Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Проблемы технологического проектирования металлических конструкций различного назначения, изготовленных процессами обработки давлением и работающих в условиях циклического нагружения 8
1.1.Анализ сложившейся практики технологического проектирования .8
1.2. Сопротивление усталости материала металлоизделий, изготовленных процессами обработки давлением и проблемы ее прогнозирования .9
1.2.1. Общие положения .9
1.2.2. Размер зерна .10
1.2.3. Морфология (тип) микроструктуры 12
1.2.4. Термическая обработка .13
1.2.5. Масштабный фактор заготовки 14
1.2.6. Состояние приповерхностного слоя заготовки 15
1.2.7. Влияние условий пластической деформации .15
1.2.7.1. Степень пластической деформации .16
1.2.7.2. Схема технологической обработки 17
1.3. Характеристики деформированного состояния и его неоднородность 17
1.4. Проблемы прогнозирования сопротивления усталости металла конструкций, изготовленных пластическим деформированием и направления их решения 18
Выводы 19
1.5. Программа и методы исследований 21
1.5.1. Листовая гофрированная панель из сплава ЭИ 878 (12Х17Г9АН4) 22
1.5.2. Рессорные листы с клиновым продольным профилем из стали 50ХФА 24
ГЛАВА 2. Совершенствование микроструктурного анализа горячедеформированного металла на основе применения цифровой микроскопии и разработки специализированного программного обеспечения 29
Выводы 34
ГЛАВА 3. Исследование структурно-механических и усталостных характеристик материала изделий 35
3.1. Листовая гофрированная панель из сплава ЭИ 878 (12Х17Г9АН4) 35
3.1.1. Подготовительный этап .35
3.1.2. Механические испытания .41
3.1.3. Циклические испытания образцов 44
3.2. Полосовая раскатанная заготовка с продольным клиновым профилем из стали 50ХГФА ..44
3.2.1. Раскрой заготовок на образцы 44
3.2.2. Определение напряженно-деформированного состояния материала изделия 45
3.2.3. Структурно-механические исследования .49
3.2.3.1. Механические испытания 49
3.2.3.2. Микроструктурный анализ 50
3.2.3.3. Рентгеноструктурные исследования 52
3.2.3.4. Циклические испытания образцов .52
Выводы 54
ГЛАВА 4. Закономерности неоднородности деформации материла в технологических процессах раскатки плоской заготовки на клин на плите и изготовления конструктивного элемента – рифта в листовых жесткостях 55
4.1. Листовая гофрированная панель из сплава ЭИ 878 (12Х17Г9АН4) 56
4.2. Полосовая раскатанная заготовка с продольным клиновым профилем из стали 50ХГФА ..58
Выводы 70
ГЛАВА 5. Развитие информационного обеспечения прогнозирования усталости материала изделий в условиях технологического проектирования 72
5.1. Циклическая долговечность сплава ЭИ 878 72
5.2. Циклическая долговечность сплава стали 50ХГФА 79 Выводы 83 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 84 Список литературы
- Сопротивление усталости материала металлоизделий, изготовленных процессами обработки давлением и проблемы ее прогнозирования
- Полосовая раскатанная заготовка с продольным клиновым профилем из стали 50ХГФА
- Микроструктурный анализ
- Полосовая раскатанная заготовка с продольным клиновым профилем из стали 50ХГФА
Сопротивление усталости материала металлоизделий, изготовленных процессами обработки давлением и проблемы ее прогнозирования
В настоящее время в металлических конструкциях все больше имеют место ответственные детали и узлы, эксплуатационные характеристики которых непосредственно соотносятся с безопасной жизнедеятельностью людей. К ним относятся листовые жесткости летательных аппаратов, силовые детали подвески автомобиля, крепежные изделия и т.д. Очевидно, при разработке технологических процессов их изготовления надо исходить не из имеющихся возможностей производства или минимальных затратных средств, а исходя из требуемых служебных свойств изделия.
В системе технологической подготовки производстве изделий используются нормативные документы, в частности стандарт ГОСТ Р 50995.0.1-96 Технологическое обеспечение создания продукции. Основные положения. В соответствии с ОСТ 9001 ИСО, в общем случае он определяет содержание и структуру технологического обеспечения (ТО), проводимого на стадиях разработки и постановки продукции на производство. В структуру ТО, как подсистема входит технологическое обеспечение проектирования. Этапы проектирования соответствуют смежным процессам изготовления изделия, которые включают: формообразование исходной заготовки, обработку полуфабриката, его контроль и испытания.
На этапе подготовки исходных заготовок или их формоизменения для ответственных металлоизделий, одним из основных видом их обработки является обработка давлением. Практически все прочностные металлические детали машин изготовляются из заготовок, полученных после одного из пяти его видов: ковки, прокатки, штамповки, прессования и волочения, или в их комбинации. Они имеют самую разнообразную форму и назначение. При этом надо отметить характерную особенность обработки давлением, которая заключается в изменении структурно-механических характеристик металла в зависимости от условий деформации: температуры, скорости и механической схемы обработки. При холодной обработке металл упрочняется, что выражается в повышении его прочностных характеристик, а при горячей имеет место увеличении пластичности в силу возможности протекания рекристаллизационных процессов. Как следствие, изменяются служебные свойства материала, в частности сопротивление усталости.
В сложившейся практике проектирования технологий изготовления металлоизделий, формоизмененных процессами давления, используется нормативная техническая информация в виде ГОСТов, РТМ и справочников. В них приведены готовые конструкторско-технологических решений, в основу разработки которых положены конструкция изделий, технологические возможности оборудования и экономическая целесообразность производства. При анализе возможности применения нормативной информационной поддержки к проектированию технологий, исходя из требований служебных свойств металлоизделий, можно отметить ее недостаточность, которая касается методической и теоретической сторон, а также отсутствия готовых конструкторско-технологических решений (КТР).
В результате анализа отечественного и зарубежного опыта можно отметить новые методологические подходы к технологическому проектированию исходя из требуемых служебных свойств изделия. Они основаны на применении принципа сквозной технологии, который объединяет разработку взаимосвязанных технологий от процессов формообразования и обработки до контроля и испытаний готовых изделий. При этом совокупность разрабатываемых технологий подчиняется выполнению требований, предъявляемых к выходным характеристикам изделий, а не к имеющимся возможностям производства. На этом принципе разрабатывается массив КТР для типовых групп изделий, охватывающий смежные технологии: формообразование, обработку, контроль и испытание.
Способность материалов воспринимать повторные и знакопеременные напряжения без разрушения называется сопротивлением усталости, или циклической прочностью. различают многоцикловую и малоцикловую усталость. Согласно ГОСТ 23207-78 (Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения) многоцикловая усталость – это усталость материала, при котором усталостное повреждение или разрушение в основном происходит при упругом деформировании, а малоцикловая усталость – при упругопластическом деформировании (ГОСТ 25.502-79 Методы испытания на усталость). При малоцикловой усталости максимальная долговечность до разрушения не превышает 5.104 циклов. Существует также понятие статической выносливости применительно к конструкциям, для которых основной является постоянная нагрузка, а переменные нагрузки значительной величины действуют за время службы сравнительно небольшое число раз, к примеру, самолетные конструкции. Полная кривая усталости с указанием основных областей приведена на рис. 1.1.
К настоящему времени издано достаточно много монографий и публикаций по различным аспектам статической и усталостной прочности металлических материалов зарубежными и российскими учеными, такими как Терентьев В.Ф. [1-3], Иванова В.С. [4-6], Ботвина Л.Р. [7], Панин В.Е. [8], Трощенко В.Т. [9,10], Горицкий В.М. [11], Коцаньда С. [12], Форрест П. [13] и другие.
Полная кривая усталости [1] . Проведены глубокие исследования усталости металлов, в том числе по оценки структурных и масштабных факторов, влияющих на сопротивление усталости. К числу факторов, влияющих на структурное состояние материала, относятся размер зерна, тип микроструктуры, вид термообработки и наличие остаточных напряжений на уровне микро и субструктуры (рис. 1.2). 1.2.2. Размер зерна
Многие отечественные и зарубежные исследователи [1,5,6,10,12,14,15,16] отмечают, что важнейшим структурным параметром поликристаллических металлических материалов, влияющим на зарождение и распространение трещин, является размер зерна [5,17,18,19], поскольку границы зерен могут быть эффективными барьерами для развития процессов скольжения. В легких сплавах большое влияние наряду с размером зерна оказывает степень рекристаллизации. В высокопрочных металлических материалах часто определяющим структурным фактором является размер субзерна или одной из структурных составляющих. Чаще всего с уменьшением размера зерна предел выносливости гладких образцов возрастает, хотя в ряде работ показано, что измельчение структуры не всегда приводит к изменению долговечности. Для циклического нагружения зависимость предела выносливости sR от размера зерна можно выразить формулой, аналогичной зависимости Холла – Петча для предела текучести от размера зерна [1]
Полосовая раскатанная заготовка с продольным клиновым профилем из стали 50ХГФА
Существует три концепции, объясняющих масштабный эффект при испытаниях на усталость металлических материалов. Во-первых, масштабный эффект связывают с наличием градиента напряжений. При простой нагрузке на изгиб или кручение в случае одинакового поверхностного напряжения градиент тем больше, чем меньше толщина или диаметр образца, рис. Во-вторых, существует точка зрения, что масштабный эффект связан с неоднородностью механических свойств различных микрообъемов металла (статистическая концепция). Из-за различных ориентации и очертания зерен, наличия различных фаз, включений, дефектов и т.п. зерна металла напряжены неодинаково. С увеличением напряженного объема количество дефектов и опасно напряженных зерен увеличивается, что приводит к увеличению вероятности разрушения, а следовательно и к фактическому снижению прочности, что вытекает из статической теории усталостной прочности. В третьих, большое влияние на усталость образцов различных размеров оказывают металлургические и технологические факторы. Металлургические факторы связаны с качеством металла отливки или поковки, а технологические – с влиянием термической и механической обработки при изготовлении деталей различных размеров.
Состояние приповерхностного слоя заготовки Как правило, усталостное разрушение начинается с поверхности металлических материалов [23]. Еще И.А. Одинг указывал, что при циклическом нагружении в поверхностных слоях металла все процессы, связанные с собиранием вакансий и зарождением усталостных трещин, идут с опережением и вся структурная повреждаемость концентрируется у поверхности. Этим представлениям соответствует обнаруженная [24,25] в приповерхностном слое значительная большая плотность дислокаций других повреждений при усталостном испытании материалов. При этом наиболее интенсивная пластическая деформация при усталости протекает в приповерхностных слоях глубиной прядка размера зерна. Поведение и состояние этого слоя определяет долговечность до зарождения усталостных трещин и вместе с деформационными характеристиками всего объема определяет уровень предела выносливости [26], а также уровень порогового коэффициента интенсивности напряжений, необходимых для начала развития усталостной трещины.
На циклическую прочность влияет также изменение характера поверхностных микронеровностей [23,26], в том числе и после технологической деформации [27,28].
Влияние условий пластической деформации Пластическая деформация в холодном или горячем состоянии влияет на структуру металла на всех ее уровнях, при этом она одновременно может сочетаться с термической обработкой. На уровне тонкой структуры она изменяет плотность и структуру дефектов кристаллической решетки, на микро уровне – величину зерна, морфологию, величину остаточных напряжений, на макро уровне является причиной возникновения остаточных макро напряжений в силу неравномерности деформации в объеме формоизменяемой заготовки и текстуры деформации. К числу основных технологических факторов относятся: степень деформации, ее механическая схема и температурно-скоростные условия обработки. Для всего изделия в целом на служебные свойства также влияют масштабный фактор и неоднородность структуры по всему объему детали. Она определяется размерами детали, а также геометрией конструктивных элементов или отдельных объемов детали (заготовки), наиболее нагруженных и отвечающих за эксплуатационную долговечность изделия. Последний фактор, в частности, имеет большое влияние, так как в изделиях, работающих в условиях эксплуатационной долговечности, как правило, основную нагрузку принимают конкретные элементы: в крепежных изделиях (гайки, болты) - резьба; в упругих элементах (рессоры) – внутренняя поверхность; в листовых жесткостях - рифты; в режущих изделиях (топорно-ножевая группа) – лезвие.
Вопросам сопротивления усталости металлов и сплавов посвящено достаточное количество исследований. Из них надо отметить работы Н.И. Черняка [29], Г.П. Гусляковой [30-32], Г.В. Пачурина [33-38], А.Б. Елькина [39], А.Н. Гущина [40,41] и других ученых. В них приведены сведения по сопротивлению усталости металлов и сплавов, деформированных при комнатной температуре и равномерном нагружении.
Степень пластической деформации Согласно данным Черняка Н.И. и других исследователей [29-32], предел выносливости железоуглеродистых сплавов (например, сталей 40Х, 30ХГСА, У12, 12ХН3А, 45), меди, латуней Сu – 36% Zn и Сu – 30% Zn, алюминия, предварительно обработанных до малых степеней (1-5 %) при комнатной температуре, оказывается более низким, чем отожженных ( на 8 %), что связывается с возникновением повреждаемости в наиболее слабых поверхностных зернах металла; с образованием легкоподвижных дислокаций и обратным движением замыкающих скопление дислокаций; с характерным изменением остаточных напряжений и кривых предельной прочности.
С увеличением степени предварительного наклепа ( 5 %) сопротивление усталости металлов, не зависимо от схемы циклического нагружения, повышается до определенного максимума. При этом корреляция между изменениями под влиянием пластического деформирования механических свойств различных конструктивных материалов при статическом и циклическом нагружениях не обнаруживается [31,34,35].
Экспериментальные данные Е. Шмидманна и П. Эмриха [42] по влиянию однородной предварительной деформации на усталостную прочность низкоуглеродистой стали Ск 10 показали, что предварительная деформация на 2 % несколько снижает предел выносливости, а деформация на 10 и 22 % повышает его. Аналогичный результат был получен Х. Хайм Бахом, который также показал, что предварительная деформация растяжением конструкционной стали при малых пластических деформациях, несколько снижает предел выносливости, однако при деформациях больших 10 %, он возрастает [42]. Вопрос о влиянии малых пластических деформаций на механические свойства металлических материалов был детально рассмотрен в монографии Черняка Н.И [29].
Влияние предварительной деформации на параметры усталости различных материалов определяется также ее схемой. Так, например, для стали 20 предел выносливости увеличивается на 21,4 % после предварительного сжатия и только на 6,1 % после растяжения. Деформация по схеме чистого сдвига оказывает на стали 20 и У7А и титановый сплав ВТ1-0 эффект промежуточный между сжатием и растяжением [17].
Неоднородность деформированного состояния является основной особенностью металлоизделий, формоизмененных процессами давления. Как следствие, металл изделия по своему объему имеет неодинаковые механические свойства и сопротивление усталости. Это тем более важно, что, в каждом изделии за служебные характеристики, как правило, отвечают отдельные элементы или зоны. Поэтому, при прогнозировании необходимо использование не усредненных характеристик деформации, а проводить определение деформации материальных точек всего объема изделия. В качестве показателя должна применяться интенсивность деформации, которая позволяет определять итоговую степень деформации. Реальные технологические процессы характеризуются многоэтапным немонотонным характером интенсивности деформации со сложным нагружением. В теории малых деформаций доказано, что деформированное состояние любой материальной точки полностью определяется шестью компонентами: тремя главными компонентами, интенсивностью и видом деформации.
Микроструктурный анализ
Одной из характерных технологических особенностей обработки металлов давлением материала является неравномерность его деформирования, которая имеет место не зависимо от вида обработки, и влияет на качество получаемого изделии. Первые исследования неравномерности деформации относятся к визуальным наблюдениям в операциях свободной ковки. В частности появилось понятие "внутреннее движение, предложенное Б. Сен. Венаи и М. Леви" [64]. В операциях осадки и протяжки, на боковой поверхности проковываемой заготовки наблюдались явления в виде пересекающихся под углом полос, имеющих повышенную температуру примерно на 2000С по сравнению с деформируемым материалом, и обозначенных термином «кузнечный крест». В научной литературе это понятие впервые ввел Кик [64]. Бласс, один из основоположников теории прокатки, используя результаты Кика, создал теорию конусов скольжения [65]. Согласно этой теории при ковке и прокатке металл имеет неравномерную деформацию, состоящую из двух характерных зон. Первая представляет упругодеформированный объем металла, имеющий при осадке цилиндрических образцов форму конусов, а при прокатке – форму усеченных пирамид, основанием которых является поверхность контакта заготовки с инструментом. Между внедряющимися в тело упругими объемами располагается зона металла, которая деформируется, как очень вязкая жидкость, что определило понятие своеобразного «ожижения» [66]. В дальнейшем теория конусов скольжения развивалась как гидродинамическая теория прокатки [57,68], согласно которой металл деформируется как очень вязкая жидкость. Это доказывалось тем фактом, что неравномерность деформации металла обусловливается неравномерностью скоростей течения зон очага деформации, что свойственно жидкости. В качестве доказательств о неравномерности деформации при прокатке приводились данные: "попятное" (обратное движению валков) перемещение металла, накат – местное увеличение толщины полосы перед ее контактом с валками. Среди работ, посвященных изучению неравномерности течения металла при прокатке, следует отметить: - наблюдения Холленберга [69] над изгибом вертикальных линий нанесенных на боковую поверхность прокатываемой полосы: изгиб линий непостоянен и меняется немонотонно – с начало увеличивается, а затем уменьшается; - исследование горячей плоской прокатки Метцем [70,71] с помощью штифтов и винтов, помещенных в полосу, которое позволило по их деформации сделалось заключение о неравномерности течения металла по толщине полосы; - исследование Экелундом [72] с помощью координатной сетки, нанесенной на боковую и контактную поверхности прокатываемой полосы, на основании которых были построены зависимости изгиба линий от степени деформации и толщины полосы;
Явление неравномерности деформации потребовало определение области ее существования и характеристик. Появление термина "очаг деформации" и данных по его строению соответствует концу 30-х годов, когда были опубликованы работы С.М. Губкина в процессах ковке, штамповке, прессования, и И.М. Павлова - в теории прокатки. Дальнейшее развитие теории очага деформации выполнено С.И. Губкиным. В своих трудах [12-14] он впервые теоретически обосновал строение очага деформации и указал, что процесс формоизменения развивается неодинаково в его различных местах. Он впервые поставил вопрос о связи структурных и фазовых превращений с зоной интенсивной деформации. В дальнейшем А.А. Пресняков [12-14] выдвинул положение о роли зон в управлении процесса формоизменения, их первичности и вторичности. Как следствие, при анализе процессов обработки давлением с точки зрения оценки строения очага деформации, и его изменения по ходу технологического процесса, необходимо решение следующих вопросов: - оценки внутреннего строения очага деформации и положение зон с ее различной интенсивностью; - определение размеров действительного очага деформации и их соотношение с размерами геометрического очага (размерами контакта инструмента с заготовкой); - определение роли зон в управлении процесса, обуславливающего осуществление формоизменения, их первичность (активность) или вторичность (пассивность).
Листовая гофрированная панель из сплава ЭИ 878 (12Х17Г9АН4)
По результатам исследования деформированного состояния материала формованных листовых гофрированных панелей были получены следующие зависимости утонения в поперечном сечении синусоидального рифта: - при штамповке на гидравлическом прессе наибольшее утонение материала в поперечном сечении рифта находится в интервале 0,8-0,9 мм (степень деформации по толщине 10-15%) и соответствует впадине рифта; - при штамповке на молоте разнотолщинность находится в интервале 0,6-0,9 мм (степень деформации по толщине 10-30%) и соответствует гребню рифта. Полученные результаты исследования деформированного состояния листового материала в зоне элемента жесткости (рифта) гофрированной панели свидетельствуют о неравномерности распределения деформации по толщине заготовки в поперечном сечении рифта при: штамповке по обеим технологиях на прессе и на молоте. При этом имеет место следующее отличие: при штамповке на прессе по сравнению с молотом, материал, расположенный по вершинам рифта имеет меньшее утонение, а на наклонной плоскости большее. Кроме того, при штамповке на прессе имеет место более равномерное утонение металла по всему поперечному сечения рифта. Причиной этого является принципиальное отличие схем штамповки, приведенных на рис. 4.1 и 4.2. При штамповке на прессе отсутствует жесткое защемление заготовки по ее периметру. По ходу процесса первоначально происходит защемление заготовки эластичной средой по гребням матрицы. При этом штамповка на прессе имеет техническую возможность постепенного увеличения давления эластичной среды в контейнере. Это позволяет вести формовку в начале процесса без жесткого защемления фланца и подтяжкой заготовки в зону формовки. Во вторых имеет место большая равномерность прилагаемых сил по поверхности заготовки с постепенным их увеличением, в отличие от резких концентрированных контактных нагрузок молотовой штамповки, а также меньшая скорость деформирования материала.
Полосовая раскатанная заготовка с продольным клиновым профилем из стали 50ХГФА
Изделия с клиновой рабочей поверхностью, полученные методами обработки давлением, имеют огромное применение в жизни человека. Из всего их многообразия можно выделить две характерные группы. К первой относятся изделия топорно-ножевой группы, ко второй – рессоры, имеющие переменный продольный профиль [64]. Кроме того в некоторых случаях, при получении полу продуктов прокатного производства: блюмов и слябов, форма получаемых заготовок на промежуточных проходах на определенном виде оборудования, также имеют переменный продольный профиль. В целом, их изготовление производится двумя видами обработки давлением: протяжкой, как операцией свободной ковки, и прокаткой по различным схемам. В первом случае применяется ковка на молотах, во втором – формоизменение заготовки производится на ковочных вальцах, прокатных и раскатных станах и специализированном оборудовании. Все процессы относятся к процессам периодического действия так как осуществляется не сразу, а постепенно, отдельными порциями. На ковочных вальцах изменение обжатия осуществляется посредством применения инструмента некруглой формы в рабочей его части. Соответственно изменяется форма полосы после обработки: будучи клиновидной, она выходит из под инструмента либо толстым, либо тонким концом вперед, как на примере оттяжки лезвия топора (рис. 4.3). В качестве примера изготовления рессорных листов с переменным параболическим профилем по длине можно привести разработку и внедрение стана прокатного ВНИИМЕТМАШ им. А.И. Целикова и АО "ЗИЛ" [65]. Рессорная полоса с одной плоской (нижней), а другой (верхней) поверхностями, изготавливается на гладких валках, которые вращаются с разными окружными скоростями и имеют возможность смещения друг относительно друга. Прокатка выполняется за 3-4 прохода с поддержанием температуры полосы 920…780С. При изготовлении полупродуктов прокатного производства, кроме процесса продольной прокатки, также используются раскатные станы моделей Краузе и Платцера [66]. При данном виде обработки, заготовка неподвижно крепится на платформе которая подается под валок, который ее обжимает сверху вниз с неравномерной степенью деформации по ее продольной подачи. И в завершении можно отметить станы серии ХПЛ-650 конструкции ОАО Институт ЦВЕТМЕТОБРАБОТКА, где обжатие осуществляется за счет многократного качающегося движения валков
С позиции теории обработки металлов давлением продольная прокатка в настоящее время представляется как «регулярная осадка», с непрерывной подачей металла под бойки. В качестве подающего механизма служит сам инструмент, выполненный в виде валков, вращающихся с определенной скоростью. При контакте с заготовкой проявляются силы взаимодействия (силы внешнего трения), которые перемещают заготовку и обеспечивают ее деформацию. Первые исследования о неравномерности деформации в заготовках относятся к визуальным наблюдениям в операциях свободной ковки и прокатки [67]. В операциях осадки на боковой поверхности проковываемой заготовки наблюдались явления в виде пересекающихся под углом полос, имеющих повышенную температуру примерно на 2000С по сравнению с деформируемым материалом, и обозначенных термином «кузнечный крест». В научной литературе это понятие впервые ввел Ф.Кик. Бласс, один из основоположников теории прокатки, используя результаты Ф.Кика, создал теорию конусов скольжения. Согласно этой теории при ковке и прокатке металл имеет неравномерную деформацию, состоящую из двух характерных зон. Первая представляет упругодеформированный объем металла, имеющий при осадке цилиндрических образцов форму конусов, а при прокатке – форму усеченных пирамид, основанием которых является поверхность контакта заготовки с инструментом. Между внедряющимися в тело упругими объемами располагается зона металла, которая деформируется, как очень вязкая жидкость, что определило понятие своеобразного «ожижения». В дальнейшем теория конусов скольжения развивалась как гидродинамическая теория прокатки, согласно которой металл деформируется как очень вязкая жидкость. Это доказывалось тем фактом, что неравномерность деформации металла обусловливается неравномерностью скоростей течения зон очага деформации, что свойственно жидкости. В качестве доказательств о неравномерности деформации при прокатке приводились данные: "попятное" (обратное движению валков) перемещение металла, накат – местное увеличение толщины полосы перед ее контактом с валками. Среди работ, посвященных изучению неравномерности течения металла при прокатке, следует отметить: - наблюдения Холленберга над изгибом вертикальных линий нанесенных на боковую поверхность прокатываемой полосы; - исследование горячей плоской прокатки Н. Метцем с помощью замера деформации штифтов и винтов, помещенных в полосу; - исследование Экелундом с помощью координатной сетки, нанесенной на боковую и контактную поверхности прокатываемой полосы; Таким образом, анализ существующих работ по изучению операций осадки и прокатки, позволил отметить следующее мнение: - в процессе формоизменения металла в процессах свободной ковки и прокатки существует неравномерность его деформации, влияющая как на технологические параметры процесса, так и качество получаемых изделий; - неравномерность деформации металла заготовки в технологическом процессе определяется наличием зон трудно и пластично деформируемого металла, имеющих сложную изменяющуюся форму в процессе технологической операции, и определяющих строение действительного очага деформации.
Имеется несколько объяснений неравномерного распределения обжатия по высоте полосы. при прокатке. Одной из главных причин является действие сил трения, как и в случае осадки заготовки. Эти силы затрудняют перемещение деформируемого металла относительно поверхности валков (бойков) в продольном и поперечном направлениях, их влияние ослабевает по мере удаления от контактной поверхности. Вследствие подпирающего действия сил трения в очаге деформации образуются зоны затрудненной деформации (рис. 4.4). Деформация в этих зонах меньше, чем в других точках объема полосы.
