Кривые упрочнения металлов при холодной деформации

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ ТЕКУЧЕСТИ

 

 

1.       ОСНОВНЫЕ  ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ТЕКУЧЕСТИ

 

 

Известно большое количество методов построения кривых упрочнения как для пруткового, так и листового материала. На­пряжение текучести может быть определено по результатам испы­тания на растяжение, сжатие, кручение, вдавливание, изгиб и др.

Главные критерии, определяющие целесообразность примене­ния того или иного метода построения кривых упрочнения, сле­дующие:

а) высокая точность определения напряжения текучести и сте­пени деформации; .

б) получение незначительных ошибок при измерении необхо­димых величин;

в) методика проведения экспериментов для определения напря­жения текучести должна быть простой и экономичной, с неболь­шим количеством измеряемых параметров и сложных расчетов, а потребность в экспериментальных образцах должна быть сведена к минимуму;

г) кривые упрочнения необходимо строить по опытным данным для всего потребного диапазона степеней деформации, чтобы не прибегать к графической экстраполяции экспериментальных дан­ных или к расчетам, вносящим дополнительные погрешности;

д) деформирование металла для построения кривых упрочне­ния должно быть непрерывным до самых больших степеней дефор­мации.

При выборе схемы нагружения необходимо учитывать следую­щее. В последнее время в теории пластичности считается установив­шимся мнение о том, что истинные напряжения текучести будут одинаковыми при всех схемах напряженного состояния, если их сравнивать при так называемых эквивалентных деформациях. Од­нако, как показывают экспериментальные данные многих авто­ров [16, 17, 43, 64], для реальных металлов и сплавов это условие не всегда соблюдается.

Истинные напряжения текучести при растяжении, сжатии и кручении для одной и той же степени деформации не совпадают, причем разница между ними явно превышает величину ошибок опытов. Возможно, причину этого несовпадения для реальных ме­таллов и сплавов следует искать в том, что напряжение текучести зависит от схемы напряженного состояния в связи с анизотроп­ностью и нарушением сплошности таких металлов, что не свой­ственно однородному сплошному пластическому телу, на котором базируется современная теория пластичности.

П. Е. Кислый [16] на примере кручения стальных образцов показал, что механизм деформации при пластическом кручении реальных сплавов отличается от механизма деформации при кру­чении сплошного изотропного тела. Теоретические положения о равнозначности величин напряжения текучести при различных схемах деформации базируются именно на предположениях об изотропности и неразрывности тела, что не характерно для про­мышленных металлов и сплавов. В связи с этим даже с теоретиче­ской точки зрения напряжения текучести, возникающие в реаль­ных сплавах и металлах при разных напряженных состояниях, по-видимому по своей величине не могут быть равнозначными.

Поэтому при построении кривых упрочнения следует выбирать такой вид схемы деформации, какой будет в дальнейшем применен при пластическом деформировании металла для получения изде­лия. В этом случае наиболее полно будут учтены процессы, про­исходящие в металле при его деформировании.

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ТЕКУЧЕСТИ ПРУТКОВОГО МАТЕРИАЛА

 

Напряжение текучести при пластическом деформировании прут­кового материала определяется по результатам испытаний на растяжение, сжатие, кручение и вдавливание. На практике наи­большее распространение получили испытания по первым двум схемам деформации.

 

Испытание на растяжение

Сущность метода заключается в том, что по результатам испы­таний стандартных образцов на лабораторных машинах для растя­жения определяются напряжения испытуемого материала при различных степенях деформации. Однако при таком испытании одноосное равномерное растяжение происходит лишь до момента появления шейки. После этого наблюдается локальное объемное осесимметричное напряженное состояние. Вследствие этого кривая напряжений после образования шейки будет отражать как истин­ное напряжение текучести (физическое упрочнение) металла, так и упрочнение, связанное с формой образца.

 

Испытание на сжатие

При практических расчетах в области обработки металлов дав­лением предпочтение следует отдавать испытанию на сжатие, так как в этом случае более полно, по сравнению с другими методами испытания, учитываются явления, происходящие при штамповке, высадке, чеканке, прокатке и др.

Испытание на растяжение до недавнего времени было основ­ным методом испытания металлов. Лишь в недалеком прошлом отечественные и зарубежные ученые стали особое внимание уде­лять испытанию образцов сжатием.

Первые эксперименты по осадке образцов с целью определения кривой усилия и работы деформации, по-видимому, были прове­дены Зеехазе. Распространению метода осадки для определения напряжения текучести препятствовала трудность исключения влияния внешнего трения.

В 20-х годах отечественными и зарубежными учеными было предложено несколько вариантов для осуществления одноосного (или близкого к нему) сжатия.

Метод конических бойков. Этот метод был предложен Э. Зи-белем и А. Помпом для определения напряжения текучести. Сущ­ность его заключается в осадке коническими бойками цилиндри­ческих образцов с коническими выточками (рис. 4). Образующая конуса бойков наклонена к поперечному сечению под углом тре­ния а.