Метод пластической деформации: Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

Содержание

Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

Для оценки состояния бетонных конструкций необходим всесторонний анализ факторов, влияющих на их эксплуатационные характеристики, такие как прочность, толщина защитного слоя, диаметр арматуры, теплопроводность, влажность, адгезия покрытий и т.д. Неразрушающие методы контроля особенно актуальны, когда характеристики бетона и арматуры неизвестны, а объёмы контроля значительны. Методы НК дают возможность контроля как в лабораторных условиях, так и на строительных площадках в процессе эксплуатации.

В чём плюсы неразрушающего контроля:

  • Возможность не организовывать на площадке лабораторию оценки бетона.
  • Сохранение целостности проверяемой конструкции.
  • Сохранение эксплуатационных характеристик сооружений.
  • Широкая сфера применения.

Лаборатория НТЦ «Эксперт» оказывает услуги по контролю бетона методами УЗК, магнитной индукции и методом упругого отскока. Данные методы дают возможность определять прочность бетона, наличие внутренних дефектов, глубину и диаметр арматуры. Неразрушающие методы применимы, когда нет возможности изъятия образцов для контроля прямыми методами, особенно в процессе строительства и реконструкции. Процедура обследования бетонных конструкций регламентирована ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2012. Общие правила проверки качества бетона изложены в ГОСТ 18105-2010.

При всем многообразии контролируемых параметров контроль прочности бетона занимает особое место, поскольку при оценке состояния конструкции определяющим фактором является соответствие фактической прочности бетона проектным требованиям.

Процедура обследований регламентирована ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2012. Общие правила проверки качества бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Неразрушающий контроль прочности бетона подразумевает применение механических методов (удар, отрыв, скол, вдавливание) и ультразвукового сканирования.

Контроль прочности готовых бетонных конструкций как правило проводится по графику, в установленном проектом возрасте, либо при необходимости, например, когда планируется реконструкция. Контроль прочности строящихся конструкций даёт возможность оценить распалубочную и отпускную прочность, сравнить реальные характеристики материала с паспортными.

Методы неразрушающего контроля прочности бетона делят на две группы

Прямые (методы местных разрушений) Косвенные
  • Скалывание ребра
  • Отрыв со скалыванием
  • Отрыв металлических дисков
  • Ударный импульс
  • Упругий отскок
  • Пластическая деформация
  • Ультразвуковое обследование

Прямые методы испытания бетона (методы местных разрушений)

Методы местных разрушений относят к неразрушающим условно. Их основное преимущество – достоверность. Они дают настолько точные результаты, что их используют для составления градуировочных зависимостей для косвенных методов. Испытания проводятся по ГОСТ 22690-2015.

Метод Описание Плюсы Минусы
Метод отрыва со скалыванием Оценка усилия, которое требуется, чтобы разрушить бетон, вырывая из него анкер (видео). — Высокая точность.
— Наличие общепринятых градуировочных зависимостей, зафиксированных ГОСТом.
— Трудоёмкость.
— Невозможность использовать в оценке прочности густоармированных сооружений, сооружений с тонкими стенами.
Скалывание ребра
Измерение усилия, которое требуется, чтобы сколоть бетон на углу конструкции. Метод применяется для исследования прочности линейных сооружений: свай, колонн квадратного сечения, опорных балок. — Простота использования.
— Отсутствие предварительной подготовки.
— Не применим, если слой бетона меньше 2 см или существенно повреждён.
Отрыв дисков Регистрация усилия для разрушения бетона при отрыве от него металлического диска. Способ широко использовался в советское время, сейчас почти не применяется из-за ограничений по температурному режиму. — Подходит для проверки прочности густоармированных конструкций.
— Не такой трудоёмкий, как отрыв со скалыванием.
— Необходимость подготовки: диски нужно наклеить на бетонную поверхность за 3-24 часа до проверки.

 


Основные недостатки методов местных разрушений – высокая трудоёмкость, необходимость расчёта глубины прохождения арматуры, её оси. При испытаниях частично повреждается поверхность конструкций, что может повлиять на их эксплуатационные характеристики.

Косвенные методы испытания бетона

В отличие от методов местных разрушений, методы, основанные на ударно-импульсном воздействии на бетон, имеют большую производительность. Однако, контроль прочности бетона ведется в поверхностном слое толщиной 25-30 мм, что ограничивает их применение. В упомянутых случаях необходима зачистка поверхности контролируемых участков бетона или удаление поврежденного поверхностного слоя.

Неразрушающий контроль прочности бетона на заводах ЖБИ и в строительных лабораториях осуществляется после приведения градуировочных зависимостей приборов в соответствие с фактической прочностью бетона по результатам испытания контрольных партий в прессе.

Метод Описание Плюсы Минусы
Ударного импульса Регистрация энергии, которая появляется при ударе специального бойка. Для обследований используется молоток Шмидта.
Как работает молоток Шмидта
— Компактное оборудование.
— Простота.
— Возможность одновременно устанавливать класс бетона.
— Относительно невысокая точность
Упругого отскока Измерение пути бойка при ударе о бетон. Для обследования используют склерометр Шмидта и аналогичные устройства. — Простота и скорость исследования. — Жёсткие требования к процедуре подготовки контрольных участков.
— Техника требует частой поверки.
Пластической деформации Измерение отпечатка, оставшегося на бетоне при ударе металлическим шариком. Метод устаревший, но используется часто. Для оценки применяют молоток Кашкарова и аппараты статического давления.
Оценка прочности бетона молотком Кашкарова.
— Доступность оборудования.
— Простота.
— Невысокая точность результатов.
Ультразвуковой метод Измерение скорости колебаний ультразвука, проходящего сквозь бетон. — Возможность проводить массовые изыскания неограниченное число раз.
— Невысокая стоимость исследований.
— Возможность оценить прочность глубинных слоёв конструкции.
— Повышенные требования к качеству поверхности.
— Требуется высокая квалификация сотрудника.

 


Метод ударного импульса

Метод ударного импульса – самый распространённый среди неразрушающих методов из-за простоты измерений. Он позволяет определять класс бетона, производить измерения под разными углами к поверхности, учитывать пластичность и упругость бетона.

Суть метода. Боёк со сферическим ударником под действием пружины ударяется о поверхность. Энергия удара расходуется на деформации бетона. В результате пластических деформаций образуется лунка, в результате упругих возникает реактивная сила. Электромеханический преобразователь превращает механическую энергию удара в электрический импульс. Результаты выдаются в единицах измерения прочности на сжатие.

К достоинствам метода относят оперативность, низкие трудозатраты, отсутствие сложных вычислений, слабую зависимость от состава бетона. Недостатком считается определение прочности в слое глубиной до 50 мм.

Метод упругого отскока

Метод упругого отскока заимствован из практики определения твёрдости металла. Для испытаний применяют склерометры – пружинные молотки со сферическими штампами. Система пружин допускает свободный отскок после удара. Шкала со стрелкой фиксирует путь ударника при отскоке. Прочность бетона определяют по градуировочным кривым, которые учитывают положение молотка, так как величина отскока зависит от его направления. Среднюю величину вычисляют по данным 5-10 измерений, выполненных на определённом участке. Расстояние между местами ударов – от 30 мм.

Диапазон измерений методом упругого отскока – 5-50 МПа. К достоинствам метода относят простоту и скорость измерений, возможность оценки прочности густоармированных конструкций. Ключевые недостатки такие же, как у других ударных методов: контроль прочности в поверхностном слое (глубина 20-30 мм), необходимость частых поверок (каждые 500 ударов), построение градуировочных зависимостей.

Ниже представлены измерители прочности бетона, работающие по принципу ударного импульса, из ассортимента нашей компании


Метод пластической деформации

Метод пластической деформации считается одним из самых дешёвых. Его суть – в определении твёрдости поверхности посредством измерения следа, который оставляет стальной шарик/стержень, встроенный в молоток. При проведении испытаний молоток располагают перпендикулярно поверхности бетона и совершают несколько ударов. С помощью углового масштаба измеряют отпечатки на бойке и бетоне. Для облегчения измерений диаметров используют листы копировальной или белой бумаги. Полученные характеристики фиксируют и вычисляют среднее значение. Бетонная прочность определяется по соотношению размеров отпечатков.

Принцип действия приборов для испытаний методом пластических деформаций основан на вдавливании штампа при помощи удара либо статического давления. Устройства статических давлений применяются ограниченно, более распространены приборы ударного действия – ручные и пружинные молотки, маятниковые устройства с шариковым/дисковым штампом. Твёрдость стали штампов минимум HRC60, диаметр шарика — минимум 10 мм, толщина диска — не меньше 1 мм. Энергия удара должна быть равна или больше 125 H.

Метод прост, может применяться в густоармированных конструкциях, отличается быстротой, но подходит для оценки прочности бетона не больше М500.

Ультразвуковое обследование

Ультразвуковой метод – это регистрация скорости прохождения ультразвуковых волн. По технике проведения испытаний можно выделить сквозное ультразвуковых прозвучивание, когда датчики располагают с разных сторон тестируемого образца, и поверхностное прозвучивание, когда датчики расположены с одной стороны. Сквозной метод позволяет, в отличие от всех остальных методов НК прочности, контролировать прочность в приповерхностных и глубоких слоях конструкции.

Ультразвуковые приборы неразрушающего контроля бетона могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины  и поиска арматуры в бетоне. Они позволяют многократно проводить массовые испытания изделий любой формы, вести непрерывный контроль нарастания или снижения прочности.

На зависимость «прочность бетона – скорость ультразвука» влияют количество и состав заполнителя, расход цемента, способ приготовления бетонной смеси, степень уплотнения бетона. Недостатком метода считается довольно большая погрешность при переходе от акустических характеристик к прочностным.

Ниже даны ссылки на приборы неразрушающего контроля бетона, представленные в ассортименте нашей компании

Кроме перечисленных способов контроля прочности существуют менее распространённые. На стадии экспериментального использования метод электрического потенциала, инфракрасные, вибрационные, акустические методы.

Опыт ведущих специалистов по неразрушающему контролю прочности бетона показывает, что в базовый комплект специалистов, занятых обследованием, должны входить приборы, основанные на разных методах контроля: отрыв со скалыванием (скалывание ребра), ударный импульс (упругий отскок, пластическая деформация), ультразвук, а также измерители защитного слоя и влажности бетона, оборудование для отбора образцов.

Погрешность методов неразрушающего контроля прочности бетона

Наименование метода Диапазон применения*, МПа Погрешность измерения**
1 Пластическая деформация 5 … 50 ± 30 … 40%
2 Упругий отскок 5 … 50 ± 50%
3 Ударный импульс 10 … 70 ± 50%
4 Отрыв 5 … 60 нет данных
5 Отрыв со скалыванием 5 … 100 нет данных
6 Скалывание ребра 10 … 70 нет данных
7 Ультразвуковой 10 … 40 ± 30 … 50%
* по ГОСТ 17624 и ГОСТ 22690;
** источник: Джонс Р., Фэкэоару И. Неразрушающие методы испытаний бетонов. М., Стройиздат, 1974. 292 с.

Процедура оценки

Общие правила контроля прочности бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Требования к контрольным участкам приведены в следующей таблице

Метод Общее число измерений на участке Минимальное расстояние между местами измерений на участке, мм Минимальное расстояние от края конструкции до места измерения, мм Минимальная толщина конструкции, мм
Упругий отскок 9 30 50 100
Ударный импульс 10 15 50 50
Пластическая деформация 5 30 50 70
Скалывание ребра 2 200 -0 170
Отрыв 1 2 диаметра диска 50 50
Отрыв со скалыванием при рабочей глубине заделки анкера:
40 мм
< 40 мм

1
2

5h

150

2h


Наиболее сложными для контроля бетонных конструкций являются случаи воздействия на них агрессивных факторов: химических (соли, кислоты, масла), термических (высокие температуры, замораживание в раннем возрасте, переменное замораживание и оттаивание), атмосферных (карбонизация поверхностного слоя). При обследовании необходимо визуально, простукиванием, либо смачиванием раствором фенолфталеина (случаи карбонизации бетона), выявить поверхностный слой с нарушенной структурой. Подготовка бетона таких конструкций для испытаний неразрушающими методами заключается в удалении поверхностного слоя на участке контроля и зачистке поверхности наждачным камнем. Прочность бетона в этих случаях необходимо определять преимущественно методами местных разрушений или путём отбора образцов. При использовании ударно-импульсных и ультразвуковых приборов шероховатость поверхности не должна превышать Ra 25.

Прочность бетона по маркам

Класс бетона (В) по прочности на сжатие Ближайшая марка бетона (М) по прочности на сжатие Средняя прочность бетона данного класса кгс/см² Отклонения ближайшей марки бетона от средней прочности бетона этого класса,%
В3,5 М50 45,84 +9,1
В5 М75 65,48 +14,5
В7,5 М100 98,23 +1,8
В10 М150 130,97 +14,5
В12,5 М150 163,71 -8,4
В15 М200 196,45 +1,8
В20 М250 261,94 -4,6
В22,5 М300 294,68 +1,8
В25 М350 327,42 +6,9
В27,5 М350 360,16 -2,8
В30 М400 392,90 +1,8
В35 М450 458,39 -1,8
В40 М500 523,87 -4,6
В45 М600 589  
В50 М650 655  
В55 М700 720  
В60 М800 786  

Измерение защитного слоя и диаметра арматуры

Основная задача защитного слоя – обеспечить надежное сцепление бетона с арматурой на этапах монтажа и эксплуатации бетонной конструкции. Кроме того, он выполняет функцию защиты от перепадов температур, повышенной влажности, агрессивных химических реагентов. Толщина защитного слоя бетона диктуется условиями эксплуатации конструкции, видом и диаметром используемой арматуры.

При создании защитного слоя бетона руководствуются указаниями СНиП 2.03.04-84 и СП 52-101-2003. Контроль толщины защитного слоя проводится по ГОСТ 22904-93.

Для оперативного контроля качества армирования железобетонных конструкций и определения толщины защитного бетонного слоя используют приборы для поиска арматуры в бетоне — локаторы арматуры. Они работают по принципу импульсной магнитной индукции. Помимо измерения толщины защитного слоя, измеритель способен поиск арматуры в бетоне и определять наличие арматуры на определенном участке, фиксировать сечение, диаметр и другие параметры арматурных включений.

Оборудование для измерения толщины защитного слоя и оценки расположения арматуры

Неразрушающий контроль влажности

Влажность бетона оценивают по ГОСТ 12730.0-78: Бетоны. Общие требования к методам определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости. Некоторое количество влаги (в ячеистом бетоне до 30–35%) остаётся в стройматериалах в ходе производственного процесса (технологическая влага). В нормальных условиях содержание влаги в бетонных конструкциях в течение первого отопительного периода сокращается до 4-6% по весу.

Для получения полной картины целесообразно использовать несколько различных по физическому принципу методов оценки. Для измерения влажности бетона применяют влагомеры или измерители влажности. Принцип действия влагомера основан на зависимости диэлектрической проницаемости материала и содержания в нем влаги. Следует учитывать, что содержание влаги в бетоне отличается от ее содержания на поверхности. Методы измерения на поверхности дают результат для глубины до 20 мм и не всегда отражают реальное положение вещей.

Оборудование для измерения влажности и проницаемости бетона

Адгезия защитных и облицовочных покрытий

Адгезия измеряется при помощи прямых (с нарушением адгезионного контакта), неразрушающих (с измерением ультразвуковых или электоромагнитных волн) и косвенных (характеризующих адгезию лишь в сопоставимых условиях) методов. Наиболее распространен метод оценки с помощью адгезиметра. Методика оценки установлена ГОСТ 28574-2014: Защита от коррозии в строительстве. Конструкции бетонные и железобетонные. Методы испытаний адгезии защитных покрытий.

Оценка бетона с помощью адгезиметра проводится при диагностике повреждений покрытия, контроле качества антикоррозийных работ, а также при проверке качества строительных материалов. Интенсивность адгезии определяется давлением отрыва, которое следует приложить к покрытию (штукатурке, краске, герметику и т.д.), чтобы отделить его от бетонной основы.

Оборудование для измерения адгезии

Морозостойкость

В большинстве нормативных документов устойчивость покрытий и изделий из застывшей смеси определяется количеством переходов через нулевую отметку, после которого начинается падение эксплуатационных характеристик. Морозостойкость бетона – способность выдерживать температурные перепады, а также количество циклов заморозки и оттаивания бетонной смеси. В ГОСТ 10060-2012 выделяют 11 марок бетона с различной морозостойкостью, которая имеет градацию на циклы от F50 до F1000.

Группы бетонов по морозостойкости

Группа морозостойкости Обозначение Примечание
Низкая менее F50 Не находит широкого использования
Умеренная F50 – F150 Морозостойкость и водонепроницаемость бетона этой группы имеет оптимальные показатели. Такие смеси встречаются наиболее часто.
Повышенная F150 – F300 Морозостойкость бетонной смеси в этом диапазоне дает возможность эксплуатировать здания в достаточно суровых условиях.
Высокая F300 – F500 Такие растворы требуются в особых случаях, например, при эксплуатации с переменным уровнем влаги.
Особо высокая более F500 Бетон морозостойкий получается впрыскиванием особых добавок. Применяется при сооружении конструкций на века.

Дополнительная информация

Морозостойкость бетона оценивают ультразвуковыми методами по ГОСТ 26134-2016. Ультразвуковая диагностика отличается невысокой стоимостью, даёт возможность проводить обследования неограниченное число раз. При этом предъявляются высокие требования к качеству бетонной поверхности и квалификации сотрудника.

Подробную консультацию по контролю бетонных сооружений вы можете получить у наших специалистов по телефонам +7 (495) 972-88-55, +7 (495) 660-49-68.

 

Оборудование для неразрушающего контроля бетона можно купить с доставкой до двери либо до терминалов транспортной компании в городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города. А так же Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.

1. Краткая характеристика способа. Восстановление деталей машин методами пластической деформации

Похожие главы из других работ:

Автоматизация технологических процессов на ОАО «Метафракс»

9. Краткая характеристика ПГЦ

На водоподготовительной установке производятся два вида воды: технологической и котловой…

Восстановление деталей машин методами пластической деформации

1. Краткая характеристика способа

Восстановление деталей с помощью пластических деформаций основано на их способности изменять свою геометрическую форму и размеры за счет перераспределения металла без разрушения под действием внешних сил…

Дуговые сталеплавильные печи как объект автоматизированного управления

1.1 Краткая характеристика

Павлодарский филиал ТОО «Кастинг» размещен на бывших площадях ОАО «Казахстантрактор»: сталелитейного цеха № 1, кузнечного цеха № 3, складов ОКСа и отдела металлов (405 склад), сталелитейного цеха № 2, цехов спец. производства чугунолитейного цеха…

Изучение процесса варки утфеля I продукта в вакуум — аппаратах периодического действия

1. Краткая характеристика предприятия

В середине 50-х годов на юге республики было освоено новое сельхозпроизводство — выращивание сахарной свеклы. Тогда и возникла необходимость в своем перерабатывающем предприятии…

Исследование факторов, влияющих на качество холоднокатаного листа для автомобильной промышленности в условиях ЛПЦ-5

1. Краткая характеристика ЛПЦ-5

Холоднокатаный листовой прокат получают в ЛПЦ-5 на четырехклетевом стане 2500 (1969 г) и двухклетевом реверсивном стане (2002 г). На стане 2500 прокатывают металл сечением 0,6-2,5×1000-1800 мм, а на двухклетевом реверсивном — 0,35-3×800-1650 мм…

Исследование факторов, влияющих на качество холоднокатаной ленты

Краткая характеристика цеха

Одним из производителей холоднокатаной ленты является листопрокатный цех № 8 Магнитогорского металлургического комбината. Поставщиками основного сырья — горячекатаной полосы в рулонах — являются также цеха ОАО ММК ЛПЦ-10 и ЛПЦ-4…

Оборудование и технология для механизированной сварки

1. Краткая характеристика объекта

Образно говоря, Innershield (Иннершилд) — это ручной покрытый электрод “вывернутый наизнанку” и изготовленный в виде непрерывной проволоки. Внешний диаметр такой проволоки колеблется в пределах от .035” (0,9 мм) до 5/64” (4…

Отсчет по учебной практике. Сапфир 22-ДД

Краткая характеристика

Тобольская ТЭЦ — это сложное энергетическое производство. Здесь впервые в стране освоены экспериментальные малогабаритные газоплотные энергетические котлы и выпарные установки. Ведутся научно-исследовательские работы…

Применение технологии вакуумной сушки поверхности холоднокатаной полосы для очистки от смазочно-охлаждающих жидкостей в условиях стана 2500 ЛПЦ-5 ОАО «ММК»

1.1 Краткая характеристика ЛПЦ-5

Листопрокатный цех № 5 ОАО «ММК» был пущен в эксплуатацию в 1969 году…

Проект и организация работы ресторана

2.1 Краткая характеристика предприятия

Предполагается проектировать предприятие общественного питания типа ресторан, высшего класса. Количество мест для потребителей 85. Предприятие будет располагаться в Санкт-Петербурге, в Петроградском районе, по адресу улица Савушкина дом 13…

Работа компрессорного завода ОАО «Казанькомпрессормаш

8.1 Краткая характеристика

Котельно-сварочный цех №2 входит в состав сварочно-заготовительного комплекса. Численность котельно-сварочного цеха составляет 103 человека, из них руководителей и специалистов — 15 человек, производственных рабочих — 69 человек…

Реконструкция системы электроснабжения завода ОАО «Тагат» имени С.И. Лившица

Краткая характеристика предприятия

Открытое акционерное общество «Тамбовгальванотехника» имени С.И. Лившица основано в 1941 году…

Сооружение резервуара РВС 20000 м. куб. на ЛПДС «Торгили»

1.1 Краткая характеристика

ЛПДС «Торгили», входящая в систему ОАО «АК» «Транснефть». ЛПДС «Торгили» имеет резервуарный парк, который имеет двенадцать резервуаров вместимостью 20 тысяч кубических метров…

Сооружения водоподготовки для нужд нефтеперерабатывающего завода

1. Краткая характеристика предприятия

Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) — предприятие для крупнотоннажного производства, основанного на превращениях нефти, ее фракций и нефтяных газов в товарный нефтепродукт и сырье для нефтехимии…

Установка осушки газа

2.1 Краткая характеристика объекта

Восстановление деталей машин методом пластической деформации.

Восстановление деталей с помощью пластических деформаций основано на их способности изменять свою геометрическую форму и размеры за счет перераспределения металла без разрушения под действием внешних сил.

Ремонт деталей пластической деформацией – один из наиболее распространенных методов ремонта деталей, основанный на пластической деформации изношенных деталей с последующей механической обработкой. Метод используют для выправления вмятин, погнутости, скручивания, изменения посадочных размеров изношенных мест деталей (увеличения диаметра изношенных шеек осей, валов, уменьшения диаметра изношенных поверхностей втулок), повышения прочности деталей (дробеструйный наклеп) и снижения шероховатости механической обработки (накатка роликами шеек валов вместо их шлифования). Этот способ применяется также для восстановления первоначальных свойств деталей, упрочнения их рабочих поверхностей и в качестве заключительной чистовой обработки. Для облегчения пластического деформирования деталь предварительно подогревают, что резко повышает пластичность металла. Так, при нагреве деталей до 900° С прилагаемую нагрузку можно снизить до 0,5…0,6 МПа.

Детали восстанавливают как в холодном, так и в горячем состоянии. В холодном состоянии обычно восстанавливают детали из низкоуглеродистых сталей, цветных металлов и сплавов, а в горячем – из средне- и высокоуглеродистых сталей с температурой нагрева 0,7… 0,9 температуры плавления. После восстановления давлением ответственные детали подвергают термической обработке.

При восстановлении деталей пластической деформацией (давлением) используют пластические свойства металла, способность при некоторых условиях деформироваться под нагрузками, не теряя целостности детали.



Под давлением изменяется не только форма и размеры детали, но и структура и механические свойства металла. Пластическая деформация металла в холодном состоянии упрочняет металл и это называется наклепом металла. В этом случае твердость, прочность и предел текучести металла повышаются, а пластичность уменьшается. Но эти изменения не очень постоянны, т. е. сдвиги и нарушения в кристаллической структуре металла подвержены восстановлению.

При незначительном нагревании упрочненного, металла (у стали 200…300 °С) восстанавливается упорядоченная кристаллическая решетка, причем прочность и твердость несколько снижаются, а пластичность повышается. Структура металла при этом не меняется. При более высоких температурах нагрева начинается восстановление металла.

Изменение структуры вследствие нагрева после холодной пластической деформации металла называется рекристаллизацией. Наименьшей температурой рекристаллизации (порогом рекристаллизации) является температура, при которой твердость металла резко снижается, а пластичность повышается. Для примерного расчета этой температуры температура плавления металла умножается на 0,4. При увеличении деформации температура рекристаллизации уменьшается. Если температура пластической деформации выше температуры рекристаллизации, то упрочнения (наклепа) металла не происходит.

Обработка металлов давлением при температуре ниже температуры рекристаллизации называется холодной обработкой, а при более высокой температуре – горячей обработкой. В этом случае обработку начинают при температуре, значительно выше температуры рекристаллизации. Этим избегают появления наклепа и возникновения трещин.

На свойства металла оказывают влияние остаточные напряжения, возникающие от неодинаковой деформации различных частей деталей. Они вызываются и неоднородным составом металла, а также разным нагревом и охлаждением разнородных частей детали. Остаточные напряжения могут суммироваться с напряжениями, вызванными внешними силами, благоприятно или неблагоприятно, увеличивая или уменьшая прочность детали. Под действием остаточных напряжений деталь может покоробиться, треснуть и т. д. Для устранения напряжений деталь подвергают отжигу или нормализации. При этом температура выше температуры рекристаллизации.

Ремонт изношенных деталей при помощи пластических деформаций требует специальных приспособлений и штампов, поэтому является экономически оправданным только в том случае, когда ремонтируется много однотипных деталей.

2. Способы обработки деталей пластическим деформированием

Различают следующие виды обработки пластическим деформированием: осадку, раздачу, обжатие, вдавливание, вытяжку, правку, накатывание.

Правка применяется при искажении формы деталей, например при изгибе и скручивании валов, осей, шатунов, рам; вмятинах и перекосах тонкостенных деталей. В зависимости от степени деформации и размеров детали правят с нагревом или без него. Инструментом при правке могут служить молотки (стальной, медный, деревянный), кувалды, специальные ключи, скобы, прессы, домкраты и др.

При правке без нагрева у стальных деталей остаются значительные внутренние напряжения. В результате этого после правки они постепенно принимают первоначальную форму. Для снятия внутренних напряжений после холодной правки деталь необходимо стабилизировать, т. е. выдержать при температуре 400…450 °С около 1ч или при температуре 250…300°С в течение нескольких часов.

Крупные и сильно деформированные детали правят в нагретом состоянии, так как холодная правка не всегда дает устойчивый результат, так как в металле в результате наклепа могут возникнуть внутренние напряжения, накладываемые на остаточные напряжения, сохраняющиеся в деталях. Эти процессы не возникают при горячей правке, когда места деформации нагревают до 600…900°С. Например, для правки металлоконструкций нагревают деформированные элементы с помощью газовых горелок и паяльных ламп до 900° С в местах наибольших изгибов с выпуклой стороны. Возникшие при нагреве напряжения растяжения вызывают выпрямление детали.

Осадка применяется для увеличения наружного диаметра сплошных деталей или для уменьшения внутреннего диаметра полых. При осадке диаметр детали увеличивается за счет уменьшения ее длины. Этим способом восстанавливают различные втулки при износе по наружному или внутреннему диаметру, цапфы валов, оси, клапаны двигателей внутреннего сгорания, зубчатые колеса и другие детали, имеющие поверхностный износ не более 1% их диаметра. Осадкой увеличивают диаметр деталей типа пальцев и втулок из цветных металлов за счет некоторого уменьшения их длины.

Этим способом можно уменьшить длину деталей до 15%, однако ответственные детали не уменьшают больше чем на 8%. Приспособление для осадки состоит из верхней и нижней подставок и цилиндрической оправки, диаметр которой должен быть на 0,2 мм меньше окончательного диаметра отверстия. После осадки под прессом отверстие втулки развертывают до требуемого размера. Небольшие по ширине цилиндрические зубчатые колеса восстанавливают в нагретом состоянии с помощью специальных штампов, которые позволяют получить небольшое утолщение зубьев и уменьшение отверстия ступицы.

Отверстие ступицы после осадки растачивают, а затем обтачивают наружные поверхности и нарезают зубья колеса. Если необходимо, производят термическую обработку зубьев на режимах, предусмотренных для новых зубчатых колес. Обжатие проводят при необходимости уменьшить, внутренний диаметр полых деталей за счет изменения наружного диаметра. Этим способом восстанавливают втулки из цветных металлов, проушины различных рычагов при износе гладких или шлицевых отверстий, корпуса гидронасосов и пр. При обжатии изношенную втулку проталкивают с помощью пуансона через отверстие матрицы, размер которой, регулируемый вкладышем, равен наружному диаметру обжатой втулки. После обжатия наружный диаметр увеличивают, например, с помощью электролитического наращивания слоя металла, а внутренний – развертывают до требуемого размера.

Обжатием уменьшают внутренние размеры деталей типа втулок, изготовленных из цветных металлов. Втулку проталкивают пуансоном через установленную в подставке матрицу. Входное отверстие матрицы сужается под углом 7…8°, далее идет калибрующая часть, которая заканчивается входным отверстием, расширяющимся углом 18…20°. После обжатия наружную поверхность втулок омедняют и протачивают, а внутреннюю развертывают.

Вытяжка применяется для увеличения длины детали за счет местного (на небольшом участке) сужения ее поперечного сечения. Этот способ используют при ремонте тяг, штанг и др.

Раздача применяется для увеличения наружного диаметра за счет увеличения внутреннего диаметра полых деталей. Этим способом восстанавливают бронзовые втулки шестеренчатых насосов гидросистем, трубы рулевой колонки и пр. Раздачу чаще проводят в холодном состоянии, закаленные детали предварительно подвергают отпуску или отжигу. Наиболее часто этот способ применяют при восстановлении поршневых пальцев двигателей внутреннего сгорания. Изношенный палец устанавливают в специальную матрицу и раздают с помощью пуансона на прессе.

Вдавливанием восстанавливают тарелки клапанов, шлицы, шестерни при износе по профилю зуба и пр. (рис. 59). Ролики 2 и 3 изготовляют из специальных твердых сплавов или инструментальной стали и подвергают термообработке. Ролик 2, вдавливаясь, перераспределяет металл, а ролики 3 формируют профиль и размеры шлицев. Установка имеет две или три подобные головки, т. е. одновременно обрабатываются два или три шлица под углами соответственно 180 и 120°. Благодаря такой конструкции вал разгружается от изгибающих сил. Перед головками закреплены индукторы высокочастотной установки для разогрева шлицев, сзади роликов – устройство для их охлаждения. Накатыванием увеличивают размеры термически не обработанных цилиндрических поверхностей, на которые устанавливают детали с помощью неподвижных посадок. Такие детали, закрепленные в центрах токарного станка, обкатывают роликом из хромоникелевой стали, имеющим на поверхности насечку.

При накатывании диаметр поверхности увеличивается за счет поднятия гребешков металла. Полученную поверхность шлифуют или накатывают гладким роликом до получения требуемого размера. Накатка может быть применена для восстановления вкладышей, залитых свинцовистой бронзой, а также для восстановления изношенных поверхностей под неподвижную посадку колец роликовых и шариковых подшипников. Накаткой можно увеличить диаметр детали на 0,3…0,4 мм на сторону.

Накатку применяют для сохранения работоспособности только деталей, работающих в легких условиях, так как износостойкость соединений, отремонтированных таким путем, значительно ниже износостойкости нового соединения.


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Новый метод интенсивной пластической деформации: тонкостенное открытоканальное угловое прессование (TWO-CAP)

  • Валиев Р.З. (2014) Повышение прочности ультрамелкозернистых материалов, полученных методом ИПД. Матер Транс 55: 13–18. https://doi.org/10.2320/matertrans.MA201325

    Артикул Google ученый

  • Кая Х., Учар М., Ченгиз А., Самур Р., Озюрек Д., Чалишкан А. (2014) Новая технология формования для процесса РКУП и влияние на твердость AA7075.Механика 20: 5–10. https://doi.org/10.5755/j01.mech.20.1.4207

    Артикул Google ученый

  • Озбеяз К., Кая Х., Кентли А., Шахбаз М., Огют С. (2019) Механические свойства и характеристики электропроводности сплава AA2024, обработанного методом РКУП. Indian J Chem Technol 26: 266–269

    Google ученый

  • Кавасаки М., Фигейредо Р.Б., Лэнгдон Т.Г. (2012) Двадцать пять лет сильной пластической деформации: последние разработки в области оценки степени однородности по толщине дисков, обработанных кручением под высоким давлением.J Mater Sci 47: 7719–7725. https://doi.org/10.1007/s10853-012-6507-y

    Артикул Google ученый

  • Huang J, Zhu YT, Alexander DJ, Liao X, Lowe TC, Asaro RJ (2004) Развитие повторяющегося гофрирования и выпрямления. Mater Sci Eng A 371: 35–39. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(03)00114-X

    Артикул Google ученый

  • Хатами Р., Фаттах-альхоссейни А., Мазахери Й., Кешаварз М.К., Хагшенас М. (2017) Эволюция микроструктуры и механические свойства ультрамелкозернистого AA2024, обработанного накопительным валковым соединением.Int J Adv Manuf Technol 93:681–689. https://doi.org/10.1007/s00170-017-0547-z

    Артикул Google ученый

  • Richert M, Stüwe HP, Zehetbauer MJ, Richert J, Pippan R, Motz C, Schafler E (2003) Деформационное упрочнение и микроструктура AlMg5 после сильной пластической деформации циклическим выдавливанием и сжатием. Mater Sci Eng A 355: 180–185. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(03)00046-7

    Артикул Google ученый

  • Бахмани А., Артанари С., Шин К.С. (2019) Повышение коррозионной стойкости и прочности магниевого сплава с помощью разнонаправленной ковки (МДФ).Int J Adv Manuf Technol 1–13 https://doi.org/10.1007/s00170-019-04176-1

    Артикул Google ученый

  • Фараджи Г., Бабаи А., Мосави Масади М., Абриния К. (2012) Угловое прессование с параллельными трубчатыми каналами (PTCAP) как новый метод жесткой пластической деформации цилиндрических труб. Mater Lett 77: 82–85. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2012.03.007

    Артикул Google ученый

  • Зангиабади А., Каземинежад М. (2011) Разработка нового метода интенсивной пластической деформации для трубчатых материалов: прессование трубных каналов (TCP).Mater Sci Eng A 528: 5066–5072. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.03.012

    Артикул Google ученый

  • Бейгельзимер Ю., Орлов Д., Варюхин В. (2002) Новый метод интенсивной пластической деформации: спиральная экструзия. В кн.: Ультрамелкозернистые материалы II. John Wiley & Sons, Inc., Хобокен, стр. 297–304

    Google ученый

  • Bagherpour E, Pardis N, Reihanian M, Ebrahimi R (2019) Обзор тяжелой пластической деформации: состояние исследований, классификация методов, эволюция микроструктуры и приложения.Int J Adv Manuf Technol 100: 1647–1694. https://doi.org/10.1007/s00170-018-2652-z

    Артикул Google ученый

  • Jiang J, Yuan T, Zhang W, Ma A, Song D, Wu Y (2018) Влияние равноканального углового прессования и последующего старения на ударную вязкость сплавов Al-Li. Mater Sci Eng A 733: 385–392. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2018.07.037

    Артикул Google ученый

  • Кулекчи М.К. (2008) Применение магния и его сплавов в автомобильной промышленности.Int J Adv Manuf Technol 39: 851–865. https://doi.org/10.1007/s00170-007-1279-2

    Артикул Google ученый

  • Шахбаз М. (2019) Разработка нового метода интенсивной пластической деформации тонкостенной балки открытого сечения: тонкостенное угловое прессование с открытым каналом (TWO-CAP). Диссертация, Университет Мармара

  • Ивахаши Ю., Ван Дж., Хорита З., Немото М., Лэнгдон Т.Г. (1996) Принцип равноканального углового прессования для обработки ультрамелкозернистых материалов.Скр Матер 35: 143–146. https://doi.org/10.1016/1359-6462(96)00107-8

    Артикул Google ученый

  • Lin HK, Huang JC, Langdon TG (2005) Взаимосвязь между текстурой и низкотемпературной сверхпластичностью экструдированного сплава AZ31 Mg, обработанного РКУП. Mater Sci Eng A 402: 250–257. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2005.04.018

    Артикул Google ученый

  • Дзюбиньска А., Гонтарз А., Хоржельска К., Пьешко П. (2015) Микроструктура и механические свойства авиационных кронштейнов из магниевого сплава AZ31, изготовленных по новой технологии ковки.Proc Manuf 2: 337–341. https://doi.org/10.1016/J.PROMFG.2015.07.059

    Артикул Google ученый

  • Валиев Р.З., Эстрин Ю., Хорита З., Лэнгдон Т.Г., Зечетбауэр М.Дж., Чжу Ю.Т. (2006) Получение сыпучих ультрамелкозернистых материалов путем интенсивной пластической деформации. ИОМ 58:33–39. https://doi.org/10.1007/s11837-006-0213-7

    Артикул Google ученый

  • Горбани А., Зареи-Ханзаки А., Дастранджи Нежадфар П., Магсуди М.Х. (2019) Эволюция микроструктуры и механические свойства сплава AZ31 при комнатной температуре, обработанного сжатием в условиях горячего сжатия.Int J Adv Manuf Technol 102: 2307–2317. https://doi.org/10.1007/s00170-019-03321-0

    Артикул Google ученый

  • Hu H, Qin X, Zhang D, Ma X (2018) Новый метод интенсивной пластической деформации для изготовления трубы из магниевого сплава AZ31. Int J Adv Manuf Technol 98:897–903. https://doi.org/10.1007/s00170-018-2179-3

    Артикул Google ученый

  • Zhou H, Hu L, Sun Y, Zhang H, Duan C, Yu H (2016) Синтез нанокристаллического магниевого сплава AZ31 с добавлением титана путем механического измельчения.Главный персонаж 113: 108–116. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2016.01.014

    Артикул Google ученый

  • Zhang W, Lu J, Huo W, Zhang Y, Wei Q (2018) Эволюция микроструктуры магниевого сплава AZ31, подвергнутого обработке трением скольжения. Филос Маг 98: 1576–1593. https://doi.org/10.1080/14786435.2018.1447701

    Артикул Google ученый

  • Фатеми С.М., Зарей-Ханзаки А. (2017) Механическое поведение сверхмелкозернистого/нанозернистого магниевого сплава.J Ультрамелкозернистый наноструктурный материал 50:6–15. https://doi.org/10.7508/JUFGNSM.2017.01.02

    Артикул Google ученый

  • Chapuis A, Wang Z, Liu Q (2016) Влияние параметров материала на моделирование пластической деформации сплавов Mg. Mater Sci Eng A 655: 244–250. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2015.12.067

    Артикул Google ученый

  • Воан М.В., Насим В., Доган Э., Херрингтон Дж.С., Пруст Г., Бензерга А.А., Караман И. (2019) Взаимодействие между эффектами механизмов деформации и динамической рекристаллизации при разрушении Mg-3Al-1Zn.Acta Mater 168: 448–472. https://doi.org/10.1016/J.ACTAMAT.2019.02.010

    Артикул Google ученый

  • Guo W, Wang QD, Ye B, Liu MP, Peng T, Liu XT, Zhou H (2012) Улучшенная однородность микроструктуры и механические свойства магниевого сплава AZ31 за счет многократной осадки. Mater Sci Eng A 540: 115–122. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2012.01.111

    Артикул Google ученый

  • Тао Н.Р., Ван З.Б., Тонг В.П., Суй М.Л., Лу Дж., Лу К. (2002) Исследование механизма поверхностной нанокристаллизации железа, вызванного поверхностной механической обработкой истиранием.Acta Mater 50: 4603–4616. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(02)00310-5

    Артикул Google ученый

  • (PDF) Обработка металлов интенсивной пластической деформацией (ИПД)

    полосчатая структура, где смесь деформированных субзерен

    имеющих малоугловые границы (МАГГ) и полигонизированных

    субзерен и, в конечном итоге, зерен с большеугловыми связями-

    локальные динамические возвраты, сохраняющиеся до высокого напряжения, рис. 9.Локальное образование

    зерен с большеугловыми границами подтверждено дифракцией

    SAE.

    Более точная информация для уточнения эффективности

    CGP в измельчении структуры была получена из анализа SEM/EBSD

    . Из оценки данных карты ориентации,

    , карты разориентации границ (данные EBSD) подтвердили, что в деформированной структуре

    испытывались различные напряжения в диапазоне eef -1,16 -9,3, гетерогенная смесь —

    Обнаружено

    структуры субзерен с МКД (угол разориентации около

    q< 15°) и новых зерен с трансформированным ГКГ (угол разориентации

    q > 15°).Результаты подтвердили, что доля большеугловых границ в сильно деформированном

    алюминии (eef ~9,3) по сравнению с результатами, полученными методом РКУП, ниже. При оценке эффективности

    метода ХГП формирование структуры УМЗ менее эффективно. Карта разориентации EBSD деформированного алюминия

    после 4 проходов (eef ~4,6) показана

    на рисунке 10. Значения испытаний на растяжение и твердость

    также подтвердили отсутствие существенной разницы между

    между образцами, подвергнутыми различному количеству прессований

    [29].Структура и результаты растяжения показали эффект согласования

    и подтвердили, что результаты упрочнения

    деформированной структуры по-прежнему преобладают.

    ВЫВОДЫ

    Структурные изменения в материалах, подвергнутых ИПД, и

    их влияние на свойства исследовались

    более двадцати лет. За последние десять лет наше

    знание управляющих явлений значительно расширилось. Тем не менее, предстоит еще многое сделать, чтобы

    понять и контролировать эффект SPD.

    Из обзора литературы по технологии SPD становится ясно, что существует большое разнообразие возможных процессов SPD. Несомненно, новые и улучшенные процессы будут разрабатываться еще

    . Основные технические проблемы те же

    , что и при традиционных операциях штамповки металлов. При этом одним из

    из них является деформация целостности материала. Различные материалы демонстрируют различную деформационную способность. Повышенная

    температура может свести на нет структурные эффекты SPD путем

    восстановления и рекристаллизации и способствовать деформации

    более хрупких материалов.Другой проблемой, связанной с

    повышенной температурой обработки, является размягчение потока

    материала, что может привести к локализации пластического течения

    и к разрушению.

    Благодарность. Этот документ содержит результаты расследования

    , проведенного в рамках проекта MSM2631691901

    , финансируемого Министерством образования

    Чешской Республики.

    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

    1. Добаткин С.В. Интенсивная пластическая деформация сталей: структура, свойства и методы

    // Исследование и применение интенсивной пластической деформации

    / Под ред.by TC

    Lowe and R. Valiev (Kluwer, Нидерланды), 3 (2000) 13-22.

    2. Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы

    производства ООО «Выраженная пластическая деформация», Логос, Москва,

    2000.

    3. Валиев Р.З., Александров Ю.В., Ю.Т.Ю, Т.С. Лав, Дж.

    Матер. Рез. 17 (2002) 5.

    4. Валиев Р.З., Исламгалиев Р.К., Александров Ю.В. // Прогр.

    Матер. науч. 45 (2000) 103

    5. Н. Цудзи, Р. Уджей, Ю.Ito, H.W. Kim, Ultrafine Grained Materials-

    materials IV., Ed. Y.T. Zhu, T. Langdon, Y. Horita, M.J.

    Zehetbauer, S.I. Semiatin, T.C. Lowe, TMS (The Minerals,

    Metals & Materials Society) 2006, 81

    6. H. Miyamoto, K. Ota, T. Mimaki, Scripta Materialia, 54

    (2006) 1725

    8.TMS Zbornik

    9. J. Zrnik, Metallic Materials, 44 (2006) 5, 243

    10. В. М. Сегал, Патент № 575892, 1977

    11. В. М. Сегал, В. И. Режников, А. Э. Добришевский, В. I.

    Kopylovov, A. E. Dobryshevsky, V. I.

    Kopylovov, A. E. Dobryshevsky, V. I.

    Kopylovov, A. E. Dobryshevsky, V.

    Kopylovov, A. E. Dobryshevsk , рус. Металл. (Engl. Transl.) 1 (1981) 99

    12. Сегал В.М., Матем. науч. англ. A 345 (2003) 36

    МЕТАЛЛУРГИЯ 47 (2008) 3, 211-216 215

    Дж. Зрник и др.: ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ МЕТОДОМ СИЛЬНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ (ИПД) – СТРУКТУРА И…

    РисунокФрагментарная субзеренная структура, показывающая различный прогресс полигонизации в полосчатой ​​структуре, испытала 4 прохода, eef ~4,6.

    Рисунок 10. EBSD карта разориентации CGP деформированного алюминия

    до эффективной деформации eef ~4,6.

    Методы интенсивной пластической деформации, методы интенсивной пластической деформации, накопительная прокатка, равноканальное угловое прессование, кручение под высоким давлением, многоосевая ковка

    В процессах SPD существуют некоторые требования, которые следует учитывать при их разработке для формирования материалов NS.Во-первых, НС должен быть однородным по всему объему зерен. Эта однородность необходима для обеспечения стабильности свойств обрабатываемого материала. Во-вторых, когда образец испытывает большую деформацию, он не должен иметь поверхностных/механических повреждений или трещин. И, наконец, образование ультрамелких зерен с широко распространенными ГАГБ может свидетельствовать о соответствующих изменениях свойств материалов.

    Обычные методы деформации, такие как прокатка, экструзия, волочение или ковка сами по себе не очень эффективны при формировании NS.Следовательно, требуется специальная стратегия (комбинированная деформация) для создания больших деформаций как при окружающей, так и при высокой температуре.

    Недавно исследователи объединили традиционные и нетрадиционные методы, такие как равноканальное угловое прессование (ECAP) + прокатка, XYZ-ковка + прокатка, ARB и HPT с последующей прокаткой для получения нанокристаллических металлов/сплава [lb-19]. Некоторые результаты показали формирование суб- или нанокристаллических структур путем ковки XYZ или многоосной/направленной ковки [17] и многих проходов ARB [18, 19].

    Методы тяжелой пластической деформации

    Равноканальное угловое прессование

    РКУП — это процесс, при котором материал пластически деформируется за счет простого сдвига. Сигал и его коллеги разработали этот метод в начале 1980-х годов. В начале 1990-х годов этот процесс широко применялся для переработки УМЗ и наноструктурированных зерен [20, 21, 22].

    В процессе РКУП смазанная заготовка помещается в матрицу с двумя каналами, которые пересекаются под углом, называемым углом канала матрицы [23].Простой сдвиг происходит вдоль половины угла матрицы. Во время этого процесса огромное количество пластической деформации может быть включено в каждый проход без изменения площади поперечного сечения образца, что приводит к желаемому измельчению зерна и упрочнению [24]. Процесс можно повторять много раз, чтобы получить зерна NS. На рис. 14.2 показана схема РКУП с углом наклона матрицы Ф и углом дуги.

    В процессе важны базовые направления: направление экструзии, поперечное направление, нормальное направление, направление сдвига и нормальное к сдвигу направление.Видно, что простой сдвиг обычно происходит под углом 45° к направлению РКУП. Деформация, возникающая за один проход, может быть рассчитана по уравнению, приведенному ниже:

    Из этого уравнения мы можем рассчитать деформацию фон Мизеса для N числа проходов, т. е. N x e.

    По расчетам Iwahashi et al. [25] показали влияние дуги угла кривизны на процесс РКУП. При i = 0° приложенная деформация рассчитывается примерно как 1.16.

    РКУП имеет четыре пути, классифицированных по изменению пути деформации: пути A, B , A , B c и C. Эти пути деформации связаны с изменением ориентации заготовки перед повторным введением в полость матрицы во время последующего проходит. На рис. 14.3 маршрут А не вращается вдоль направления экструзии во время последующих проходов. Для маршрута В ​​ А образец подвергали повороту на 90° против часовой стрелки вместе с вращением по часовой стрелке после каждого прохода или наоборот; я.е. если во время второго прохода образец вращался против часовой стрелки, то во время третьего прохода он будет вращаться по часовой стрелке, и наоборот. На маршруте B c вращение образца происходит по часовой стрелке или против часовой стрелки на 90°. На маршруте С образцы подвергались повороту на 180° вдоль своей продольной оси при каждом последующем проходе [26]. Изменения в пути деформации значительны и связаны с увеличением количества проходов, а также измельчением зерна. Изменение траектории деформации и характеристики сдвига показаны на рисунке 14.3.

    Можно заметить, что рабочая температура также является основным фактором РКУП. Если рабочая температура РКУП ниже 0,4 температуры плавления материала, то это приводит к потере пластичности, и материал становится хрупким на протяжении

    лет.

    РИСУНОК 14.3 Иллюстративная диаграмма равноканального углового прессования с маршрутами и изменением пути деформации за проход деформации, хотя это можно преодолеть, изменяя температуру и применяя противодавление [27].В механизме измельчения зерна высокая рабочая температура приводит к динамической рекристаллизации и росту зерна [28]. Истинное гидростатическое состояние напряженного состояния может быть достигнуто за счет применения противодавления во время обработки РКУП для решения этой проблемы. Сжимающее гидростатическое напряженное состояние подавляет нестабильность материала при деформации РКУП. Это также улучшает однородность, увеличивает долю деформации при каждом проходе и уменьшает дефекты и поры [29, 30].

    Торсион высокого давления

    HPT — еще один метод SPD, в котором образцы подвергаются деформациям сдвига при кручении под высоким гидростатическим давлением. Базовая концепция КВД была разработана 70 лет назад [4]. Тем не менее, за последние 25 лет HPT был разработан как выдающийся научный инструмент для достижения исключительного измельчения зерна и сочетания прочности. В этом процессе диск поликристаллического образца помещается в середину двух наковален. Текущая конструкция матрицы показана на рисунке 14.4, представляет собой эволюцию инструмента типа наковальни Бриджмена [31]. Прикладывается огромная сжимающая нагрузка (обычно в ГПа), и одна из наковальней вращается, создавая силу кручения.

    Валиев и его коллеги исследовали измельчение зерна сплава А1 с помощью процесса КВД в 1988 году. Они также сообщили об образовании УМЗ с улучшенными механическими свойствами [16]. Помимо измельчения зерна [14], процесс КВД приводит к формированию характерной текстуры [32], повышению пластичности [33], сопротивления усталости [34] и т. д.

    В процессе HPT пуансон создает крутящий момент за счет контактного трения на границе раздела в середине пуансона и диска. Деформация при кручении рассчитывается по формуле:

    , где n — число оборотов, r — расстояние от оси образца диска, а 1 — толщина образца. Штамм, эквивалентный выходу фон Мизеса, может быть представлен как:

    .

    Есть некоторые недостатки процесса КВД: во-первых, он может использоваться только с относительно небольшим диском и не подходит для обработки объемных образцов, во-вторых, микроструктурная неоднородность.Сюй и его коллеги [35] модифицировали процесс для проведения HPT объемных образцов и обозначили его как объемный HPT.

    Накопительная рулонная склейка

    ARB — еще один важный метод интенсивной пластической деформации металлов и сплавов [36]. Этот процесс сильно отличается от других методов SPD и использует метод деформации прокаткой, как показано на рис. 14.5. Первоначально рулонные листы разрезаются и укладываются друг на друга. Поверхность листов обрабатывается для повышения их шероховатости и улучшения сцепления.Обжатие при прокатке, эквивалентное толщине одного листа, обычно обеспечивается при повышенных температурах. Полоски соединяются в процессе. Накопленный листовой прокат, сформированный таким способом, снова разрезается и укладывается для последующих проходов. Процесс повторяется несколько раз для получения желаемой микроструктуры, а также требуемых свойств.

    Температура деформации является важным аспектом ARB. Более высокие температуры будут способствовать рекристаллизации и росту зерен, тем самым уменьшая измельчение зерен [37].Наоборот, низкие температуры могут привести к недостаточной пластичности и плохой прочности сцепления.

    Когда два листа склеиваются внахлест, уменьшение толщины составляет ровно 50 % за один проход. Во время ARB включается плоская деформация деформации; поэтому увеличение ширины листа незначительно. Согласно Сайто и др. [36]. при таких условиях толщина исходного листа после n циклов может быть равна:

    Где t„ — толщина основного листа.Общее уменьшение r после n циклов можно определить как:

    Согласно критерию фон Мизеса, эквивалентная пластическая деформация e составляет:

    Успешный ARB требует больших обжатий. Важно отметить, что отказ может произойти из-за разрушения во время процесса [38].

    Многоосевая поковка

    MAF — это метод деформации сжатия, который выполняется вдоль всех трех ортонормированных осей (X, Y и Z) одновременно для завершения одного цикла, как показано на рисунке 14.6. Этот процесс повторяется для получения усовершенствованных микроструктур. Салищев [39] первоначально разработал этот процесс и назвал его «ковкой ABC».

    Процесс включает изменение траектории деформации после каждого прохода и очень эффективен для получения зерен UMG или NS [40]. В 2009 г. Suwas et al. подали патент на MAF стали без междоузлий (IF) [41]. В ходе процесса плоское деформационное сжатие осуществлялось одновременно по всем осям образца для получения стали UFG IF с повышенной прочностью. Аналогичная работа была опубликована позже и для магниевого сплава [42].

    Недавно Biswas et al. [17] заполнили индийский патент на разработку наноструктурированного титана с высочайшей прочностью, пластичностью и формуемостью путем сочетания многоосной плоской деформации с процессом холодной прокатки. Коробка передач

    РИСУНОК 14.7 ТЕМ-изображение наноструктурированного титана, полученное многопроходной плоской ковкой

    Электронно-микроскопическое изображение

    наноструктурированного титана, обработанного таким образом, показано на рис. 14.7.

    Бессеточный многомасштабный подход к моделированию интенсивной пластической деформации металлов: применение к ECAE чистой меди

    Кумар, Сиддхант и Туткуоглу, Аббас Д.и Холленвегер, Ю. и Кохманн, Д.М. (2020) Бессеточный многомасштабный подход к моделированию сильной пластической деформации металлов: применение к ECAE чистой меди. Вычислительное материаловедение, 173 . Искусство. № 109329. ISSN 0927-0256. doi: 10.1016/j.commatsci.2019.109329. https://resolver.caltech.edu/CaltechAUTHORS:20191202-153508281

    Полный текст не размещен в этом репозитории. См. Связанные URL-адреса ниже.

    Используйте этот постоянный URL-адрес для ссылки на этот элемент: https://resolver.caltech.edu/CaltechAUTHORS:20191202-153508281

    Abstract

    Сильная пластическая деформация (SPD), повсеместно возникающая в процессах формовки металлов, используется для значительного улучшения свойств объемных материалов, таких как прочность металлов. Последнее достигается сверхмелким измельчением зерна в поликристаллическом мезомасштабе за счет применения больших пластических деформаций в макромасштабе. Здесь мы представляем многоуровневую структуру, которая направлена ​​на эффективное моделирование процессов SPD при эффективном захвате лежащей в основе физики во всех соответствующих масштабах.На уровне макромасштабной краевой задачи используется усовершенствованный бессеточный метод максимальной энтропии (max-ent). По сравнению с конечными элементами и другими бессеточными методами этот метод предлагает стабилизированную настройку обновленного лагранжиана конечной деформации для повышения надежности по отношению к искажению сетки, возникающему из-за больших пластических деформаций. В каждой материальной точке на макроуровне мы описываем реакцию поликристаллического материала с помощью модели Тейлора на мезоуровне, которая фиксирует прерывистую динамическую рекристаллизацию посредством зарождения и роста/усадки зерен.Каждое зерно, в свою очередь, моделируется моделью пластичности кристалла с конечной деформацией на микроуровне. Мы сосредоточимся на равноканальной угловой экструзии (ECAE) поликристаллической чистой меди как приложении, в котором сильные деформации создаются путем экструзии образца вокруг угла 90 °. Наша структура описывает не только эволюцию распределения деформации и напряжения во время процесса, но также измельчение зерен и эволюцию текстуры, предлагая при этом вычислительно достижимое решение механической краевой задачи на макроуровне.Хотя здесь мы фокусируемся на ECAE меди, числовая установка является достаточно общей для других приложений, включая SPD и термомеханические процессы (например, прокатка, кручение под высоким давлением и т. д.), а также другие системы материалов.


    Статья 4 Тони Диаз
    Тип элемента:
    Связанные URL-адреса:
    ORCID:
    Дополнительная информация: © 2019 Elsevier B.V. Получено 21 июня 2019 г., пересмотрено 29 сентября 2019 г., принято 30 сентября 2019 г., доступно в Интернете 30 ноября 2019 г.
    Группа: GALCIT
    Доноры:
    Финансирование Агентство гранта №
    Научно-исследовательская лаборатория армии (ARL) UNSPECIFIED
    Ключевые слова: Бессеточный метод; Многомасштабное моделирование; перекристаллизация; Медь; пластичность; Обработка металлов давлением
    DOI: 10,1016 / j.commatsci.2019.109329
    Номер записи: CaltechAUTHORS: 20191202-153508281
    Persistent URL: https: // распознаватель.caltech.edu/CaltechAUTHORS:20191202-153508281
    Официальная ссылка: Сиддхант Кумар, Аббас Д. Туткуоглу, Ю. Холленвегер, Д.М. Кохманн, Бессеточный многомасштабный подход к моделированию сильной пластической деформации металлов: применение к ECAE чистой меди, вычислительное материаловедение, Том 173, 2020, 109329, г. ISSN 0927-0256, https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2019.109329. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927025619306287)
    Политика использования: Права на коммерческое воспроизведение, распространение, демонстрацию или исполнение данной работы не предоставляются.
    Идентификационный код: 100151
    Коллекция: CaltechAUTHORS
    Депонирован:
    Депонировано по телефону: 04 декабря 2019 г. 18:29
    Последний модифицированный: 16 ноября 2021 17:51

    9911. Скручивание Экструзия

    Презентация на тему: » Новая технология интенсивной пластической деформации: экструзия скручиванием.» — Транскрипт:

    ins[data-ad-slot=»4502451947″]{display:none !важно;}} @media(max-width:800px){#place_14>ins:not([data-ad-slot=»4502451947″]){display:none !important;}} @media(max-width:800px){#place_14 {ширина: 250px;}} @media(max-width:500px) {#place_14 {ширина: 120px;}} ]]>

    1 Новый метод интенсивной пластической деформации: твист-экструзия
    Ян Бейгельзимер Донецкий физико-технический институт Национальной академии наук Украины

    2 Ультрамелкозернистые материалы
    Что я имею в виду? Металлы с размером зерна ~ нм Чем они привлекательны? Значительно улучшенные и/или другие свойства, которых нет у обычных материалов, например, повышенная прочность и ударная вязкость.Где их можно применить? Медицинские и электронные приложения Я очень благодарен профессору Ли за приглашение выступить здесь. В центре внимания моего доклада будет новый метод получения ультрамелкозернистых материалов, но сначала я хочу объяснить, что я имею в виду под такими материалами. Под УМЗ-материалами я подразумеваю металлы с …. Благодаря своей утонченной микроструктуре (мелкому размеру зерна) они обеспечивают привлекательные свойства, которых нельзя достичь в обычных материалах с таким же химическим составом. Среди таких привлекательных свойств ….Какие приложения? Это интересный и широкий вопрос, но он полностью выходит за рамки этого доклада. Лично я считаю, что наиболее перспективными являются медицинские и электронные приложения.

    3 Ультрамелкозернистые материалы
    Как получают УМЗ материалы? Грубо говоря, можно выделить два основных направления: Уплотнение порошковых материалов Измельчение крупнозернистых материалов Нас будет интересовать второе направление. Какими методами получают УМЗ-материалы? Здесь мы поговорим о втором направлении.

    4 УМЗ-материалы, полученные измельчением
    Стандартный способ: Интенсивная пластическая деформация (ИПД) крупнозернистых материалов Теперь термин «ИПД» охватывает любую большую пластическую деформацию, полученную с помощью простого сдвига. Основной метод измельчения крупнозернистых материалов — использование жесткой пластические деформации. Теперь термин «СПД» охватывает любую большую деформацию, полученную с помощью простого сдвига.

    5 Очистка материалов с помощью SPD
    На этом рисунке показан процесс очистки зерна с помощью SPD

    6 Очистка материалов с помощью SPD

    7 Стандартные методы SPD
    Высокое давление кручения Равноканальное угловое прессование

    8 Кручение под высоким давлением

    9 Равноканальное угловое прессование
    dgdgdg

    10 Основные свойства методов SPD
    Кручение под высоким давлением позволяет получить высококачественные материалы УМЗ Размер образца: толщина ~10 мкм, диаметр ~ 5 мм, ограниченное промышленное использование Равноканальное угловое прессование материалов более низкого качества, но все же достаточно хорошего размера образца: длина ~100 мм , диаметр ~ 20 мм. Обеспечивает высочайшее качество материалов ufg.

    11 Этот доклад: Мы предлагаем новый метод SPD — Twist Extrusion (TE)
    Мы показываем, что он расширяет возможности сильных пластических деформаций для получения объемных UMG-материалов.Это обусловлено определенными свойствами напряженно-деформированного состояния материала в матрице крутки, а также некоторыми технологическими возможностями прямого прессования.

    12 Схема Основная идея ТЭ Технологические схемы ТЭ механика
    Взаимосвязь между ТЭ и другими процессами ППД Оборудование ТЭ Предварительные экспериментальные результаты Заключение П.С. Наконец, я собираюсь рассказать о новой схеме УЗИП, которую мы предлагаем.Мы назвали это Twist Extrusion. Это план на оставшуюся часть выступления. Сначала я объясню основную идею ТЭ. Затем я расскажу о различных технологических схемах и теории процесса. После этого я расскажу о взаимосвязи между ТЭ и другими методами SPD. Затем я кратко опишу оборудование, которое мы использовали, и предварительные экспериментальные результаты, которые мы получили. Наконец, я закончу и кратко расскажу об исследованиях, проводимых в настоящее время в моей лаборатории.

    13 Основная идея TE: Twist Channel
    Основная идея заключается в выдавливании объема призмы через фильеру с твист-каналом.Угол между линией скручивания и направлением экструзии изменяется вдоль вертикальной оси матрицы; кроме того, он равен нулю в начальной и конечной точках. Вышеуказанные свойства геометрии канала гарантируют, что выдавливание не изменяет форму заготовки, что позволяет накапливать сильные пластические деформации за счет многократного выдавливания объема через матрицу.

    14 Основная идея ТЭ: Эквивалентная деформация e1
    Канал крутки Эквивалентная деформация e1 Форма и размеры заготовки не меняются!

    15 Основная идея ТЭ: Эквивалентная деформация e2 Скручивание канала

    16 Основная идея ТЭ: и так далее…
    Рафинирование в результате больших пластических деформаций

    17 Заготовка для кручения выдавливанием
    Сечение заготовки может быть произвольным (чего трудно добиться в РКУП) Путем выдавливания на оправке можно получить изделия с внутренними каналами (что невозможно в РКУП) .Это непосредственные технологические преимущества ТЭ

    18 Технологические схемы кручения
    Технологическая реализация ТЭ возможна с использованием известных процессов обработки металлов давлением. Кроме того, технологическая реализация ТЭ проста, так как может быть выполнена с использованием известных процессов обработки металлов давлением.

    19 Твист-экструзия на основе гидроэкструзии
    Позволяет добиться: высокой пластичности малого контактного трения высокоскоростной деформации (со скоростью деформации ~104 с-1) Основной недостаток: Необходимость уплотнения заготовки.Это одна из возможных технологических схем на основе гидроэкструзии.

    20 Твист-экструзия на основе гидромеханической экструзии
    Преимущество: не имеет проблем схемы на основе гидроэкструзии. Пластичность металла также высока (за счет давления окружающей жидкости). Однако величина максимальной деформации за один проход ограничена тем, что заготовка может деформироваться вне матрицы.Другая возможность – схема, основанная на гидромеханическом выдавливании…ограниченная тем, что заготовка может стать неустойчивой. Другими словами, он может деформироваться вне матрицы.

    21 Твист-экструзия на основе прямого прессования с толстым слоем смазки
    Пластичность металла высокая. Величина максимальной деформации за один проход прессования не ограничивается нестабильностью заготовки.Потери на трение выше, чем в других схемах. Другая схема может быть основана на прямом прессовании с толстым слоем смазки.

    22 Полунепрерывная гидростатическая твист-экструзия-волочение
    Позволяет получать длинномерные изделия (например, проволоку) Пластичность металла ниже, чем в предыдущих схемах, за счет растягивающих деформаций волочения.

    23 Крученое выдавливание на основе линейно-непрерывного выдавливания
    Позволяет получать длинномерные изделия Пластичность металла высокая Деформация за проход ограничивается условием трения

    24 Механика ТЭ Для изучения механики ТЭ мы провели эксперименты с использованием образцов моделирующей глины.На основе экспериментов было предложено кинематически допустимое поле скоростей, которое затем было использовано для исследования механики ТЭ по вариационному принципу.

    25 Эксперимент с пластилином для лепки
    Мы выдавливали образец глины (с цветными маркерами) через разборную матрицу. На рисунке показана половина матрицы с шаблоном, вырезанным из исходного образца.

    26 Эксперимент с пластилином для лепки (продолж.)
    Эксперимент показал, что маркеры смазались, что свидетельствует о перетекании материала внутрь сечения. Рис.: сечения образца с исходными (а) и смазанными (б) маркерами.

    27 Кинематически допустимое поле скоростей
    V=V1 + V2 V1 — составляющая ФК, связанная с движениями сечения в целом; V2 — составляющая KF, связанная с поперечным течением в поперечном сечении.V V2 x y z  z  Таким образом, представим кинематически допустимое поле скоростей в виде суммы двух составляющих: одной, отражающей движение сечения в целом, и второй, связанной с поперечным течением в сечении  у х

    28 Кинематически допустимое поле скоростей (продолжение)
    - функция, определяющая форму сечения, =0 на границе, >0 внутри сечения, <0 вне сечения на границе , Это выражение для двух компонент |P|=|V2| на границе P — параметр, определяемый вариационным принципом

    29 Результаты вычислений Поле скоростей
    b a=15 мм, b=25 мм m=60; =90; m=0,15 а

    30 Результаты расчетов Эквивалентная деформация
    a=15 мм, b=25 мм m=60; =90; m=0,15 Величину эквивалентной деформации за один проход можно оценить по формуле e=tan(), где  максимальное значение угла закручивания.

    31 Связь между TE и другими процессами SPD
    TE включает элементы ECAP, HPT и Forging. В крайнем случае она в основном сводится к этим процессам. Например, когда b/a велико, то TE подобен HPT. В случае, когда ось выдавливания удалена от границы образца, ТЭ соответствует РКУП. Отношение b к a

    32 Наша установка для спиральной экструзии
    У нас есть две установки: ТЭ на основе гидроэкструзии и гидромеханической экструзии; ТЭ на основе прямой экструзии с толстым слоем смазки.

    33 Крутильная экструзия на основе гидроэкструзии и гидромеханической экструзии

    34 Установка для спиральной экструзии на основе гидроэкструзии и гидромеханической экструзии

    35 Крутящаяся экструзия на основе прямой экструзии с толстым слоем смазки

    36 Результаты экспериментов. Предварительные эксперименты на меди и титане показали следующее: Течение металла закручено.Упрочнение металлов высокое. Переработка зерна идет интенсивно.

    37 Экспериментальные результаты для меди
    Рисунок: образец в фильере

    38 Результаты экспериментов для меди (продолжение)
    Образец после ТЭ методом прямого прессования с толстым слоем смазки Размеры: 25x15x80 мм, Скорость прессования: V0.002 м/с, Давление при третьем проходе: P=600 МПа Твердость после первых трех проходов: (Hm)max=1150 МПа

    39 Экспериментальные результаты для меди (продолжение)
    Рисунок: образец после высокоскоростной гидроэкструзии Twist. Размеры: 13x13x500 мм, Давление: P=1100 МПа, Скорость выстрела: V100 м/с. Интересный! В отличие от медленной экструзии образец вышел скрученным. Это связано с кинетикой пластических деформаций.

    40 Структурная эволюция титана при комнатной температуре TE
    Исходный размер зерна d50 мкм. После трех проходов ТЕ (=6) мы уже имеем d1m. a b c d Крест — 50 мкм Деформация сдвига: a-=0, b-=2, c,d-=6

    41 Состояние образца
    Механические свойства титана после ТО (три прохода, сдвиговая деформация 6) Состояние образца в МПа 0.2 МПа , % исходное состояние 470 400 30 ТЕ (в) 882 800 15 ТЕ (в)+ТТ 900 733 37 ТЕ (л) 541 486 12 ТЕ (ж)+ТТ 523 465 ТЕ (в)+ТТ+КР, 834 804 TE (l)+TT+CR 773 743 32 Поперечное сечение (c) В этой таблице показаны механические свойства титана после первых трех проходов TE. Первая строка показывает начальные свойства образца. Обратите внимание, что прочность на растяжение низкая, а пластичность высокая. Вторая строка показывает свойства поперечного сечения образца после трех проходов.Обратите внимание, что прочность на растяжение увеличилась, но пластичность снизилась. Однако, если ТК сочетать с отжигом, прочность не сильно падает, а пластичность резко возрастает. Следующая строка показывает свойства продольного среза образца. Свойства довольно плохие. Добавление отжига существенно не улучшает ситуацию. Однако при сочетании ТЭ с отжигом и холодной прокаткой оба разреза обладают хорошими свойствами. Продольная (l) *TT обозначает отжиг в течение 1 часа при 300C.CR-холодная прокатка с обжатием 50%

    42 Анизотропия механических свойств ТЭ изделий
    Мы полагаем, что анизотропия вызвана сильным смещением вдоль плоскостей, ортогональных оси экструзии. При недостаточном давлении смещение приводит к возникновению нескольких слоев микропор вдоль этих плоскостей. Свойства в продольном направлении можно улучшить как за счет увеличения противодавления, так и за счет сочетания ТЭ с другими процессами обработки металлов давлением.Pc-противодавление Поясню, чем, как мне кажется, обусловлена ​​такая анизотропия механических свойств. … выше первоначального…. Это наши предварительные расследования, причина может быть намного сложнее.  Маленький ПК,  Большой ПК, 

    43 Заключение Даже один проход Twist Extrusion обеспечивает достаточно большие сильные пластические деформации призматических образцов. Величину эквивалентной деформации за один проход можно оценить по формуле e=tan(), где  — максимальное значение угла закручивания.Размеры образца после ТО не изменяются, что позволяет многократно повторять ТО, накапливая деформации.

    44 Заключение Нескольких проходов ТЭ уже достаточно для получения материалов УМЗ
    ТЭ расширяет возможности других методов SPD в контроле структуры материалов и характеристик конечных продуктов. Для устранения анизотропии свойств рекомендуется сочетать ТК с РКУП и традиционными процессами обработки металлов давлением (прокаткой, волочением).

    45 P.S. Мы исследовали эволюцию структуры металла при пластической деформации, в частности ТЭ. Это многоуровневая задача, основная сложность которой связана с тем, что процессы на разных уровнях взаимозависимы. И, наконец, я хочу сделать одно замечание. Мы …. Этот мультфильм иллюстрирует суть

    46 С.С. Мультфильм говорит сам за себя.
    Это управитель макромира и это управитель микромира, но непонятно кто кем управляет, Они взаимозависимы.

    47 P.S. (продолжение) Классические модели механической пластичности не позволяют ставить и решать такие задачи. Такие модели строятся на определяющих соотношениях для репрезентативного элемента объема (RVE). Здесь РВЭ считается точкой без измерений, а внутри РВЭ происходят самые интересные и захватывающие процессы.

    48 П.С. (продолж.) Ситуация такая же, как и у Алисы в начале ее приключений в Стране Чудес. Через крохотную дверцу она увидела крысиную нору и красивый сад за ней. Но она не могла войти в сад, потому что отверстие было слишком узким.

    49

    50 Наша цель Случилось так, что Алиса уменьшилась, что дало ей возможность попасть в Страну Чудес.Мы пытаемся сделать то же самое. Разработана ячеистая модель поликристаллов и предложены два новых понятия для представления микропроцессов на макроуровне: толстая поверхность текучести и облако внутренних напряжений.

    51 Наш подход Наш подход основан на следующих идеях:
    Прежде всего, это подход самосогласованного поля. Во-вторых, мы используем технику клеточных автоматов и предлагаем….

    52 Структура RVE 1 Репрезентативный элемент объема (RVE) — это наименьший возможный объем, который может представлять свойства и поведение всего тела.

    53 Структура RVE 2 Каждый RVE разбит на 27 (333) более мелких элементов.
    В целом возможны другие пространственные структуры и другое количество компонентов.

    54 Структура RVE 3 Каждый меньший куб также разделен на 27 меньших элементов, которые повторяют свою структуру.

    55 Структура РВЭ 4

    56 Структура РВЭ 5 Пластическая деформация сложного узла осуществляется за счет совместной деформации и вращения составляющих его узлов.Неупругая деформация простой единицы осуществляется дислокационным скольжением.

    57 Иерархия уровней 1 уровень n+1 уровень n

    58 Иерархия уровней 2

    59 Толстая поверхность текучести (TYS) и Облако внутренних напряжений (CIS) поликристаллических материалов
    TYS и CIS рекурсивно разбиты на более мелкие элементы.Каждое разделение происходит путем разделения элементов более высокого уровня на элементы более низкого уровня. Структуру можно рассматривать как фрактал при масштабировании.

    60 Cellular Model Simulation
    Мы смоделировали нагружение поликристалла по радиусу траектории. Каждый раз, когда мы входили в толстую поверхность текучести, чтобы гарантировать остаточную прочность не менее 0,2. Следующие слайды показывают эволюцию облака во время последовательных нагрузок.

    61 Облако внутренних напряжений (рассчитано по ячеистой модели)

    62 Облако внутренних напряжений (рассчитано по ячеистой модели)

    63 Облако внутренних напряжений (рассчитано по ячеистой модели)

    64 Облако внутренних напряжений (рассчитано по ячеистой модели)

    65 Примечания Розовые точки обозначают центры облаков при предыдущих загрузках.
    Можно предположить, что эти точки лежат на классической поверхности нагружения. Следующие слайды иллюстрируют эволюцию облака при знакопеременных нагрузках. Это соответствует эффекту Баушингера.

    66 Облако внутренних напряжений (рассчитано по ячеистой модели)
    Нагрузка

    67 Облако внутренних напряжений (рассчитано с использованием сотовой модели)
    Продолжающееся нагружение в том же направлении

    68 Облако внутренних напряжений (рассчитано по ячеистой модели)
    Разгрузка

    69 Облако внутренних напряжений (рассчитано по ячеистой модели)
    Продолжается разгрузка

    70 Облако внутренних напряжений (рассчитано по ячеистой модели)
    Продолжается разгрузка

    71 Облако внутренних напряжений (рассчитано с использованием сотовой модели)
    Отделка до разгрузки

    72 Облако внутренних напряжений (рассчитано по ячеистой модели)
    Просто новый геометрический объект, позволяющий оценивать внутренние напряжения по изменению его размера, формы, фрактальной размерности и т.д.

    73 Благодарности Мы благодарны профессору Ли за приглашение.
    Мы признательны за поддержку поездок в рамках гранта CRDF TGP654. Мы также благодарим Владимира Столярова и Хамита Салимгареева за проведение механических испытаний титановых образцов.


    При пластической деформации?

    Вопрос задан: Алайна Шовальтер
    Оценка: 4.6/5 (63 голоса)

    Пластическая деформация — это необратимая деформация , которая возникает, когда материал подвергается напряжениям растяжения, сжатия, изгиба или кручения, которые превышают его предел текучести и вызывают его удлинение, сжатие, коробление, изгиб или скручивание.

    Что является примером пластической деформации?

    Кроме того, участие разрыва ограниченного числа атомных связей движением дислокаций известно как пластическая деформация.Требуемая сила так велика, чтобы разорвать связи всех атомов в плоскости кристалла. Пример: гибка стального стержня .

    Почему деформация называется пластической?

    Этот тип деформации включает растяжение связей, но атомы не проскальзывают друг относительно друга. Когда напряжения достаточно, чтобы необратимо деформировать металл , это называется пластической деформацией.

    Что такое пластическая деформация в физике?

    В физике и материаловедении пластичность, также известная как пластическая деформация, представляет собой способность твердого материала подвергаться остаточной деформации , необратимому изменению формы в ответ на приложенные силы…. В кристаллическом масштабе пластичность металлов обычно является следствием дислокаций.

    Где происходит пластическая деформация?

    Пластическая деформация в форме скольжения происходит вдоль плотноупакованных плоскостей решетки , где потребность в энергии для движения дислокаций минимальна. Скольжение внутри кристалла прогрессирует до тех пор, пока линия дислокации не достигнет конца кристалла, где в результате образуется видимая ступенька — так называемая полоса скольжения.

    37 связанных вопросов найдено

    Как происходит пластическая деформация?

    Пластическая деформация — это необратимая деформация, возникающая , когда материал подвергается напряжениям растяжения, сжатия, изгиба или кручения, которые превышают его предел текучести и вызывают его удлинение, сжатие, коробление, изгиб или скручивание .

    Как рассчитывается пластическая деформация?

    Пластическая деформация получается путем вычитания упругой деформации , определяемой как значение истинного напряжения, деленное на модуль Юнга, из значения общей деформации (см. рис. 1).

    Как предотвратить пластическую деформацию?

    Способ улучшения

    1. снизить температуру пресс-формы.
    2. Увеличено время охлаждения.
    3. снизить температуру материала.

    Что происходит с пластической деформацией?

    При растягивающем напряжении пластическая деформация характеризуется наличием области деформационного упрочнения и области образования шейки и, наконец, разрушения (также называемого разрывом). При деформационном упрочнении материал упрочняется за счет движения атомных дислокаций .

    Какие бывают виды деформации?

    Типы деформации включают:

    • Упругая деформация. Может быть обратимой….
    • Пластическая деформация. Может быть необратимой. …
    • Усталость металла. Возникает в основном у пластичных металлов. …
    • Разрушение при сжатии — применяется к стержням, колоннам и т. д., что приводит к их укорочению. …
    • Перелом — это может быть необратимо.

    Что происходит с внутренней структурой из-за пластической деформации?

    При пластической деформации образца энергия расходуется и выбрасывается из системы по мере необратимого изменения микроструктуры [1]…. Сужение возникает, когда к материалу прикладывается растягивающая нагрузка, и материал удлиняется и растягивается, что приводит к большим деформациям.

    Что пластическая деформация влияет на распространение трещин?

    Поскольку пластическая деформация в металлах происходит в основном за счет проскальзывания дислокаций и/или двойникования [4,6], можно ожидать, что эволюция вершины трещины во время зарождения и распространения трещины будет сильно зависеть от механизмов локальной деформации [ 7].

    Что происходит со структурой кристалла после пластической деформации?

    По мере пластической деформации в кристалле накапливается множество дислокаций, которые взаимодействуют друг с другом и препятствуют движению дислокации. Следовательно, материал становится более твердым по мере продолжения пластической деформации. Это называется закалкой работы.

    Какие три типа деформации существуют?

    Деформация вызывается напряжением и вызывает три типа деформации: упругую, пластичную и хрупкую.

    Что такое процесс деформации?

    Процессы деформации преобразуют твердые материалы из одной формы в другую . Исходная форма обычно проста (например, заготовка в виде заготовки или листа) и пластически деформируется между инструментами или штампами для получения желаемой конечной геометрии и допусков с требуемыми свойствами (Altan, 1983).

    Изменяется ли объем при пластической деформации?

    Во время пластической деформации, то есть задолго до, во время и после образования шейки до разрушения, изменение объема равно нулю ; то есть dV=0…. В большинстве материалов объем материала в шейке увеличивается по мере увеличения приложенной нагрузки.

    Почему пластическая деформация является постоянной?

    Пластическая деформация – остаточная деформация. Как только внешняя нагрузка снимается с упруго деформированного тела, оно восстанавливает свою первоначальную форму . При пластическом деформировании тело сохраняет свою деформированную форму даже после снятия внешней нагрузки.

    В чем разница между упругой деформацией и пластической деформацией?

    Когда энергия расходуется на изменение формы какого-либо материала, а она остается измененной, говорят, что это пластическая деформация. Когда материал возвращается к своей первоначальной форме, это упругая деформация. … Если приложить большее усилие или давление , то они имеют пластическую деформацию.

    Что вызывает деформацию?

    Деформация вызвана напряжением , научным термином, обозначающим силу, приложенную к определенной области.Нагрузки на горные породы могут возникать из различных источников, таких как изменения температуры или влажности, сдвиги земных плит, накопление отложений или даже гравитация.

    Как температура влияет на пластическую деформацию?

    Более низкая температура приводит к более хрупкому способу разрушения . Это связано с тем, что снижение температуры способствует увеличению числа источников локальных концентраторов напряжений для зарождения и распространения пустот/трещин, а также подавляет пластическую деформацию, достигаемую активностью границ зерен, двойников и дислокаций.

    Изменяется ли предел текучести при пластической деформации?

    Как только предел текучести будет пройден, некоторая часть деформации станет постоянной и необратимой и известна как пластическая деформация. Предел текучести или предел текучести является свойством материала и представляет собой напряжение, соответствующее пределу текучести, при котором материал начинает пластически деформироваться.

    Почему при пластической деформации повышается температура?

    Во время ударной нагрузки пластическая деформация в материале быстро развивается, и в процессе выделяется тепло.Тепло вызывает повышение температуры в материале и рассеивается в окружающую среду посредством конвекции, теплопроводности и излучения.

    Что такое пластиковая область?

    Область, в которой материал постоянно деформируется , называется областью пластичности. Предел текучести: точка, отделяющая эластичную область от пластической, называется пределом текучести. Напряжение в точке текучести называется пределом текучести.

    Какие бывают виды штаммов?

    Так же, как и напряжение, существует два типа деформаций, которым может подвергаться конструкция: 1 . Нормальная деформация и 2. Деформация сдвига. Когда сила действует перпендикулярно (или «нормально») к поверхности объекта, она создает нормальное напряжение.

    Может ли сталь подвергаться пластической деформации?

    Пластическая деформация возникает в сталях во время обработки металлов давлением, такой как прокатка , ковка, кручение под высоким давлением и т. д…. Некоторые явления в области пластической деформации, такие как закалка, восстановление и рекристаллизация, имеют большое значение при разработке термомеханической обработки.

    Процессы обработки металлов давлением Вопросы и ответы

    Этот набор вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов (MCQ) по литью, формовке и сварке посвящен «процессам формовки металлов».

    1. Формовка – это процесс, при котором форма металла изменяется путем изменения его фазы.
    a) Верно
    b) Ложно
    Просмотреть ответ

    Ответ: b
    Объяснение: Формование — это в основном термин, который охватывает многие производственные процессы. В процессе формовки металла форма материала или металла изменяется путем выполнения таких операций, как удар молотком, сжатие, изгибание, вытягивание и т. Д., Без изменения его фазы. Сырье, используемое в процессе формования, оставалось в виде единой твердой фазы.

    2. Какие из следующих компонентов в основном изготавливаются путем ковки металла?
    a) Поршень
    b) Блок двигателя
    c) Шатун
    d) Картер
    Посмотреть ответ

    Ответ: c
    Объяснение: Шатун в основном изготавливается методом ковки, который известен как процесс горячей штамповки, а такие детали, как поршень , картер и блоки цилиндров изготавливаются методом литья.В процессе ковки используется молот, который ударяет по нагретой металлической детали, чтобы придать ей желаемую форму.

    3. Операция ковки металла может выполняться только вручную.
    a) Верно
    b) Неверно
    Просмотреть ответ

    Ответ: b
    Объяснение: Ковка металла — это операция формования, при которой обычно выполняется процесс ковки для придания формы металлической детали. В процессе ковки металлическая деталь достаточно разогревается, а затем ее забивают с помощью молота, что может выполняться ручным способом или с помощью автоматики, в зависимости от масштаба производства.

    4. В каком из перечисленных процессов обработки металлов давлением материал выдавливается через отверстие?
    a) Ковка
    b) Прокатка
    c) Волочение
    d) Экструзия
    Просмотреть Ответ

    Ответ: d
    Объяснение: Процесс экструзии представляет собой тип процесса формовки металла, при котором материал продавливается или выдавливается через отверстие, называемое умереть. Этот процесс очень похож на выдавливание зубной пасты из тюбика. Этот процесс в основном используется для металлов, обладающих пластичностью, таких как медь, сталь, алюминий и магний; этот процесс также используется для полимеров.

    5. Формовка металла – это процесс, при котором металл пластически деформируется для придания ему желаемой формы.
    a) Верно
    b) Неверно
    Просмотреть ответ

    Ответ: a
    Объяснение: В общем, обработка металлов давлением представляет собой большой набор производственных процессов, в которых металл пластически деформируется, чтобы принять форму штампа. Такие инструменты, как штампы и штампы, в основном используются в процессах деформации материала. Для пластической деформации требуются напряжения, превышающие предел текучести материала.

    6. Какой из следующих процессов не является типом процесса объемной штамповки при обработке металлов давлением?
    a) Гибка
    b) Прокатка
    c) Ковка
    d) Экструзия
    Просмотреть Ответ

    Ответ: a
    Объяснение: Объемное формование представляет собой процесс деформации, который приводит к массивному изменению формы материала. Отношение площади поверхности к объему материала относительно невелико. Он включает в себя такие процессы, как ковка, экструзия и прокатка. Но процесс гибки является частью формовки листового металла, которая имеет относительно высокое отношение площади поверхности к объему.

    7. Какой из следующих производственных процессов в основном используется для производства компонентов очень высокой прочности?
    a) Литье
    b) Ковка
    c) Экструзия
    d) Прокатка
    Просмотреть Ответ

    Ответ: b
    Пояснение: Ковка представляет собой процесс деформации, при котором материал сжимается между штампами под действием ударной или гидравлической нагрузки. Этот процесс включает в себя большие силы, которые постепенно или мгновенно деформируют материал, что приводит к производству различных высокопрочных компонентов, таких как шатуны, шестерни, детали турбин реактивных двигателей, детали самолетов и т. д.

    8. В процессе ковки металла гравитационные молоты приводятся в действие плунжером с использованием пара или воздуха под давлением.
    a) Верно
    b) Неверно
    Просмотреть ответ

    Ответ: b
    Объяснение: В процессе формовки металла ударные молоты в основном бывают двух типов: гравитационные и силовые. Гравитационные молоты — это инструменты, которые получают свою энергию за счет падающего веса тяжелого тарана. Сила в основном зависит от высоты падения и веса тарана.А молоты Power Drop — это молоты, в которых поршень ускоряется паром или сжатым воздухом.

    9. Прокатка – это процесс формовки, при котором толщина металлического листа уменьшается за счет увеличения его длины.
    a) Верно
    b) Неверно
    Просмотреть ответ

    Ответ: a
    Пояснение: Прокатка — это процесс формовки металла, при котором металлическая пластина сжимается между двумя твердыми валками. В ходе операции толщина уменьшается, а длина увеличивается по мере сохранения объема металла.Этот метод в основном используется для производства тонких металлических листов, которые могут быть выполнены путем горячей или холодной прокатки, в зависимости от требуемых механических свойств.

    10. Какой из следующих процессов обработки металлов давлением лучше всего подходит для изготовления проволоки?
    a) Ковка
    b) Экструзия
    c) Волочение
    d) Прокатка
    Просмотреть Ответ

    Ответ: c
    Пояснение: Волочение — это процесс формовки металла, который широко используется для изготовления проволоки из круглых металлических прутков.Этот процесс аналогичен процессу экструзии, за исключением того, что вместо давления на металлическую массу при волочении проволока вытягивается с одной стороны металлического круглого стержня, в результате чего образуются тонкие проволоки. Этот процесс подходит только для пластичных материалов.

    Sanfoundry Global Education & Learning Series – Литье, формовка и сварка.

    Для практики во всех областях литья, формовки и сварки, вот полный набор из более чем 1000 вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов .

    Следующие шаги:
    • Получите бесплатную грамоту в области формовки и сварки литья II
    • Участие в Сертификационном конкурсе по формовке и сварке литья II
    • Стать лучшим в литейном производстве и сварке II
    • Пройдите испытания формовки и сварки литья II
    • Практические тесты по главам: глава 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
    • Пробные тесты по главам: глава 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.