Univerzitet u Kragujevcu
Fakultet inženjerskih nauka
Diplomske akademske studije, školska: 2016
/
2017
Smer: Proizvodno mašinstvo
Predmet: Obradivost u procesima plastičnog oblikovanja
GRANIČNA DEFORMABILOST TANKIH LIMOVA U OKVIRU
OPŠTE PROCENE DEFORMABILNOSTI METALNIH MATERIJALA
- seminarski rad -
Student:
Predmetni nastavnik:
Andrijana Jovanović 318
/
2015
Dr Srbislav Aleksandrović, red. prof.
Kragujevac, 2017. godine
Obradivost u procesima plastičnog oblikovanja Seminarski rad
1
SADRŽAJ
1
1. UVOD
2
2. DEFORMACIONO OJAČAVANJE I KRIVE TEČENJA
3
2.1 Efekat ojačanja
3
2.2 Krive ojačanja
4
2.2.1 Određivanje krivih ojačanja zatezanjem
5
2.2.2 Određivanje krivih ojačanja pritiskivanjem
7
2.2.2.1 Metod sabijanja konusnim pritiskivačima
8
2.2.2.2 Metod sabijanja epruveta različitih dimenzija (metoda po
Šofmanu)
8
2.2.2.3 Metod sabijanja sa podmazivanjem (metoda po
Rastegajevu)
10
2.2.3 Analitičke proksimacije krivih ojačanja
11
2.3 Uticaj brzine deformacije i temperature na veličinu deformacionog
otpora
13
2.4 Eksponent deformacionog ojačanja-n faktor
15
2.4.1 Određivanje eksponenta deformacionog ojačanja
15
2.4.2 Mehanizam uticaja n-faktora na deformabilnost
17
3. HOMOGENOST DEFORMISANJA
18
4. DEFORMABILNOST TANKIH LIMOVA
22
4.1 Parametri obradivosti
22
4.2 Anizotropija kod limova
23
4.3 Granična deformabilnost
23
4.3.1 Granična deformabilnost u uslovima monotonog (proporcionalnog)
deformisanja
24
4.3.2 Granična deformabilnost u uslovima nemonotonog deformisanja
29
5. DEFORMABILNOST PRI ZAPREMINSKOM OBLIKOVANJU
33
5.1 Uticajni faktori na deformabilnost materijala pri zapreminskom
oblikovanju
33
5.1.1 Faktori materijala
34
5.1.2 Faktori uslova obrade
34
5.2 Granična deformabilnost pri zapreminskom oblikovanju
36
6. ZAKLJUČAK
39
LITERATURA
40
Obradivost u procesima plastičnog oblikovanja Seminarski rad
3
Primena tehnologije plastičnog oblikovanja je u porastu. Prema relevantnim podacima
u savremenoj industriji više od 80% svih metalnih materijala pre ili kasnije biva obrađeno
nekim od tehnoloških procesa plastičnog oblikovanja.
U ovom radu biće reči o već spomenutom svojstvu deformabilnosti metalnih
materijala, njegovoj prirodi i načinu određivanja, sa posebnim osvrtom na graničnu
deformabilnost tankih limova.
2. DEFORMACINO OJAČANJE I KRIVE TEČENJA
Tokom procesa hladnog plastičnog oblikovanja sa povećanjem ostvarene deformacije
raste napon tečenja potreban da se proces kontinulano odvija. Materijal se opire deformisanju
i u skladu sa njegovim osobinama treba delovati sve većim i većim deformacionim silama.
Upravo taj efekat izraženog porasta napona tečenja, sa povećanjem plastične deformacije,
praćen smanjenjem plastičnosti materijala, predstavlja deformaciono ojačanje.
Efekat ojačanja zavisi od:
a)
materijala (hemijski sastav, struktura, stanje, osobine),
b)
stepena deformacije,
c)
temperature obrade,
d)
brzine deformacije.
Najbolji način za kvantifikovanje deformacionog ojačanja je određivanje krivih
tečenja ili krivih ojačanja. One predstavljaju zavisnost napona tečenja, odnosno
deformacionog otpora (deformacione čvrstoće) od ostvarene ekvivalentne (efektivne)
plastične deformacije. Dok proces plastičnog oblikovanja traje, deformacioni otpor je jednak
ekvivalentnom naponu, prema energetskom uslovu plasticnosti. Treba napomenuti da u
opštem slučaju naprezanja ekvivalentni napon može da bude i manji od deformacione
čvrstoće koja predstavlja kritični napon potreban da se ostvari trajno deformisanje.
Postupak dobijanja krivih tečenja je eksperimentalni i uglavnom se zasniva na
ostvarivanju jednoosnih naponskih stanja zatezanja ili pritiska. Deformaciono ojačavanje i
krive tečenja ne zavise od naponskog stanja i predstavljaju univerzalnu karakteristiku
materijala. Pri jednoosnim naponskim stanjima, relativno jednostavnim eksperimentalnim
postupkom moguće je precizno definisati promenu ekvivalentnog napona i ekvivalentne
deformacaije.
2.1 Efekat ojačanja
Pri oblikovanju u hladnom stanju sa porastom stepena deformacije rastu i svi
pokazatelji otpornosti materijala – granica tečenja, zatezna čvrstoća, tvrdoća itd., ali
istovremeno dolazi do smanjenja plastičnosti materijala, odnosno do pada žilavosti (slika
2.1). Intenzitet efekta ojačavanja najviše zavisi od materijala. Smatra se da je efekat
ojačavanja posledica stvaranja dislokacija i njihovog nagomilavanja u materijalu iako on još
nije potpuno razjašnjen na mikro i submikro nivou. Dijagram na slici 2.1 dobijen je
zatezanjem 4 kratke epruvete. Materijal prve epruvete nije prethodno plastično deformisan
(φ=0) i vide se vrednosti pomenute 4 karakteristike. Materijal druge epruvete je prethodno
sabijen do deformacije oko 30%, a zatim podvrgnut zatezanju. Vidljiv je značajan porast Rm
i Re i značajno smanjenje А
5
i Z. Trend promene je nastavljen sa porastom prethodne
deformacije na ~85% i 140%.
Obradivost u procesima plastičnog oblikovanja Seminarski rad
4
Slika 2.1
Efekat ojačavanja – porast svojstava otpornosti materijala (napona tečenja i zatezne jačine) i
pad svojstava plastičnosti (izduženja (A) i suženja (Z))
Efekat ojačavanja je intenzivniji sa porastom stepena plastične deformacije.
Deformaciono ojačanje se koristi i za hladnu preradu metalnih materijala kada se traži
da karakteristike materijala, pre svih napona na granici tečenja i tvrdoća, budu visoke na uštrb
žilavosti. Proces se sastoji iz opterećivanja materijala do napona koji leži iznad trenutne
vrednosti napona tečenja materijala a istovremeno ispod napona maksimalne jačine materijala
(zona ravnomernog deformisanja). Usled porasta opterećenja materijal teži da se odupre
deformisanju pri čemu raste napon tečenja, odnosno deformacioni otpor. Ukoliko se prestane
sa dejstvom sile i materijal ponovo optereti, napon na granici tečenja će predstavljati vrednost
napona u trenutku rasterećenja (slika 2.2).
Slika 2.2
Ilustracija deformacionog ojačanja
2.2 Krive ojačanja
Krive ojačanja predstavljaju zavisnost napona tečenja (deformacionog otpora) od
ostvarene efektivne plastične deformacije za date uslove
1
. Krive ojačanja se određuju u
uslovima jednoosnih naponskih stanja jer je tada ostvareni napon tečenja jednak
1
Pod datim uslovima se podrazumevaju temperatursko-brzinski uslovi.
Obradivost u procesima plastičnog oblikovanja Seminarski rad
6
maksimalne sile (tačka M) treba uspostviti vezu između sile zatezanja i stvarnog napona
1
koji je jednak
e
odnosno K.
0
1
0
0
0
0
0
(1
)
e
A
F
F
F l
F
F
e
K
A
A A
A l
A
A
(2.1)
Jednostavnost te veze omogućava uslov o nepromenljivosti zapremine tokom plastičnog
oblikovanja.
0
.
V
V
const
(2.2)
0
0 0
V
A l
V
Al
(2.3)
0
0
0
1
1
1
;
1
1
1
1
l
A
A
e
l
A
A
e
(2.4)
Ekvivalentna deformacija jednaka je prirodnoj deformaciji dužine epruvete.
1
0
ln
e
l
l
(2.5)
U izrazina F je sila zatezanja, A površina poprečnog preseka, l dužina ispitivane epruvete. To
su veličine koje se menjaju tokom deformisanja.
0
A
je početna površina poprečnog preseka,
0
l
početna dužina epruvete i to su konstantne vrednosti.
je relativna, a
prirodna,
logaritamska deformacija.
Slika 2.4
Određivanje krivih ojačanja zatezanjem
Na slici 2.4 je prikazan postupak određivanja krive tečenja koji se sastoji u odabiru
određenog broja tačaka iz oblasti ravnomernog deformisanja. Zatim se izabrane tačke
projektuju na apscisu (u cilju određivanja vrednosti plastične deformacije) pod identičnim
uglom kao i linearni (početni) deo krive i ordinatu i očitavaju se njihove vrednosti napona i
deformacije ili u ovom slučaju sile i izduženja. Kada se na vrednosti sa dijagrama zatezanja u
oblasti plastičnog i ravnomernog deformisanja primeni izaraz 2.1 dobije se kriva ojačanja,
odnosno zavisnost deformacionog otpora od ekvivalentne deformacije.
