книги из ГПНТБ / Дзугутов, М. Я. Напряжения и разрывы при обработке металлов давлением

ент неравномерности деформации при вытяжке г)в мож ­

кантовок при одних и тех же условиях деформации не­ обходимо произвести и тем больше общий коэффициент неравномерности деформации. При этом общая нерав­ номерность деформации <рв возрастает, так как увеличи­ вается разность между ет ах н еСр

Существует несколько способов для определения об­ щей неоднородности деформации, получаемой при ков­ ке-протяжке квадратной заготовки или поковки на пло­ ских бойках. Все они в первую очередь дают качествен­

Этот способ был ранее использован В . Ф. Лошкаревым [23]. В качестве образцов были взяты прямоуголь­ ные параллелепипеды сечением 110X110 мм, длиной 150 и 60 мм из стали Ш Х15. Прутки из углеродистой стали располагали в виде сетки на поперечном сечении образ­ ца, проходящем через его середину (рис. 53). Затем об­ разцы нагревали до 1150°С и подвергали ковке плоски­ ми бойками ударами по всей длине образца. После осадки в одном направлении до толщины примерно 60 мм образец кантовали на 90° и вновь подвергали тем же операциям.

Чтобы проверить характер неравномерности дефор­ мации по сечению образцов, из них изготовляли попе­ речные макрошлифы в плоскости расположения стерж­

двукратной осадке сначала в одном направлении, затем после кантовки на 90° в направлении, перпендикулярном к первоначальному, с осадкой в каждом случае до вы­

90

соты примерно 60 мм. Макроструктура образца, протя­ нутого до квадрата 75 мм из исходного квадрата ПО мм со вставленными прутками, показана на рис. 54, в. На макрошлифах, приведенных на рис. 54, хорошо вид­ но искажение первоначальной квадратной фигуры сет­ ки, образованной прутками. Искажение, характеризую­

уменьшаются. В этом отчетливо проявляется положи­ тельное влияние на возможность снижения неравномер­ ности деформации уменьшенной величины подачи при протяжке.

Неравномерность деформации по сечению квадрата проявляется прежде всего в том, что искажается квад­ ратная фигура а, в, е, к (рис. 55). Если бы все элемен­ тарные частицы сечения образца перемещались равно­ мерно по направлению вытяжки и в направлении, нор­ мальном к мему, то после деформации F/f мы получили бы фигуру с равномерным изменением (уменьшением) площадей всех элементарных клеток в F/f раз, без на­ рушения исходной формы сетки (рис. 55,6). В реальных условиях ковка квадрата на плоских бойках сопровож­ дается неравномерным перемещением элементарных ча­ стиц в плоскости, взятой нормально к оси заготовки,

сто принудительное равномерное перемещение элемен­ тарных частиц вдоль вытяжки. Однако наряду с прину­ дительной однородной вытяжкой элементарных частиц

ѳі

Рис. 54. Поперечная мак­ роструктура образца со вставленными прутками:

92'

вдоль направления вытяжки происходит неоднородное перемещение их в направлении, перпендикулярном к оси образца. В первую очередь имеет место неоднородное перемещение элементарных частиц в направлении Б 20 (рис. 55,в). На отрезке б20 величина линейной дефор­ мации больше, чем на отрезке Б 2б2, из-за влияния кон-

Рис. 55. Изменение формы координатной сетки в результате равномерной п неравномерной деформации

тактной поверхности. Кроме того, в зонах, расположен­ ных по диагоналям сечения образца, имеет место отно­ сительное перемещение элементарных частиц в направ­ лении от центра к периферии, т. е. в направлении Оа2, ОЬ2, Ое2 и Öko.

Величина этих перемещений определяется деформа­ цией F/f с неоднократной кантовкой образца на 90° и степенью неравномерности деформации. Она тем зна­ чительнее, чем больше степень деформации или число

93

Наконец в процессе протяжки квадратной заготовки плоскими бойками подачами более 0,5 внутренние зоны металла находятся в состоянии всестороннего неравно­ осного сжатия, а на поверхности ее действуют продоль­ ные растягивающие напряжения.

Определение неравномерности деформации с помощью ликвационного квадрата

Способ определения неоднородности деформации с помощью вставленных прутков трудоемок вследствие" сложности изготовления исходных образцов, а также по­ перечных макрошлифов из-за возможных неравномер­ ных продольных перемещений элементов координатной сетки и ее искривления.

Метод ликвационного квадрата или так называемого ковочного креста является более простым и в то же время достаточно точным. Он основан на изменении фигуры ликвационного квадрата под действием неравно­ мерной деформации по сечению деформируемого плоски­ ми бойками квадрата. Выявление такого квадрата основано на различной травимости периферийной и внут­ ренней зоны. Внутренняя зона, которая обогащена ликвирующимн элементами, деформирована значительнее, чем внешняя зона, и поэтому подвержена более интен­ сивному воздействию травильного реактива.

Обычно при травлении внутренняя зона оказывается более темной, чем внешняя. Форма ликвационной зоны определяется формой сечения слитка. Так, у круглого слитка ликвационная зона имеет круглую форму, а у квадратного слитка — квадратную, поэтому ее часто на­ зывают «ликвационным квадратом». При деформирова­ нии слитка исходная форма ликвационной зоны сохра­

искажается неодинаково. Так, при прокатке квадратного слитка в заготовку наблюдается наименьшая неравно­ мерность деформации по сечению и поэтому мало иска­

95

^iäëf значительное Искажение (рис. 56, б) вследствие значительной неравномерности деформации.

Искажение формы ликвационного квадрата при ков­ ке можно использовать для определения общей неодно­ родности деформации. С помощью этого нового способа

Рис. 56. Макроструктура слитка:

а — равномерная деформация (прокатка); б — неравномерная деформация (ковка)

исследовали зависимость неравномерности деформации по сечению квадрата от подачи и ушпрения. Исходным материалом служила прокатанная квадратная заготов­ ка сечением 140X140 мм из нержавеющей стали 1Х18Н9Т. После травления на макрошлифе была отчет­ ливо видна ликвационная зона квадратной формы. З а ­ тем исходную заготовку квадрата 140 мм проковали на квадрат 90 мм по двум вариантам.

По первому варианту заготовку брали в клещи и по­ дачами различной величины ковали до квадрата 90 мм, а по второму от заготовки отрезали образцы в виде па­ раллелепипеда длиной 200 мм. Образцы располагали вдоль бойка и ударами его по всей длине осаживали в данном направлении на 25—30% ,‘затем после кантов­ ки на 90° производили повторную осадку такой же вели­ чины и т. д. После каждой однозначной осадки паралле­ лепипед принимал форму, приведенную на рис. 51. Из прокованной заготовки отбирали образцы для изготов­ ления поперечных макрошлифов. Первый образец (рис. 51, а) был вырезан от конца полосы на расстоянии

96

чественно оценивать степень неравномерности деформа­ ции, имевшей место при ковке слитка на заготовку.

Подсчет неравномерности деформации по сечению квадратной заготовки

Выше были рассмотрены качественные характери­ стики неравномерности деформации по сечению кованой квадратной заготовки, выявленные различными спосо­ бами. Теперь рассмотрим факторы, с помощью которых

увеличивается в направлении от периферии к центру об­

ную неравномерность деформации. Величину общей не­ равномерности деформации срв по сечению квадратного

98

образца (параллелепипеда) при некотором упрощении можно вычислить по формуле

в первую очередь для подсчета неравномерности дефор­ мации образцов со вставленными прутками в виде коор­

Относительную неравномерность деформации можно определить по уравнению, приведенному выше, а коэф­ фициент неравномерности деформации:

т)в = а2б2в2,'л2д2.

Все величины в приведенных уравнениях можно лег­ ко получить замером фигуры ликвационного квадрата (см. рис. 55,6). Данные уравнения применимы также и для образцов со вставленными прутками.

Таким образом, истечение частиц металла в плоско­ сти, нормальной к оси заготовки, происходит неравно­ мерно. Кантовка на 90° приводит дополнительно к воз­ никновению знакопеременных, взаимных перемещений элементарных частиц металла в плоскости, расположен­ ной нормально к оси заготовки. Величина таких отно­ сительных перемещений при каждой однозначной осад­