Лабораторная работа №4

Тема: Определение внутренних напряжений в отливках

Цель работы: овладение методикой определения остаточных напряжений в литых конструкциях и более глубокое изучение механизма возникновения и действия напряжений в отливках.

Материалы и оборудование:

- алюминиевый литейный сплав;

- электропечь с терморегулятором;

- две термопары с милливольтметром;

- линейка масштабная;

- штангенциркуль;

- формовочная смесь с оптимальными характеристиками;

- набор формовочного и плавильно-разливочного инструмента;

- тигель ёмкостью не менее 5 кг;

- модель усадочной решетки для изготовления экспериментальной формы;

- ножовка по металлу;

- чертилка или лезвие безопасной бритвы;

- набор напильников;

- переносной микроскоп.

Работа состоит из четырех этапов:

1. Отливка усадочных проб.

2. Обработка усадочных проб.

3. Технологические измерения.

4. Технические расчеты и оформление отчета.

Для отливки усадочных проб необходимы: модельный комплект усадочной пробы, парные опоки, формовочная смесь, формовочный инструмент, плавильная печь, разливочный ковш, термопара с гальванометром, инструмент для очистки отливки.

Для обработки усадочной пробы необходимы: наждачный станок, напильники, чертилка или лезвие бритвы, ручная ножовка, ножовочные полотна.

Для технических измерений необходимы: инструментальный микроскоп или микроскоп от пресса Бриннеля; штангенциркуль.

Порядок выполнения работы

I. Отливка усадочных проб.

В литейной мастерской по разъемной модели в парных опоках изготовить 6 форм для отливки усадочных решеток (см. рис. 1). В плавильной печи подготовить литейный сплав и залить его в формы по заданному режиму. После охлаждения отливки отбить литники и очистить её от пригоревшей формовочной смеси.

Заливку металла в форму производит учебный мастер или преподаватель.

Рис.1. Усадочная решетка для определения внутренних напряжений в отливках

2. Подготовка усадочной пробы.

Усадочную решетку зажимают в тисках и при помощи личного, а затем бархатного напильников на боковой поверхности толстого бруска опиливают плоскую поверхность длиной 10…50 мм. Риски от бархатного напильника должны быть под углом 30…60° к оси бруска.

На приготовленной плоскости острием чертилки или лезвием бритвы наносят одну тонкую линию (царапину) вдоль оси бруска и две параллельные линии на расстоянии 4…6 мм друг от друга перпендикулярно продольной.

3. Технические измерения.

Посредством штангенциркуля измеряют и записывают параметры решетки: 2L, d_I, d_II, b, h и L_III.

Затем усадочную решетку устанавливает на предметный столик инструментального микроскопа так, чтобы перекрестие окуляра микроскопа совпадало с правым перекрестием на решетке и записывает отсчет на лимбе продольного перемещения стола. Затем столик микроскопа с решеткой перемещают вращением винта до совмещения с левым перекрестием на решетке и записывает второй отсчет на лимбе. По разности определяют расстояние между точками пересечения поперечных рисок с продольной. Измерение повторяют три раза и берут средний результат L₁ .

После этого усадочную решетку закрепляют в тисках и толстый брусок разрезают ножовкой посередине между поперечными рисками. При этом снимаются внутренние напряжения и исчезают упругие деформации. Расстояние между перекрестиями на бруске увеличивается. Это расстояние измеряют на инструментальной микроскопе и берут среднее из трех измерений L₂. По разности определяют величину упругих деформаций 2Δ=L₂-L₁, мм.

4.Расчет напряжений.

По известной величине 2Δ и уравнениям (1) и (2) вычисляют значения Р и М, а по формулам (3), (4) и (5) определяют значения σ_I ; σ_II; σ_III .

При постоянных геометрических параметрах усадочной решетки расчеты можно намного сократить и облегчить. Так, для усадочных решеток, принятых в литейной лаборатории кафедры технологии металлов ДПИ, с размерами (мм):

2L=120, 2L_III=100, d_I=14, d_II=28, b=32, h=12

уравнения (I) и (2) принимают вид:

89,12P-1,85M=ΔE (6)

1,85 – 0,04M=0 (7)