Bài giảng Công nghệ gia công áp lực - Chương 1: Những kiến thức cơ sở về biến dạng dẻo

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

37
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Công nghệ gia công áp lực - Chương 1: Những kiến thức cơ sở về biến dạng dẻo. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Cơ sở vật lý của quá trình biến dạng (cơ sở kim loại học), cơ học quá trình biến dạng. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Công nghệ gia công áp lực - Chương 1: Những kiến thức cơ sở về biến dạng dẻo

Ch−¬ng 1. Nh÷ng kiÕn thøc c¬ së vÒ biÕn d¹ng dÎo 1.1 c¬ së vËt lý cña qu¸ tr×nh biÕn d¹ng (C¬ së kim lo¹i häc) 1.1.1 Kh¸i qu¸t vÒ qu¸ tr×nh biÕn d¹ng Sù dÞch chuyÓn t−¬ng ®èi gi÷a c¸c chÊt ®iÓm, c¸c phÇn tö cña vËt thÓ r¾n d−íi t¸c dông cña ngo¹i lùc, nhiÖt ®é hoÆc cña mét nguyªn nh©n nμo ®ã dÉn ®Õn sù thay ®æi vÒ h×nh d¹ng, kÝch th−íc vËt thÓ, liªn kÕt vËt liÖu ®−îc b¶o toμn, ®−îc gäi lμ biÕn d¹ng dÎo. 9 TÊt c¶ mäi ph−¬ng ph¸p GCAL ®Òu dùa trªn mét tiÒn ®Ò chung lμ thùc hiÖn mét qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo. 9 VËt liÖu d−íi t¸c dông cña ngo¹i lùc sÏ thay ®æi h×nh d¹ng vμ kÝch th−íc mμ kh«ng mÊt ®i sù liªn kÕt bÒn chÆt cña nã. 9 Kh¶ n¨ng biÕn d¹ng dÎo ®−îc coi lμ mét ®Æc tÝnh quan träng cña kim lo¹i. Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
BiÕn d¹ng mÉu khi thö kÐo §Ó lμm s¸ng tá qu¸ tr×nh biÕn d¹ng Æ theo dâi thÝ nghiÖm kÐo gi¶n ®¬n. D−íi t¸c dông cña lùc kÐo, mÉu kÐo liªn tôc bÞ kÐo dμi cho ®Õn khi bÞ kÐo ®øt. Trong thÝ nghiÖm kÐo víi c¸c thiÕt bÞ phï hîp ta cã thÓ ®o ®−îc lùc kÐo vμ ®é d·n dμi t−¬ng øng, tõ ®ã x¸c ®Þnh øng suÊt vμ biÕn d¹ng theo c¸c mèi quan hÖ sau: - Vïng biÕn d¹ng ®μn håi - Vïng biÕn d¹ng ®μn håi – dÎo (trong ®ã biÕn d¹ng ®μn håi rÊt nhá so víi biÕn d¹ng dÎo - Vïng ph¸ huû Cho SV xem Video thö kÐo mÉu. Đ−êng cong øng suÊt - biÕn d¹ng Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
BiÕn d¹ng ®μn håi vμ biÕn d¹ng dÎo trong tinh thÓ BiÕn d¹ng cña vËt thÓ lμ tæng hîp cña c¸c qu¸ tr×nh biÕn d¹ng trong tõng h¹t tinh thÓ vμ trªn biªn giíi h¹t Æ muèn t×m hiÓu c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh biÕn d¹ng trong ®a tinh thÓ tr−íc hÕt h·y nghiªn cøu sù biÕn d¹ng trong ®¬n tinh thÓ lý t−ëng (kh«ng cã khuyÕt tËt). BiÕn d¹ng ®μn håi Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
BiÕn d¹ng dÎo trong tinh thể BiÕn d¹ng trong ®¬n tinh thÓ cã hai c¬ chÕ chñ yÕu: tr−ît vμ ®èi tinh. Tr−ît Khi mÉu ®¬n tinh thÓ bÞ kÐo Æ xuÊt hiÖn c¸c bËc trªn bÒ mÆt cña mÉu. §iÒu ®ã chøng tá cã sù tr−ît lªn nhau gi÷a c¸c phÇn cña tinh thÓ. Sù tr−ît x¶y ra chñ yÕu trªn nh÷ng mÆt nhÊt ®Þnh vμ däc theo nh÷ng ph−¬ng nhÊt ®Þnh gäi lμ mÆt tr−ît vμ ph−¬ng tr−ît. Møc ®é tr−ît th−êng lμ b»ng mét sè nguyªn lÇn kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c nguyªn tö trªn ph−¬ng tr−ît. Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
MÆt tr−ît vμ ph−¬ng tr−ît lμ nh÷ng mÆt vμ ph−¬ng cã mËt ®é nguyªn tö lín nhÊt. §iÒu nμy còng dÔ hiÓu bëi lÏ lùc liªn kÕt gi÷a c¸c nguyªn tö trªn mÆt vμ ph−¬ng ®ã lμ lín nhÊt so víi nh÷ng mÆt vμ ph−¬ng kh¸c. Sè l−îng hÖ tr−ît cμng lín th× kh¶ n¨ng x¶y ra tr−ît cμng nhiÒu cã nghÜa lμ cμng dÔ biÕn d¹ng dÎo. Æ Bëi vËy kh¶ n¨ng biÕn d¹ng dÎo cña kim lo¹i cã thÓ ®−îc ®¸nh gi¸ th«ng qua sè l−îng hÖ tr−ît. §Æc ®iÓm cña tr−ît: -Tr−ît chØ x¶y ra d−íi t¸c dông cña øng suÊt tiÕp. - Ph−¬ng m¹ng kh«ng thay ®æi tr−íc vμ sau khi tr−ît. - Møc ®é tr−ît b»ng mét sè nguyªn lÇn kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c nguyªn tö - øng suÊt tiÕp cÇn thiÕt ®Ó g©y ra tr−ît kh«ng lín. Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 5 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Song tinh (®èi tinh) Khi øng suÊt tiÕp τ ®¹t tíi mét gi¸ trÞ tíi h¹n nμo ®ã th× mét phÇn cña m¹ng tinh thÓ sÏ xª dÞch ®Õn mét vÞ trÝ míi ®èi xøng víi phÇn cßn l¹i qua mét mÆt ph¼ng gäi lμ mÆt song tinh. Song tinh còng chØ x¶y ra trªn c¸c mÆt vμ c¸c ph−¬ng x¸c ®Þnh. MÆt song tinh Song tinh cã nh÷ng ®Æc ®iÓm sau: - Gièng nh− tr−ît sù t¹o thμnh song tinh chØ x¶y ra d−íi t¸c dông cña øng suÊt tiÕp - Kh¸c víi tr−ît lμ song tinh kÌm theo sù thay ®æi ph−¬ng m¹ng cña phÇn tinh thÓ bÞ xª dÞch. - Kho¶ng xª dÞch cña c¸c nguyªn tö tû lÖ thuËn víi kho¶ng c¸ch gi÷a chóng tíi mÆt song tinh vμ cã trÞ sè nhá h¬n so víi kho¶ng c¸ch nguyªn tö. - øng suÊt cÇn thiÕt ®Ó t¹o thμnh ®èi tinh c¬ häc th−êng lín h¬n øng suÊt cÇn thiÕt ®Ó g©y ra tr−ît. Bëi vËy nãi chung tr−ît sÏ x¶y ra tr−íc vμ chØ khi c¸c qu¸ tr×nh tr−ît gÆp khã kh¨n th× song tinh míi t¹o thμnh. Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 6 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Song tinh (®èi tinh) V× xª dÞch cña c¸c nguyªn tö khi t¹o thμnh song tinh nhá nªn song tinh kh«ng dÉn ®Õn mét møc ®é biÕn d¹ng dÎo ®¸ng kÓ trong tinh thÓ (chØ vμi %). NÕu cïng víi song tinh cßn x¶y ra tr−ît th× tr−ît sÏ ®ãng vai trß chÝnh trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo. Trong c¸c tinh thÓ liªn kÕt ®ång ho¸ trÞ nh− Bi , Sb ... toμn bé biÕn d¹ng dÎo cho ®Õn lóc ph¸ hñy chñ yÕu do song tinh t¹o nªn, v× thÕ møc ®é biÕn d¹ng dÎo trong c¸c tinh thÓ ®ã rÊt nhá, chóng ®−îc coi lμ nh÷ng vËt liÖu rßn. §èi víi nh÷ng kim lo¹i m¹ng lôc ph−¬ng xÕp chÆt nh− Zn , Mg , Cd do sè l−îng hÖ tr−ît Ýt nªn th−êng t¹o thμnh song tinh, song ý nghÜa cña song tinh ®èi víi biÕn d¹ng dÎo kh«ng lín mμ quan träng h¬n lμ do song tinh lμm thay ®æi ph−¬ng m¹ng nªn cã thÓ lμm xuÊt hiÖn mét vμi ®Þnh h−íng míi cã lîi cho tr−ît. Trong tr−êng hîp nμy biÕn d¹ng dÎo x¶y ra th−êng t¨ng lªn so víi tr−êng hîp chØ cã tr−ît ®¬n thuÇn. Tuy nhiªn sù thay ®æi nμy kh«ng lín nªn c¸c kim lo¹i m¹ng lôc ph−¬ng xÕp chÆt vÉn lμ nh÷ng vËt liÖu cã tÝnh dÎo kÐm. Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 7 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
KhuyÕt tËt trong m¹ng tinh thÓ C¸c d¹ng khuyÕt tËt m¹ng CÊu tróc tinh thÓ cña vËt liÖu kim lo¹i bÞ rèi lo¹n do sù xuÊt hiÖn cña c¸c khuyÕt tËt m¹ng. C¨n cø vμo kÝch th−íc cña c¸c khuyÕt tËt cã thÓ chia chóng thμnh ba d¹ng: - KhuyÕt tËt ®iÓm: c¸c nót trèng, c¸c nguyªn tö xen kÏ - KhuyÕt tËt ®−êng: vÝ dô c¸c lo¹i lÖch - KhuyÕt tËt mÆt: biªn giíi h¹t, biªn giíi pha, khuyÕt tËt xÕp C¸c khuyÕt tËt ®iÓm 1- Nót trèng 2- Nguyªn tö xen kÏ 3- Nguyªn tö thay thÕ 4- Nguyªn tö ngo¹i lai xen kÏ Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 8 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
KhuyÕt tËt ®−êng (lÖch) LÖch xo¾n LÖch biªn Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 9 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
KhuyÕt tËt mÆt Biªn giíi h¹t KhuyÕt tËt xÕp Biªn giíi pha Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1.1.2 Ho¸ bÒn biÕn d¹ng HiÖn t−îng øng suÊt ch¶y t¨ng lªn theo møc ®é biÕn d¹ng trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng. Mét hiÖn t−îng rÊt quan träng x¶y ra trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng. ¶nh h−ëng nh− ®Õn tÝnh chÊt cña s¶n phÈm. X¶y ra khi biÕn d¹ng ë nhiÖt ®é cßn t−¬ng ®èi thÊp. Ho¸ bÒn biÕn d¹ng lμm t¨ng t¶i träng ®èi víi dông cô biÕn d¹ng, ®ßi hái tiªu hao vÒ lùc vμ c«ng biÕn d¹ng ngμy cμng t¨ng. V× vËy, ®Ó cã thÓ ®¹t ®−îc mét møc ®é biÕn d¹ng mong muèn nμo ®ã trong nhiÒu tr−êng hîp ph¶i tiÕn hμnh c¸c b−íc nhiÖt luyÖn trung gian nh»m gi¶m bít øng suÊt ch¶y vμ kh«i phôc tÝnh dÎo. §Ó tr¸nh hiÖn t−îng ho¸ bÒn biÕn d¹ng --> thùc hiÖn biÕn d¹ng ë nhiÖt ®é cao, song ®é chÝnh x¸c vμ chÊt l−îng bÒ mÆt cña s¶n phÈm l¹i kÐm h¬n nhiÒu so víi biÕn d¹ng nguéi. Nguyªn nh©n cña hiÖn t−îng hãa bÒn: ¾LÖch kh«ng ngõng ®−îc sinh ra, ¾Khi chuyÓn ®éng, lÖch hoÆc gÆp ph¶i ch−íng ng¹i vËt hoÆc c¾t nhau --> dån ø l¹i --> rõng lÖch ¾Muèn tiÕp tôc chuyÓn ®éng --> ph¶i t¨ng øng suÊt. ¾tÊt c¶ nh÷ng nh©n tè nμo g©y c¶n trë cho sù s¶n sinh vμ chuyÓn ®éng cña lÖch ®Òu lμ nguyªn nh©n dÉn ®Õn ho¸ bÒn biÕn d¹ng. Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1.1.3 C¸c qu¸ tr×nh kÝch ho¹t nhiÖt Khi t¨ng nhiÖt ®é: --> Tinh chÊt kim lo¹i thay ®æi, trë nªn mÒm vμ dÎo h¬n. --> Lùc vμ c«ng biÕn d¹ng nhá, møc ®é biÕn d¹ng lín. Tuy nhiªn: --> DÔ bÞ «xy ho¸ bÒ mÆt dÉn ®Õn chÊt l−îng bÒ mÆt kÐm --> §é chÝnh x¸c cña s¶n phÈm kh«ng cao (1) håi phôc (1) (2) kÕt tinh l¹i (3) lín lªn cña h¹t (2) (3) Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Håi phôc §a diÖn ho¸ trong tinh thÓ bÞ uèn (a) s¾p xÕp cña lÖch trong tinh thÓ bÞ uèn (b) s¾p xÕp cña lªch sau khi ®a diÖn ho¸ Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
KÕt tinh l¹i Tæ chøc cña thÐp C¸c bon thÊp sau khi biÕn d¹ng nguéi vμ sau khi ñ mét giê ë nh÷ng nhiÖt ®é kh¸c nhau (a) ch−a ñ (b) ñ ë 5250C (c) ñ ë 5500C (d) ñ ë 6500C Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
NhiÖt ®é biÕn d¹ng Biến dạng Biến dạng nửa Biến dạng nguội nóng nóng • Thường thực hiện ở • Nung nóng khi biến dạng • Nung nóng khi biến nhiệt độ phòng • Nhiệt độ biến dạng ở dạng • Nhiệt độ biến dạng nhỏ khoảng xung quanh nhiệt • Nhiệt độ biến dạng hơn nhiệt độ kết tinh lại độ kết tinh lại cao hơn nhiệt độ kết • Lực biến dạng lớn, vật • Giảm lực biến dạng, nâng tinh lại liệu bị hóa bền, khả cao khả năng biến dạng • Giảm đáng kể lực năng biến dạng dẻo dẻo, ứng suất chảy giảm biến dạng, tính dẻo thấp do có sự phục hồi, một của vật liệu cao, ứng • Ví dụ với Thép C: Biến phần kết tinh lại suất chảy giảm nhiều dạng ở Nhiệt độ phòng • Ví dụ với Thép C: Biến do kết tinh lại là biến dạng nguội dạng nửa nóng ở nhiệt độ • Ví dụ với Thép C: từ 650-800oC Biến dạng nóng ở nhiệt độ từ 1150- 1250oC Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
VÝ dô nhiÖt ®é kÕt tinh l¹i cña mét sè lo¹i vËt liÖu Nhiệt độ kết Nhiệt độ kết Vật liệu Vật liệu tinh lại tinh lại C-Thép 550-730oC Sn 0-40oC Al (99,9%) 290-300oC Zn 50-100oC Al hợp kim 360-400oC Mo 870oC Cu 200oC W 900-1000oC Pb -50-50oC Ni 400-600oC Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1.1.4 Ứng suất chảy vμ ®−ờng cong chảy Ứng suất chảy øng suÊt cÇn thiÕt (x¸c ®Þnh trong tr¹ng th¸i øng suÊt ®¬n) lμm cho vËt liÖu ®¹t ®−îc tr¹ng th¸i dÎo hoÆc duy tr× ë tr¹ng th¸i dÎo gäi lμ øng suÊt ch¶y (cßn gäi lμ ®é bÒn biÕn d¹ng- ký hÖu lμ kf hoÆc σf). øng suÊt ch¶y lμ mét th«ng sè c¬ b¶n cña vËt liÖu, nã phô thuéc tr−íc hÕt vμo b¶n th©n vËt liÖu (thμnh phÇn, tæ chøc, cÊu tróc, ... ) vμ c¸c ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng (nhiÖt ®é, møc ®é biÕn d¹ng, tèc ®é biÕn d¹ng, tr¹ng th¸i øng suÊt). kf = f(vËt liÖu, nhiÖt ®é, møc ®é biÕn d¹ng, tèc ®é biÕn d¹ng, tr¹ng th¸i øng suÊt) Thép C15 Đường cong suất chảy §−êng cong biÓu diÔn sù phô thuéc cña øng suÊt ch¶y vμo møc ®é biÕn d¹ng (hoÆc tèc ®é biÕn d¹ng) gäi lμ ®−êng cong ch¶y hoÆc ®−êng cong ho¸ bÒn. Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đường cong chảy Biến dạng nguội Biến dạng nóng Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đường chảy nguội của Đường chảy nóng thép các vật liệu khác nhau C25 phụ thuộc vào tốc độ biến dạng Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 19 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Sù phô thuéc cña øng suÊt chảy vμo nhiÖt ®é, tèc ®é biÕn d¹ng cña thÐp C15 Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc VIÖN C¬ KhÝ - §HBK Hμ n«i 20 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt