Файл: Эскин, Г. И. Ультразвук шагнул в металлургию.pdf

ГЛАВА V

П Р И М Е Н Е Н И Е У Л Ь Т Р А З В У К А В П Р О Ц Е С С А Х П Л А С Т И Ч Е С К О Й Д ЕФ О Р М А Ц И И

Пластическая деформация, или, как чаще говорят, обработка давлением, формирует из литого металла самые разнообразные полуфабрикаты. Прокатка, ковка, штамповка, прессование, волочение и другие процессы деформирования позволяют получать готовые изделия (лист, профиль, поковку) и различные заготовки для других видов обработки.

Современная техника, взявшая в последние годы на вооружение новые виды материалов, выдвигает перед обработкой давлением совершенно новые задачи. Так, если раньше деформации подвергали главным образом высокопластичные материалы, то теперь требуется уме­ ние обрабатывать малопластичные и хрупкие мате­ риалы. Другая проблема — упрочнение деформируе­ мых материалов, что требует увеличения мощности ко­ вочных прессов, листопрокатных станов и другого обо­ рудования.

В этой связи мы уже упоминали о том, что ультра­ звуковая обработка кристаллизующегося слитка по­ зволяет увеличить его пластичность, тем самым способ­ ствуя получению полуфабрикатов из сплавов, обычно

84

не поддающихся обработке вовсе или деформируемых при очень высоких температурах.

Так, например, после ультразвуковой обработки слитка из бористой стали Х18Н15 с содержанием бора 3,0% удалось впервые получить прессованные трубы и полосы из этой стали на обычном оборудовании [5].

Улучшение качества слитка за счет ультразвуковой обработки в процессе кристаллизации можно рассмат­ ривать как наследственное воздействие ультразвука на процесс пластической деформации; в этой же главе мы будем говорить о непосредственном применении ультра­

Рис. 33. Схема установки для растяжения образца в ультразвуковом поле (а) и график изменения амп­

85

Если модифицировать машину для испытаний па растяжение так, что через один из захватов можно бы­ ло бы передать ультразвуковые колебания в испытуе­ мый образец длиной в '/г длины волны (рис. 33) и про­ вести испытания образца при воздействии ультразву­ ка, то можно получить кривую растяжения, показан­ ную на рис. 34. Из характера этой кривой можно сде-

ч

ных условиях (пунктир) и под дей­

амплитудой колебаний 10 мкм [22].

двукратном увеличении амплитуды колебаний

лать следующие выводы. Во-первых, действие ультра­ звука снижает растягивающее усилие, во-вторых, эф­ фективность этого снижения пропорциональна мощно­ сти ультразвука. Действительно, пик диаграммы, по­ меченный стрелкой, показывает, что двукратное увели­

происходит постепенно по мере роста амплитуды коле­ баний ультразвука, а его восстановление происходит мгновенно.

86

заключить, что для данного металла рое значение звукового напряжения, фект упрочнения максимален.

Таким образом, ультразвуко­ вое воздействие на недеформированный металл вызывает его уп­ рочнение, а дефюрмация металла в поле ультразвука приводит к его разупрочнению. Нет ли здесь противоречия?

Чтобы разобраться в этом, представим себе внутреннюю структуру твердого тела, в кото­ ром возбуждены упругие колеба­ ния. При прохождении ультра­ звуковых колебаний в металличе­ ском образце последний испыты­ вает знакопеременное нагружение

с ультразвуковой частотой, причем величина напряжении определяется амплитудой колебаний.

В реальном металле имеется множество линейных (дислокации) и точечных дефектов или несовершенств кристаллической решетки [23].

Теория дислокаций, т. е. представление о возникно­ вении и поведении дислокаций, с успехом позволяет объяснить многие вопросы прочности и пластичности металлов.

С позиций дислокационной теории пытаются объяс­ нить и действие ультразвука на процессы упрочнения и разупрочнения Б. Лангенеккер в США; В. П. Север-

89