Неравномерность деформации при осадке

 

Неравномерность деформации представляет собой неодинаковость степеней деформации в разных зонах заготовки, в которых локальную степень деформации можно определить по величине изменения размера ячейки координатной сетки, шага резьбы винта и т.п. (рис. 9):

 

или ,

 

где – относительная и i– истинная степени деформации i -й ячейки;

_О и – периоды ячейки до и после деформации.

 

Рис. 9. Неравномерная деформация при осадке

 

При осадке силы трения затрудняют течение металла в контактных плоскостях и приводят к значительным изменениям характера деформирования образца, вызывая появление его бочкообразности, служащей признаком и мерой неравномерности деформации (рис. 10).

 

Рис. 10. Влияние сил трения на неравномерность деформации при осадке

 

Бочкообразность заготовки увеличивается с возрастанием степени деформации и повышением коэффициента трения.

Средняя величина коэффициента неравномерности деформации равна отношению объема бочкообразной части заготовки W _Б к ее исходному объему W _О:

,

 

где W _О = F _О Н _O – исходный объем образца;

W _Б = W _О – W _Т – объем бочкообразной части образца;

D _О, Н _O, F _О – исходные диаметр, высота и площадь поперечного сечения образца соответственно;

W _Т – объем цилиндра между торцами образца, равный

 

W _Т = F _Т Н,

где D _Т, F _Т – диаметр и площадь поверхности торца образца соответственно;

H – текущая высота образца.

Коэффициент неравномерности деформации зависит не только от сил трения, но и от отношения D _СР / H.

Показатель D _СР / Н (см. рис. 10)представляет собой отношение площади контактной поверхности идеального цилиндра (2 F _СР) к площади его боковой поверхности (S_Б) и называется коэффициентом контактной поверхности:

 

,

где D _СР– средний диаметр образца, который равен диаметру цилиндра объемом W _O и высотой H.

Величина D _СР находится из средней площади поперечного сечения F _СР образца:

,

где

F _СР = W _O / H.

 

Коэффициент неравномерности деформации λ достигает λ_max при

D _СР /Н ≈1,1 для всех марок материала независимо от шероховатости поверхности инструмента и наличия смазки (рис. 11).

 

 

Рис. 11. Влияние отношения D _СР / Н на неравномерность деформации λ

 

Наличие λ_max объясняется тем, что при отношении D _СР / Н ≤1,1 весь объем заготовки участвует в формировании ее бочкообразной части. При отношении же D _СР / Н > 1,1 не весь объем заготовки участвует в формировании ее бочкообразной части (рис. 12).

 

Рис. 12. Схема бочкообразования при D _СР / Н >1,1

 

При D _СР / Н >1,1 картина резко изменяется. В этом случае величину неравномерности деформации λ (для отличия обозначенная как λ i) надо подсчитать по формуле

i = ,

где W _λ – объем образца за вычетом объема W _Х,

т.е.

W _λ = W _О – W _Х ,

 

где W _Х – объем образца, не участвующий в образовании бочки.

Подставив значения W _Б и W _λ в предыдущее выражение, получим

 

i = .

 

Показатель λ i отражает величину неравномерности деформации физически более объективно.

 

Отношение D _СР /Н характеризует также объемное напряженное состояние образца. В реальных условиях, при коэффициенте трения μ > 0, объемное напряженное состояние усиливается с ростом отношения D _СР / Н.