Файл: Чашников Д.И. Деформируемость судостроительных сталей при обработке давлением.pdf

и Боурн, которые установили, что относительное сужение ф прямо пропорционально обжатию при холодной прокатке до растрескива­ ния кромок. Ленхейм доказал, что эта зависимость справедлива для любого металлического материала в широком интервале пла­ стичности.

Доказательств о наличии такой же зависимости при горячей деформации в настоящее время нет, хотя первые попытки сопоста­ вления данных, произведенные автором, позволяют сделать вывод о необходимости и целесообразности проведения экспериментальных работ в этом направлении.

Для установления значения предельной пластичности примени­ тельно к условиям периодической прокатки трубных изделий в круг­ лом калибре (реальный процесс холодной пилигримовой прокатки труб) используют имитирующий этот процесс метод испытаний на прокатываемость [55]. Критерием предельной пластичности является степень деформации, соответствующая началу растрескивания кон­ цов труб при холодной прокатке на лабораторном стане, произво­ димой с минимальной величиной подачи.

Испытания на прокатываемость позволяют получать значения предельной пластичности исследуемых материалов в условиях, весьма близких к реальному процессу холодной прокатки труб на станах ХПТ. Специфика этих испытаний не позволяет точно опре­ делить предельную пластичность, и последняя получается в поле допусков как средняя величина между минимальным (bnPmln) и

максимальным (^ПрП1;1Х) значениями. При этом за минимальную

предельную степень деформации принимается последнее значение степени деформации, когда растрескивания концов труб не наблю­ дается, а за максимальную —• ближайшая к максимальной достиг­ нутая степень деформации, когда на концах труб возникли трещины.

Метод испытаний на прокатываемость труб весьма трудоемок и сложен, требует большого количества металла для изготовления трубных образцов и значительных затрат времени на проведение испытаний.

Автором была установлена корреляционная линейная зависи­ мость между величинами предельной пластичности стали, получен­ ными по результатам испытаний на прокатываемость в круглом периодическом калибре в области температур холодной прокатки, и относительным сужением при испытаниях на разрыв при нормаль­ ной температуре. Эти зависимости имеют вид:

Ьпр = 0,930ф + 8,450; Ьпр = 0,930ф .+ 8,900

(сталь аустенитного класса марки 1Х18Н22В2Т2 и сталь марки ЭИ827 соответственно); Ьпр = 0,184ф + 64,720 (сталь перлитного класса марки 12ХМСФБ); Ьпр = 1,025ф + 5,000 (сталь ферритно­ мартенситного класса марки 1X13) (рис. 30).

В работе [55] автором предложена методика унификации оценки деформируемости при холодной прокатке изделий листового и труб­ ного сортамента.

100

На основании анализа результатов испытаний деформируемости сталей четырех классов в условиях, соответствующих двум реальным процессам обработки давлением: холодной прокатке листов и холод­ ной пилигримовой прокатке труб, установлена корреляционная

Рис. 30. Поля рассеивания экспериментальных данных, линии регрес­ сии и аналитические выражения зависимостей от показателя исходной пластичности (испытания трубных образцов).

связь между показателями деформируемости. Показана возможность оценки предельной степени деформации (Ьпр) обоих процессов по результатам одного метода испытаний — прокатки клиновых образ­ цов. Определены коэффициенты Ст. к и* С'т.к для расчета предельной степени деформации в условиях холодной пилигримовой прокатки труб, по результатам клиновых испытаний. Выведены расчетные зависимости значений указанных коэффициентов от показателя исходной пластичности материала (ф) при испытаниях на растяжение'

101

bпр.«— предельная степень деформации, полученная по результатам холодной прокатки клиновых образцов; р. д. н. — разовая деформа­ ция клинового образца с искусственным надрезом, а д. д. н. — дроб­ ная деформация (приблизительно 10 проходов) образца с надрезом.

По мнению автора, предложенную методику унификации оценки деформируемости можно рекомендовать после экспериментальной проверки для определения деформируемости металла в условиях горячей пилигримовой прокатки труб. Сущность экспериментальной проверки должна состоять в сопоставлении результатов горячей прокатки клиновых образцов и данных, определяющих предельную деформируемость металла в условиях реального процесса пилигри­ мовой прокатки при соответствующих температурах.

Часто в процессе освоения технологии металлургического произ­ водства из новых марок сталей и сплавов изделий требуемого сорта­ мента (листы, профили, трубы и т. д.) проводятся исследования деформируемости непосредственно на натурных полуфабрикатах (изго­ товляют в промышленных условиях опытные партии). Нет необхо­ димости говорить о трудоемкости, больших затратах средств и вре­ мени на выполнение этих работ. Кроме того, использование непо­ средственно производственного оборудования на проведение экспе­ риментов фактически означает его простой для валового производства освоенной продукции. Единственной рекомендацией, дающей воз­ можность отказаться от экспериментов в производственных усло­ виях, является проведение комплекса лабораторных испытаний, позволяющих получить все необходимые характеристики подлежа­ щего освоению в производстве металла в виде полуфабрикатов тре­ буемого сортамента. Эта комплексная методика лабораторных испы­ таний должна давать возможность максимального приближения к реальным условиям производственных процессов, чтобы по резуль­ татам лабораторных исследований можно было создавать надежный маршрут и обоснованно назначать технологические режимы обра­ ботки.

102

Разработанный на основании результатов лабораторных испыта­ ний технологический режим должен быть проверен в производствен­ ных условиях, причем необходимо стремиться свести к минимуму его последующие корректировки, потребовавшиеся . в процессе

. экспериментального материала позволит в дальнейшем уменьшить объем лабораторных испытаний вследствие разработки надежных теоретических расчетных методов установления показателей дефор-

. мируемости материала в зависимости от всех ее определяющих факторов.

§ 16

ВЫБОР УНИВЕРСАЛЬНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПЛАСТИЧНОСТИ

Из приведенного в предыдущем параграфе обзора методов опре­ деления пластичности и деформируемости следует, что в настоящее время еще не найден какой-либо обобщающий, «универсальный», показатель пластичности, который можно было бы определить одним из простых методов и применять для качественной и количественной оценки деформируемости при любой реальной схеме формоизмене­ ния [23]. Наличие взаимной связи большинства показателей .пла­ стичности и деформируемости, определенных различными методами (начиная от методов определения сложных комплексных показате­ лей до методов испытаний, имитирующих условия различных про­ цессов обработки давлением), с показателем пластичности при разрыве

.неявляется, но нашему мнению, случайным. Несмотря на то, что эта связь имеет различную степень проявления (от косвенного ис­ пользования показателей пластичности при разрыве в выражениях для определения сложных комплексных показателей пластичности до наличия прямой пропорциональной зависимости между пре­ дельной пластичностью при холодной прокатке и значениями отно­ сительного сужения при разрывных испытаниях) физическая при­ рода процесса разрушения, вызываемого действием растягивающих напряжений, является объективным подтверждением необходимости существования взаимосвязи между показателем деформируемости при любой схеме объемного напряженного состояния (различные процессы обработки давлением) и показателем пластичности при испытаниях на разрыв.

Иными словами, при любой выбранной схеме нагружения интен­ сивность развития процессов разрушения оказывается пропорцио­ нальной характеристике повреждаемости материала при одноосном растяжении [26]. И. Шей подчеркивает, что причиной разрушения металлов в процессах обработки давлением являются вторичные растягивающие напряжения. Этот термин введен Зибелем, который определил вторичные растягивающие напряжения как растягиваю­ щие напряжения, возникающие дополнительно при деформировании

сжатием. В связи с этим Шей считает, что испытания на растяжение дают весьма полезные показатели пластичности потому, что трех­ осное напряженное состояние, возникающее в зоне образования шейки, близко к гидростатическому напряженному состоянию реального процесса пластической обработки.

К аналогичному заключению пришел Ю. Ф. Шевакин, рекомендуя непосредственно оценивать предел пластичности металла при холод­ ной пилигримовой прокатке труб для внеконтактных зон очага деформации по величине относительного сужения материала. На основании анализа данных ряда исследователей и результатов соб­

о минимальных резервах деформируемости материала. Авторы ра­ боты [21] однозначно рекомендуют принимать за меру пластичности металла относительное сужение при испытаниях на растяжение, ибо большинство процессов обработки давлением сопровождается возникновением дополнительных растягивающих напряжений. К аналогичным выводам пришел X. Бернс, рекомендующий приме­ нять для оценки деформируемости при штамповке относительное сужение.

В предыдущих разделах было сказано подробно о выборе пока­ зателя пластичности при испытаниях на растяжение исходя из условий полной оценки способности материала к пластическому формоизменению и однозначно была доказана целесообразность при­

менения полного относительного сужения 'Ф( 'Ф= ) [63] и др.

Таким образом, по нашему мнению, за универсальный показа­ тель пластичности любого металлического материала вполне целе­ сообразно принять относительное сужение при испытаниях на раз­ рыв гладких образцов.

Универсальный показатель пластичности позволяет качественно оценить пластичность материала вообще и сравнительную пластич­ ность известных материалов, в частности. С точки зрения количе­ ственной оценки деформируемости для конкретного процесса обра­ ботки давлением следует учитывать, что универсальный показатель пластичности, полученный при простом виде испытаний, будет значительно отличаться от показателей деформируемости материала, полученных в более сложных условиях. Это вполне правомерно, так как любой конкретный процесс отличается от процессов при испы­ таниях на разрыв схемой объемного напряженного состояния, скоростью деформации, равномерностью ее протекания, масштабом и т. д. Указанное различие является качественно и количественно более существенным, чем, например, различие между деформируе­ мостью материала в производственных условиях и ее показателями по данным лабораторных испытаний, имитирующих этот процесс. Последнее различие может быть более просто й легко учтено введе­

104