Пластического формоизменения

Причина существования зависимостей вязкости разрушения Kic от геометрии образца в том, что ее величина определяется не в области хрупкого, а в области вязкого разрушения материала. При возрастании нагрузки у кончика трещины происходит последовательно пластическое затупление, что приводит к формированию "зоны вытягивания" (рис. 2.16), а далее происходит образование сдвиговых трещин по поверх-

Дальнейшее увеличение второй компоненты сжатия оказывает одновременно влияние на увеличение зоны пластической деформации перед вершиной трещины и менее существенно влияет на способность материала реализовывать пластическое затупление вершины трещины.

держки материала под нагрузкой активизируется пластическое затупление вершины трещины. Концентрация напряжения уменьшается, что может вызывать снижение интенсивности продвижения трещины.

Переход к ротационным эффектам у вершины трещины на мезоскопическом масштабном уровне при образовании свободной поверхности подтверждается результатами исследования in situ [99]. Исследования процесса деформации материала у кончика усталостной трещины выполнены при монотонном растяжении пластины толщиной в несколько десятых долей миллиметра. Полученная серия фотографий в последовательно осуществлявшемся растяжении пластины указывает, что в момент страгивания трещины образуются две системы скольжения по границам растянутого элемента материала в вершине трещины (рис. 3.24). Одновременно с этим имеет место небольшое пластическое затупление вершины трещины. Образование трещины по одной из наметившихся к разрушению полос скольжения происходит в результате потери устойчивости растягиваемого элемента внутри образованных полос скольжения за счет вращения его объема. Выполненные измерения углов по фотографиям, представленным в работе [99], свидетельствуют о вращения объема металла

Формирование систем скольжения с высокой плотностью дислокаций, сопровождающих формирование усталостных бороздок, было продемонстрировано методами просвечивающей электронной микроскопии [70, 82, 135]. Системы скольжения располагаются под углом 45° к поверхности излома. Профиль и ширина блоков полос скольжения, которые наблюдали на поверхности образца, подобны профилю и шагу усталостных бороздок [82]. Этот факт был положен в основу многих разработанных моделей формирования усталостных бороздок [70, 82, 133, 134, 136-142]. Рассмотрены были оба полуцикла нагружения материала, в которых реализуются два разных процесса: (1) пластическое затупление вершины трещины, и (2) разрушение материала. Оба процесса соответствуют восходящей ветви нагрузки и приводят к формированию каждой усталостной бороздки в каждом цикле приложения нагрузки. В полуцикле разгрузки происходит подготовка материала перед вершиной трещины к последующей реализации указанных выше двух процессов деформации и разрушения.

Пластическое затупление вершины усталостной трещины происходит на восходящей ветви нагрузки, когда шаг усталостных бороздок достигает величины около 10~6 м (около 1 мкм). Эта величина шага усталостных бороздок, характеризующая окончание II стадии стабильного роста трещины для многих металлов, соответствует ситуации, когда материал нагружается с высокой частотой в области многоцикловой усталости (МНЦУ). Пере-

ход в область низких частот нагружения, характерных для малоцикловой усталости (МЦУ), сопровождается возрастанием предельного шага бороздок до величины около 10~4 м (100 мкм) для пластичных материалов [82, 137]. Пластическое затупление вершины трещины реализует морщинистую поверхность (формируемую пересекающейся системой полос скольжения), которая характеризует только часть профиля усталостной бороздки (см. рис. 3.25з).

Используя вышеприведенные обоснования того, что некоторые профили усталостных бороздок характерны для финальной части стабильного роста трещины, а также другие признаки процессов деформации разрушения материала с разной интенсивностью, можно провести предварительную селекцию профилей бороздок (механизмов разрушения материала) и отнести к начальной или конечной фазе развития трещины на II стадии. Это вполне обосновано в том случае, когда точного профиля бороздки нет, а есть только морщинистая поверхность [135, 142], отвечающая процессу затупления вершины трещины. Вместе с тем, хотя пластическое затупление типично для нагружения материала при положительной асимметрии цикла, оно не наблюдается в случае циклов с высокой отрицательной асимметрией, когда минимальное напряжение цикла отрицательно по знаку и является сжимающим [140]. Переход от пульсирующего цикла нагружения к асимметричному циклу со сжимающим напряжением не меняет треугольной формы профиля бороздки с гладкой поверхностью, но сама величина шага возрастает при указанном переходе. Причем наиболее значительное возрастание имеет именно та часть профиля бороздки, которая обращена к предыдущей бороздке, сформированной при пульсирующем цикле нагружения. Такая ситуация при формировании усталостных бороздок может быть объяснена только в том случае, если принять во внимание возможность формирования части профиля усталостных бороздок на нисходящей ветви нагрузки (в полуцикле разгрузки материала).

Сопоставим эту ситуацию с ситуацией у границы перехода от регулярного к нерегулярному нагружению. Начало нерегулярного нагружения сопровождается формированием первоначально зоны вытягивания (пластическое затупление вершины трещины в мезотуннелях), и только затем имеет место формирование треугольного профиля усталостной бороздки. Пластическое затупление в вершине трещины может быть реализовано до прекращения действия монотонно возрастающей нагрузки цикла. Пластическое затупление снимает (снижает) концентрацию напряжений в вершине трещины (в вершине мезотуннеля). Поэтому завершить течение материала формированием треугольного профиля усталостной бороздки невозможно, пока не прекратится процесс пластического притупления вершины трещины и не будет достигнута (локально) вязкость разрушения материала. Но в этот момент, как это следует из ситуации непосредственно при переходе к статическому проскальзыванию трещины, происходит "срыв" процесса деформации и переход к процессу разрушения с формированием ориентированных ямок. Из этого следует, что, во-первых, треугольный профиль усталостной бороздки формируется на нисходящей ветви нагрузки. Второе, в режиме регулярного нагружения раскрытие вершины трещины происходит квазиупруго, поскольку процесс пластического затупления вершины трещины в виде зоны вытяжки отсутствует.

на нисходящей ветви нагрузки цикла. Первый цикл перегрузки вызывает пластическое (частичное) притупление вершины трещины, а далее происходит формирование собственно усталостной бороздки треугольного профиля. Для последующих циклов нагружения пластическое затупление резко снижается по интенсивности, так что к третьему циклу его уже нет. Однако треугольный профиль бороздки остается почти неизменным для всех трех циклов, так как его формирование происходит в полуцикле разгрузки, одинаковой интенсивности для всех пяти циклов нагружения. Различие в шаге определяется только эффектом пластического затупления вершины трещины. Он наиболее интенсивен в первом цикле, поэтому

ном случае не применительно к оценке точности моделирования роста трещины или оценке длительности этого процесса. Речь идет о более полном описании экспериментальных данных с привлечением представлений о распределении энергии у кончика трещины в момент ее подрастания [8]. Она тратится не только на упругое, но и на пластическое затупление вершины трещины при скоростях более 107 м/цикл. Введем представление о связи прироста трещины Да при затуплении ее вершины с радиусом затупления р^. в таком виде [8]

для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения,

Для научных работников, занимающихся проблемами физики прочности и пластичности, а также разработкой технологических режимов пластического формоизменения металлических материалов, а также преподавателей ч студентов физических и металлургических факультетов вузов.

Используя свойство аддитивности истинных деформаций [1, 2], весь процесс пластического формоизменения заготовки молибденового сплава МЧВП, включающий гидропрессование и многопроходную

Как известно, сильфонные компенсаторы в настоящее время обычно изготавливают методами пластического формоизменения

Металлические рукава представляют собой гофрированную оболочку (рис. 4.2.1, а), оплетенную металлической проволокой (рис. 4.2.1, б) и заделанную в арматуру (рис. 4.2.1, в). Гофрированную оболочку изготавливают из трубной заготовки методами пластического формоизменения (обкаткой или гидроформовкой). Отечественной промышленностью выпускаются рукава диаметрами от 6 до 250 мм с рабочим давлением до 250 атм.

Сверхпластичность металлов и сплавов Одним из наиболее эффективных способов пластического формоизменения материалов является деформирование их в сверхпластичном состоянии, которое характерно для ряда металлов и сплавов в условиях горячей, теплой, а иногда и холодной деформации. Признаками сверхпластичности являются высокий ресурс деформационной способности материала в этом состоянии при пониженных значениях сопротивления деформации.

Анализ приведенных результатов позволяет заключить. 1. По глубине вкладыша температура снижается по круто падающей экспоненте. Для фиксированного сечения и в моменты времени до ^ = ^.=0,05 сек. получено хорошее согласование по характеру изменения и численным значениям расчетных и экспериментальных температур. При t>tf, когда имеет место заклинивание ролика, расчетные и экспериментальные кривые согласуются только качественно. Расхождение численных значений температур при ?>?т связывается нами с появлением в зоне контакта «ролик—вкладыш» дополнительного источника тепла, возникающего в связи с аккумуляцией теплоты трения и пластического формоизменения с последующей теплопередачей из ролика в менее насыщенный вкладыш. Оценка температурной обстановки в зоне контакта с учетом тепло-переноса от ролика требует самостоятельного рассмотрения.

Определение параметров энергоносителя основано на условии равенства работы, необходимой для пластического формоизменения заготовки, и работы, выделяемой при взрыве взрывчатых веществ с учетом определенных потерь энергии в окружающую среду. Методика расчета энергоносителя разработана Р. В. Пихтовниковым, Ю. Н. Алексеевым, В. Г. Кононенко и другими исследователями под их руководством применительно к штамповке бризантными взрывчатыми веществами, поро-хами, газовыми смесями, сжиженным газом.

19. Карпов М. Я- Особенности пластического формоизменения металла в условиях вибрационного нагружения. Материалы семинара: «Применение вибраций для интенсификации процессов штамповки». М., МДНТП, 1961, с. 3—27.

Однако, создавая наиболее благоприятные условия деформирования, в настоящее время достигают значительного пластического формоизменения даже у материалов, имеющих в обычных условиях невысокую пластичность.

для получения изделий постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей обработкой резанием с использованием предварительного пластического формоизменения или без него; основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение;