Пластическое деформирование

Пластическое деформирование

Восстановление
деталей способом пластического
деформиро­вания основано на свойстве
металла детали изменять свою форму и
размеры без разрушения в результате
пластической деформа­ции, развивающейся
вследствие приложения внешней нагрузки.
Объем металла детали остается постоянным,
но металл перемещается с ее нерабочих
участков на участки, подверженные
изна­шиванию. Деталь деформируют до
получения на изношенных участках
номинальных размеров с учетом припусков
на механи­ческую обработку.

Способность
металлов к пластической деформации
зависит от их пластических свойств,
которые, в свою очередь, зависят от
хими­ческого состава, структуры,
температуры нагрева и скорости
дефор­мации. Чистые металлы имеют
наибольшую пластичность, которая
снижается с введением в их состав
легирующих элементов.

Деформация сталей
при комнатной температуре приводит к
их упрочнению (наклепу): зерна металла
вытягиваются в направлении деформации,
и кристаллографические решетки
искажаются. Твер­дость и прочность
увеличиваются, а относительное удлинение
и ударная вязкость уменьшаются. С
увеличением деформации упроч­нение
растет. Дальнейшая деформация затрудняется,
и в момент, когда она становится совсем
невозможна, наступает разрушение
металла.

При
нагреве повышается пластичность металла,
снижается сопротивление деформированию,
процесс которого не сопро­вождается
его разрушением. Деформирование деталей
из углеро­дистых сталей рекомендуется
проводить при температуре 1250…800 °С, из
легированных сталей — И50…850 и из бронзы
— 850…700°С.

Стальные
детали с твердостью не более HRC
25…30, а также де­тали из цветных сплавов
могут подвергаться деформированию в
хо­лодном состоянии без предварительной
термообработки.

Технологический
процесс восстановления деталей
пластичес­ким деформированием зависит
от материала, конструкции и терми­ческой
обработки изношенной детали, принятого
способа нагрева и оборудования. В
зависимости от направления действия
внешних сил и требуемого перераспределения
металла в ремонтном произ­водстве
используют следующие разновидности
деформирования: правку, осадку, раздачу,
обжатие, вытяжку, накатку, электромеха­ническую
обработку, поверхностное пластическое
деформирова­ние и др.

Правку
применяют
при потере деталями своей первоначальной
формы вследствие деформаций изгиба,
скручивания и коробления. Правят
коленчатые и распределительные валы,
шатуны, балки мос­тов, детали рам
статическим нагружением и наклепом.

При правке
статическим нагружением (в холодном
или нагретом состоянии) с помощью пресса
или различных приспособлений к детали
прикладывают нагрузку, изгибающий или
вращающий мо­мент, совпадающий по
направлению с направлением требуемой
де­формации.

Большинство
изделий правят под прессом в холодном
состоя­нии. Чтобы получить требуемую
остаточную деформацию детали, необходимо
приложить к ней усилие, создающее ее
полную деформацию, в 10. .. 15 раз превышающую
остаточную. Усилие для правки валов, Н,

Нагрузку прикладывают
к детали несколько раз в течение 1,5…2
мин для повышения точности деформации.

При холодной правке
в деталях возникают внутренние
напряже­ния, которые при работе
восстановленных деталей постепенно
сни­жаются, что приводит к их деформациям
и изменению геометри­ческой формы.
Например, под действием внутренних
напряжений непараллельность осей
шатунов может в 7…8 раз превышать
допус­тимое значение. Холодная правка
также способствует снижению усталостной
прочности на 15…20 %.

Для повышения
стабильности геометрической формы и
увели­чения усталостной прочности
деталь подвергают термической об­работке
после холодной правки. Ее нагревают до
температуры 400….500 °С и выдерживают
0,5… 1 ч. Однако это допустимо лишь для
деталей (шатуны, балки передних мостов
автомобилей и др.), термообработку
которых при изготовлении проводили при
темпе­ратуре не ниже 450. ..500 °С. Детали,
подвергнутые при изготовле­нии закалке
ТВЧ (коленчатые и распределительные
валы и др.), нельзя нагревать до температуры
450. ..500 °С, так как при этом ухуд­шаются
физико-механические свойства рабочих
поверхностей. Их рекомендуется нагревать
до температуры 180…200 °С и выдержи­вать
в печи 5…6ч.

Сущность правки
наклепом состоит в том, что при ударах
пнев­матическим молотком с закругленным
бойком или ручным молот­ком со
сферическим бойком по поверхности
детали создаются на­пряжения сжатия,
которые ее выпрямляют. Размер участков
для на­клепа и глубину наклепанного
слоя определяют опытным путем в
зависимости от степени изгиба, формы и
размеров детали.

После
нанесения ударов сферическим бойком
по вогнутой сто­роне бруска и внутренней
стороне щек брусок (рис. 3.3, а)
и
колен­чатый вал (рис. 3.3, б)
выправляются
и принимают форму, показан­ную на
рисунке пунктирными линиями. Направление
ударов изоб­ражено стрелками.

Правку с
предварительным нагревом проводят при
больших де­формациях. Деформированные
участки нагревают до температуры
800…900 °С. По сравнению с холодной правкой
снижается усилие деформирования и
металл деформируется по сечению более
равно­мерно. Однако меняются его
структура и механические свойства.
Поэтому после правки детали часто
подвергают соответствующей термической
и механической обработкам.

Осадку
применяют
для уменьшения внутреннего и увеличения
наружного диаметра полых и сплошных
деталей. Площадь попе­речного сечения
детали увеличивается, а высота (длина)
уменьша­ется. Направление действующей
силы Р не совпадает с направлени­ем
деформации детали (рис. 3.4, а).
Требуемое
давление, МПа,

Осадку выполняют
нанесением сильных ударов кувалдой или
верхним бойком пневматического ковочного
молота по детали, ус­тановленной на
наковальне или нижнем бойке молота
перпендику­лярно к их рабочим
поверхностям.

Осадкой восстанавливают
втулки верхней головки шатунов и
шкворней, вилки карданных валов, толкатели
двигателей, ступицы ведомых дисков
сцепления и др.

Для увеличения
площади поперечного сечения детали не
по всей длине, а в ее средней или концевой
части проводят неполную осад­ку,
которую называют высадкой. В этом случае
нагревают только осаживаемую часть.
Так наиболее часто восстанавливают
шейки ва­лов и осей.

Вытяжку
и растяжку используют
для увеличения длины деталей (тяг, штанг,
шатунов, рычагов и др.) за счет уменьшения
ее попереч­ного сечения. При вытяжке
направление деформирующей силы Р
(рис.
3.4, б)
не
совпадает с направлением деформации,
а при рас­тяжке — совпадает.

Рабочие органы
почвообрабатывающих машин (лемеха,
культи-ваторные лапы и др.) восстанавливают
оттяжкой.

Раздачу
применяют
для увеличения наружных размеров полых
де­талей за счет увеличения их
внутренних размеров. Она характеризу­ется
совпадением направления деформирующей
силы Р(рис. 3.4, в)
с
направлением деформации 8. После нее
наружный диаметр детали должен быть
равен номинальному диаметру с учетом
припуска на механическую обработку.

Так восстанавливают
поршневые пальцы, посадочные поверх­ности
под подшипники чашек дифференциала,
наружные цилинд­рические поверхности
труб полуосей и др.

В зависимости от
износа и пластических свойств металла
детали раздают без нагрева или с нагревом.
Если деталь закалена или це­ментирована,
то перед раздачей ее подвергают отжигу
или высоко­му отпуску. При холодной
раздаче высота уменьшается не намного,
а при горячей — значительно больше.
Если деталь раздавали в горя­чем
состоянии или перед этим подвергали
отжигу или отпуску, то после раздачи ее
следует закалить и отпустить, а затем
проверить твердость.

Обжатие
применяют
для уменьшения внутренних размеров
по­лых деталей за счет уменьшения
наружных. Направление действую­щей
силы Р
(рис.
3.4, г)
совпадает
с направлением требуемой де­формации
8.

Обжатием
восстанавливают втулки из цветных
металлов, отвер­стия в проушинах
рулевых сошек, рычагах поворотных цапф,
зубча­тые муфты с изношенными проушинами
под пальцы и др.

Такое
восстановление проводят под прессом в
специальном приспособле­нии в холодном
состоянии или при нагреве деталей.

Вдавливание
представляет
собой одновременную осадку и разда­чу,
так как деформирующая сила Р
(рис.
3.4, д)
направлена
под уг­лом к направлению деформации
8. Длина детали не изменяется.

Вдавливанием
ремонтируют изношенные боковые
поверхности шлицев, шаровых пальцев,
зубьев шестерен, нагревая их в специ­альных
штампах и используя ролики, клинья и
др.

Накатку
применяют
для увеличения наружного или уменьше­ния
внутреннего диаметра деталей вытеснением
металла отдельных участков рабочей
поверхности. Направление деформирующей
силы Р
(рис.
3.4, ё)
противоположно
требуемой деформации 8.

Деталь
устанавливают в патроне или центрах
токарно-винторез-ного станка, а оправку
с зубчатым роликом — на суппорте станка
вместо резца. Восстанавливают детали
с твердостью не более HRC
25…30. При большей твердости их необходимо
отпустить. Наибо­лее часто накатывают
роликом с шагом зубьев 1,5..Л,8 мм. Накат­ку
деталей из среднеуглеродистых сталей
ведут при скорости 10…15 м/мин, продольной
подаче 0,4…0,6 мм/об., угле заострения зуба
инструмента 60…70° и охлаждении машинным
маслом. Необ­ходимо получать поверхность
с высокой несущей способностью при
минимальном уменьшении площади опорной
поверхности. Поднятый металл (гребешок)
в поперечном сечении должен иметь форму
трапеции, а не треугольника. Высота
подъема металла на сторону не должна
превышать 0,2 мм, а уменьшение опорной
по­верхности — 50 %.

Этим способом
можно восстанавливать посадочные места
(под­шипников на валах и в корпусных
деталях) при небольших на них нагрузках,
а также вкладыши перед нанесением
антифрикционного слоя или пластмассы.

Электромеханическая
обработка —
разновидность восстановления деталей
пластическим де­формированием. Деталь
уста­навливают в центры токарно-винторезного
станка, а на суп­порте закрепляют
твердосплав­ную пластину 3
(рис.
3.5). Между деталью 1
и
пластиной 3
пропус­кают
ток силой 300…500 А и на­пряжением 1…2В.
В месте их контакта выделяется теплота,
количество которой определяют по
формуле, Дж,

Упрочнение
деталей поверхностным пластическим
деформировани­ем
необходимо
при их восстановлении, так как часто
снижаются ус­талостная прочность и
износостойкость.

Сущность
способа состоит в том, что под давлением
деформиру­ющего элемента микронеровности
поверхности детали пластичес­ки
деформируются (сминаются), заполняя
впадины микропрофиля обрабатываемой
поверхности. Исходная высота
микронеров­ностей R_HCX
(рис.
3.6) уменьша­ется, металл выступов
переме­щается в обоих направлениях
от места контакта с деформирую­щим
элементом, образуется по­верхность
с новым микропро­филем и высотой
неровностей R.
Исходный
диаметр детали уменьшается.

При поверхностном
пласти­ческом деформировании
повы­шается твердость поверхностно-

го
слоя и в нем создаются благоприятные
сжимающие напряжения. Усталостная
прочность деталей увеличивается на
30…70 %, а изно­состойкость—в 1,5…2 раза,
возможно получение поверхности с низкой
шероховатостью (R_a
=
0,04
мкм).

К наиболее
распространенным способам упрочнения
деталей относятся: обкатка рабочих
поверхностей деталей шариками и
ро­ликами, алмазное выглаживание,
ультразвуковое упрочнение, дро­беструйная
обработка и чеканка.

Обкатку (раскатку)
шариками и роликами вы­полняют с
помощью специальных приспособлений
(накаток или раскаток) на токарно-винторезных
или других металлорежущих станках.
Особенность процесса обкатки шариками
заключается в их самоустанавливаемости
относительно обрабатываемой поверхнос­ти,
что обеспечивает лучшие условия
пластического деформирова­ния металла,
позволяет работать с меньшим давлением
и получать более низкую шероховатость
поверхности. Недостаток шариковых
накаток и раскаток по сравнению с
роликовыми — низкая произво­дительность.
Однако роликовые инструменты допускают
проскаль­зывание ролика по поверхности
обрабатываемой детали, что вызы­вает
дополнительный расход энергии, перенаклеп
и ухудшение ше­роховатости поверхности.

Шероховатость
поверхности, степень упрочнения,
твердость поверхности и производительность
обработки накатками и рас­катками
зависят от режима обработки: усилия и
скорости обкаты­вания (раскатывания),
продольной подачи, припуска, числа
про­ходов и др.

Усилие обкатывания
(раскатывания) зависит от твердости,
плас­тичности и структуры металла,
шероховатости поверхности, конст­руктивных
особенностей детали и инструмента.
Слишком малое давление не обеспечивает
полного смятия выступов микронеровно­стей
поверхности. Для получения поверхности
с требуемыми свой­ствами необходимо
увеличивать число проходов, что снижает
про­изводительность обработки. Слишком
большое давление приводит к перенапряжению
и разрушению поверхности, деформации
дета­ли и снижению ресурса инструмента.

Наибольшее
значение давления q
=
(1,8…2,1)а_т.

Продольная подача
инструмента влияет на шероховатость
по­верхности, твердость и производительность
процесса. При работе одним шариком или
сферическим роликом она равна 0,1 …0,3
мм/об и роликом с цилиндрическим пояском
— 0,2…0,6 мм/об.

Используя
многороликовые или многошариковые
инструмен­ты, подачу увеличивают. Для
них ее назначают в зависимости от
оп­тимальной подачи на один ролик или
шарик, их числа и жесткости обрабатываемой
детали.

Шероховатость
поверхности зависит от числа проходов
инстру­мента. При оптимальных усилиях
обкатывания и подаче можно до­стичь
высокого качества поверхности уже после
первого прохода. Поэтому обкатку в
несколько проходов выполняют только
при низ­ком качестве предварительной
обработки детали или ее малой жест­кости.

Скорость обкатывания
не оказывает существенного влияния на
шероховатость поверхности, но от нее
зависит производительность процесса.
С возрастанием скорости увеличивается
Нагрев инстру­мента и снижается его
долговечность. Поэтому она должна быть
максимально возможной.

Припуск на
обкатывание на сторону мкм, назначают
в зависимости от шероховатости исходной
и обработанной поверхностей и опреде­ляют
по формуле

В зависимости от
вида обрабатываемой поверхности
разработа­ны конструкции накаток и
раскаток для обработки валов, отвер­стий,
плоских, конических, сферических и
различных фасонных поверхностей.

Многороликовая
регулируемая раскатка состоит из вала
5
(рис.
3.7), на который напрессован конус 3
из
закаленной стали ШХ-15. Ролики 1
расположены
в сепараторе 2 Их регулируют на размер
обработки гайкой-лимбом 6
и
контргайкой 7. Сепаратор 2
вращается
свободно вместе с бронзовой втулкой 4.

Наружные
цилиндрические поверхности накатывают
одно- и многороликовыми инструментами.
Однороликовые инструменты менее
производительны, и их применение
ограничено валами боль­шой жесткости
(больших диаметров) и получением
шероховатости поверхности 7-го класса.

Алмазное
выглаживание заключается в поверхност­ном
пластическом деформировании детали
инструментом, рабо­чим элементом
которого служат алмаз или сверхтвердые
материалы из нитрида бора (гексанит Р,
кубонит и др.). Крепление выглажива­ющего
инструмента может быть жестким и
подпружиненным. Уси­лие на инструмент
создает пружина 2
(рис.
3.8), сжатие которой ре­гулируют винтом
7. Усилие пружины определяют по шкале
индика­тора 3.
Основные
параметры процесса: форма и радиус
сферичес­кой поверхности алмаза,
усилие прижатия к детали, подача, число
проходов и скорость.

Радиус
алмаза выбирают с учетом твердости
обрабатываемой по­верхности: чем
тверже материал, тем он меньше. Для
материалов твердостью НВ < 300 радиус
алмаза составляет 2,5.,.3,5 мм, при HRC
35…50 — 1,5…2,5 и HRC
50…65 — 1,3…2 мм.

Усилие выглаживания
обусловлено физико-механическими
свойствами металла, размерами и формой
обрабатываемой поверх­ности и радиусом
алмаза. При усилии, меньшем оптимального,
микронеровности сглаживаются не
полностью, а при большем — поверхностный
слой перенаклепывается и отслаивается.
Усилие выглаживания обычно составляет
150…300 Н. За оптимальное уси­лие, Н,
принимают такое,- при котором достигается
наименьшая шероховатость, и определяют
по формулам при выглаживании:

закаленных сталей

Продольная подача
инструмента должна быть такой, чтобы
на поверхности детали не оставалось
необработанных участков. алм
=1,3…2 мм) и для незакаленных сталей и
цветных сплавов — 0,03…0,06 мм/об. (R_tulM
=
2,5…3,5 мм).

Скорость выглаживания
Ю…100м/мин практически не влияет на
качество поверхности. Для увеличения
производительности процесса его следует
вести на больших скоростях, но при этом
нуж­но учитывать биение детали,
неравномерность припуска и нагрев
алмаза. В результате перегрева
увеличивается скорость изнашива­ния
алмаза. Ее принимают 40… 100 м/мин.

Основная деформация
металла происходит при первом проходе
инструмента. С увеличением числа проходов
шероховатость суще­ственно не меняется.
Наиболее часто обрабатывают за один
проход.

При
алмазном выглаживании можно получить
поверхность де­тали с шероховатостью
не ниже R_a
=
0,04…0,08 мкм, повысить твер­дость на
25…30 %, износостойкость на 40…60 и усталостную
проч­ность на 30…60 %.

Ультразвуковое
упрочнение заключается в том, что
специальный инструмент (гладилка)
получает вибрацию с частотой не менее
18 кГц, создает ударное воздействие на
упрочняемую по­верхность и, перемещаясь
вдоль поверхности, подвергает ее
плас­тическому деформированию.

Источником
энергии ультразвуковых колебаний
гладилки 4
(рис.
3.9) служат ламповые генераторы УЗМ-1,5,
ВЗГ-1,6 и УЗМ-4. Для получения ультразвуковых
колебаний используют способность
некоторых материалов (никеля, кобальта,
пермалоя и др.) дефор­мироваться
(сжиматься и расширяться) под действием
магнитного поля.

Гладилку
4 изготовляют из твердого сплава Т15 Кб
и придают ра­диусную форму по ширине
(R
=
8 мм) и толщине (г
=
4 мм). Ее при­жимают с усилием 400…500 Н,
и она получает еще ультразвуковые
колебания с частотой 18…24 кГц и амплитудой
20…25 мкм. Ско-ость вращения детали 0,9…
1 м/с, продольная подача инструмента
5=0,125 мм/об., смазочно-ох-лаждающая жидкость
(СОЖ) — индустриальное масло.

В процессе упрочнения
сталь­ных деталей можно повысить
по­верхностную микротвердость в 1,5-
..2 раза с глубиной упрочне­ния 0,3…0,4
мм и класс шерохо­ватости поверхности,
создать ос­таточные напряжения сжатия.

При ультразвуковом
упрочне­нии галтелей и шеек
восстанов­ленных наплавкой коленчатых
валов автомобиля ЗИЛ-130 уве­личивается
износостойкость по-

верхности в 2,2 раза
и предел выносливости валов на 38 %. В
резуль­тате обработки наплавляемые
детали приближаются по качеству к новым.

Дробеструйная
обработка служит для
упрочнения
рессор, пружин, валов, зубчатых колес и
сварных швов. Усталост­ная прочность
обработанных деталей повышается на
20…60 % и твердость — до 40 %.

Дробеструйный
наклеп заключается в пластическом
деформи­ровании поверхности детали
потоком дроби, летящей со скоростью
30…90 м/с. На поверхности создается
наклепанный слой глубиной 0,5…0,7 мм. По
способу сообщения дроби кинетической
энергии различают пневматические
(дробеструйная обработка) и механи­ческие
(дробеметная обработка) установки. В
первых энергия сооб­щается дроби
струей сжатого воздуха под давлением
0,5. ..0,6 МПа, во второй — вращающимся
ротором.

Размер и материал
дроби выбирают в зависимости от размеров
обрабатываемой детали и шероховатости
поверхности после обра­ботки. Стальные
детали обрабатывают дробью, изготовленной
из отбеленного чугуна или из стальной
пружинной проволоки, цвет­ные сплавы
— алюминиевой или стальной дробью.

Чеканку выполняют
наклепом поверхностей деталей (галте­лей
коленчатых валов, зубчатых колес и
сварных швов) ударами специальных
бойков. В поверхностном слое создаются
высокие на­пряжения сжатия. Твердость
возрастает на 30…50 %.

Пластическая деформация — Теория пластической деформации

Деформация, часто называемая деформацией, представляет собой изменение размера и формы объекта в результате изменения температуры или приложенной силы. В зависимости от размера, материала и приложенной силы могут возникать различные формы деформации. На основании этих факторов деформация классифицируется следующим образом:

• Упругая деформация – Вызванная деформация обратима, и деформация исчезает после устранения приложенных сил. Классический пример упругой деформации — растяжение резиновой ленты.
• Пластическая деформация – Деформация необратима и сохраняется даже после устранения приложенных сил. Например, изгибание стальных стержней.

Пластическая деформация изучается в экспериментах с пружиной, где объясняется закон Гука, позволяющий различать пластичные материалы и упругие материалы.

Пластическая деформация определяется как процесс, при котором объект из-за приложенной силы изменяет свой размер или форму необратимым образом. Пластическая деформация наблюдается во многих объектах, в том числе:

• Пластик
• Металлы
• Почвы
• Камни
• Бетон

Механизмы, вызывающие пластическую деформацию, сильно различаются. Пластичность металлов является следствием дислокаций, в то время как в хрупких материалах, таких как бетон, камень и кость, пластичность возникает из-за проскальзывания микротрещин. Есть два известных механизма пластической деформации в металлах, и они

• Слип
• Твиннинг

Скольжение и двойникование

Скольжение является основным механизмом деформации металлов. Скольжение включает скольжение блоков кристалла друг по другу вдоль различных кристаллографических плоскостей, известных как плоскости скольжения. При двойниковании часть кристаллов принимает ориентацию, связанную с ориентацией остальной части нескрученной решетки симметричным и определенным образом. На изображении, приведенном ниже, показано изображение скольжения и деформации двойникования в гранецентрированном кубическом кристалле.

Давление и тепло используются для придания объектам желаемой формы. Скорость напряжения вызывает быстрые изменения материала, и иногда, не в состоянии соответствовать структурным изменениям, материал может разрушиться. Пластическая деформация, используемая в производстве товаров, осуществляется при контролируемом нагреве и давлении, что позволяет материалу адаптироваться к структурным изменениям и постепенно изгибаться до получения предпочтительной формы. Твердые термореактивные пластики, кристаллы и керамика имеют минимальные диапазоны пластической деформации.

Разница между скольжением и дублированием

Ниже в таблице приведены различные различия между проскальзыванием и спариванием

.

Накладка	Твиннинг
Встречается в дискретных кратных расстояниях между атомами	Движение атомов меньше в межатомном расстоянии
Ориентация кристалла выше и ниже плоскости скольжения после деформации такая же, как и раньше.	Разница в ориентации имеет место поперек двойной плоскости
Встречается на широкой плоскости	Задействован каждый атомный самолет
Скольжение происходит, когда напряжение сдвига на плоскости скольжения в направлении скольжения достигает порогового значения, известного как критическое разрешенное напряжение сдвига.	Нет критического разрешенного напряжения сдвига для двойникования.
Выполняется за несколько миллисекунд	Происходит через несколько микросекунд
Линии скольжения присутствуют в четных или нечетных количествах	Двойные линии встречаются в паре

Оставайтесь с нами на BYJU’S, чтобы узнать больше о деформациях.

Также прочитайте

Пластическая деформация – значение, механизмы и примеры

Когда к материалу или конструкции прилагается достаточная нагрузка, это вызывает изменение формы материала. Это изменение формы известно как деформация. Согласно теории материаловедения, когда к металлу прикладывается достаточное напряжение, вызывающее необратимую деформацию, это называется пластической деформацией.

Кроме того, участие в разрыве ограниченного числа атомных связей движением дислокаций известно как пластическая деформация. Требуемая сила так велика, чтобы разорвать связи всех атомов в плоскости кристалла.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Необратимый процесс, при котором объект изменяет свой размер или форму под действием приложенной силы, называется пластической деформацией. Его можно наблюдать во многих объектах, таких как

• Бетон

• Пластмассы

• Почвы

• Металлы

• Горные породы

Пример: гибка стального стержня.

Пластическая деформация Значение

Пластическая деформация – даже после устранения приложенных сил деформация остается необратимой.

• Свойство материала выдерживать деформацию под давлением называется пластичностью. Это состояние или качество пластического материала, особенно его способность формовать и изменять форму.

• Ковкость и пластичность материала прямо пропорциональны его пластичности. Для идеальной пластичности материала необходимо, чтобы он подвергался необратимой деформации без увеличения нагрузки или напряжения.

• Излом или разрыв материала может быть вызван пластичностью. Пластичность также приводит к пластической деформации, которая происходит во многих процессах обработки металлов давлением, таких как ковка, прессование, прокатка, штамповка и т. д.

Пластическая деформация металлов

В экспериментах изучается пластическая деформация с помощью пружин. Здесь объясняется закон Гука, позволяющий различать пластичные и эластичные материалы. Существует множество механизмов, вызывающих пластическую деформацию. Пластичность дислокаций вызывается в металлах, тогда как пластичность хрупких материалов, таких как бетон, камень и кость, возникает из-за скольжения микротрещин.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Даже при снятии исходного напряжения пластическая деформация и пластическая деформация представляют собой изменение размеров, которое не исчезает. Деформация тела будет постоянной, если нагрузка превысит предел даже после ее снятия. Когда приложенное напряжение превышает предел упругости или предел текучести, происходит деформация материального тела. Это связано с результатом механизма скольжения или дислокации на атомном уровне.

Скольжение и двойникование

Пластическая деформация металла имеет два основных механизма, а именно:

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

1. Основным механизмом деформации металла является скольжение. Это происходит в кристаллографических плоскостях или плоскостях скольжения и включает скольжение блоков кристаллов друг по другу

2. В то время как при скручивании часть кристаллов принимает ориентацию относительно остальной части нескрученной решетки симметричным и определенным образом.

Сравнение между скольжением и двойникованием может быть выполнено на основе типа дефекта, изменения оси кристалла, видимости, видимости, требования к напряжению и порогового значения напряжения.

Различия между скольжением и сдвоением

Разница между пластической и упругой деформацией

Разница между упругой и пластической деформацией приведена ниже:

1. Упругая деформация

• Когда материал восстанавливает свои первоначальные размеры после деформации тела после нагрузки удаляется; это известно как упругая деформация.

• Предел упругости — это предельная нагрузка, при превышении которой материал теряет упругость.

• Когда сила, приложенная к телу, увеличивается, форма или размер объекта больше изменяются.

• Например, когда резинка отпускается, она восстанавливает свою первоначальную форму.

2. Пластическая деформация

• При превышении предела упругости тела оно испытывает необратимую деформацию или деформацию при снятии приложенной нагрузки. Это известно как пластическая деформация, при которой объект постоянно деформируется.

• Это происходит, когда связи между атомами разрываются и образуются новые, что делает невозможным возвращение к первоначальной форме.

• Сила, приложенная к объекту (напряжение), прямо пропорциональна размерам объекта (деформация).

• Например, вешалка не восстанавливает свою первоначальную форму при сгибании.

Пластическая деформация – это стойкое изменение формы, формы или текстуры материала под действием напряжения. Другими словами, это изменение формы и размеров, вызванное силами.

Пластическая деформация является наиболее распространенным типом деформации и происходит с большинством материалов и в большинстве случаев. Существует три основных категории пластической деформации, из которых это самый простой и наиболее распространенный тип: удлинение, сжатие и расширение. Четвертый тип, называемый термоупругой деформацией (или ползучестью), включает изменение размеров материала при изменении температуры (обычно повышается), при этом материал ведет себя упруго при низких температурах и более пластично (в расширенном виде) при повышении температуры.

Удлинение

Удлинение относится к процессу увеличения длины и уменьшения толщины материала (известному как «вытягивание» или «вытягивание») при растяжении в условиях постоянного давления и температуры.

Деформация удлинением является наиболее распространенным типом деформации, поскольку она часто является реакцией на высокое напряжение. Например, когда вы надеваете резинку на связку бананов, бананы тянутся, а резинка растягивается. В этом случае бананы вытягиваются из связки и удлиняются на ширину резинки.

Удлинение не происходит в материале, если напряжение слишком низкое или давление слишком слабое.

Пластическая деформация возникает, когда деформация находится в пределе упругости. Когда нагрузка слишком велика по сравнению с величиной деформации, начинается пластическая деформация.

Пластическая деформация характеризуется равномерным течением металлического материала и отсутствием изменения его объема. Величина нагрузки, необходимая для возникновения пластической деформации, называется предельным пластическим напряжением (PLS).

Пластическая деформация возникает, когда деформация находится в пределе упругости. Когда нагрузка слишком велика по сравнению с величиной деформации, начинается пластическая деформация.

Типы пластической деформации

Пластическая деформация может быть разделена на два типа

Пластичная: говорят, что пластическая деформация пластична, если материал способен подвергаться постоянной деформации под действием напряжения, превышающего предел текучести. Пластичные материалы способны восстанавливать свою первоначальную форму без остаточного напряжения после снятия нагрузки.

Необратимая пластика: Пластическая деформация считается необратимой, если пластическое течение не может быть восстановлено. После текучести пластическое течение останавливается, в этот момент никакие напряжения не способны вернуть конструкцию в исходное состояние.

Процесс пластической деформации: Пластическая деформация возникает в результате взаимодействия между нагрузкой и деформацией материала. Когда деформация увеличивается до величины, превышающей предел текучести материала, он подвергается пластической деформации.

Когда нагрузка на материал снимается, материал сохраняет постоянную деформацию, потому что материал превысил свой предел упругости. Величина напряжения, вызывающего пластическую деформацию, называется предельным пластическим напряжением или предельной пластической деформацией.

Когда к материалу прикладывается напряжение в диапазоне упругости, в материале возникает пластическая деформация. Если величина деформации в материале превышает предел текучести, деформация будет продолжаться до точки разрушения. В этот момент деформация прекратится.

Максимальная деформация происходит в области, известной как сужение. В этом процессе образуется область, известная как шейка, где деформация была максимальной. Максимальная деформация известна как деформация шейки.

Если мы увеличим величину деформации выше предела текучести, материал будет деформироваться вплоть до разрушения. Здесь деформация прекратится. Это известно как полная деформация. Материал будет сохранять постоянную деформацию после снятия нагрузки. Напряжение, при котором эта остаточная деформация сохраняется, называется пределом прочности материала.

Чтобы понять пластическую деформацию, нам нужно понять пределы текучести и прочности. Для наших целей «эластичность» или «упругость» означает, что когда к материалу прилагается нагрузка, он остается недеформированным.

«Точка текучести» — это точка, при которой материал не может вернуться в исходное положение. Если материал нагружен больше, чем предел текучести, то произойдет деформация. «Предел текучести» — это нагрузка, при которой материал достигает своего предела текучести.

«Предел прочности» — это максимальная нагрузка, при которой материал может выдержать остаточную деформацию. Таким образом, говоря простым языком, текучесть означает, что материал возвращается к своей первоначальной форме, а прочность — это то, какое усилие мы прилагаем для деформации материала.

Пластическая деформация стали, то есть деформация стали в пределе текучести, может составлять до трех процентов для низкоуглеродистой стали (сталь более низкого качества). Пластическая деформация является обратимым процессом, поэтому, когда мы снимаем напряжение и позволяем стали восстановиться, она возвращается к своей первоначальной форме.

Если использовать пластическую деформацию стали в качестве аналогии, представьте, что сталь имеет форму горшка, и мы наливаем в него воду. Если мы начинаем лить, уровень воды быстро поднимается, а затем останавливается. Это потому, что нам нужно достичь предела текучести, чтобы начать деформировать сталь.

Однако, если мы спустим воду обратно, форма стали не вернется к своей первоначальной форме, а вода останется. Сталь сохранит форму горшка, и она будет постоянной. Если рассматривать пластическую деформацию стали, то сталь ведет себя так — она пытается деформировать воду обратно в круглую форму — но не может.