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

Лабораторная работа - Изучение характера течения металла при волочении
скачать (11004.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc11005kb.15.10.2012 23:52скачать

n1.doc

Лабораторная работа

ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРА ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА

ПРИ ВОЛОЧЕНИИ
Цель работы — ознакомление с методикой экспериментального определения характера течения металла при волочении. Изучение влияния вытяжки и смазки на усилие волочения; определение напряженного состояния при волочении.

Теоретическая часть

Волочение является одним из самых древних видов обработки металлов давлением. Однако, несмотря на длительное использование, этот вид не только не изжил себя, но и продолжает развиваться.

Волочение заключается в протягивании обрабатываемой заготовки через отверстие, размеры которого меньше размеров сечения исходного материала.

При волочении площадь поперечного сечения обрабатываемой заготовки уменьшается, а длина ее увеличивается. Отношение последующей длины к первоначальной называется вытяжкой и обозначается:

(1)

где L — длина заготовки; Ln — длина изделия после волочения;

F — площадь сечения заготовки; Fn — площадь готового изделия.

Требуемая вытяжка в зависимости от ее величины может быть получена либо за один переход, либо за несколько переходов путем протягивания через ряд постепенно уменьшающихся по величине отверстий.

Известно волочение металлов в горячем, теплом и холодном состояниях, обрабатывают как различные стали, так и цветные металлы и сплавы.

Преимущественное развитие получило волочение без предварительного нагрева. В этом случае волочение представляет собой холодную деформацию, которая вызывает упрочнение металла - наклеп. Восстановление первоначальных свойств наклепанного волочением металла возможно термической обработкой — отжигом.

Так как пластичность металла после волочения снижается, для многих металлов в случае необходимости получения значительной вытяжки в несколько переходов приходится использовать промежуточные отжиги для восстановления пластичности.

Для осуществления процесса волочения применяются волочильные станы различных типов.

Проволоку и мелкие профили волочат на барабанных волочильных станах. В этих станах тяговое усилие на изделие передается через барабан, на который наматывается волоченый профиль. Волочение крупных профилей и труб осуществляется на волочильных станах с возвратно-поступательным движением тянущей тележки. Схематично конструкция волочильного стана с возвратно-поступательным движением тянущей тележки показана на рис.1.


Рис. 1.
Волочение применяют для получения прутков различного сечения, проволоки, а также труб в следующих основных случаях:

1) для изготовления тонкой проволоки, которую нельзя получить прокаткой (например, стальной проволоки диаметром от 6,3 мм до 10 мкм);

2) для получения тонкостенных труб малых диаметров (от 10 мм до 0,5 мм);

3) для калибровки — придания точных размеров и высокого качества поверхности горячекатаному материалу (сортовому и трубам), например, для калибровки холоднотянутой круглой стали диаметром до 100 мм, квадратной, шестигранной и др.;

4) для получения фасонных профилей, применяемых при изготовлении различных деталей, взамен их обработки резанием на станках (например, призматических, сегментных и фасонных шпонок, призматических и фасонных направляющих, опорных призм и др).

Преимущества процесса волочения по сравнению с другими видами обработки давлением:

1) возможность получения точных размеров и высокого качества поверхности изделий. Величина допуска колеблется в пределах от 3 до 8% по диаметру;

2) возможность обработки профилей малых размеров (например, проволоки до 10 мкм, труб диаметром 0,5 мм и т.п.)

3) возможность получения готового профиля с упрочненным материалом, например, карданных труб для автомобилей.

К недостаткам процесса можно отнести повышенный расход металла (для забивки концов заготовок), большую цикличность производства, трудоемкие операции, такие как подготовка поверхности перед волочением, травление, омеднение, фосфатирование, промывка, забивка головок, отрезка головок и др.

Теоретическое обоснование процесса волочения нашло свое отражение в трудах И.Л. Перлина, С.И. Губкина, П.Т. Емельяненко и др.

Элементарная схема напряженного состояния материала в очаге деформации при волочении представляет собой двухосное сжатие и одноосное растяжение. Основными параметрами процесса, влияющими на усилие волочения, являются геометрические размеры очага деформации, коэффициент трения между металлом и волокой, величина деформации, сопротивление металла деформированию.

С.И. Губкиным дан вывод формул напряжения волочения через коническую волоку (рис.2). 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).





Рис. 2.
При решении задач в цилиндрической системе координат проектируем все силы на направление оси.


Рис. 3.
Уравнение равновесия:

(2)

Приводя подобные члены, пренебрегая малыми высшего порядка, получим:



Для определения напряжений, действующих в элементарном объеме, используем уравнение равновесия для случая плоской деформации:

(3)

условие пластичности в виде:

(4)

и соотношение между касательными и нормальными контактными напряжениями:

(5)

Подставляя два последних соотношения в уравнение равновесия, получим

(6)

Решением соответствующего однородного уравнения будет:

(7)

Неоднородное уравнение (6) решается методом вариации произвольной постоянной в уравнении (7):

(8)

Подставляя выражение (7) в (8), находят постоянную, используя граничное условие при выходе из очка и, получаем

(9)

Отношение можно заменить отношением d/D.

(10)



2К – сопротивление металла деформации, равное полусумме пределов текучести материала до и после деформации (рис. 4)



Рис.4.
При силе трения пропорциональной нормальному давлению, напряжение волочения:



при постоянной силе трения (:



при отсутствии силы трения (=0):





К’— величина сопротивления металла деформации, равная полусумме пределов текучести метериала до и после деформации.
Образцы, оборудование и инструмент

Работа выполняется в лаборатории на испытательной машине ГМС-50. Для измерения образцов используются микрометр и штангенциркуль, при составлении технической характеристики — линейка. Образцы из сплава из Ст.10 и сплава Д1М - Ш12 мм. Волоки: Ш11; 10,06; 9,24; 8,5 и 6 … 7 град.
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 волочение образцов со смазкой в волоках с разными степенями деформации. Смазки: паста из смеси чешуйчатого графита с машинным маслом, порошок хозяйственного мыла.

При этом необходимо замерить:

- угол наклона образующей каждой волоки;

- степень деформации;

- усилие волочения в каждом конкретном случае.

По формуле С.И. Губкина подсчитать необходимое усилие волочения для каждого конкретного случая. Затем все замеренные и подсчитанные параметры занести в таблицу 1.

Таблица 1


Обработка результатов эксперимента

На основании полученных данных построить зависимостьдля расчетных и экспериментальных данных при волочении образцов со смазкой из стали 10 и сплава Д1М. Сравнить расчетный коэффициент Лодэ допущением, принятым при выводе уравнения напряжения прессования и круги Мора для полученного напряженного состояния.
Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Краткое описание теоретической части работы.

2. Цель и методику проведения работы.

З. Полученные графические зависимости.

4. Результаты обсуждения экспериментальных данных.

5. Выводы по работе.

Литература

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

2. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах.

— М.: Металлургиздат, 1962. - 494 с.

3. Капустина М.С., Савченко А.М., Данилов В.Д, Руководство к лабораторным работам по прокатке. -—М.: Металлургия, 1971— 175 с.

4. Чекмарев А.Б., Одзиевский С.А. Методы исследования процессов прокатки. — М.: Металлургия, 1969. — 294 с.

5 Никитин. Г.С. Определение фактического сопротивления деформации при прокатке. — М.: изд. МВТУ,1979. —.55. с.

6. 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.

7. 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