Инструмент для реализации в поперечных сечениях прессуемого профиля однонаправленных сдвиговых деформаций

Сдвиговые деформации, реализуемые в поперечном сечении металлического профиля, могут происходить под воздействием разно- и однонаправленных силовых полей. Исследования и апробация изделий, полученных из профилей с однонаправленными сдвиговыми деформациями в поперечных сечениях, показали значительное улучшение их свойств.

Следует отметить, что любое количество силовых воздействий при деформировании металла практически никогда нельзя свести к такому же результату, который достигается при однонаправленном деформировании металла. Это объясняется тем, что металлы, как правило, представляют поликристаллическую систему, состоящую из большого количества мелких, различно ориентированных по отношению друг к другу кристаллов, и соответственно характеризующуюся силовыми связями, имеющими различную ориентацию и величину. Это утверждение справедливо и при пластической обработке монокристаллов металла, для которых характерно наличие дефектов кристаллической решетки (точечных, линейных и поверхностных).

В настоящее время однонаправленные сдвиговые деформации (их называют деформациями простого сдвига) реализованы только в процессах поперечно-бокового прессования. Отличительной особенностью инструмента для реализации рассматриваемых дополнительных деформаций в профилях является наличие в нем двух разнополюсных концентраторов напряжений. Возле одного полюса на поверхности деформируемого металла создаются высокие давления, а возле другого — низкие.

Механизм взаимодействия частей формуемого металла, приводящего к однонаправленным сдвиговым деформациям в поперечных сечениях профиля в инструменте для процессов поперечно-бокового прессования, можно объяснить следующим образом. В некоторой области поперечного сечения инструмента Л (рис. 2.9, а), где происходит изменение направления движения металла, перемещающийся поток можно разделить на два потока. Первый имеет скорость совпадающую с направлением действия усилий пресса. Скорость второго у2 направлена под углом к скорости V и представляет собой поток металла, возникший в результате отражения первого потока от стенки С в месте ее перегиба в результате упругопластического взаимодействия. Попадающие под воздействие двух потоков слои металла В будут деформироваться однонаправленным сдвигом, когда \2 будет иметь составляющую скорости, направленную в противоположную Ух сторону.

Инструмент для реализации в поперечных сечениях прессуемого профиля однонаправленных сдвиговых деформаций

Рис. 2.9. Фрагменты продольного сечения инструмента для поперечно-бокового прессования (а) и прессовой матрицы с сужающейся канавкой на заходной части (б): 1 — инструмент; 2, 3 — соответственно калибрующая и заходная части инструмента (пунктирными линиями показаны контуры инструмента, закрываемые деформируемым металлом); 4 — канавка; В — металлическая заготовка; А — зона изменения направления движения металла; В —- слой металла, находящийся под воздействием двух потоков; С — стенка инструмента; V,, у2, у6> \’2, Уд, у’3> Уз, У5, Уд, V£ — соответственно скорости перемещения деформируемого металла в канале инструмента и их составляющие

Использование поперечно-бокового прессования для получения дополнительных однонаправленных сдвиговых деформаций имеет ряд недостатков. Так, при изготовлении профилей из слитков по схеме, приведенной на рис. 1.1, в, требуются усилия, значительно превышающие усилия, прилагаемые при прямом или обратном прессовании, что во многих случаях из-за невозможности обеспечить необходимую стойкость инструмента приводит к отказу от использования такого процесса. По этой причине такую схему формообразования применяют для изготовления весьма ограниченного ряда изделий.

Разработанные конструкции инструмента для осуществления поперечно-бокового прессования с целью получения однонаправленных сдвиговых деформаций в изделиях предполагают использование готового профиля. В этом случае при осуществлении поперечно-бокового прессования структура металла формируется по всему сечению одинаково только для профилей с прямоугольным сечением. Недостатком является и невозможность обработки длинномерных заготовок, поскольку в этом случае указанные конструкции не обеспечивают тепловой режим при их деформировании. Кроме того, создают условия для затекания металла между подвижными и неподвижными частями инструмента, что приводит к остановке процесса. По указанным причинам было бы более целесообразно осуществлять рассматриваемые дополнительные деформации непосредственно при прямом или обратном прессовании профилей.

Механизм взаимодействия частей формуемого металла, приводящих к однонаправленным сдвиговым деформациям, можно реализовывать в процессах прямого или обратного прессования с помощью специальных конструкций прессовых матриц.

Рассмотрим, что происходит с перемещающимся металлом в процессе прямого прессования профиля через коническую матрицу 1, на поверхности заходной части 3 которой выполнена сужающаяся канавка 4 (см. рис. 2.9, б).

Металл заготовки 5 под действием пресс-штемпеля перемещается в контейнере с некоторой скоростью попадая на коническую поверхность заходной части матрицы 3, где часть металла упругопластически взаимодействует с матрицей, вызывает силы, деформирующие прилегающие к матрице слои, и скорость их перемещения становится По мере приближения к калибрующей части матрицы 2 толщина указанных слоев из-за всестороннего упругопластического обжатия проталкиваемого через канал матрицы металла будет убывать, практически приближаясь к нулю на границе заходного и калибрующего участков матрицы, пересекая которую, металл приобретает скорость у4, не имеющую составляющей направленной противоположно составляющей

Инерционными по сравнению со слоями металла, движущимися по конической поверхности заходной части матрицы, являются слои, перемещающиеся через сужающуюся канавку, выполненную на указанной части матрицы (см. рис. 2.9,6). При выходе из канавки 4 эти слои металла будут упругопластически взаимодействовать с внутренними слоями проталкиваемого через канал матрицы металла и изменять направление скорости у5 на у6. Прямолинейное движение слоев металла, выходящих из канавки, и изменение их скорости в зоне А (возникает составляющая Уе, направленная противоположно Уд) будет приводить к деформациям простого сдвига в ограниченной части поверхностных слоев изготавливаемого профиля.

Следовательно, изменение геометрии заходной части матрицы позволяет создавать требуемые направления потоков металла в канале матрицы для реализации однонаправленных деформаций в изготавливаемом прямым или обратным прессованием профиле. При этом можно обеспечивать управление процессом накопления дефектов структуры за счет указанных деформаций как на части поверхности прессуемого профиля, так и по всему его поперечному сечению.

Комментариев нет »

Комментариев нет.

RSS-лента комментариев к данной записи. TrackBack URI

Оставить комментарий