трения при деформации образцов.
Близким к методу испытаний на осадку крешеров является метод испытаний на осадку клиновых образцов параллельными пли тами.
В настоящее время в связи с развитием процессов. высокоско ростного и импульсного формоизменения получают все большее
96-
распространение высокоскоростные испытания на осадку при низ ких и повышенных температурах.
Единой методики проведения высокоскоростных испытаний пока нет, различные исследователи пользуются нестандартным оборудо ванием, испытывают образцы разных размеров по своим методикам стабилизации скоростных и температурных параметров. Однако широкое развитие работ в этом направлении позволяет считать, что создание единой методики высокоскоростных испытаний на
осадку — дело |
нескольких ближайших |
лет. |
одной из |
||
• Для |
установления |
деформируемости |
материала при |
||
самых |
жестких |
схем |
обработки давлением — прошивке |
в станах |
|
косой прокатки — используется метод испытаний на прошиваемость круглых цилиндрических или конических образцов [12, 30, 42]. Общее признание получил метод испытаний на прошиваемость пу тем прокатки конических образцов. За критерий прошиваемости принимается критическое обжатие (бкр), определяемое по результа там косой прокатки при повышенных температурах на лабораторных прошивных станах. Критическое обжатие представляет собой мини мальную степень деформации, при которой начинается разрушение центральной зоны образца (вскрытие полости) при косой прокатке.
Большое число испытаний, проведенных для стали различных марок при различных, режимах прошивки, в сопоставлении с произ водственным опытом показало хорошую сходимость результатов, надежность и достаточную точность этого метода лабораторных испытаний на прошиваемость, имитирующих условия процесса прошивки. Получаемые значения бкр позволяют выбрать темпера турный интервал деформации при прошивке и установить оптималь ные параметры настройки стана, обеспечивающие нормальное тече ние процесса прошивки (без вскрытия полости до встречи с носком оправки).
Следует, однако, отметить, что метод испытаний , на прошивае мость связан с затратами большого количества металла и требует выполнения трудоемких операций осевой разрезки и фрезерования прокатанных образцов для установления наличия центральной
полости и расчета критического обжатия
деления этой величины по специальной номограмме. В работе [30] сделана попытка отыскать корреляционную связь между результа тами испытаний на прошиваемость и полученным при испытаниях на разрыв относительным сужением. Первые сравнительные каче ственные данные исследований в этом направлении показали обна деживающие результаты.
Деформируемость металлов при листовой штамповке наиболее близко можно оценить с помощью метода испытаний на вытяжку по Эриксену. При испытаниях по Эриксену металл находится в со стоянии трехмерного растяжения («многоосное растяжение»), что весьма близко имитирует его способность к глубокой вытяжке. Сущность метода состоит в вытягивании из диска листового металла е. помощью жесткого пуансона полусферических, ■конических или
7 |
д . И. Чашников |
97 |
эллиптических проб. Деформирование производится до достижения предельного состояния — появления видимых трещин, которые возникают раньше, чем произойдет полное разрушение (разрыв). При проведении испытаний можно определять равномерность распре деления деформации путем измерения предварительно нанесенной сетки, а также исследовать влияние различных смазок на пласти ческое поведение, деформируемого материала.
На основании анализа данных исследований материалов методами испытаний на разрыв и вытяжку по Эриксену рядом авторов уста новлено, что в большинстве случаев пластические характеристики, определяемые при простом растяжении, связаны функциональной зависимостью со способностью к вытяжке, полученной при испыта ниях по Эриксену. Деформируемость в этом случае можно оценить по относительному сужению при растяжении.
Условиям производственных процессов продольной прокатки наиболее близко соответствует метод лабораторных испытаний путем прокатки на клин или прокатки клиновых образцов [61].
В работе [41 ] представлена таблица сравнительной оценки раз личных методов определения пластичности металлов, из которой следует, что метод испытания путем прокатки на клин учитывает наибольшее число факторов и что результаты, полученные этим
методом, в |
наибольшей степени отвечают условиям деформации |
||
металла на производственных станах. |
В работе [62] дается балль |
||
ная оценка |
ряда методов (оценка |
пластичности |
непосредственно |
в производственной прокатке— 100 баллов). По |
степени близости |
||
к производственным условиям рассмотренные методы определения пластических свойств металла при горячей обработке давлением распределятся следующим образом (в баллах):
Прокатка на к л и н ................................ |
65 |
Осадка ......................................................... |
52 |
К р у ч е н и е .................................................... |
30 |
И з г и б ............................................................. |
20 |
Р а ст я ж ен и е ................................................ |
20 |
Критерием оценки предельной пластичности при клиновых испытаниях (холодные и горячие) служит момент появления на боковых кромках трещин, видимых невооруженным глазом. Для фиксации степени деформации на одной из боковых сторон образца делают специальные надрезы, которые, одновременно являясь искус ственными концентраторами напряжений, позволяют оценить влия ние концентратора напряжений на пластичность в сравнении с пла стичностью противоположной гладкой стороны. С точки зрения фик сации степени деформации, соответствующей возникновению первой трещины, надрезы не обязательны, так как эту степень деформации можно точно определить исходя из убловия постоянства объема клино вого образца в процессе деформации. В случае прокатки клиновых образцов на полосу можно исследовать влияние фактора дробности деформации на предельную пластичность, определить структуру материалов в зависимости от степени деформации и' температуры прокатки. При всех положительных качествах метод оценки пластич-
ности путем прокатки клиновых образцов требует большого коли чества металла, достаточно сложен и трудоемок.
Начиная с 1962 г. автором проводились широкие исследования пластичности и деформируемости стали в условиях холодной про катки путем испытания материалов на растяжение и прокатываемость
Рис. 29. Поля рассеивания экспериментальных данных, линии регрессии и аналитические зависимости 6пр от показателя исход ной пластичности (испытания клиновых образцов); температура испытаний 20° С.
Сталь |
1 — дробная деформация |
Ь |
= 68,15 + |
0,284111 |
||
1Х18Н22В2Т2 |
2 — разовая деформация |
Ьпр = 58 + 0,370 1|) |
||||
Сталь 1X13 |
1 —дробная |
деформация |
b |
= 29.9 + |
0,89і|) |
|
2 — разовая |
деформация |
ftnp = 14,66 + |
1,06іі> |
|||
|
||||||
Сталь |
1—дробная деформация |
О |
= 45,7+ 0,560i|i |
|||
12ХМСФБ |
2 — разовая деформация |
Ьпр=36,13 + 0,632 t |
||||
клиновых образцов [53, 54, 57]. Результаты этих исследований свидетельствуют о прямой пропорциональной зависимости 'между относительным сужением и предельной пластичностью при холод ной прокатке клиновых образцов в лабораторных условиях, а также листов и ленты — в производственных условиях. Указанные зави симости были обнаружены во всем практическом интервале пласти ческого состояния обычных технических сталей и сплавов трех важнейших классов: аустенитного, перлитного и ферритно-мартен ситного (рис. 29). К аналогичным выводам пришли Гессенберг
7* |
99 |