ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΜΕ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ. Πλαστική παραμόρφωση με διατήρηση όγκου

Transcript

1 ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΜΕ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ Πλαστική παραμόρφωση με διατήρηση όγκου

2 Περιοχή ευσταθούς πλαστικής παραμόρφωσης Η πλαστική παραμορφωση πέρα από το σημείο διαρροής απαιτεί την αύξηση της επιβαλλόμενης φόρτισης Προκαλείται ενδοτράχυνση, φαινόμενο που περιγράφεται από παραβολική καμπύλη και οφείλεται στην παρεμπόδιση της κίνησης διαταραχών από άλλες διαταραχές. Το αντιλαμβανόμαστε ως αύξηση της σκληρότητας Περιοχή ασταθούς πλαστικής παραμόρφωσης

3 Εστω τα ανηγμένα μεγέθη: Κατά την παραμόρφωση του υλικού, η πραγματική τάση μεταβάλλεται κατά τη φόρτιση, λόγω αλλαγής των διαστάσεων σταθερού όγκου: n F A 0, n 0 F A A A V A d A da da A0 0. A0 0. n A A 1 d 0 0 d 0 0 Με αντικατάσταση από τις σχέσεις των ανηγμένων μεγεθών: 1 1 n. n

4 Η αποφόρτιση ακολουθεί ευθεία με κλίση ίδια με τη γραμμή της ελαστικής περιοχής, αφήνοντας μόνιμη παραμόρφωση Το εμβαδόν κάτω από την καμπύλη αντιστοιχεί στο μηχανικό έργο που απαιτείται για να επιτευχθεί αυτή η παραμόρφωση Εργο παραμόρφωσης ή πλαστικό έργο (J.m -3 )

5 Οι καμπύλες πραγματικής τάσης - πραγματικής παραμόρφωσης (σ-ε): καμπύλες ενδοτράχυνσης Η κλίση τέτοιων καμπυλών (n): συντελεστής ενδοτράχυνσης Στην περιοχή ευσταθούς πλαστικής παραμόρφωσης: K y σ y : όριο διαρροής, Κ, n σταθερές υλικού n Μεγάλο Κ: σκληρότερα υλικά, μικρότερη ενδοτράχυνση, χαμηλό n

6 Για χάλυβες: n K Συντελεστής ενδοτράχυνσης = πραγματική παραμόρφωση στο μέγιστο φορτίο του συμβατικού διαγράμματος, δηλ. μέγιστη επιμήκυνση για ευσταθή μόνιμη παραμόρφωση Υψηλός συντελεστής ενδοτράχυνσης = ασφαλέστερη μορφοποίηση υλικού

7 Πλαστική παραμόρφωση μονοκρυστάλλων Ολίσθηση τμημάτων κρυσταλλικού πλέγματος, κατά μήκος συγκεκριμένων κρυσταλλογραφικών επιπέδων Εμφάνιση διατμητικών τάσεων ταινίες ολίσθησης Μονοκρύσταλλοι ενός μετάλλου ολισθαίνουν κάτω από την τιμή εφελκυστικής φόρτισης (:κρίσιμη τιμή διατμητικής τάσης) Επίπεδα ολίσθησης: τα πυκνά σε άτομα επίπεδα για κάθε μέταλλο ανάλογα με το κρυσταλλογραφικό του σύστημα (:μικρότερη απαιτούμενη διατμητική τάση) Διεύθυνση ολίσθησης: η κρυσταλλική διεύθυνση της μεγαλύτερης δυνατής ατομικής πυκνότητας Επίπεδα ολίσθησης + Διεύθυνση ολίσθησης Σύστημα ολίσθησης

8 Πλαστική παραμόρφωση μονοκρυστάλλων

9 Πλαστική παραμόρφωση πολυκρυσταλλικών υλικών Τα όρια των κόκκων παρεμποδίζουν τη μετακίνηση των διαταραχών Λεπτόκοκκα υλικά υψηλότερης αντοχής από χονδρόκοκκα και μονοκρυστάλλους Πυκνότητα διαταραχών αυξάνεται με την ενδοτράχυνση, η κίνηση γίνεται δυσκολότερη υψηλές μηχανικές ιδιότητες

10 Τεχνικές διαμόρφωσης Συμπαγούς όγκου Ελάσματος Ελαση (roing) Διέλαση (extrusion) Ολκή (drawing) Σφυρηλάτηση (forging) Κάμψη (bending) Διέλαση (deep drawing) Εκταση (streching) Απότμηση (banking)

11 Τεχνικές διαμόρφωσης συμπαγούς όγκου Το υλικό παραμορφώνεται πλαστικά, διατηρώντας σταθερή τη μάζα του Ψυχρηλασία ή ψυχρή κατεργασία: πλαστική παραμόρφωση σε θερμοκρασία περιβάλλοντος Θερμηλασία ή θερμή κατεργασία: πλαστική παραμόρφωση σε θερμοκρασία υψηλότερη της θερμοκρασίας ανακρυστάλλωσης (~0.5 Τ m ) Ημίθερμη κατεργασία: πλαστική παραμόρφωση σε θερμοκρασία υψηλότερη του περιβάλλοντος και χαμηλότερη της θερμοκρασίας ανακρυστάλλωσης Θερμομηχανική κατεργασία

12 Τεχνικές διαμόρφωσης συμπαγούς όγκου Η παραμόρφωση γίνεται με πρόσδοση μηχανικού έργου και σε μικροσκοπική κλίμακα οδηγεί σε επιμήκυνση των κόκκων του κατά τη διεύθυνση της κατεργασίας Ικανότητα πλαστικής παραμόρφωσης: κατεργασιμότητα Εν ψυχρώ κατεργασιμότητα πλαστικότητα ή ολκιμότητα Οι κρυσταλλογραφικές διευθύνσεις αποκτούν προτιμητέο προσανατολισμό (ιστός), που εξαρτάται από τον αρχικό προσανατολισμό και τον αριθμό των ενεργών συστημάτων ολίσθησης Ιστός ινώδους μορφολογίας ανισοτροπία ιδιοτήτων Εργοσκλήρυνση: σκληρότερα υλικά, χαμηλότερης ολκιμότητας Για την αποκατάσταση των ιδιοτήτων απαιτείται θερμική κατεργασία επαναφοράς και ανακρυστάλλωσης

13 Τεχνικές διαμόρφωσης ελάσματος Διαμορφωσιμότητα: η ικανότητα ελάσματος να υποστεί αλλαγή σχήματος χωρίς αστοχία («λαιμός» ή σχισμός) Η διαμόρφωση επηρεάζεται από την ανισοτροπία του ελάσματος, δηλαδή τον προσανατολισμό κόκκων ή/και ακαθαρσιών Λόγω ανισοτροπίας, το έλασμα παραμορφώνεται με διαφορετικό τρόπο σε διαφορετικές διευθύνσεις και τα παραγόμενα έχουν μη αποδεκτή μορφή ή ανομοιόμορφο πάχος Η διαμόρφωση ελασμάτων επηρεάζεται από το μέγεθος των κόκκων που επιδρά στις μηχανικές τους ιδιότητες και την επιφανειακή τους τραχύτητα