Я.Е. БЕЙГЕЛЬЗИМЕР, В.Н. ВАРЮХИН, Д.В. ОРЛОВ, С.Г. СЫНКОВ
ВИНТОВАЯ ЭКСТРУЗИЯ – ПРОЦЕСС НАКОПЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ
краткий анализ указанной монографии,
ключевые положения выделены подчёркиванием
Цитата:
- 6 -
В результате больших пластических деформаций металлов раз-
меры их структурных элементов (кристаллитов, фрагментов, гра-
ниц раздела и т.д.) уменьшаются и достигают значений, характер-
ных для нано- и субмикроматериалов. Вследствие этого сильноде-
формированные металлы приобретают качественно новые свойст-
ва, многие из которых представляют практический интерес. В ча-
стности, они обладают аномально высокой пластичностью в соче-
тании с большой прочностью. Есть результаты, указывающие на
возможность получения сверхпластичности некоторых металлов
при комнатных температурах. В сильнодеформированном состоя-
нии значительно изменяются и фундаментальные характеристики
металлов, такие как упругие модули, температуры Кюри и Дебая,
намагниченность насыщения и др
Цитата:
Исследования показывают, что эффект больших деформаций
при определенных условиях можно получить путем немонотонного
формоизменения заготовок. Это используется в процессах обработ-
ки давлением, основной целью которых является накопление де-
формации в заготовках, а не изменение их формы. К таким процес-
сам относятся: равноканальная угловая экструзия, всесторонняя
ковка, винтовая экструзия и др., которые в последующем мы назы-
ваем процессами накопления деформации (ПНД).
Поскольку форма заготовки после ПНД практически совпадает с
исходной, то имеется возможность многократной обработки заго-
товок для накопления в них достаточной деформации
Цитата:
- 12 -
А. Треска пришел к
следующим выводам: 1) твердые тела при достаточных уровнях
давления могут течь подобно жидкостям; 2) существует промежу-
точная область пластического упрочнения, имеющая место за пре-
делом упругости и до того, как начнется постоянное течение; 3)
существует характеристика материала (коэффициент К), выра-
жающая максимальное касательное напряжение, при котором, не-
зависимо от опыта, твердое тело течет (цитируем по книге [1]).
Постоянство величины максимального касательного напряже-
ния К при течении твердого тела впоследствии назвали эффектом
идеальной пластичности. Таким образом, А. Треска пришел к вы-
воду, что при больших деформациях материалы становятся идеаль-
но пластичными, причем максимальное касательное напряжение К
при пластическом течении является характеристикой материала и
не зависит от схемы нагружения.
Цитата:
- 15 -
В работах [4, 6] тоже указывается на то, что идеальная пластич-
ность существует лишь для некоторых металлов. В основном же,
вплоть до разрушения, металлы проявляют упрочнение.
Цитата:
- 16 -
В.И. Левитас [11] предложил ряд методик осуществления боль-
ших пластических деформаций, допускающих расшифровку на ос-
нове минимального числа обоснованных предположений. Путем
обработки результатов экспериментов он показал, что для широко-
го класса материалов (металлов, горных пород, порошковых мате-
риалов) при больших деформациях характерен участок идеальной
пластичности.
Более того, данные, полученные В.И. Левитасом, позволили ему
выдвинуть гипотезу о том, что изначально изотропные материалы в
результате больших пластических деформаций опять становятся
изотропными («усиленный постулат идеальной пластичности»
[11]). Это соответствует известному факту исчезновения деформа-
ционной текстуры при больших пластических деформациях. Со-
гласно [11] предел текучести такого изотропного сильнодеформи-
рованного материала не зависит от того, каким образом накаплива-
ли деформацию при его обработке, лишь бы путь нагружения со-
держал достаточно длинный монотонный (или близкий к монотон-
ному) участок
Цитата:
- 16 -
Одно из следствий этих работ – установление динамического равновесия
между процессами рождения и залечивания микронесплошностей,
и возникновение стационарной пористости в материале при больших
монотонных (близких к монотонным) деформациях под давлением.
Цитата:
- 20 -
Этот анализ показывает, что, увеличивая давление, можно «пре-
вратить» процесс разрушения в процесс фрагментации. Такой вы-
вод соответствует известному экспериментальному факту, состоя-
щему в том, что при деформации под давлением реализуются все те
же микроструктуры, что и без давления, но при меньших степенях
деформации (см. [16])
Цитата:
- 23 -
При последующей дефор-
мации размер фрагментов не изменяется, внутренние напряжения
не увеличиваются, так как релаксируют путем проскальзывания
фрагментов друг относительно друга или же путем динамической
рекристаллизации. При этом устанавливается также динамическое
равновесие между процессами образования и залечивания микро-
несплошностей [16].
Цитата:
- 56 -
При гидромеханической ВЭ заготовка 1 продавливается через
винтовую матрицу 2 с помощью плунжера 3. Канал матрицы схе-
матически показан в виде градиентно залитого прямоугольника 4.
Матрица и заготовка размещаются в контейнере 5, имеющем две
соединенные между собой камеры 6 и 7. В этих камерах находится
жидкость под высоким давлением (до 1500 MПa), которое создается
путем сжатия жидкости плунжером 3. В камере 7 имеется клапан 8,
позволяющий поддерживать постоянное давление жидкости (в ла-
бораторной установке роль клапана выполняет матрица со вспомо-
гательной заготовкой, выдавливание которой обеспечивает практи-
чески постоянное давление в контейнере). В результате одного
цикла ВЭ заготовка перемещается из камеры 6 в камеру 7, а плун-
жер достигает матрицы. После этого плунжер поднимается, матри-
ца с заготовкой переворачиваются так, что заготовка опять оказы-
вается сверху матрицы, т.е. в камере 6. Затем осуществляется сле-
дующий цикл ВЭ, и т.д. Высокое гидростатическое давление жид-
кости повышает технологическую пластичность металла и позволя-
ет накопить большие деформации без разрушения образца. Для
обеспечения устойчивости заготовки в этой схеме может быть ус-
тановлена поддерживающая втулка. Тогда давление плунжера на
заготовку передается с помощью дополнительного пуансона.
Цитата:
- 57 -
Установка смонтирована на прессе 400 т
и имеет следующие характеристики:
− внутренний диаметр контейнера установки 50 мм;
− давление в контейнере до 1500 МПа;
− температура экструзии – комнатная;
− скорость деформирования – 3 мм/с;
− скорость деформации 0,2–1 с⁻¹;
− размер заготовок: сечение 14x14 мм, 14x16 мм, длина до 100 мм;
− материалы, которые обрабатывались на этой установке:
ВТ1-0, М1, М0, Ц0, Ц1, Ц2, А0, АМг2.
Цитата:
- 59 -
Установка для холодной ВЭ смонтирована на прессе 250 т
и имеет следующие характеристики:
− температура экструзии – комнатная;
− скорость деформирования – 3 мм/с;
− скорость деформации 0,2÷1 (с⁻¹);
− давление ВЭ до 2500 МПа;
− максимальное усилие противодавления 50 т.
− размеры заготовок: сечение 15x25мм и 18x28 мм, длина до 100 мм;
– материалы, которые обрабатывались на этой установке:
ВТ1-0, М1, М0, Ц0, Ц1, Ц2, А0, АМг2
Цитата:
- 60 -
Силовые параметры ВЭ часто являются основным ограничи-
вающим фактором, препятствующим практической реализации
процесса. Это же справедливо и для ряда других ПНД, например,
РКУЭ.
В первую очередь указанное обстоятельство связано не с сило-
выми возможностями существующих машин для обработки давле-
нием, а с тем, что попытка достичь большой деформации неумоли-
мо влечет за собой катастрофический рост напряжений в деформи-
рующем инструменте. Последнее в значительной мере обусловлено
и жесткими условиями контактного трения. Поэтому инструмент в
процессе ВЭ находится в очень сложных условиях, и потому так
важны предварительные оценки давления ВЭ.
Цитата:
- 67 -
Таким образом, основным инструментом для
устранения дефектов, связанных с искажением
поперечного сечения деформированной заго-
товки, является применение в процессе ВЭ про-
тиводавления величиной не менее предела теку-
чести деформируемого материала.
Выводы:
Применительно к "лепнине" из мегалитов описанные технологии (современные) не применимы.
Принципиальное существование "текучести" неоднородных материалов,
на данном этапе, не позволяет придти к каким-либо выводам относительно
фактически применённых технологиях при строительстве древних сооружений.