Лабораторная работа - Изучение характера течения металла при прессовании - файл n1.doc

Лабораторная работа - Изучение характера течения металла при прессовании
скачать (13486 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc13486kb.15.10.2012 23:51скачать

n1.doc

Лабораторная работа

ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРА ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА

ПРИ ПРЕССОВАНИИ
Цель работы — ознакомление с методикой экспериментального определения характера течения металла при прессовании. Изучение влияния степени деформации и угла наклона образующей матрицы на усилие прессования; определение напряженного состояния при прессовании.

Теоретическая часть

Процесс прессования является перспективным видом обработки металлов и сплавов давлением, основанным на использовании пластических свойств материалов, т.е. на их способности принимать под воздействием внешних сил остаточные деформации без нарушения целостности.

Прессование находит широкое применение в различных отраслях промышленности для производства сложных деталей, профилей и панелей (лопаток турбин, деталей и приборов, инструмента, труб) из черных и цветных металлов.

В настоящее время этот процесс начали применять для получения изделий из тугоплавких и труднодеформируемых металлов.

Процесс прессования заключается в продавливании по различным схемам металла в горячем или холодном состояния через отверстие меньшей площади, чем площадь сечения исходного металла.

Принцип самого процесса прессования прутка ясен из схемы (рис.1).




Рис.1.
Если при прессовании по любой схеме пуансон двигается с некоторой определенной скоростью, скоростью прессования, то металл выходит из матрицы со скоростью истечения, которая равна скорости прессования умноженной на коэффициент вытяжки.

К достоинствам процесса прессования следует отнести:

1) Возможность получения различных профилей из обычных и труднодеформируемых металлов за счет наиболее благоприятной для деформации схемы напряженного состояния — трехосного сжатия.

2) Большую степень деформации, точность и высокое качество поверхности изделий. Точность размеров при горячем прессовании колеблется в пределах 5…10%.

3) Возможность получения деталей без дополнительных отделочных операций (например, холодной прокатки и волочения, часто необходимых после горячей прокатки).

4) Универсальность процесса. Возможность получения различных сложных профилей за счет замены матрицы и несложных наладочных операций.

Наряду с указанными преимуществами процессу прессования свойственны и недостатки: значительный износ инструмента, большие отходы металла, применение больших усилий, наличие трудоемких вспомогательных операций (загрузки металла в контейнер, смазки, извлечение прессостатка и т.д.).

Основные параметры процесса прессования. Научное обоснование процессов прессования было сделано академиком Н.С. Курнаковым в начале ХХ столетия.

В настоящее время в трудах советских и зарубежных ученых разработаны основные положения теории процесса. Наиболее известными являются труды С.И. Губкина, Е.П. Унксова, М.В. Сторожева, Е.А. Попова, Кармана, Л.А. Шефмана, М.Ф. Перлина и др.

Элементарная схема напряженного состояния металла в очаге деформации при прессовании представляет собой трехосное сжатие. Как уже указывалось ранее, такая схема создает наиболее благоприятные условия для проведения пластической деформации, особенно при обработке труднодеформируемых металлов.

Основными параметрами, влияющими на усилие прессования, являются геометрические размеры очага деформации, коэффициент трения между металлом и матрицей, величина деформации, сопротивление металла деформированию и др.

С.И. Губкин вывел формулу напряжения прессования металла через коническую матрицу. Вывод формулы основан на рассмотрении уравнения равновесия бесконечно малого элемента в очаге деформации в зависимости от различного влияния сил трения (при силе трения, пропорциональной нормальному давлению, при постоянной силе трения и при отсутствии силы трения).

При решении задач в цилиндрической системе координат проектируем все силы на направление оси.


Рис. 2.
Уравнение равновесия:



Приводя подобные члены, пренебрегая малыми высшего порядка, получим:


Для определения напряжений, действующих в элементарном объеме (рис.2), используем уравнение равновесия для случая плоской деформации:

(1)

условие пластичности в виде:

(2)

и соотношение между касательными и нормальными контактными напряжениями:

(3)

Подставляя два последних соотношения в уравнение равновесия, получим

(4)

Решением соответствующего однородного уравнения будет:

(5)

Неоднородное уравнение (4) решается методом вариации произвольной постоянной в уравнении (5)

(6)

Подставляя выражение (6) в (4), находят постоянную, используя граничное условие при выходе из очка и, получаем

(7)

При постоянной силе трения



При силе трения



где — коэффициент трения, который принимают при прессовании со смазкой равным 0,15, без смазки 0,3; 2К — сопротивлениие деформации, равное полусумме пределов текучести металла до деформации и после нее (на свинцовых образцах 20…25 ).

Напряжение, действующее по граням элементарного кубика (рис. 3).



но поскольку на этой грани нет касательных напряжений, считаем её главным напряжением.

Используя соотношение для перехода к главным осям, получаем два других главных напряжения:



Рис. 3.


Найдем коэффициент напряженного состояния:



а затем коэффициент Лодэ:



При силе трения, пропорциональной нормальному давлению, напряжение прессования:



при постоянной силе трения:



при отсутствии силы трения:



где— коэффициент трения;


— величина сопротивления металла деформации, равная полусумме пределов текучести металла до деформации и после деформации.
Оборудование и инструмент

Лабораторная работа проводится на универсальной испытательной машине ГМС-50 (рис.4). Свинцовые образцы Ш24 Ч 40 мм. Для измерения образцов используются микрометр и штангенциркуль, при составлении технической характеристики — линейка.


Рис. 4. Машина ГМС-50
Указания по технике безопасности

К работе на машине допускаются только студенты, прошедшие инструктаж у заведующего лабораторией. Запрещается самостоятельная работа студентов. При задаче образцов в машину использовать специальное приспособление. При проведении эксперимента студенты должны находиться на расстоянии не менее 3 м от машины.
Порядок выполнения работы

Провести прессование образцов со смазкой в матрицах с разными степенями деформации. При этом необходимо замерить:

- угол наклона образующей каждой матрицы;

- степень деформации;

- усилие прессования в каждом конкретном случае.

По формуле С.И. Губкина подсчитать необходимое усилие прессования для каждого конкретного случая. 3атем все замеренные и подсчитанные параметры занести в табл. 1.

Таблица 1







Обработка результатов эксперимента

На основании полученных данных построить зависимостьдля расчетных и экспериментальных данных при прессовании образцов со смазкой. Сравнить расчетный коэффициент Лодэ с допущением, принятым при выводе уравнения напряжения прессования, и построить круги Мора для полученного напряженного состояния.
Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Краткое описание теоретической части работы.

2. Цель и методику проведения работы.

3. Полученные графические зависимости.

4. Результаты обсуждения экспериментальных данных.

5. Выводы по работе.
Литература

1. Смирнов В.С. Теория прокатки. — М.: Металлургия, 1967. 223-236.

2. Азаренко Б.С. Методические указания к лаб. работам по курсу «Технологические основы проектирования прокатных, трубных станов», - М.:МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1973. — 42 с.

3. Шинкаревич Ю.П., Седов Л.А. Методические указания к лаб. работам по курсу «Теоретические основы непрерывных процессов обработки металлов давлением», ч.II — М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1981. — 36 с.





Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации