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

вильного построения маршрута любого реального процесса обработки металлов давлением, требуется знание предельной степени деформа­ ции обрабатываемого металла в условиях рассматриваемого про­ цесса обработки.

Предельной степенью деформации Ьпр следует считать ту вели­ чину, при достижении которой в обрабатываемом металле появляются трещины, видимые невооруженным глазом. Соответственно допусти­ мой степенью деформации bROn является та ее максимальная вели­ чина, при которой обрабатываемый металл деформируется без нару­ шения сплошности в условиях реального процесса. Связь между указанными характеристиками может быть представлена в - виде

^доп ^з^пр>

где К3— коэффициент запаса [54].

Следовательно, допустимая степень деформации обрабатывае­ мого металла, вводимая в рассчитываемый маршрут, представляет собой произведение предельной степени деформации и коэффициента запаса, который определяет степень возможного приближения к значению Ьпр. Иными словами, величина К3 должна быть во всех случаях меньше единицы. В общем случае коэффициент запаса можно представить в виде произведения двух сомножителей:

= КхКг-

111

Величина принимается в пределах 0,97—0,95 исходя из сооб­ ражений точности определения значений предельной степени дефор­ мации по экспериментальным данным. Значение коэффициента К, а поддается достаточно точному аналитическому определению при учете реальных условий деформационного процесса.

В любом реальном процессе точность настройки стана характери­

и окончательного размера изделия в пределах допустимых отклонений действительная степень деформации может отличаться от расчетной (по номинальным размерам изделия и заготовки). Применительно к условию определения величины К 2 следует рассмотреть наиболее неблагоприятный случай, когда фактическая степень деформации оказывается больше расчетной. Этот случай соответствует сочетанию максимальных (по плюсовым допускам) размеров заготовки и мини­ мальных (по минусовым допускам) размеров прокатанного изделия, что гарантирует запас пластичности в условиях всех других менее неблагоприятных комбинаций отклонений от номинала.

Очевидно то, что коэффициент можно представить в виде отношения расчетной (номинальной) степени деформации к действи­ тельной при самом неблагоприятном случае. Величина /<'2, есте­ ственно, не зависит от химического состава материала.

Расчетные выражения для коэффициента К 2 имеют вид

(d — sj) Sj

К_ ____________ (D — s)s__________

Аз f(rf — Arf) — (Sl — Asx)] (sx — Ast)

[(£> + Д D) — (s + As)] (s + As)

вслучае холодной прокатки труб и

Я— А

к_________и_______

в случае холодной и, горячей прокатки изделий листового сор­ тамента.

Здесь d, D, s± HS — соответственно диаметры и толщины стенок

Пользуясь предложенным методом, можно вывести расчетные выражения для величины К применительно к другим процессам обработки металлов давлением.

Предельную степень деформации можно определить непосред­ ственно из данных опытно-производственных испытаний, что весьма дорого, или по результатам имитирующих реальный процесс лабо-

112

раторных испытаний, которые, обеспечивая достаточную степень точности, менее трудоемки, но дорогостоящи.

Учитывая наличие корреляционной связи между показателем деформируемости и принятым за универсальный показателем пла­ стичности ф, определяемым на основании проведения простейших испытаний на разрыв, предельную пластичность можно получить расчетным путем: Ьпр = /Стр, где К — корреляционный коэффициент.

Корреляционный коэффициент зависит от пластичности исход­ ного металла и вида реального процесса деформирования. Пластич­ ность исходного металла является в свою очередь функцией целого ряда показателей: химического состава и структуры, скорости и температуры деформирования, фазового состояния, гидростатического давления, окружающей среды, концентратора напряжений, мас­ штаба, дробности деформации и т. д. При выборе полного относитель­ ного сужения я|) в качестве универсального показателя пластичности необходимо при проведении испытаний на разрыв сохранить иден­ тичность условий проведения испытаний по максимальному коли­ честву определяющих факторов, по которым это' возможно.

В частности, должна быть соблюдена однозначность химического состава, структуры и фазового состояния, температурных условий, окружающей среды и других возможных факторов. Что касается таких показателей, как гидростатическое давление, скорость дефор­ мации (что особенно важно в условиях деформации при температу­ рах выше порога рекристаллизации), дробность деформации, мас­ штаб, то именно невозможность добиться их однозначности при испытаниях на разрыв и в реальных процессах обработки давлением потребовала и обусловила необходимость введения в расчетное выра­ жение Ьпр = f (г|>) корреляционного коэффициента К ■ Его значение в подавляющем большинстве случаев отлично от единицы.

Таким образом, связь между допустимой степенью деформации за проход (Ьдоп) и относительным сужением при испытаниях на раз­ рыв для холодной и горячей деформации в общем случае может быть представлена выражением

^доп ^ з^ п р КМ,

причем коэффициент К должен зависеть не только от показателя пластичности, но и от вида процесса деформирования, например: К ковки не будет равным К. прокатки; К прокатки крупных листов окажется отличным от К прокатки тонких листов и т. д.

Коэффициент запаса І(3 устанавливают, исходя из условий необ­ ходимости отсутствия разрушения обрабатываемого изделия, на основании реальных условий производства (точность настройки стана, полюса колебаний размеров заготовки и т. д.). Корреля­ ционный коэффициент учитывает влияние схемы объемного напря­ женного состояния, масштаба, дробности деформации, концентра­ тора напряжений, скорости деформации, различий расчетного по­ рядка и других показателей, отличающих реальный процесс обра­ ботки давлением от деформации при простом растяжении.

Схема объемного напряженного состояния большинства реальных процессов обработки давлением отличается от наиболее «жестких» испытаний на разрыв с точки зрения повышения предельной пла­ стичности и увеличения значения коэффициента К. Исключение составляет процесс прошивки трубной заготовки на станах косой прокатки, при котором в центральной зоне заготовки возникает более жесткая схема объемного растяжения. Отрицательно сказы­ вается различие в масштабах разрывного образца и реального изде­ лия, подвергаемого пластической обработке. Предельная степень деформации при прочих равных условиях будет в этом случае меньше показателя пластичности при разрыве. Значительное отри­ цательное влияние различий в скоростях деформации (при растя­ жении имеет место «статическая» деформация) особенно сильно проявляется в области температур обработки, находящихся выше порога рекристаллизации, т. е. в том случае, когда деформируемость в значительной степени определяется соотношением скоростей ре­ кристаллизации и деформации.

Расчетные различия между показателями предельной деформи­ руемости при реальных процессах обработки давлением и относи­ тельным сужением при разрыве обусловлены тем, что эти показатели определяются через разные величины, характеризующие начальные и конечные размеры обрабатываемого тела (разность диаметров, разность высот, разность площадей и т. д.), а относительное суже­ ние всегда определяется через разность площадей поперечного сечения образца до и после деформации. В работе [53 ] путем сравне­ ния интенсивности деформаций показано, что различия в значениях •относительного обжатия при прокатке без уширения, получаемые

через разность высот полосы (^b = ^ ~ /г- ) составляют при прочих

равных условиях около 20% (Ь = 0,8ф). Различия расчетного по­ рядка можнополностью устранить, введя единый способ расчета степени деформации по площадям поперечного сечения. Для этого нет необходимости отказываться от использованияпривычных показателей степени деформации (относительного обжатия, крити­ ческого обжатия при прошивке, степени осадки и др.) так как раз­ личия можно легко устранить путем введения расчетных характе­ ристик этих величин. Метод позволяет выразить расчетное значение любого коэффициента деформации (степень деформации, рассчитан­ ная через изменение площадей поперечного сечения) посредством использования этих величин, рассчитанных по принятым ранее параметрам. Пример пересчета критической степени деформации

прошивки, на величину ее расчетной характеристики ( бкр (Р) =

g __ g ч

—^ —- J , определяемой через изменение площадей (т. е. иден­

тично определению относительного сужения), приведен в работе автора [30 ]. В этой работе введена расчетная зависимость для вычи-

114