Odkształcenie plastyczne

Odkształcenie plastyczne, odkształcenie, które nie znika po usunięciu sił zewnętrznych które je wywołały [Jacek Kaniewski, s. 111].

Odkształcenie - zmiana postaci (kształtu lub objętości) jakiegoś ciała, wywołana działaniem sił zewnętrznych, różnicą temperatur itp.; zniekształcenie, deformacja. Odkształcenie plastyczne, odkształcenie nieodwracalne, nie znikające po odjęciu sił zewnętrznych [Słownik Języka Polskiego, Tom 2, s. 458].

Jest to zmiana wzajemnego położenia cząstek ciała odkształcalnego; przyczyną odkształcenia może być: działanie sił zewnętrznych, zmiana temperatury, zmiany struktury związane ze zmianą objętości itp.. Odkształcenia mogą być sprężyste, czyli odwracalne - znikające po odjęciu sił zewn., oraz plastyczne (trwałe), czyli nieodwracalne - nieznikające mimo odjęcia sił zewnętrznych. W wielu przypadkach odkształceniom plastycznym towarzyszą również odkształcenia sprężyste. Rozróżnia się odkształcenia liniowe i postaciowe. Badaniem odkształceń zajmuje się teoria sprężystości i teoria plastyczności [Encyklopedia Powszechna PWN, s. 341]

Odkształcenie plastyczne odkształcenie trwałe - odkształcenie, które nie znika po usunięciu sił zewnętrznych, które je wywołały; odkształcenie plastyczne może powstawać przez poślizg tj. Przez usunięcie jednej części kryształu względem drugiej lub przez bliżnikowanie, tj. Obrót jednej części kryształu względem drugiej, tak że obie części kryształu przyjmują symetryczne położenie.[Leksykon naukowo-techniczny 1984, s. 592].

Mechanizmy odkształceń plastycznych

Proces poślizgu w kryształach jest zależny od wielu czynników. Jednym z nich jest orientacja kryształu - niektóre płaszczyzny i kierunki są bardziej podatne na poślizg niż inne. Innym czynnikiem jest temperatura, która wpływa na zdolność kryształu do przemieszczania się. Dodatkowo, obecność defektów strukturalnych, takich jak dyslokacje, może wpływać na proces poślizgu. Wpływ na proces poślizgu ma także obecność substancji obcych w strukturze kryształu.

Odkształcenia plastyczne prowadzą do powstawania różnych defektów strukturalnych w materiale. Jednym z najważniejszych defektów są dyslokacje, czyli nieciągłości w strukturze kryształu. Powstają one w wyniku poślizgu warstw atomowych. Innymi defektami, które mogą pojawić się w wyniku odkształceń plastycznych, są granice ziaren, pęcherzyki gazowe i wydzielenia fazowe.

Wpływ czynników zewnętrznych na odkształcenia plastyczne

Różnica temperatury ma istotny wpływ na odkształcenia plastyczne materiałów. Wzrost temperatury zwiększa energię kinetyczną atomów w materiale, co ułatwia ruch atomów i proces poślizgu. Zmniejszenie temperatury, z kolei, może powodować utrudnienie procesu poślizgu i zwiększenie wytrzymałości materiału. Różnica temperatury może również prowadzić do zmiany struktury materiału poprzez tworzenie nowych defektów strukturalnych.

Różne ciśnienie może mieć istotny wpływ na odkształcenia plastyczne materiałów. Wzrost ciśnienia może zwiększać trudność w przemieszczaniu się atomów i utrudniać proces poślizgu. Z kolei, zmniejszenie ciśnienia może ułatwiać poślizg i zwiększać plastyczność materiału. Różne ciśnienia mogą również wpływać na zmianę struktury materiału i powstawanie defektów strukturalnych.

Wilgotność otoczenia może mieć wpływ na zachowanie materiałów pod wpływem sił zewnętrznych. Wilgoć może zmieniać strukturę materiału, co może wpływać na proces poślizgu i bliżnikowania. Dodatkowo, wilgoć może wpływać na reakcję materiału na siły zewnętrzne poprzez wprowadzanie korozji i zmianę właściwości powierzchniowych.

Czas obciążenia ma istotny wpływ na trwałość odkształceń plastycznych. Długotrwałe obciążenie może prowadzić do zmęczenia materiału i zmniejszenia jego trwałości. Krótkotrwałe obciążenie, z kolei, może powodować tymczasowe zmiany w strukturze materiału, które mogą zaniknąć po zakończeniu obciążenia. Wpływ czasu obciążenia na trwałość odkształceń plastycznych zależy również od mikrostruktury materiału i warunków obciążenia.

Zastosowania odkształceń plastycznych i ich znaczenie w inżynierii

Odkształcenia plastyczne są szeroko wykorzystywane w procesach formowania metali. Przez kontrolowany proces odkształcania plastycznego możliwe jest kształtowanie metali w różne formy, takie jak blachy, pręty czy profile. Procesy takie jak walcowanie, ciągnienie, tłoczenie czy kucie opierają się na odkształceniach plastycznych, które umożliwiają uzyskanie pożądanego kształtu i właściwości mechanicznych.

Obróbka plastyczna to proces, w którym materiał jest poddawany odkształceniom plastycznym w celu zmiany jego kształtu lub właściwości. Metody takie jak gięcie, wyciskanie, wytłaczanie czy prasowanie opierają się na odkształceniach plastycznych. Obróbka plastyczna jest szeroko stosowana w przemyśle, w produkcji elementów konstrukcyjnych, narzędzi i przedmiotów codziennego użytku.

Odkształcenia plastyczne są szeroko wykorzystywane do produkcji elementów konstrukcyjnych. Procesy formowania metali, takie jak walcowanie czy tłoczenie, umożliwiają uzyskanie elementów o różnych kształtach i rozmiarach. Odkształcenia plastyczne pozwalają również na poprawę właściwości mechanicznych materiałów, takich jak wytrzymałość i twardość. Dzięki temu możliwe jest tworzenie bardziej wytrzymałych i lekkich konstrukcji.

Odkształcenia plastyczne mają bezpośredni wpływ na właściwości mechaniczne materiałów. Procesy formowania metali mogą zwiększać wytrzymałość i twardość materiałów, co jest istotne w produkcji konstrukcji i narzędzi. Odkształcenia plastyczne mogą również wpływać na plastyczność materiałów, czyli zdolność do odkształceń bez pęknięć. Właściwości mechaniczne materiałów są kluczowe w wielu dziedzinach inżynierii, takich jak budownictwo, motoryzacja czy lotnictwo.

Kontrolowanie odkształceń plastycznych jest istotne w celu uzyskania pożądanych efektów w inżynierii. Poprzez odpowiednie dobranie parametrów procesów formowania metali, takich jak temperatura, prędkość odkształcenia czy siły, można kontrolować stopień i kierunek odkształceń. Kontrolowanie odkształceń plastycznych jest również istotne w celu uniknięcia niepożądanych pęknięć i deformacji. Dlatego właściwe planowanie i nadzór procesów odkształcania plastycznego jest niezbędne w inżynierii materiałowej.

Odkształcenie plastyczne — artykuły polecane

Pilling — Sprzężenie zwrotne — Dysonans poznawczy — Analogia — Odporność — Bombaż — Fenotyp — Antycypacja — Plastyczność

Bibliografia

• Boguta G. (red.) (1995), Mała Encyklopedia PWN, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
• Czerni S. (red.) (1984), Leksykon naukowo-techniczny, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa
• Drabik L. (red.) (2019), Słownik języka polskiego PWN, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
• Duda I. (red.) (1984), Słownik pojęć towaroznawczych, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Krakowie, Kraków
• Pawlicki J., Grosman F. (2003), Analiza efektów siłowo-energetycznych dla procesów z wymuszoną drogą odkształcenia, Rudy i Metale Nieżelazne, 48(10-11)
• PWN (1975), Encyklopedia Powszechna PWN, PWN, Warszawa

Autor: Czyż Filip