Общие представления о деформации

ОМД – группа методов изготовления изделий, основанных на пластической деформации металлов. Это – прокатка, волочение, прессование, ковка, объемная и листовая штамповка, гибка.

Эта наука является прикладной, объясняет процессы, происходящие при пластической деформации, описывает изменение структуры и свойств металлов в результате деформации, дает возможность определить силу деформации, нагрузку на оборудование, конечную форму заготовки, позволяет создавать оптимальные технологические процессы, которые обеспечивают высокое качество изделий при минимальных затратах ресурсов.

Индустриализация производства привела к бурному развитию технологии. Возник ряд проблем, решить которые можно было лишь на основе теоретического подхода.

В теории ОМД выделяют два главных направления: механико – математическое и физико – химическое. Первое основано на феноменологическом подходе, второе – на физическом. Первое используется для исследования процессов ОМД методом механики сплошных сред и теории пластичности, второе – методы физики металлов, металловедения, физико-химической механики материалов.

Задачи первого направления – определить силу и работу деформации, установить характер распределения напряжений по контактным поверхностям рабочих частей инструмента и вычислить нагрузки, действующие на них, определить форму и размеры детали после выполнения заданной операции, вычислить показатели предельного формоизменения, т.е. определить наибольшую деформацию, при которой заготовка не разрушится.

Решение этих задач позволяет правильно выбрать оборудование, рассчитать на прочность инструмент, найти предельные значения основных технологических параметров. Такие задачи решены для многих процессов ОМД.

Задачи второго направления – установить механизмы пластической деформации металлов, определить зависимость структуры, механических и физических свойств металлов от степени деформации, определить зависимость сопротивления деформации и пластичности металлов от их химсостава, температуры, скорости и схемы деформации; исследовать закономерности контактного трения, его влияния на силовой режим и характер формоизменения; разработать способы повышения эффективности процессов ОМД.

Решение этих задач позволяет разработать обоснованные технологические режимы деформации, позволяющие получать изделия высокого качества. Эти задачи в первом приближении решены для большинства металлов, подвергаемых ОМД.

ТОМД – это наука, объясняющая экспериментальные факты, предсказывающая течение конкретных процессов ОМД, дающая возможность управлять ими, подсказывающая направление дальнейшего развития ОМД.

Выделим для простоты изложения только две частицы (например А₁, А₂). Силу их взаимодействия ∆R можно выразить уравнением

                                 (2.1)

Здесь В – константа;  - равновесное состояние между частицами;  - фактическое расстояние между ними.

Рис. 2.1. Схема формоизменения заготовки при осадке: ─ ̵ исходное, _. _. _ промежуточное, ─ ─ ─ конечное состояние

В естественном равновесном состоянии, когда r = r₀, ∆R=0. При уменьшении расстояния между частицами от r = r₀ до r = r ^' возникают силы отталкивания ∆R ^'. Поэтому для получения равновесного состояния, точнее квазиравновесного, при котором частицы остаются на расстоянии r ^' друг от друга, к ним необходимо приложить внешние силы + ∆R ^', -∆R ^'. Квазиравновесное состояние, которое имеет место при изменении взаимного расположения частиц под действием внешних сил, принято называть напряженно – деформированным.