ёсли свойства металлов обоих слоев в условиях Прессования оди наковы.
Если свойства прессуемых металлов различны, то в общем случае
R p 2 R р2п-
При этом автор сделал ряд обычных допущений: принята схема жестко-пластического тела; зона пластической деформации ограничена геометрическим очагом деформации; применяется эффектная смазка (малые силы внешнего трения); прессуемые металлы изотропны, однородны, несжимаемые и идеально пластичные; металл в контей нере передвигается со скоростью движения пуансона, в цилиндри ческой части матрицы — со скоростью истечения; граница раздела между слоями изменяется по конической поверхности.
Величина Rp2 на выходе из очага деформации неизвестна и яв ляется искомой величиной.
Для решения задачи применен энергетический принцип. Задача рассматривается в цилиндрической системе координат.
Используя уравнения для интенсивности скоростей деформаций сдвига по слоям, осевых составляющих скоростей течения слоев, расходуемой мощности, автор выводит формулу для определения Rp2. Она имеет следующий довольно сложный вид:
1,15Л 1,15ХВ фк (С — R + Е) —
■ф(Д( Я р і — Я і ) |
(F — G) ± фр |
1S H ( в ) |
X |
|
Esи |
|
|
1
|
D + |
Е |
+ |
= 0. |
|
COS‘ f ) + |
где А, |
ß. Фк. |
различные коэффициенты, зависящие от геометри |
с, |
D, |
Е, |
ческих размеров очага деформации и условий |
Фо F, |
G, |
осуществления прессования; |
Фо |
я , |
К, |
|
L и М |
пределы текучести на сдвиг металлов внутреннего |
E SB |
E S H |
|
|
|
и наружного слоев; |
|
|
Rp2 |
функция отношения пределов текучести металлов, |
|
|
|
условий внешнего и межслойного трения, соот |
ношения исходных толщин слоев и других фак торов.
Проведен анализ влияния различных параметров на процесс прессования биметаллических труб, в том числе широкого изменения значения К —- от 1 до 5, п — от 0,2 до 0,8 и межслойного трения фр — от 0 до 1 (рис. 103— 105).
Таким образом, распределение деформаций между слоями в зна чительной степени зависит:
1. От отношения истинных пределов текучести металла слоев. Более твердый слой стремится вытеснить более мягкий, последний стремится течь с большей скоростью. При очень большом значении X мягкий слой будет течь с большей скоростью даже при максимальном межслойном трении. Отношение пределов текучести твердого к мяг-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р и с . |
104. |
З а в и с |
и м |
о |
с |
т ь |
к |
о |
э |
ф ф и |
ц и |
е н т о |
в |
в ы т я ж к и |
н а р у ж н о г о |
( д н ) |
и |
в н у т р е н |
н |
е г о ( д ) с л о |
е в о т т р |
|
д л я |
р а з н ы х |
з н а ч е |
н |
и й |
К ( и л и |
1 /X |
п |
р |
и |
<тт |
н |
> |
<тт |
и |
п |
( п р и |
а |
H < < J T |
в |
|
и з м е н е н и е |
й н п о к а |
з а |
н о с п л о ш н ы м и л и н и я м и , д 0 — п у н к |
т и |
р н ы м и ; |
п р и |
<у |
н > (7 |
и з м е н е н и е |
д н — п у н к т и р н ы м и , Д в — с п л о ш н ы м и )
|
0,2 |
0,3 |
|
OR |
|
0,3 |
0,6 |
0,7 |
|
п |
Р и с . |
105. |
З а |
в |
и с и м |
о с т |
ь |
д н |
и |
ц в |
о т |
п |
д л я |
Х = 5 п р и |
|
с т _„ < < 7 Т . в |
|
И 1 Д = 5 |
п р и |
V |
н |
> |
стт |
. в |
|
( п р и |
стт |
н |
< |
стт |
в |
и з м е н е н и е |
д н п о к а з а н о |
|
с п л о ш н ы м и |
л и н и я м и , |
|
д в — |
п у |
н к |
т и |
р н ы |
м и |
; |
. п |
р и |
<тт |
н |
^ |
° т |
в и з м е н е _ |
н и е |
д н — п у н к т и р н ы м и , |
д в — с п л о ш н ы м и |
кому слою допустимо до 4—4,5 для сохранения коэффициентов пла кирования постоянными в очаге деформации.
2. От межслойного трения. Чем оно больше, тем более равномерны скорости течения слоев в очаге деформации. При коэффициенте межслойного трения, равном единице, скорости течения и коэффи циенты вытяжки слоев равны, соответственно этому R p2 — Rp2n.
3. От коэффициента плакирования. Более интенсивное возра стание коэффициентов вытяжки для мягкого наружного слоя отме чается при увеличении п, а для мягкого внутреннего слоя — при уменьшении п.
Общие положения по послойным деформациям при прессовании еще в большей степени относятся к прокатке. Более равномерная деформация слоев обеспечивается при расположении мягкого металла внутри трубы. Большое влияние оказывает калибровка валков, особенно на поперечную неравномерность деформации слоев, о чем сообщалось ранее.
Послойные деформации при холодной прокатке и волочении
Величина деформации слоев, как отмечалось, зависит от многих факторов. При холодной деформации ее величина зависит также от способа деформирования (волочение без оправки, волочение на ко роткой или длинной оправке, раздача, проталкивание, прокатка на станах ХПТ) и параметров процесса.
Исследование влияния суммарной вытяжки на коэффициент плакирования при холодной прокатке за 3 прохода биметаллических труб сталь 0Х18Н10Т + сталь 10 с исходной прочной сваркой слоев показало, что коэффициент плакирования практически остается постоянным (см. рис. 44).
Некоторое повышение кривой в диапазоне вытяжек 5— 15 свя зано со значительным разбросом значений толщины стенки по пе риметру трубы.
Также пропорционально проходят пластические деформации слоев биметаллических труб сталь 10 + медь при волочении на короткой оправке, без оправки и при холодной прокатке на станах ХПТ. В этих случаях радиус контактной поверхности в биметалли ческой заготовке для холодного передела может быть определен из выражения
(73)
Однако в процессах холодного сочленения безоправочным или оправочным волочением, холодной прокатки и др., когда жесткая связь (сварка) слоев отсутствует, происходит преимущественное истечение «мягкой» составляющей и коэффициент плакировки изме няется, уменьшаясь, если «мягкий» металл является плакирующим слоем, или увеличиваясь, если основным.
Увеличение п происходит и в случае ати > сгт в.
При расчете размеров труб перед сочленением обычно известны размеры готовой трубы. Следовательно, известен коэффициент пла кирования готовых труб и биметаллической заготовки.
Размер биметаллической заготовки определяется из соображений рационального построения маршрута производства труб. Радиус поверхности контакта рассчитывается по формуле (73).
Размер слоев перед сочленением можно определить, зная измене ние соотношения коэффициентов плакирования в процессе пласти ческой деформации:
Тогда наружный радиус заготовки до деформации в месте сопри косновения контактных поверхностей будет
а,,
Толщина стенки наружного слоя SHх = R Hl — R 2.
Учитывая, что зазор при сочленении не превышает 2 мм и утол щение на участке редуцирования AS = 0,025ShO, получим SH0 = .
= fQ25- Определим влияние параметров сочленения на коэффи
циент изменения п, определяющий послойные деформации. Эксперименты проводили по описанной выше методике. Было
определено, что а п = / (п3, стт н/ат в, р, /г), а также зависит от способа деформации. Изменения ап при совместном безоправочном волочении и проталкивании в зависимости от посадки по диаметру при различных соотношениях размеров слоев, их пределов теку чести при постоянных параметрах инструмента и условиях трения представлены на рис. 106. Со снижением коэффициента плакировки п3 при Sll0 = const, т. е. при увеличении доли «твердого» компонента (внутреннего нержавеющего слоя) в общей площади трубы ап умень шается. Это свидетельствует о преимущественной деформации на ружного «мягкого» слоя из низкоуглеродистой стали с увеличением жесткости внутреннего слоя, играющего в процессе сочленения роль деформируемой оправки. С увеличением толщины стенки внутрен него нержавеющего слоя уменьшение ссп происходит интенсивнее. Кривые, определяющие изменение а п, имеют перегиб. Минимальное значение при толщине стенки наружного слоя 1 мм соответствует
Рд = |
1,06-М, 1, а при |
стенке наружного слоя, |
равной 2 мм, сдви |
гается в область pD == |
1,15, т. е. с увеличением толщины наружного |
слоя |
сгт н/стт в =-- 1 исследуемая |
функция достигает экстремального |
значения при больших совместных обжатиях по диаметру. |
При уменьшении отношения |
от. н/ах в до 0,18 [внутренний слой |
наклепан сгт в = 1200 |
МН/м2 |
(120 |
кгс/мм2)] |
экстремальные зна |
чения |
коэффициента а п смещаются |
с увеличением п3 в область |
больших значений pD даже при постоянной толщине наружного слоя (кривые 1— 3 рис. 106, б). Это объясняется тем, что при совме стном волочении двухслойной трубы с мягким наружным и твердым внутренним слоями за счет преимущественной деформации наружного слоя происходит его интенсивное упрочнение, при достижении опре деленного значения предела текучести его сопротивление деформации становится больше сопротивления деформации внутреннего слоя и при дальнейшем увеличении обжатия по диаметру стенка утолщается. Интенсивность утолщения снижена воздействием внутренней трубы.
Кроме этого, при увеличении обжатия по диаметру возрастает длина участка совместной пластической деформации слоев и, сле довательно, силы трения на поверхности контакта слоев, создающие сжимающие напряжения в наружном слое и препятствующие пре-
