Tehnologia de deformare plastică la rupere

CAPITOLUL 1

TENSIUNI ŞI DEFORMAŢII LA DEFORMAREA PLASTICĂ

1.1. Comportarea la deformare a materialelor metalice

Toate materialele solide se deformează, adică îşi schimbă forma şi dimensiunile la aplicarea unei forţe(sarcini) exterioare. Termenul de elasticitate poate defini o proprietate a materialelor sau o disciplină de studiu. Ca proprietate, elasticitatea defineşte capacitatea unui corp de a-şi recăpăta forma şi dimensiunile după îndepărtarea sarcinii ce a produs deformarea. In ce priveşte teoria elasticităţii, aceasta studiază metodele de determinare a eforturilor şi deformatiilor apărute în corpurile perfect elastice. Pană la o valoare limită a sarcinii aplicate, corpul metalic îşi recapată forma şi dimensiunile iniţiale după îndepărtarea sarcinii ce a produs deformarea. Tensiunea corespunzătoare valorii minime de la care corpul metalic nu se mai comportă elastic în timpul deformării se numeşte limită de elasticitate. Dacă prin mărirea valorii sarcinii de deformare se depăşeşte limita de elasticitate a materialului, acesta va prezenta o deformaţie permanentă numită deformaţie plastică.

Procesele de fabricaţie: extrudarea, laminarea, matriţarea, trefilarea, necesită pentru desfăşurarea lor prezenţa deformaţiilor permanente. Datorită acestui fapt analiza acestor procese se poate realiza cu ajutorul teoriei plasticităţii. Teoria plasticităţii presupune studiul modelelor matematice care descriu comportarea plastică, elasto-plastică, elasto-plastico-vascoasă a materialelor. Determinarea forţelor de deformare, analiza tensiunilor şi deformaţiilor din materialul supus deformării sunt principalele obiective ale teoriei deformării plastice.

Pentru dezvoltarea unui model matematic în cazul deformării plastice este nevoie de studiul şi înţelegerea caracteristicilor materialelor în momentul trecerii acestora în stare plastică. Punctul de pornire în acest sens este studiul dependenţei tensiune-deformaţie determinată din încercări de tracţiune uniaxiale. Observaţiile privind comportarea materialelor supuse unor forţe de întindere au fost publicate pentru prima dată de către Hooke în anul 1678.

Se poate observa din diagrama lui Hooke (Fig.1.1) că în zona deformării elastice există proporţionalitate între forţa F aplicată şi deformaţia produsă.

(1.1)

(1.2)

unde:

s este efortul unitar ce apare în corpul supus deformării la aplicarea forţei F,

A – secţiunea corpului supus deformării în direcţie perpendiculară pe direcţia pe care acţionează forţa de deformare,

e - deformaţia relativă obţinută,

E – constanta de proporţionalitate numită modul de elasticitate longitudinal sau modulul lui Young.

Pe diagrama lui Hooke pot fi identificate urmatoarele puncte caracteristice :

A- corespunzător limitei de proporţionalitate între tensiune şi deformaţie ;

B- corespunzător limitei de elasticitate (pană unde în urma încetării acţiunii solicitării corpul revine la forma şi dimensiunile iniţiale) ;

C- corespunzător limitei de curgere a materialului dată de apariţia deformaţiilor permanente(plastice) în corp

In intervalul de valori ale tensiunilor de deformare pe curba OB, corpul se comportă elastic în timpul deformării. Depăşind valoarea tensiunii corespunzătoare punctului B face ca corpul metalic să primească şi deformaţii permanente (plastice), iar după punctul C căruia îi corespunde o tensiune numită limită de curgere, apar deformaţii mari pentru o tensiune practic constantă. In această situaţie, pe curbă apare un palier CD (fig.1.1a). Acest tip de curba este specifica deformarii otelurilor cu continut redus de carbon. Continuand deformarea plastică, materialul se ecruisează şi ca urmare tensiunea necesară deformării creşte continuu pană la punctul E, care corespunde efortului maxim. Prin continuarea deformării, secţiunea transversală a epruvetei se va micşora datorită apariţiei gatuirii, ducand în final la ruperea materialului. Curbele fără palier (fig.1.1 b) se întalnesc în cazul deformării unor materiale cum ar fi : cupru, aluminiu, plumb, otel hipereutectoid, etc. In acest caz aşa cum se poate observa pe curba de variaţie este relativ dificil de stabilit punctul corespunzător limitei de curgere a materialului.