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

sẽ thay đổi hình dạng vμ kích th−ớc mμ không mất đi sự liên kết bền chặt của nó. 9 Khả năng biến dạng dẻo đ−ợc coi lμ một đặc tính quan trọng của kim loại. Ch−ơng 1. Những kiến thức cơ sở về biến dạng dẻo 1.1 cơ sở vật lý của quá trình biến dạng (Cơ sở kim loại học) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 2 Để lμm sáng tỏ quá trình biến dạng ặ theo dõi thí nghiệm kéo giản đơn. D−ới tác dụng của lực kéo, mẫu kéo liên tục bị kéo dμi cho đến khi bị kéo đứt. Trong thí nghiệm kéo với các thiết bị phù hợp ta có thể đo đ−ợc lực kéo vμ độ dãn dμi t−ơng ứng, từ đó xác định ứng suất vμ biến dạng theo các mối quan hệ sau: Đ−ờng cong ứng suất - biến dạng - Vùng biến dạng đμn hồi - Vùng biến dạng đμn hồi – dẻo (trong đó biến dạng đμn hồi rất nhỏ so với biến dạng dẻo - Vùng phá huỷ Biến dạng mẫu khi thử kéo Cho SV xem Video thử kéo mẫu. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 3 Biến dạng đμn hồi vμ biến dạng dẻo trong tinh thể Biến dạng của vật thể lμ tổng hợp của các quá trình biến dạng trong từng hạt tinh thể vμ trên biên giới hạt ặ muốn tìm hiểu cơ chế của quá trình biến dạng trong đa tinh thể tr−ớc hết hãy nghiên cứu sự biến dạng trong đơn tinh thể lý t−ởng (không có khuyết tật). Biến dạng đμn hồi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 4 Biến dạng dẻo trong tinh thể Biến dạng trong đơn tinh thể có hai cơ chế chủ yếu: tr−ợt vμ đối tinh. Tr−ợt Khi mẫu đơn tinh thể bị kéo ặ xuất hiện các bậc trên bề mặt của mẫu. Điều đó chứng tỏ có sự tr−ợt lên nhau giữa các phần của tinh thể. Sự tr−ợt xảy ra chủ yếu trên những mặt nhất định vμ dọc theo những ph−ơng nhất định gọi lμ mặt tr−ợt vμ ph−ơng tr−ợt. Mức độ tr−ợt th−ờng lμ bằng một số nguyên lần khoảng cách giữa các nguyên tử trên ph−ơng tr−ợt. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 5 Mặt tr−ợt vμ ph−ơng tr−ợt lμ những mặt vμ ph−ơng có mật độ nguyên tử lớn nhất. Điều nμy cũng dễ hiểu bởi lẽ lực liên kết giữa các nguyên tử trên mặt vμ ph−ơng đó lμ lớn nhất so với những mặt vμ ph−ơng khác. Số l−ợng hệ tr−ợt cμng lớn thì khả năng xảy ra tr−ợt cμng nhiều có nghĩa lμ cμng dễ biến dạng dẻo. ặ Bởi vậy khả năng biến dạng dẻo của kim loại có thể đ−ợc đánh giá thông qua số l−ợng hệ tr−ợt. Đặc điểm của tr−ợt: -Tr−ợt chỉ xảy ra d−ới tác dụng của ứng suất tiếp. - Ph−ơng mạng không thay đổi tr−ớc vμ sau khi tr−ợt. - Mức độ tr−ợt bằng một số nguyên lần khoảng cách giữa các nguyên tử - ứng suất tiếp cần thiết để gây ra tr−ợt không lớn. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 6 Song tinh (đối tinh) Khi ứng suất tiếp τ đạt tới một giá trị tới hạn nμo đó thì một phần của mạng tinh thể sẽ xê dịch đến một vị trí mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi lμ mặt song tinh. Song tinh cũng chỉ xảy ra trên các mặt vμ các ph−ơng xác định. Mặt song tinh Song tinh có những đặc điểm sau: - Giống nh− tr−ợt sự tạo thμnh song tinh chỉ xảy ra d−ới tác dụng của ứng suất tiếp - Khác với tr−ợt lμ song tinh kèm theo sự thay đổi ph−ơng mạng của phần tinh thể bị xê dịch. - Khoảng xê dịch của các nguyên tử tỷ lệ thuận với khoảng cách giữa chúng tới mặt song tinh vμ có trị số nhỏ hơn so với khoảng cách nguyên tử. - ứng suất cần thiết để tạo thμnh đối tinh cơ học th−ờng lớn hơn ứng suất cần thiết để gây ra tr−ợt. Bởi vậy nói chung tr−ợt sẽ xảy ra tr−ớc vμ chỉ khi các quá trình tr−ợt gặp khó khăn thì song tinh mới tạo thμnh. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 7 Vì xê dịch của các nguyên tử khi tạo thμnh song tinh nhỏ nên song tinh không dẫn đến một mức độ biến dạng dẻo đáng kể trong tinh thể (chỉ vμi %). Nếu cùng với song tinh còn xảy ra tr−ợt thì tr−ợt sẽ đóng vai trò chính trong quá trình biến dạng dẻo. Trong các tinh thể liên kết đồng hoá trị nh− Bi , Sb ... toμn bộ biến dạng dẻo cho đến lúc phá hủy chủ yếu do song tinh tạo nên, vì thế mức độ biến dạng dẻo trong các tinh thể đó rất nhỏ, chúng đ−ợc coi lμ những vật liệu ròn. Đối với những kim loại mạng lục ph−ơng xếp chặt nh− Zn , Mg , Cd do số l−ợng hệ tr−ợt ít nên th−ờng tạo thμnh song tinh, song ý nghĩa của song tinh đối với biến dạng dẻo không lớn mμ quan trọng hơn lμ do song tinh lμm thay đổi ph−ơng mạng nên có thể lμm xuất hiện một vμi định h−ớng mới có lợi cho tr−ợt. Trong tr−ờng hợp nμy biến dạng dẻo xảy ra th−ờng tăng lên so với tr−ờng hợp chỉ có tr−ợt đơn thuần. Tuy nhiên sự thay đổi nμy không lớn nên các kim loại mạng lục ph−ơng xếp chặt vẫn lμ những vật liệu có tính dẻo kém. Song tinh (đối tinh) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 8 Khuyết tật trong mạng tinh thể Các dạng khuyết tật mạng Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại bị rối loạn do sự xuất hiện của các khuyết tật mạng. Căn cứ vμo kích th−ớc của các khuyết tật có thể chia chúng thμnh ba dạng: - Khuyết tật điểm: các nút trống, các nguyên tử xen kẽ - Khuyết tật đ−ờng: ví dụ các loại lệch - Khuyết tật mặt: biên giới hạt, biên giới pha, khuyết tật xếp Các khuyết tật điểm 1- Nút trống 2- Nguyên tử xen kẽ 3- Nguyên tử thay thế 4- Nguyên tử ngoại lai xen kẽ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 9 Khuyết tật đ−ờng (lệch) Lệch biên Lệch xoắn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 10 Khuyết tật mặt Biên giới hạt Biên giới pha Khuyết tật xếp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 11 1.1.2 Hoá bền biến dạng ™Hiện t−ợng ứng suất chảy tăng lên theo mức độ biến dạng trong quá trình biến dạng. ™Một hiện t−ợng rất quan trọng xảy ra trong quá trình biến dạng. ™ảnh h−ởng nh− đến tính chất của sản phẩm. ™Xảy ra khi biến dạng ở nhiệt độ còn t−ơng đối thấp. ™Hoá bền biến dạng lμm tăng tải trọng đối với dụng cụ biến dạng, đòi hỏi tiêu hao về lực vμ công biến dạng ngμy cμng tăng. Vì vậy, để có thể đạt đ−ợc một mức độ biến dạng mong muốn nμo đó trong nhiều tr−ờng hợp phải tiến hμnh các b−ớc nhiệt luyện trung gian nhằm giảm bớt ứng suất chảy vμ khôi phục tính dẻo. ™Để tránh hiện t−ợng hoá bền biến dạng --> thực hiện biến dạng ở nhiệt độ cao, song độ chính xác vμ chất l−ợng bề mặt của sản phẩm lại kém hơn nhiều so với biến dạng nguội. Nguyên nhân của hiện t−ợng hóa bền: ắLệch không ngừng đ−ợc sinh ra, ắKhi chuyển động, lệch hoặc gặp phải ch−ớng ngại vật hoặc cắt nhau --> dồn ứ lại --> rừng lệch ắMuốn tiếp tục chuyển động --> phải tăng ứng suất. ắtất cả những nhân tố nμo gây cản trở cho sự sản sinh vμ chuyển động của lệch đều lμ nguyên nhân dẫn đến hoá bền biến dạng. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 12 1.1.3 Các quá trình kích hoạt nhiệt Khi tăng nhiệt độ: --> Tinh chất kim loại thay đổi, trở nên mềm vμ dẻo hơn. --> Lực vμ công biến dạng nhỏ, mức độ biến dạng lớn. Tuy nhiên: --> Dễ bị ôxy hoá bề mặt dẫn đến chất l−ợng bề mặt kém --> Độ chính xác của sản phẩm không cao (1) hồi phục (2) kết tinh lại (3) lớn lên của hạt (1) (2) (3) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 13 Hồi phục Đa diện hoá trong tinh thể bị uốn (a) sắp xếp của lệch trong tinh thể bị uốn (b) sắp xếp của lêch sau khi đa diện hoá CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 14 Kết tinh lại Tổ chức của thép Các bon thấp sau khi biến dạng nguội vμ sau khi ủ một giờ ở những nhiệt độ khác nhau (a) ch−a ủ (b) ủ ở 5250C (c) ủ ở 5500C (d) ủ ở 6500C CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 15 Biến dạng nguội Biến dạng nửa núng Biến dạng núng • Thường thực hiện ở nhiệt độ phũng • Nhiệt độ biến dạng nhỏ hơn nhiệt độ kết tinh lại • Lực biến dạng lớn, vật liệu bị húa bền, khả năng biến dạng dẻo thấp • Vớ dụ với Thộp C: Biến dạng ở Nhiệt độ phũng là biến dạng nguội • Nung núng khi biến dạng • Nhiệt độ biến dạng cao hơn nhiệt độ kết tinh lại • Giảm đỏng kể lực biến dạng, tớnh dẻo của vật liệu cao, ứng suất chảy giảm nhiều do kết tinh lại • Vớ dụ với Thộp C: Biến dạng núng ở nhiệt độ từ 1150- 1250oC • Nung núng khi biến dạng • Nhiệt độ biến dạng ở khoảng xung quanh nhiệt độ kết tinh lại • Giảm lực biến dạng, nõng cao khả năng biến dạng dẻo, ứng suất chảy giảm do cú sự phục hồi, một phần kết tinh lại • Vớ dụ với Thộp C: Biến dạng nửa núng ở nhiệt độ từ 650-800oC Nhiệt độ biến dạng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 16 400-600oCNi-50-50oCPb 900-1000oCW200oC Cu 870oCMo360-400oCAl hợp kim 50-100oCZn290-300oCAl (99,9%) 0-40oCSn550-730oCC-Thộp Nhiệt độ kết tinh lạiVật liệu Nhiệt độ kết tinh lạiVật liệu Ví dụ nhiệt độ kết tinh lại của một số loại vật liệu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 17 1.1.4 Ứng suất chảy vμ đ−ờng cong chảy ứng suất cần thiết (xác định trong trạng thái ứng suất đơn) lμm cho vật liệu đạt đ−ợc trạng thái dẻo hoặc duy trì ở trạng thái dẻo gọi lμ ứng suất chảy (còn gọi lμ độ bền biến dạng- ký hệu lμ kf hoặc σf). ứng suất chảy lμ một thông số cơ bản của vật liệu, nó phụ thuộc tr−ớc hết vμo bản thân vật liệu (thμnh phần, tổ chức, cấu trúc, ... ) vμ các điều kiện biến dạng (nhiệt độ, mức độ biến dạng, tốc độ biến dạng, trạng thái ứng suất). Ứng suất chảy kf = f(vật liệu, nhiệt độ, mức độ biến dạng, tốc độ biến dạng, trạng thái ứng suất) Đường cong suất chảy Đ−ờng cong biểu diễn sự phụ thuộc của ứng suất chảy vμo mức độ biến dạng (hoặc tốc độ biến dạng) gọi lμ đ−ờng cong chảy hoặc đ−ờng cong hoá bền. Thộp C15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 18 Biến dạng nguội Biến dạng núng Đường cong chảy CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 19 Đường chảy nguội của cỏc vật liệu khỏc nhau Đường chảy núng thộp C25 phụ thuộc vào tốc độ biến dạng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 20 Sự phụ thuộc của ứng suất chảy vμo nhiệt độ, tốc độ biến dạng của thép C15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 21 Các ph−ơng pháp xác định đ−ờng chảy bằng thực nghiệm Thí nghiệm kéo Thí nghiệm nén Thí nghiệm xoắn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 22 Mô hình toán học của đ−ờng cong chảy True Strain T u r e S t r e s s Rupture Uniform Straining Necking Extrapolated U n i f o r m m a x i m u m s t r a i n n f Cσ ε= 0( ) n f Cσ ε ε= + n f A Bσ ε= + 2 0 1 2f A A Aσ ε ε= + + +K ĐƯờNG CHảY NGUộI C: hệ số phụ thuộc vμo từng vật liệu n: số mũ hóa bền phụ thuộc vμo vật liệu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 23 0.330800CuZn40*0.11897041034Cr4** 0.433880280CuZn37**0.09085015Cr3* 0.433880250CuZn30**0.1701140430Cf53** 0.331600250CuZn10**0.1671000390Ck45** 130 60 60 420 σf0 (MPa) 340 320 280 260 σf0 (MPa) 0.190390AlMg3*0.178950Ck35** 0.197260AlMgSi1**0.150960Ck35* 0.222150Al99.8**0.157760Ck22** 0.222150Al99.5**0.165760Ck15** 0.240110Al99.5*0.216730Ck10*,** 0.1801160100Cr6*0.240800C10* 0.15095020MnCr5*0.150890St60* 0.09081016MnCr5*0.230850St42* 0.149110042CrMo40.100730St38* nC(MPa)Vật liệunC (MPa)Vật liệu Bảng thông số ĐƯờNG CHảY NGUộI CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 24 Mô hình toán học của đ−ờng cong chảy ĐƯờNG CHảY nóng m f Kσ ε= & n m f Kσ ε ε= &Đ−ờng chảy nửa nóng: Đ−ờng chảy nóng: n: số mũ húa bền m: số mũ tốc độ hóa bền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 25 Bảng thông số ĐƯờNG CHảY Nóng 800680.162CuZn28Sn** 800700.180CuZn20Al** 650350.218CuZn40Pb2** 450810.134AlZnMgCu1,5* * 750440.201CuZn37** 0.110 0.091 0.194 0.108 0.131 0.122 0.135 0.159 0.163 m 0.212 0.127 0.176 0.094 0.091 0.167 0.163 0.144 0.154 m 450102AlMg5**80051CuZn28** 45080AlMg3**80056E-Cu** 48070AlMgMn**1100/1250100/74X5CrNiTi189** 45048AlMgSi1**1100/1250137/116X5CrNi189** 45077AlCuMg2**1100/1250105/88X10Cr13** 45072AlCuMg1**1100/120085/68C60** 48036AlMn**1100/120090/70C45** 45024Al99.5**1100/120089/72C35** 800102CuAl5**1100/120099/84C15** T(oC)K (MPa)Vật liệuT(oC)K (MPa)Vật liệu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 26 Ch−ơng 1. Những kiến thức cơ sở về biến dạng dẻo 1.2 Cơ học quá trình biến dạng 1.2.1 ứng suất Nội lực vμ ứng suất trong vật thể Định nghĩa ứng suất tại một điểm ứng suất tại pháp vμ tiếp ứng suất theo các ph−ơng Trên một mặt phẳng có 3 thμnh phần: một ứng suất pháp vμ hai ứng suất tiếp. P1 P2 P3P4 P5 Pn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 27 1.2.1 ứng suất  0 F F d A 0 A 0 0 F A σ = FAσ = Chú ý: trong biến dạng dẻo ta sử dụng ứng suất thực! ứng suất kỹ thuật vμ ứng suất thực ứng suất kỹ thuật ứng suất thực CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 28 σ τ τ σ τ σ x xy xz y yz z • • • ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ 1.2.1 ứng suất Hệ toạ độ Đề các 1 2 3 0 0 0 0 0 0 ij σ σ σ σ ⎛ ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ Hệ toạ độ chínhKhi khảo sát bμi toán biến dạng dẻo ta th−ờng sử dụng hệ tọa độ chính. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 29 Ten xơ ứng suất có 3 bất biến: - Bất biến I1 lμ bất biến bậc nhất I constx y z1 = + + =σ σ σ - Bất biến I2 lμ bất biến bậc hai( )I constx y y z z x xy yz zx2 2 2 2= − + + + + + =σ σ σ σ σ σ τ τ τ - Bất biến I3 la bất biến bậc ba I constx y z xy yz zx x yz y zx z xy3 2 2 22= + − − − =σ σ σ τ τ τ σ τ σ τ σ τ σ σ σ3 1 2 2 3 0− − − =I I I 1.2.1 ứng suất Chuyển từ hệ tọa độ Đề các sang hệ tọa độ chính dựa váo các bất biến của ten xơ ứng suất σ1 ; σ2 ; σ3  lμ nghiệm của ph−ơng trình: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 30 1.2.2 biến dạng Một điểm có toạ độ ban đầu lμ x, y, z, sau khi biến dạng nhỏ có toạ độ lμ x’, y’, z’. Chuyển vị của điểm đó t−ơng ứng theo ph−ơng x, y, z: x’ - x = ux y’ - y = uy z’ - z = uz Biến dạng dμi vμ biến dạng góc trên mặt phẳng z CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 31 1.2.2 biến dạng ε ∂∂ ε ∂∂ ε ∂∂ x x y y z z u x u y u z = = = Biến dạng dμi vμ biến dạng góc : ⎪⎪ ⎪⎪ ⎭ ⎪⎪ ⎪⎪ ⎬ ⎫ ∂ ∂+∂ ∂=γ ∂ ∂+∂ ∂=γ ∂ ∂+∂ ∂=γ z u x u y u z u x u y u xz zx zy yz yx xy Ten xơ biến dạng: ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ij xx xy xz yx yy yz zx zy zz = ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ & & & & & & & & & & ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ij xx xy xz yx yy yz zx zy zz = ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ Ten xơ tốc độ biến dạng: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 32 1.2.2 biến dạng Biến dạng kỹ thuật vμ biến dạng thực l 0 l l 1 Trạng thái Ban đầu F F d l Trạng thái đang biến dạng Trạng thái sau biến dạng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 33 1.2.2 biến dạng 0 01 l ll −=ε Biến dạng kỹ thuật (biến dạng dãn dμi): Biến dạng thực (biến dạng logarit): 0 1 l lln l dld =ϕ⇒=ϕ ( )ε+=ϕ 1ln Ta có: Chú ý: Biến dạng dẻo trong CN GCAL lμ biến dạng lớn nên ta sử dụng biến dạng thực CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 34 1.2.3 Quan hệ giữa ứng suất vμ biến dạng Trong biến dạng đμn hồi, quan hệ giữa ứng suất vμ biến dạng tuân theo đinh luật Hooke : ( ) ( ) ( ) E E E G G G x x y z y y z x z z x y xy xy yz yz zx zx ε σ ν σ σ ε σ ν σ σ ε σ ν σ σ γ τ γ τ γ τ = − + = − + = − + = = = ⎫ ⎬ ⎪⎪⎪⎪ ⎭ ⎪⎪⎪⎪ 2 2 2 ( )E G= +2 1 ν E - mô đun đμn hồi dọc ν - hệ số Poisson G - mô đun đμn hồi tr−ợt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 35 ( ) ( ) ( ) ⎪⎪ ⎪ ⎭ ⎪⎪ ⎪ ⎬ ⎫ ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +−= ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +−= ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +−= 2133 1322 3211 2 11 2 11 2 11 σσσε σσσε σσσε D D D Trong biến dạng dẻo, ta có quan hệ giữa ứng suất vμ biến dạng nh− sau: Sự khác nhau cơ bản giữa các mô đun E vμ G trong biến dạng đμn hồi với mô đun D trong biến dạng dẻo lμ ở chỗ E vμ G lμ hằng số đối với một vật liệu nhất định còn D thì thay đổi trong suốt quá trình biến dạng. Trong biến dạng đμn hồi E = tgα = const, còn trong biến dạng dẻo D = tgα’ mμ α’ thì luôn luôn thay đổi trong quá trình biến dạng. 1.2.3 Quan hệ giữa ứng suất vμ biến dạng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 36 1.2.4 Điều kiện dẻo Lμ điều kiện để kim loại quá độ từ trạng thái đμn hồi sang trạng thái dẻo. Xét tr−ờng hợp kéo một thanh tròn theo h−ớng trục. Thanh sẽ bị biến dạng dẻo nếu nμo ứng suất kéo trên tiết diện của nó đạt tới giới hạn chảy. Tr−ờng hợp tổng quát: khi vật thể chụi tác dụng của tảI trọng bên ngoμi, bên trong vật thể xuất hiện ứng suất t−ơng đ−ơng đạt tới ứng suất chảy của vật liệu thì vật thể nμy bị biến dạng dẻo. k2k fminmax ==σ−σ Điều kiện dẻo Tresca-Saint Venant: 1 2 3 0 0 0 0 0 0 ij σ σ σ σ ⎛ ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ Ten xơ ứng suất trong vật thể: ( ) ( ) ( )σ σ σ σ σ σ1 2 2 2 3 2 3 1 2 2 22 6− + − + − = =k kf Điều kiện dẻo Huber-Mises: Trong các biểu thức trên k gọi lμ ứng suất tiếp chảy, đ−ợc xác định trong tr−ờng hợp cắt thuần tuý. Theo điều kiện dẻo của Tresca thì τmax = k = kf/2, theo điều kiện dẻo của Mises thì: k k kf f= ≈13 0 575, CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 37 1.2.4 Điều kiện dẻo Những biểu thức riêng của điều kiện dẻo - Trạng thái ứng suất phẳng: σ τ τy xy yz= = = 0 2 f 2 xzzx 2 z 2 x k3 =τ+σσ−σ+σ σ σ σ σ12 32 1 3 2+ − = k f - Trạng thái biến dạng phẳng: 2 zx y σ+σ=σ τ τxy yz= = 0 ( )σ σ τx z xz fk k− + = =2 2 24 4*2 k2kk 3 2 * ff31 ±=±=±=σ−σ τ13 13 1 2 = ± = ± = ±k k kf f* - Trạng thái ứng suất đối xứng trục: τ τρθ θ= =z 0 ( ) ( ) ( )σ σ σ σ σ σ τρ θ θ ρ ρ− + − + − + =2 2 2 2 26 2z z z fk CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 38 1.2.5 Những nguyên tắc, định luật trong biến dạng dẻo Quan hệ giữa ứng suất chảy vμ biến dạng thực xác định theo đ−ờng cong chảy của vật liệu Vật thể biến dạng tuân theo định luật dẻo, định luật thể tích không đổi, nguyên tắc trở lực biến dạng nhỏ nhất. Định luật thể tích không đổi V = X0.Y0.Z0 = Xn.Yn.Zn Thể tích vật thể không thay đổi tr−ớc vμ sau khi biến dạng. Tổng các thμnh phần biến dạng trên đ−ờng chéo chính bằng không CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ môn Gia công áp lực  VIệN Cơ Khí - ĐHBK Hμ nôi 39 Nguyên tắc trở lực biến dạng nhỏ nhất Sơ đồ chảy h−ớng kính của kim loại khi chồn Nếu các chất điểm trong vật thể biến dạng sẽ dịch chuyển trên ph−ơng nμo có trở lực nhỏ nhất. Lấy ví dụ chồn có sát vμ không ma sát; dập khối trên khuôn hở có vμnh biên. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt