Визначення ступенів деформації

Номер зразку

Розміри до осадки, мм

Розміри після осадки, мм

Ступені деформації

1

2

Визначення коефіцієнтів деформації при прокатці

На відміну від осадки при прокатці, як правило, визначають тільки одну ступінь деформації першого роду – висотну. Причому вона носить назву відносного обтиску

Зміщення металу в поперечному (по ширині) та в продовжному (по довжині) напрямках оцінюють за допомогою коефіцієнтів деформації, відповідно коефіцієнта поперечної деформації та повздовжньої (коефіцієнта витяжки) . За аналогією вводиться поняття коефіцієнта висотної деформації:

,

виходячи з закону сталості об’єму, добуток

.

Порядок проведення роботи

Свинцевий зразок розмірами мм прокатують за п’ять проходів з обтисками  мм за прохід.

За даними вимірювань визначають:

1. Абсолютний та відносний обтиск за прохід.

2. Коефіцієнти: висотної ; повздовжньої (витяжки) та поперечної деформацій.

3. Загальний та середній коефіцієнти витяжок.

Результати вимірювань та розрахунків заносять до табл. 3.5. Крім того, за отриманими даними будують графіки розподілу та за проходами (рис. 3.4), а також та (рис. 3.5).

Таблиця 3.5

Результати дослідження коефіцієнтів деформації при прокатці

№ п/п	Результати вимірювань, мм						, мм	, %	Коефіцієнти деформації
	до прокатки			після прокатки
1
. .
5

Рис. 3.4. Розподіл абсолютних та відносних обтисків за проходами

Рис. 3.5. Розподіл коефіцієнтів висотної, повздовжньої та поперечної

деформацій

Лабораторна робота № 4

ДОСЛІДЖЕННЯ НЕРІВНОМІРНОСТІ ДЕФОРМАЦІЇ

ТА ДОДАТКОВИХ НАПРУЖЕНЬ

а) при осадці

Деформація може бути однорідною тільки в часному випадку. В реальних умовах деформування в силу різних причин деформація неоднорідна. Це призводить до виникнення залишкових (додаткових) напружень, які можуть викликати порушення цілісності тіла в його окремих шарах та елементах, призводить до появи мікро– та макротріщин, порушати його зовнішню форму (жолоблення, поводка). Одним з основних факторів, що викликають неоднорідну деформацію, є невідповідність між формою вихідної заготовки та формою інструмента, наявність значного контактного тертя.

Порядок виконання роботи

Підготувати свинцеві зразки, розміри й конструкція яких приведені на рис. 3.6.

Осадка здійснюється за 3 – 4 натиск пресу з обтиском за кожний натиск 2....4 мм.

Рис. 3.6. Конструкція свинцевих зразків

Після кожного обтиску здійснюється огляд та ескізування зразка. По завершенні експерименту слід дати пояснення отриманих результатів.

б) при прокатці

Із свинцевої смуги, товщиною 4....8 мм готовлять зразок, краї якого зложені удвоє (рис. 3.7). Загин країв зразка здійснюється таким чином, щоб отримати різну ширину, як показано на рисунку. Прокатка здійснюється за два проходи, з обтиском за прохід.

Вихідний зразок і смуга після прокатки ескізуються та надаються пояснення виникнення хвилястості та тріщин.

Рис. 3.7. Конструкція зразка для дослідження нерівномірності деформації при прокатці

Лабораторна робота № 5

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТУ КОНТАКТНОГО ТЕРТЯ

ПРИ ОСАДЦІ

При визначенні коефіцієнту тертя використовується метод осадки клиновидного зразка, запропонований І.Я. Тарновським. На боковій поверхні клиновидного зразка наносяться вертикальні риски (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Конструкція клиновидного зразка (а);

викривлення рисок після осадки зразка (б)

При осадці зразка нахиленим бойком відбувається плин металу в напрямку обох торців, що приводить до викривлення рисок, за виключенням одної (cd на рис. 3.8, б), яка розташована ближче до вузького торцю зразка. Положення даної риски відповідає нейтральному перерізу ().Положення нейтрального перерізу залежить від коефіцієнту тертя f та кута нахилення клину .

Проведення роботи

На боковій поверхні клиновидних зразків, розмірами , наносять вертикальні риски з кроком . Потім виконують осадку зразків на пресі з нахиленими плитами з різним ступенем шорсткуватості плит. Після осадки зразків ретельно вимірюють їх розміри, а також відстань риски, яка зберегла прямизну від торців.

Дані заносять до табл. 3.6.

Таблиця 3.6

Результати осадки клиновидних зразків

№ п/п	Стан поверхні інструмента	Розміри зразків, мм
		до осадки			після осадки
1	Шліфовані
2	Шорсткуваті

Коефіцієнт тертя визначається за формулою

, (3.9)

де . (3.10)

Зробити висновки про вплив якості поверхні інструмента на коефіцієнт тертя.

Лабораторна робота № 6

ОПЕРАЦІЇ ВІЛЬНОГО КУВАННЯ ТА ШТАМПУВАННЯ

Біля 20..25% всіх виробів ОМТ отримують за допомогою кування та штампування.

Отримання виробів за допомогою переривчатого впливу робочій частини універсального інструменту-бойку молоту або спеціального інструменту-штампу, в першому випадку називають куванням, в другому – штамповкою.

До основних операцій кування відносять: білетування, осадку, протягування, розгін, прошиття, гнуття, відрубку, передачу та інші.

Білетування складає з себе операцію обтиску ребер заготовки (зливка) для надання їй форми тіла обертання.

Осадка – процес зменшення висоти заготовки з одночасним збільшенням площі її поперечного переріза.

Протягування – це подовження заготовки або її частини за рахунок зменшення площі її поперечного січення.

Розгін використовується для збільшення ширини частини заготовки за рахунок зменшення її товщини.

Прошивка призначена для отримання порожнин в заготовці за рахунок витиснення металу.

Гнуття – створення або змінення кутів між частинами заготовки або надання їй криволінійної форми.

Відрубка – повне відокремлення частини заготовки за незамкненим контуром за допомогою впровадження в заготівку деформуючого інструменту.

Передача – зміщення однієї частини заготовки відносно другої її частини при зберіганні паралельності осей або плоскостей частин заготовки.

Знайомство з переліченими операціями вільного кування здійснюється в процесі перегляду учбового кінофільму “Операція вільного кування”. Після перегляду студенти повинні накреслити схеми ведення вказаних операцій та відповісти на питання:

• В чому містяться переваги та недоліки процесу кування на плоских бойках та область його застосування?

• Якими повинні бути співвідношення подачі та ширини заготовки для забезпечення більш ефективного протягування?

• Яка схема НДС реалізується в центральних шарах заготовки при осадці з співвідношеннями ?

• Який інструмент використовується при прошиванні?

• Яким інструментом користуються при передачі?

• Яке обладнання використовується при вільному куванні?

Лабораторна робота № 7

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА РОЗШИРЕННЯ

ТА СТУПЕНЮ УКОВКИ ПРИ ПРОТЯГУВАННІ

При витяжці прямокутної заготовки під плоскими бойками після кожного обтиску частина осаджуємого металу плине в напрямку довжини заготовки, а частина – в напрямку ширини, знижуючи таким чином коефіцієнт корисної дії процесу.

Величина розширення може бути оцінена за допомогою коефіцієнта

,

де – поперечний переріз частини зразку, що обтискається;

– площа частини зразку, що розширилася.

Згідно до рис. 1

(3.11)

Коефіцієнт може бути визначений експериментально, або за формулами М.В. Сторожева

при =1;

(3.12)

при =2.

Ступенем уковки “” називається відношення площі поперечного перерізу заготовки до обтиску до її площі після обтиску .

З рисунку випливає або

(3.13)

де

Рис. 3.9. Поперечний переріз зразку до та після обтиску

Порядок виконання роботи

Виготовити 6 свинцевих зразків, розмірами:

а) ××=20×20×60=3 зразки та

б) ××=40×20×60=3 зразки.

Зразки за три переходи (подачі) з разовими обтисками, рівними 5мм.

Після кожного обтиску визначати та . Визначати також сумарний ступінь уковки. Експериментальні значення та порівняти з розрахунковими за формулами (3.12) і (3.13).

Таблиця 3.7

Експериментальні та розрахункові значення та

Номер зразку	Розміри до протягування			Розміри після протягування				Експериментальне		Розрахункове
						за 1	за 3 под.
1	20	20	60
2	40	20	60

Слід зробити висновки про вплив відношення на коефіцієнт уковки.

Лабораторна робота № 8

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ЗОВНІШНІХ ЗОН НА КОНТАКТНІ НАПРУЖЕННЯ

На контактні напруження істотний вплив чинять зовнішні зони та контактне тертя. Якщо забезпечити ідеальні умови деформування (зовнішнє тертя та зовнішні зони відсутні), то контактні нормальні напруження в будь-якій точці контактної поверхні будуть дорівнювати , де – постійна пластичності або опір чистому зрізу. Виключити повністю вплив зовнішнього тертя на нормальні напруження практично неможливо, тому у експерименті створюються однакові умови тертя на контакті.

Для вияснення зовнішніх зон на опір деформації можливо здійснити наступні експерименти (за Смірновим В.В.) по обтисненню зразків з свинцю. Зразки з однаковою товщиною та шириною , але різної довжини ( та ) обтискаються під пресом з рівним обтиском таким чином, щоб контактна поверхня була однаковою для одного та другого зразка. Причому при обтисненні зразку меншою довжини робоча поверхня бойку повинна повністю перекривати контактну поверхню зразку. При обтисненні зразку більшої довжини (довжина зразку перевищує довжину бойку) рівність контактних поверхонь досягається за допомогою спеціально виготовлених надставок (див. рис. 10,б). За допомогою надставок 3 забезпечується наявність необтиснених зон зразку, що деформується, при цьому отримуємо плоско-деформований напружений стан (у напрямку зовнішніх зон відсутня деформація, а напруження дорівнює півсумі двох інших: ).

Для різних зразків визначимо (за показаннями пресу) сили та .

Вплив зовнішніх зон оцінюють коефіцієнтом напруженого стану

(3.14)

Проведення експерименту

Виготовляються свинцеві зразки з різноманітним співвідношенням ширини та товщини (в переділах 0,05 < ). Приблизні розміри зразків приведені в табл. 3.8.

Зразки обтискають на пресі П-250 на одну й ту ж величину (приблизно, =3мм) зі швидкістю 1мм/хвил; зусилля при іспиті записується до індикаторної діаграми пресу, а деформація – осцилографом.

Рис. 3.10. Схеми обтиску зразків: а – без зовнішніх зон (I);

б – з зовнішніми зонами (II)

Таблиця 3.8

Розміри свинцевих зразків

Схему іспиту	Номер зразку	Розміри					Примітки
				()
I	1	10	30	10	1		Для цих зразків під мається на увазі ширина підставки
II	2	10	30	50	1
I	3	15	30	10	0,7
II	4	15	30	50	0,7
I	5	20	30	10	0,5
II	6	20	30	50	0,5
I	7	40	30	10	0,25
II	8	40	30	50	0,25

Після проведення іспитів знімають покази з індикатором діаграми при різних схемах: для схеми I , схеми II .та знаходять коефіцієнт напруженого стану, враховуючий вплив зовнішніх зон

За отриманими даними будують криву (рис. 3.11)

Рис. 3.11. Графік функції

Отриману криву апроксимують функцію, що пасує, наприклад, типу

Показник степені m може бути знайденим методом усереднення.

Наприклад:

Номер зразку	1	2	3		n
				....
				....

Чим більша кількість експериментів, тим більш точне значення m.

Згідно з Смірновим В.В. (Сталь. – 1952. – № 7) m=-0,4.

Лабораторна робота № 9

ВИВЧЕННЯ НЕРІВНОМІРНОСТІ ШВИДКОСТЕЙ ТЕЧІЇ МЕТАЛУ

У СТАЦІОНАРНОМУ РЕЖИМІ ПЛОСКОГО ДЕФОРМУВАННЯ

Процеси ОМТ, зазвичай, характеризуються істотною нерівномірністю розподілу деформацій та швидкостей течії металу.

Нанесення у вертикальній продовжній площині симетрії зразку прямокутна координатна сітка викривляється у процесі плоскої деформації. Перепустимо, матеріальна точка M до деформації має координати (рис. 3.12).

Тоді компоненти переміщення точки будуть:

Рис. 3.12. Вид координатної сітки зразку:

а – до деформації, б – після деформації

Знаючи переміщення кожного вузлу сітки (точки ), можна знайти відносні подовження комірок сітки:

та , (3.15)

а також відносні зсуви

(3.16)

Швидкості зміщень

(3.17)

та швидкості деформацій

(3.18)

За отриманими даними будуються поля переміщень у Ейлеревому наведенні (уявленні). При цьому використовується спеціальна обробка даних метода координатної сітки, яка включає операцію вимірювання координатної сітки до та після деформування. Принцип цієї обробки міститься у наступному: виготовляється на кальці “шаблон” (рис. 3.12, а), що є системою паралельних ліній, крок яких дорівнює початковому кроку координатної сітки. “Шаблон” сполучають з деформованою сіткою на зразку. Поєднуючи точки перехрещення початкової недеформованої (на шаблоні) та деформованої (на зразку) сітки плавної кривої (рис. 3.12, б), вздовж якої вертикальні та горизонтальні переміщення однакові, визначають переміщення.

Взагалі поле переміщень (рис.3.13) володіє наступними властивостями:

1. Лінії рівних переміщень не перехрещуються.

2. Якщо напрямок складової вектора переміщення збігається з напрямком координатної осі, то переміщення вважається позитивним. У протилежному випадку воно негативне.

3. Для симетричного відносно осі “Х” процесу, поля рівних горизонтальних переміщень також симетричні відносно осі “Х”.

Порядок виконання роботи

Складений свинцевий зразок розміром поперечного перерізу  мм підлягає плоскому пресуванню з обтиском мм. На однієї з площин розніму зразку наноситься координатна сітка з “кроком” 1..2 мм.

Рис. 3.13. Вид деформованої координатної сітки

та ліній рівних вертикальних переміщень

Така ж сітка наноситься і на кальку. Половинки зразку спаяні сплавом Вуда. Після деформації зразок розклеюється та деформована сітка копіюється (або фотографується) на кальку.

На кальку з деформованою сіткою таким чином, щоб лінії на деформованому кінці зразку збігалися з лініями початкової сітки, а ось симетрії деформованого зразку – з однією з ліній недеформованої сітки. Скріпити кальки скріпками, обвести контур деформуємого зразку та побудувати поле вертикальних переміщень . Вказати своє прізвище та здати викладачу на перевірку. Викладач вказує переріз, де необхідно побудувати епюри переміщень та провести подальші розрахунки.

Для вказаних перерізів побудувати графіки змін переміщень за висотою зразку (рис. 3.14).

Рис. 3.14. Епюри переміщень:

а – ; б – ; в – швидкості переміщень

Використовуючи метод чисельного диференціювання, обчислити

, та

Знайти швидкості переміщень та деформацій. Результати обробки експериментальних даних необхідно навести у вигляді табл. 3.9.

Таблиця 3.9

Експериментальні значення деформацій та швидкостей

Номер вузлу	Координати		, мм	, мм

 Вірогідність того, що істинне значення вимірів попаде в інтервал до називають довірчою вірогідністю.