Transcript Tvarnenie_2
Tvárnenie 2 doc. Ing. Harold Mäsiar, CSc. Šk. rok 2011/2012 Schémy napätosti a pretvorenia Napätosti i pretvorenia sú vektorové veličiny Hlavné normálové napätia – napätia, pri ktorých sa nevyskytujú šmykové zložky. σ1, σ2, σ3 – označenie σ1 + ťah σ2 + tlak σ3 = 0 Schémy napätosti a pretvorenia Schémy napätosti vytvorené kombináciou napätí Schémy napätosti a pretvorenia Hypotéza maximálnych šmykových napätí Hypotéza maximálnych šmykových napätí 1 3 2 K trvalému pretvoreniu pri trojosej napätosti dôjde ak sa vyvodí taký stav, že maximálne šmykové napätie dosiahne polovičnú hodnotu medze sklzu max 1 3 2 max R e max Re 2 1 2 3 Pri jednoosovom stave napätosti vznikne plastická deformácia po dosiahnutí medze sklzu Re. 2 max R e Energetická hypotéza Energetická hypotéza – intenzita napätosti. Aby nastalo trvalé pretvorenie, musí intenzita napätosti dosiahnuť hodnoty napätia, pri ktorom sa uvedie do pohybu mechanizmus sklzu. i 1 2 2 2 3 3 1 2 1 2 Re – medza skutočných sklzových napätí Odchýlka a pohybuje v rozmedzí max. 1% 2 R e Zákony tvárnenia 1.) Zákon ( konštantnosti ) stálosti objemu – objem materiálu ( polotovaru ) pred tvárnením sa rovná objemu materiálu po tvárnení ( objem výtvarku ) t.j. Vpol = Vvýtv = konšt. . V praxi sa objem zčasti mení, ale táto zmena je zanedbateľná. Matematicky sa môže zákon konštantnosti objemu vyjadriť ako: Vpol = Vvýtv l0 . b0 . h0 = l . b . h Ak rovnicu predelíme súčinom l0 . b0 . h0 dostaneme : l b h l0 b 0 h 0 1 Zákony tvárnenia Ak rovnicu zlogaritmujeme dostaneme : ln l l0 ln b b0 ln h 0 h0 Rovnicu môžeme prepísať v tvare pretvorení: φl + φb + φh = 0 φ – prirodzené logaritmické pretvorenie Zákony tvárnenia 2.) Zákon najmenšieho odporu – materiál sa pri tvárnení premiestňuje ( tečie ) v smere najmenšieho odporu, t.j. jednotlivé body tvárneného telesa sa premiestňujú v smere najmenšieho odporu. Veľkosť odporu proti pohybu ( premiestňovaniu ) častice závisí od tej dráhy, ktorú musí častica vykonať pri tvárnení, nakoľko energia vynaložená na jej premiestnenie sa rovná práci pozdĺž tejto dráhy. Zo zákona najmenšieho odporu vyplýva, že častica sa bude pohybovať smerom, ktorým bude potrebovať pre svoj pohyb minimálnu energiu. Zákony tvárnenia 3.) Zákon podobnosti – dva procesy tvárenia sú podobne ( totožné, alebo porovnateľné ), ak je dodržaná geometrická podobnosť, mechanická podobnosť a fyzikálna podobnosť. Zákon podobnosti umožňuje modelovanie procesov tvárnenia. Pre geometrickú podobnosť musí platiť konštantnosť pomeru jednotlivých rozmerov výtvarku a modelu. Matematické sa môže vyjadriť ako: b1 b2 h1 h2 l1 konšt l2 b 1 , h 1 , l1 rozmery výtvarku b 2 , h 2 , l 2 rozmery modelu Zákony tvárnenia Pre mechanickú podobnosť musí platiť rovnosť pomerov tvárniacich síl Fi a druhých mocnín dĺžkových rozmerov bi, hi, li. Matematicky môže byť vyjadrené ako: F1 2 1 b F2 b 2 2 alebo F1 2 1 h F2 h 2 2 Zároveň však musí platiť rovnosť tvárniacich tlakov výtvarku a modelu P1= P2 . Pri fyzikálnej podobnosti sa zohľadňujú rovnaké chemické zloženie, štruktúra, rýchlosť pretvorenia, teplota a rozloženie napätí. Zákony tvárnenia 4.) Zákon konštantnosti potenciálnej energie na zmenu tvaru - potenciálna energia, potrebná na trvalú zmenu tvaru telesa, nezávisí od schémy hlavných napätí ( stavu napätosti ). Potenciálna energia na trvalú zmenu tvaru závisí od materiálu a podmienok tvárnenia ( teplota, veľkosť pretvorenia, rýchlosť pretvorenia ). 5.) Zákon neodlučiteľnosti elastických deformácií – každé plastické pretvorenie je sprevádzané pružnou deformáciou podľa Hookovho zákona. Celková deformácia (pretvorenie) sa skladá z pružnej a plastickej deformácie εc = εcl + εpl. Rozmery výtvarku po tvárnení nebudú zhodné s rozmermi pracovného nástroja, pretože po tvárnení zostanú len účinky plastickej deformácie. Zákony tvárnenia 6.) Zákon spevnenia – každý proces tvárnenia je sprevádzaný deformačným spevnením materiálu. Zákon spevnenia dokazuje, že trvalá deformácia v telese nastane vtedy, keď maximálne šmykové napätie bude väčšie, nanajvýš rovné polovici meniaceho sa prirodzeného deformačného odporu, kladie materiál proti pretvoreniu. 7.) Zákon trenia – každý proces tvárnenia je sprevádzaný vonkajším kontaktným trením. Coulombov zákon trenia definuje treciu silu pri suchom a polosuchom trení: Ff = f . Fn , kde Fn je normálová zložka sily a f je súčiniteľ trenia. Vzťah nástroja a polotovaru pri kvapalinovom trení: Ff Sf N kde Sf – kontaktná plocha, η – súčiniteľ dynamickej viskozity, δ – hrúbka vrstvy maziva, v – rýchlosť pohybu Zákony tvárnenia 8.) Zákon zvyškových napätí – tvárniace procesy sú sprevádzané vznikom zvyškových napätí vo výtvarku v dôsledku nerovnomerného rozloženia pretvorení. Nerovnomernosť rozloženia pretvorení môžu ovplyvňovať zložitosť tvaru, trenie medzi povrchmi, nerovnomernosť rozloženia teplôt a nerovnomerné mechanické vlastnosti polotovaru. Z uvedeného dôvodu sa odstraňuje napätie žíhaním, alebo vnesením napätia opačnej orientácie.