Дәріс. Илемдеу күшін есептеу

Илемдеу моментін, илемдеу орнағының жетек қуатын анықтау үшін, сонымен қатар илемдеу орнағының жекелеген бөлшектері мен тораптарына тексеру есептеулерін жүргізу үшін илемдеу күшін білу қажет.

Илемдеу күшін әртүрлі күшөлшегіш аспаптар көмегімен эксперимент жүзінде анықтауға болады немесе теория жүзінде формула арқылы есептеуге болады, онда көптеген факторлар ескеріледі

(4.1)

Орташа қысым мен түйіспелік бетті (4.1) формуласы қарастырады. Түйіспелік бет ауданын егер тіктөртбұрышты тілкемдерді илемдегенде оңай анықтауға болады, ал күрделі сортты пішіндерді илемдегенде қиындықтар туындайды және бұл жағдайда көбінесе сәйкес тілкемге келтіру әдісі немесе еніне келтіру әдісі және сол сияқты т.б. жуықтап есептеу әдістеріне жүгінуге тура келеді.

Алдымыздағы есептеулерде қарапайым жағдайды, яғни тіктөртбұрышты тілкемді тіктөртбұрыш тілкемге илемдеуді қарастырамыз.

Түйіспелік қысым өз кезегінде екі топтағы факторларға тәуелді болып келеді:

1) өңделетін металдың механикалық қасиетін анықтайтын (деформацияға қарсылық);

2) кернеулі күй сипатын анықтайтын (түйіспелік үйкелу күшін, сыртқы аймақты, керілісті және т.б.), яғни

(4.2)

мұндағы 1,15 – екі өлшемді деформацияа сәйкес келетін орташа қалыпты кернеу әсерін ескеретін коэффициент.

Ені еркін ұлғаятын тілкемдерді илемдегенде бұл шаманың мәні 1-ге тең.

(4.3)

мұндағы - сәйкесінше тілкем енін, сыртқы үйкелісті, сыртқы аймақты және керілісті ескеретін коэффициенттер;

σ_f - деформация дәрежесе мен жылдамдығын, температураны ескеретін металдың нақтылы дефомацияға қарсылығы.

Деформацияға қарсылықты температураны, қақталуды және жылдамдықты ескере отырып анықтау.Деформацияланатын металдың механикалық қасиетін сипаттайтын негізгі шама ретінде созу немесе сығу нәтижесінде (тәжірибе арқылы) алынатын аққыштық шек σ_Т қабылданған. Аққыштық шек мәнін σ_Т ескере отырып қарапайым сығылу немесе созылуға нақтылы қарсылықты мынадай түрде беруге болады

(4.4)

мұндағы - нақтылы қарсылыққа әсер ететін температураны, қақталды және деформация жылдамдығын ескеретін коэффициенттер.

Егер деформация екіөлшемді болса, онда деформацияға қарсылықты таза ығысу негізінде анықтау қажет. екені бізге белгілі, ал илемділік шарты мынадай түрде болады

σ ₁ = σ ₃ және ξ ₃ = 0 деп алып, оларды өрнекке қойып мынадай формула аламыз

(4.5)

Бірақ, (4.4) және (4.5) формулаларындағы коэффициенттер мәнін нақтылы анықтау барысында олардың мәндерінің басқа да факторларға, яғни деформация дәрежесі мен жылдамдығына, температураға және қақталуға тәуелді болып келетінін естен шығармау керек.

Соңғы жылдары деформацияға қарсылық шамасын анықтаудағы есептеулерге В.И. Зюзиннің ұсынған термомеханикалық коэффициенттерді қолдану әдісі пайдаланылып жүр. Бұл әдістің мәні мынада: деформацияға қарсылық шамасын дәл анықтау үшін тәжірибелік сынақ барысында илемдеп (пластикалық) өңдеу процесіне сәйкес келетіндей деформацияны сол уақыт бірлігінде сондай деформация заңдылығын өрбітуді жүзеге асырады.

Термомеханикалық коэффициенттер әдісінде бастапқы шама ретінде деформацияға қарсылықты σ_f есептеуде негізге алынатын базистік деформацияға қарсылық шамасы σ_о.д алынған. Ол термомеханикалық параметрлердің эталонды мәндері кезінде (t = 1000 ° С, U = 10, С ^-1, e = 0,1). металдар мен оның қорытпалары деформациясының динамикалық аумағынан табылады.

Базистік деформацияға қарсылық мәндері σ_о.д әртүрлі болат маркалары үшін пластометрлерде анықталып кестеге кіргізілген. Барлық мүмкін боларлық сынақ аумақтарында термомеханикалық коэффициенттердің тиісті параметрлерге тәуелділіктері тұрғызылған, ол ізделіп отырған деформацияға қарсылық мәнінің σ_i базистік мәнге σ_о.д қатынасы түрінде анықталады, яғни

.

Деформацияға қарсылықтың есептік мәні σ_f (МПа) әртүрлі деформация температурасы, дәрежесі және жылдамдығына байланысты мына формуламен анықталады:

σ _Ф = σ_о.д × К_t × K_e × K_u . (4.6)

Салқындай илемдеу кезінде беріктену (қақталу) нәтижесінде деформацияға қарсылық өседі. Іс жүзінде қара және түсті металл қоспаларының барлығынан дерлік металдың беріктік қасиетінің деформация жүйесіне тәуелділігін сипаттайтын біршама эксперименттік материалдар жинақталған. Деформацияға қарсылықты есептеуге қажетті беріктену қисығы бойынша толық мәліметтерді [қос.7] жұмыстан табуға болады, сонымен қатар мұнда эмпирикалық тәуелділік те келтірілген

σ _Ф = σ _{в исх.} + a×e ⁿ , (4.7)

мұндағы σ _{в исх.} - бастапқы күйдегі металдың уақытша қарсылығы ;

a×eⁿ - деформация дәрежесіне байланысты уақытша қарсылық өсімшесі.

Беріктену қисығындағы металдың сипаттамасы есебінде аққыштық шегі σ_Т (σ₀₂ ) мен уақытша қарсылық σ_в көрсетілген.

Аса қарқынды өзгеріске σ_в мен σ_Т жаншылу шамасының 0,3-ке дейінгі аралығында ұшырайды. Деформация дәрежесінің өсуімен σ_в мен σ_Т арасындағы айырмашылық азая отырып, жаншылудың 0,7÷0,9 шамасында жойылып кетеді. Алдағы есептеулер барысында σ_фi орнына уақытша қарсылықты σ_в пайдалану ұсынылады.

Қарпу доғасының ұзындығы бойымен уақытша қарсылықтың σ_в0 -ден σ_в1 дейін өсетінін ескере отырып, жорамалап есептеу үшін мына өрнектің пайдаланылуы мүмкін

(4.8)

мұндағы σ_в0 мен σ_в1 - металдың уақытша қарсылығының пішінбілікке кірер алдындағы және одан шыққаннан кейінгі сәйкес мәндері.

Кернеулі күй коэффициентін есептеу. Сыртқы үйкеліс әсерінің коэффициентін анықтау жалпы жағдайға байланысты былай жүргізіледі

немесе ,

осыдан (4.9)

мұндағы t_S - таза ығысуға қарсылық;

σ - ағу кернеуі;

P_x - түйіспелі қалыпты (радиалды) кернеу;

P_ор - орташа түйіспелі кернеу(қысым).

Ыстықтай илемдеуде шамасы деформация ошағының түріне, яғни l/h_ор параметріне тәуелді және мына формуламен анықталады:

мәні үшін

; (4.10)

мәні үшін

; (4.11)

мәні үшін

; (4.12)

мұндағы ; (4.13)

(4.14)

Орташа түйіспелік қысымды (4.12) теңдеуінің екі жағын да 2t_S шамасына көбейту арқылы табуға болады

(4.15)

немесе

(4.16)

(4.15) немесе (4.16) формулалары бойынша есептеу үшін әртүрлі жаншылу кезіндегі мәніне байланысты коэфициентінің δ-ға тәуелділігін сипаттайтын диаграмма тұрғызылған.

Суықтай илемдеу үшін l/h_ор қатынасының барлық мәндерінде

, (4.17)

мұндағы (4.18)

Тілкем енінің түйіспелік қысымға әсерін ескеретін коэффициенттіесептеу. С.И. Губкин формуласы бойынша, А.И. Гришков пен Г.С. Никитиннің толықтыруларымен тілкем енінің түйіспелік қысым мәніне әсерін ескеретін n_В коэффициенті В/l£5 болғанда мына формуламен есептеледі :

(4.19)

Осы кезде n_В коэффициентінің шамасы (эксперименттік мәліметтер) 0,7 £ n_В £ 1,0 аралығында ғана өзгере алатынын ескерген жөн.

В/ l > 5 болғанда, n_В = 1,0 деп аламыз.

Егер есептеу барысында n_В £ 0,7 болса, онда n_В = 0,7 деп қабылдау қажет.

Қалың тілкемдерді ыстықтай илемдеу кезіндегі сыртқы аймақтың әсерін ескеретін коэффициентті есептеу.Аса қалың тілкемдерді ыстықтай илемдеу кезінде (l/h_ор « 1 болғанда) сыртқы үйкеліс мәні ешқандай роль атқармайды, ал сыртқы аймақтың илемдеу кезіндегі орташа қысымға әсері елеулі.

А.И.Целиков пен В.В.Смирновтың эксперименттік мәліметтері негізінде сыртқы аймақтың әсерін мына формула бойынша есептеуге болады:

l/h £ 1 болғанда , (4.20)

l/h _ср ³ 1 болғанда .