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

состояния отверстий и стержней все заготовки разрезали

вдоль осевой плоскости.

Результаты исследования полученных разрезов пока­ зали, что в заготовках, осаженных на 17 и 21%, образо­ вались зазоры между стержнем и телом в зонах, приле­ гающих к конусам затруд­

0,6 мм, а при осадке на 21% — 0,8 мм, и протяженность по длине заготовки — соответственно 22 и 53 мм. В заго­ товке, осаженной на 40% (рис. 35,6, 37), в средней ча­ сти по высоте образовался зазор между стержнем и стен­ кой отверстия, величина которого с одной стороны до­ стигает 8 мм.

Анализ полученных данных показывает, что первона­ чально небольшие зазоры возникают в зонах, прилегаю­ щих к конусам затрудненной деформации (см. р и с.3 5,а).

70

По мере увеличения степени осадки зазоры увеличива­ ются и сближаются, а при достижении соотношения размеров высоты и диаметра, близком единице, эти за­ зоры сливаются и достигают максимальных размеров, как это показано на рис. 35, б. Дальнейшая осадка на

Рис. 38. Макрошлиф образца со стержнем после осадки на 60%

60% привела к полному закрытию возникших ранее за­ зоров (рис. 35, в, 38).

Очевидно, что возникновение зазоров в зонах, смеж­ ных с зонами затрудненной деформации, обусловлено распирающим действием последних за счет возникнове­ ния горизонтальной составляющей (рис. 39). Только этим молено объяснить наличие двойного бочкообразования и образование зазоров в первый период осадки. Полагая, что конус затрудненной деформации действует

71

телом размеров, при которых отношение H jd = 1,0, дальнейшая осадка приводит к довольно быстрому умень­ шению диаметра отверстия или образовавшегося зазора, а затем и полному закрытию зазора (см. рис. 38).

Величина приращения диаметра отверстия при осад­

40%. Фактические степени деформации и размеры оса­ женных образцов приведены в табл. 8.

Состояние флокенов в осаженных образцах оценива­ лось на макротемплетах, вырезанных в продольном и поперечном направлениях. Результаты исследования ма­ крошлифов показывают, что при осадке на 19,7% образца с исходным отношением Я/й = 2,5 происходит резкое уменьшение зазоров и даже частичное заварива­ ние их в зонах, прилегающих к торцовым поверхностям. Напротив, в осевой части образцов в зонах, прилегаю­ щих к конусам затрудненной деформации, флокены не­ сколько раскрылись (рис. 40, а). Незначительное рас­ крытие флокеиов наблюдается также в осевой части по­ перечного макротемплета (рис. 40,6).

72

В образце, осаженном на 40,1%, т. е. до отношения H /d = 1,24, наблюдается практически полное заварива­ ние флокенов в зонах, прилегающих к торцам, а рас­ крытие флокеиов в осевой зоне на середине высоты ана­

вающих напряжений в осевой зоне осаживаемой поков­ ки. Образование внутренних разрывов происходит лишь в случае низкой пластичности и высоких упругих харак­

74

теристик материала тела. Выполненная проверка пока­ зала, что в поковках с H j d ^ 1,0 из высокопластичных п среднепластичных сталей и сплавов при неравномерном осаживании их на прессе или на молоте внутренние раз­ рывы под действием радиальных растягивающих напря­ жений не возникают.

В то же время при осаживании таких поковок, со­ стоящих из малопластичных труднодеформпруемых ста-

до 80% осаженных поковок имели внутренние разрывы, образовавшиеся при их осаживании. Это заключение ос­ новывается на том, что все заготовки перед осадкой под­ вергали контролю ультразвуковым методом, а также выборочному макроструктурному контролю; дефекты в них не были обнаружены. На рис. 44 показана макро­

При осаживании тех же поковок на гидравлическом прессе внутренних разрывов в поковках не возникает. Кроме того, осаживание на молоте таких же поковок из заготовок того же размера, но из металла, полученного

75

а — продольное сечение; б — поперечное сечение по середине высоты

ности; 3) повысить степень равномерности осаживания поковки за счет снижения величины контактного трения.

76

и стержнями в радиальном направлении не образуется. Это свидетельствует об отсутствии в образце радиаль­ ных растягивающих напряжений, а плотное прилегание стержня к стейкам отверстия и частичное их сваривание может свидетельствовать также о наличии в таком теле радиальных сжимающих напряжений.

Рис. *Ы. Макроструктура дефектной зоны, осаженной на молоте цилиндрической поковкн из сплава ЭИ867

Осаживание образцов с незаполненными отверстия­ ми, расположенными на разном расстоянии от оси, при­ водит к уменьшению диаметра отверстия в радиальном направлении. При этом по мере удаления от оси степень сокращения размера отверстий в радиальном направле­ нии уменьшается. Это свидетельствует о наличии при осаживании такого тела радиальных сжимающих напря­ жений, значение которых уменьшается по мере удаления от оси образца к его боковой поверхности. Результаты исследования образцов с флокенами после их осадки дополнительно подтверждают данные, полученные на

к торцовым поверхностям заготовки, где действует не­ равноосное объемное сжатие, но практически отсутству­ ет деформация металла. Флокены в этих объемах (зо­

77

на А см. рис. 27) при осадке не завариваются и ие уве­ личиваются в размерах.

2.Зона В (см. рис. 27), расположенная между кону­ сами затрудненной деформации. В ней действует нерав­ ноосное объемное сжатие, уменьшающееся по мере уда­ ления от оси. В этой зоне уже при относительно малых деформациях происходит заваривание флокенов.

3.Зона, прилегающая к боковой поверхности и вы­

давливаемая при осадке конусами затрудненной дефор-

Рис. 45. Внутренние разрывы па глубине ~20 мм от боковой поверхности в осаженном шайбе из стали ЭН9С1, содержащей '—15% б-феррита. Трещины образовались под действием танген­ циальных растягивающих напряжений

мации (зона Б, см. рис. 27). В пей значение радиальных сжимающих напряжений незначительно, а тангенциаль­ ные напряжения имеют положительный знак и величина их возрастает по мере приближения к боковой поверх­ ности. Имеющиеся в данной зоне флокепы, ориентиро­ ванные тангенциально, нс завариваются, а при радиаль­ ной ориентации они раскрываются под действием тан­ генциальных растягивающих напряжений не только на поверхности, но и на некоторой глубине (см. рис. 29). Наличие значительных тангенциальных растягивающих напряжений на глубине ~ 20 мм от боковой поверхно­ сти осаживаемой поковки подтверждается разрывами, показанными на рис. 45.

III. Образование зазоров между образцом и стерж нем, в случае применения стержней из высокопрочного сплава ЭИ617, обусловлено тем, что более жесткие стер­ жни, изгибаясь при осаживании, стремятся принять фор­

78

му, отличную от формы, которую должно принять от­

водится и заканчивается при отношении Я/е?>-1,0, не может обеспечить повышения плотности металла и за­ варивания внутренних дефектов и поэтому с этой точки зрения не представляется целесообразной. Однако до­ стигаемое при осадке увеличение диаметра позволяет при последующей вытяжке увеличить степень укова по­

и растягивающих напряжений при осадке цилиндриче­ ских поковок на плоскопараллельных плитах.

79