Влияние твердости металла и внешнего давления - раздел Образование, Теория ОМД Закон Сухого Трения В Деталях Машин Имеет Вид: Сила Трения Т Пропорциональна ...
Закон сухого трения в деталях машин имеет вид: сила трения Т пропорциональна нормальной нагрузке N и не зависит от площади контакта:
T = f*N, где f – коэффициент трения (константа)
В ОМД используется формула Епифанова:
,
где – сопротивление сдвигу в поверхностном слое;
Fк – площадь контакта металла с инструментом;
к – коэффициент, учитывающий скорость изменения касательных напряжений при изменении нормальных напряжений, т.е.
N – нормальная сила.
Первый член в этом уравнении показывает изменение силы трения вследствие изменения площади сдвига, а второй – изменение сопротивления сдвигу при изменении нормального давления. Разделив обе части этого уравнения на полную поверхность соприкосновения F, и учитывая, что – среднее напряжение трения, а – нормальное напряжение, имеем:
– напряжение трения равно произведению нормального напряжения на коэффициент трения.
Из условия пластичности известно, что
(для плоской деформации )
Следовательно, когда напряжение трения достигнет , вероятность скольжения металла по инструменту и внутреннего скольжения в металле будет одинакова. При дальнейшем повышении нормального напряжения скольжение металла по инструменту замедляется. При этом напряжение трения сохранит постоянную величину, а значит
Условие пластичности имеет вид: . Значит коэффициент трения:
При всестороннем сжатии (прокатка без натяжения, ковка, прессование) и имеют одинаковый знак, поэтому коэффициент трения fmax<0,5. При разноименной схеме напряженного состояния минимальное главное напряжение <0, поэтому коэффициент трения может быть больше 0,5. Однако, на практике при всестороннем сжатии часто получают коэффициент трения значительно больше 0,5. Это объясняется тем, что его определяют как частное среднего напряжения трения на удельное давление. Но при этом не учитывают, что действие напряжения трения очень локализовано и величина его определяется повышением сопротивления деформации приконтактных слоев, тогда как удельное давление действует по всему объему тела, т.е. может быть больше 0,5.
Влияние состояния поверхности инструмента (качество обработки и его износ) и деформируемого металла также влияет на напряжение трения. Особенно большое влияние наблюдается при горячей деформации в связи с образованием окалины.
Влияние химического состава инструмента и деформируемого металла на коэффициент трения связано с родством металлов. Так при прокатке стали на стальных валках коэффициент трения выше, чем на чугунных. Чем больше твердость инструмента, тем ниже коэффициент трения. Так при волочении проволоки наибольший коэффициент трения наблюдается на стальных волоках, меньший на твердосплавных и самый низкий на алмазных.
При обработке очень мягких металлов (свинец, алюминий) наблюдается налипание частиц этих металлов на инструмент. Это приводит к повышению коэффициента трения. С увеличением удельного давления при пластической деформации коэффициент трения уменьшается (при машинном трении наоборот – увеличивается). При ОМД, когда имеет место прилипание, оно тем сильнее, чем больше удельное давление. Поэтому сила трения растет медленнее, чем нормальное давление. В результате среднее значение коэффициента трения уменьшается.
Влияние температурына коэффициент трения сложное. При изменении температуры изменяется сопротивление деформации и физико-химические свойства окалины, образующей промежуточный слой между металлом и инструментом. Установлено, что при нагревании коэффициент трения сначала растет, достигает максимального значения, затем уменьшается. Первоначальный рост объясняется окислением поверхности и образованием шероховатой окалины. При дальнейшем повышении температуры происходит размягчение окалины, и она начинает играть роль смазки. Максимального значения коэффициент трения для стали достигает при t=800-1000oC. Для некоторых сталей окалина очень сильно снижает коэффициент трения при высоких температурах. В результате захват металла валками затрудняется и дальнейшая прокатка возможна только после дополнительного подстуживания.
При прокатке углеродистых сталей на основании экспериментальных данных используется формула С. Экелунда (с поправками Б.М. Бахтинова и М.М. Штернова):
,
где – коэффициент, учитывающий влияние материала валков. Для чугунных валков он равен 0,8, а для стальных – 1, - коэффициент, зависящий от скорости прокатки, определяется из графика (для горячей прокатки при скорости меньше 2 м/с принимать 1); - коэффициент, учитывающий влияние химического состава стали, определяется из таблицы:
Сталь
Углеродистая (Ст1)
1,0
Ледебуритная (РФ1)
1,1
Перлитомартенситная (ШХ15)
1,3
Аустенитная (ЭИ100)
1,4
То же, с включениями феррита и ледебурита (1Х18Н9Т)
1,47
Ферритная (ЭИ341)
1,55
Аустенитная с включениями карбидов (ЭХН60)
1,6
Таким образом, в случаях сухого и граничного трения трение определяется либо по закону:
при
при
либо по закону Леванова:
где кп – константа поверхности, равная отношению предельного напряжения трения к
– сопротивление деформации пограничного слоя; предел упрочнения обрабатываемого металла
– сопротивление сдвигу
По первому закону график зависимости имеет вид: по второму:
Введение... Обработка металлов давлением ОМД базируется на основных положениях механики... Основные способы ОМД...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Влияние твердости металла и внешнего давления
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Упругая и пластическая деформация
Деформация – изменение формы и размеров тела в результате действия на него внешних сил. Деформация представляет собой совокупность трех взаимно накладывающихся и по
Дефекты в кристаллах
Дефекты делятся на точечные, линейные и объемные.
Точечные дефекты:
Вакансия (дырка) – простейший дефект кристаллической решетки, когда вышедший из положен
Дислокации
Дислокация – линейный дефект кристаллической решетки, вдоль которого нарушены связи между соседними атомами и число ближайших соседей каждого атома не соответствует необходимому. Д
Изменение свойств наклепанного металла при нагреве
При нагревании металлов до сравнительно низких температур (~0.3Tпл.) в металлах происходит процесс возврата или отдыха, при котором наклепанный металл частично разупрочняется. В процессе
Величины, характеризующие деформацию тела
О величине деформации судят по изменению размеров деформируемого тела. Существует несколько вариантов характеристики деформации. Пусть размеры тела до деформации L0 – дли
Смещенный объем
Смещенный объем – прибавленный или удаленный в процессе деформации объем в направлении одной из осей. Если рассматривать деформацию по высоте, смещенный объем – произведение началь
Общий случай деформации
В общем случае деформация нелинейная, а значит, кроме растяжения или сжатия в металле имеется и углова
Скорость деформации
Скорость деформации – изменение степени деформации в единицу времени. Совокупность всех скоростей деформации описывается тензором скоростей деформации:
Правило наименьшего сопротивления
При ОМД иногда необходимо определить соотношение между перемещениями металла в разных направлениях. Иногда это сделать достаточно просто на основании закона постоянства объема. Например, при плоско
Величины, характеризующие напряженное состояние тела
Если к телу приложены внешние силы и создано препятствие его свободному движению, то тело находится в напряженном состоянии. На тело действуют внешние силы; реакции связей, ограничивающие движение
Связь обобщенного напряжения с обобщенной деформацией
Механические свойства большинства металлов и сплавов характеризуются кривыми упрочнения, не имеющими ярко выраженной площадки текучести. Такие кривые аппроксимируются степенной функцией. В самом об
Плоское напряженное и плоское деформированное состояние
При плоском напряженном состоянии напряжение по одной из осей отсутствует. Деформация при этом может происходить по всем трем осям. В других случаях пренебрегают деформацией по одно
Плоское напряженное состояние
Признаком плоского напряженного состояния является: равенство нулю одного из нормальных напряжений и равенство нулю соответствующих ему касательных напряжений. Пусть
Плоское деформированное состояние
Признаком плоского деформированного состояния является отсутствие деформаций по одной из осей, например по оси X:
Сверхпластичность
Все предыдущие закономерности относятся к обычным, промышленным условиям. Но при ряде условий наблюдается явление сверхпластичности, т.е. необычайно высокой для данного материала пластичности, хара
Методы оценки пластичности
Для сравнения пластичности образцы металлов подвергают деформации в одинаковых условиях. Доведя деформацию до разрушения (или до первых ее признаков), измеряют полученную остаточную деформацию, кот
Факторы, влияющие на сопротивление деформации
Сопротивление деформации зависит от природы деформированного металла, температуры, степени и скорости деформации и характера напряженного состояния. Опытным путем получают значение сопротивления де
Факторы, влияющие на пластичность металла
Пластичность зависит от природы вещества (его химического состава и структурного строения), температуры, скорости деформации, степени наклепа и от условий напряженного состояния в момент деформации
Условие пластичности для линейного напряженного состояния
Условием пластичности называется условие перехода упругой деформации в пластическую, т.е. оно определяет точку перегиба на диаграмме растяжение-сжатие.
В линейном напряженном состоя
Частные случаи условия пластичности
При ОМД встречаются частные виды напряженного и деформированного состояния: плоское напряженное, плоское деформированное и осесимметричное состояние. Ввиду сложности условий пластичности при решени
Особенности трения при ОМД
Условия трения играют в расчетах напряженного и деформированного состояния такую же роль, как и физические уравнения равновесия. Отличие лишь в том, что трение действует лишь по поверхности взаимод
Виды трения. Физико-химические особенности трения
Трение обрабатываемого металла и инструмента происходит с участием третьих веществ. К ним относятся окислы обрабатываемого металла и инструмента, продукты истирания взаимодействующих поверхностей и
Механизм сухого трения
Поверхность всякого тела имеет неровности – выступы и впадины при любом качестве отделки. Часть выступов поверхности одного тела попадает во впадины поверхности другого тела, в результате чего прои
Механизм граничного трения
Граничное трение имеет место при использовании смазок. Смазки, содержащие поверхностно-активные вещества, адсорбируются на трущихся поверхностях и образуют прочные пленки. Граничные молекулы таких
Механизм жидкостного трения
Природа жидкостного рения иная, чем сухого и граничного. Жидкостное трение – внутреннее трение в объеме смазки. Оно нашло применение при волочении проволоки. Смазка, экранирующая толстым слоем трущ
Смазка при ОМД
Для того чтобы смазка в достаточной степени изолировала деформируемое тело от инструмента, не разрывалась и не выдавливалась, она должна иметь достаточную активность и вязкость.
Ак
Факторы, влияющие на сухое и граничное трение
Сила и напряжение трения зависят от прочностных свойств деформируемого тела и закономерностей изменения их в процессе деформации. Закономерности изменения прочностных свойств приконтактных слоев за
Факторы, влияющие на жидкостное трение
При прочих равных условиях сила гидродинамического трения на два порядка меньше трения граничного и сухого. Впрямую состояние поверхностей на силу гидродинамического трения не влияет, и понятия «ко
Трение при различных видах ОМД
1. Трение при прокатке
В настоящее время горячую прокатку осуществляют в режиме сухого трения. Холодная прокатка осуществляется с применением смазок. При холодной прокатке листов и полосы
Неравномерность деформации
При равномерной (однородной) деформации напряженное состояние во всех точках тела одинаково, компоненты тензора напряжений и направление главных осей не изменяются при переходе от одной точки тела
Влияние внешнего трения на неравномерность деформации
Внешнее трение затрудняет скольжение деформируемого тела по инструменту. Действие его распространяется неодинаково по объему тела, оно наиболее сильно вблизи поверхности контакта и минимально внутр
Влияние неоднородности свойств на неравномерность деформации
Неоднородность свойств может быть макроскопической (неравномерный прогрев, соединение разных металлов в одном слитке) или микроскопической (неоднородность свойств кристаллов).
При неравном
Остаточные напряжения
Остаточные (внутренние) напряжения уравновешиваются внутри тела и присутствуют в нем без приложения внешней нагрузки. Внутренние напряжения могут возникнуть в результате фазовых превращений при нер
Методы устранения остаточных напряжений
Основной метод – предотвращение их появления правильным режимом обработки, при котором неравномерность сводится к минимуму, а дополнительные напряжения снимаются в процессе деформации и не приводят
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
,
– сопротивление сдвигу в поверхностном слое;
– среднее напряжение трения, а 
– нормальное напряжение, имеем:
– напряжение трения равно произведению нормального напряжения на коэффициент трения.
(для плоской деформации 
)
, вероятность скольжения металла по инструменту и внутреннего скольжения в металле будет одинакова. При дальнейшем повышении нормального напряжения 
скольжение металла по инструменту замедляется. При этом напряжение трения сохранит постоянную величину, а значит 
. Значит коэффициент трения:
имеют одинаковый знак, поэтому коэффициент трения fmax<0,5. При разноименной схеме напряженного состояния минимальное главное напряжение 
может быть больше 0,5.
1000oC. Для некоторых сталей окалина очень сильно снижает коэффициент трения при высоких температурах. В результате захват металла валками затрудняется и дальнейшая прокатка возможна только после дополнительного подстуживания.
и М.М. Штернова):
,
– коэффициент, учитывающий влияние материала валков. Для чугунных валков он равен 0,8, а для стальных – 1, 
- коэффициент, зависящий от скорости прокатки, определяется из графика (для горячей прокатки при скорости меньше 2 м/с принимать 1); 
- коэффициент, учитывающий влияние химического состава стали, определяется из таблицы:
при 
при 
к 
– сопротивление деформации пограничного слоя; предел упрочнения обрабатываемого металла
По первому закону график зависимости имеет вид: 
по второму: 
Новости и инфо для студентов