Файл: Совершенствование технологии ковки крупных поковок типа пластин..pdf

Таким образом полностью находятся компоненты тензора ско­ ростей деформации и интенсивность скоростей деформаций

Тогда касательные напряжения относительно тоз, выраженные через скорости деформации, вследствие пропорциональности девиатора напряжений девиатору деформаций, имеют вид [5]

1ху

Ег

Осевые напряжения аЛ, оу и ozопределяются из дифференциаль­ ных уравнений статического равновесия. В частности для ох

Последнее дифференциальное уравнение в частных производ­ ных с помощью табличных интегралов [6] решается с применением ЭЦВМ. Имея осевые ох, оу, oz и касательные хху, r yz, xXz напряже­ ния находим интенсивность напряжений

жения а.* и ctz являются растягивающими, а на контактной и боко­ вой поверхности — сжимающими. Нормальное напряжение оу по всему объему очага деформации сжимающее. Нормальное напря­ жение Оу на контактной поверхности, в общем, превышают напря­ жение в объеме очага деформации, примерно, на порядок. В целом

полученные данные подтверждают имеющиеся представления, что осевая зона поковки за счет растягивающих напряжений имеет меньшую проработку по сравнению с приконтактной и боко­ вой.

Различие в количественном отношении величины напряжений

вобъеме очага деформации по величине и их знаку находит свое подтверждение в неравномерном распределении конечных величин деформаций, приводящей к искажению формы поперечного сече­ ния заготовки. Особенно это заметно при изготовлении пластин по схеме 1-г. Поэтому изучение характера изгиба пластины является важным для установления его влияния на величину овальности периметра поковки, а также с точки зрения определения величины оптимального хода траверсы при программной ковке.

Влитературе приводятся решения ряда технологических задач

восновном теоретического плана, где практические вопросы раз­ работки рациональной технологии ковки носят схематический ха­ рактер. Даже для подсчета, например, только одного технологиче­ ского параметра — усилия ковки — имеется несколько аналитиче­ ских зависимостей, выведенных к тому же для ковки простых па­

провести теоретические исследования в направлении их непосред­ ственного практического приложения к производству.

Технологи на заводе, не имея обоснованных расчетных дан­ ных, разрабатывают технологию ковки укрупненно, опираясь на высокую квалификацию и опыт кузнечной бригады. Такая техно­ логическая карта заведомо содержит необоснованно завышенные нормы расхода материала за счет увеличенных технологических напусков.

Только эффективное использование расчетных данных, получен­ ных теоретическим путем, учитывающих все условия деформации, а также использование богатого производственного опыта, позво­ лит решить вопросы совершенствования технологических процес­ сов и организации производства.

Пластические и прочностные свойства материалов заготовок толстолистовой стали при горячей ковке различны и учитываются технологом при расчете основных технологических параметров по результатам лабораторных испытаний. ■

Согласно законам механики, силы сопротивления деформации металла оказывают одийаковое давление в области очага дефор­ мации как на верхний боек, так и на плиту. Приравнивая между собой усилия, действующие со стороны металла на верхний боек и плиту, а также учитывая отсутствие внешних зон со стороны пли­ ты, определяем ширину очага деформации 1Лна контакте металла с плитой

11

(8)

где ц — коэффициент внешнего трения.

Схема, показывающая отгиб концов пластины, приводится на рис. 3. Как видно из выражения (8), длина очага деформации на контакте с плитой больше, чем с бойком. В продольном сечении, в элементарном представлении, очаг деформации можно предста­ вить как равнобочную трапецию. Нейтральное сечение равнобоч­ ной трапеции, проходящее через ее центр тяжести, всегда располо­ жено ближе к нижнему основанию.

УI л

е,_

г

Рис. 3 ‘.Схема очага деформации в продольном направлении

Как известно из экспериментальных исследований в обработке металлов давлением, полная величина абсолютного обжатия рав­ номерно распределится на обе части объема очага деформации, разделенных нейтральной осью. Тогда объем металла, прилегающий к плите и имеющий меньшую высоту, получит большую величину относительной деформации. Это в свою очередь приведет к более интенсивному течению металла, прилегающего к плите. Превыше­ ние скорости течения металла у плиты по сравнению с бойком,

вконечном счете, выразится в отгибе концов пластины от плиты.

Всоответствии с методикой, излагаемой в работе [7], величина угла отгиба концов пластины от плиты при выражении общей от­ носительной деформации через относительные деформации каж­ дого объема, прилегающих к плите и бойку относительно нейтра­

ли, запишется

(9)

12

к бойку; А // — общая величина абсолютного обжатия;

'И о — высота объема, прилегающего к бойку;

легко находится Н . Если в (9) заменить е, гп и е в через их зна­ чения. то величина угла отгиба будет зависеть только от -р-

На рис. 4 показан график зависимости угла отгиба от относитель­ ной длины очага деформации или от подачи. Сплошные линии от­ носятся к расчетным данным, штриховые — к экспериментальным. Между расчетными и экспериментальными данными получена удо­ влетворительная сходимость. Как видно из рис. 4, с уменьшением

Рис. 4. Зависимость угла отгиба от длины очага деформации при р = 0,5.

13

Неравномерность напряжений в очаге деформации и изгиб пла­ стины приводят к искажению ее конечной формы, особенно в углах заготовки на ее концах. Установлено, что основное искажение фор­ мы пластины происходит в процессе деформации между бойками. Поэтому необходимо выбрать такой критерий или единицу формы пластины, который бы характеризовал степень отклонения от усло­ вий идеальной равномерной деформации по ширине при ковке.

Согласно закону постоянства объема изменение размеров от­ дельных частей деформируемого тела происходит в соответствии с его сплошностью. Все участки по ширине поковки, будучи связа­ ны между собой, не могут изменить своих размеров без влияния на соседние.

Можно отметить, что основные затруднения, возникающие при разработке технологического процесса ковки крупногабаритных пластин, вызв-аны отсутствием приемлемых для производства ин­ женерных решений и точных методов расчета.

При расчете технологических параметров свободной ковки в за­ водских условиях упругими деформациями инструмента обычно пренебрегают ввиду их незначительности и полагают, что инстру­ мент обладает идеальной жесткостью. Конечные же деформации, напряжения и усилия определяют, используя упрощенный аппарат теории пластичности.

Любое преобразование формы поковки в свободной ковке про­ исходит за счет совместной пластической деформации металла и упругой деформации ковочного оборудования вследствие устало­ сти материала оборудования при нагрузках, достигающих тысячи тонн. Поэтому помимо рассмотренных факторов, влияющих ка не­ равномерность деформации и учитываемых современными метода­ ми расчета, фактор упругой деформации, который не учитывается при определении конечного формоизменения, следует также учиты­

вать.

Всякое изменение формы поковки достигается за счет высотной деформации. Возникающие продольные и поперечные деформации являются следствием высотной деформации. Основными показате­ лями, характеризующими геометрию плит, являются отклонения по толщине и его форма. Одной из причин отклонения формы конеч­ ных пластин считают нестабильность условий деформации заго­ товки. Колебания толщины и формы возникают вследствие непо­ стоянства давления металла на боек. Эти колебания давления при­ водят к упругой деформации ковочного оборудования, выражаю­ щиеся, в конечном счете, в непостоянстве зазора между бойками.

Отмечено, что с уменьшением ширины полосы, при одной и той же степени деформации, разница вытяжек у середины и краев уменьшается, и наоборот.' Это проявляется в изменении формы

14