2 Изучение пластического деформирования

материала при осадке

Цель работы - ознакомить студентов с осадкой металлической заготовки и определением основных показателей её деформации.

Материальное обеспечение работы:

1. Гидравлический пресс.

2. Цилиндрическая свинцовая заготовка.

3. Штангенциркуль.

2.1 Осадка

Осадка - это операция ковки. Пластическое формоизменение при осадке заключается в увеличении поперечного сечения исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты. Осуществляют ее между подвижным и неподвижным бойками молота или пресса.

Масса и объем заготовки при осадке не изменяется.

Основным показателем деформации при осадке является степень деформации заготовки . Ее определяют по формуле:

,

(2.1)

где - высота заготовки до осадки, мм;

- высота заготовки после осадки, мм.

Для осуществления деформации заготовки подвижный бойок воздействует на неё с определенной силой, которую называют силой деформации .

Сила деформации вызывает в заготовке внутренние напряжения - напряжения деформации . Величины напряжения деформации и силы деформации связаня между собой зависимостью:

,

(2.2)

где - площадь поперечного сечения образца перед деформацией, мм².

Также под действием силы деформации происходит перемещение металла заготовки, т.е. осуществляется работа . Поскольку она связана с деформацией металла заготовки, то и называют её работой деформации. Величину работы деформации рассчитывают по формуле:

,

(2.3)

где - объем образца, мм³.

2.2 Лабораторный гидравлический пресс

Лабораторный гидравлический пресс (рис. 2.1) состоит из подставки с баком для рабочей жидкости 6. На ней укреплены большой 4 и малый 9 цилиндры с поршнями 2 и 10 (соответственно большого и малого цилиндров), а также крестообразная колонка 7 с манометром 3. Крестообразная колонка оснащена предохранительным клапаном, а большой цилиндр - обратным клапаном. Диаметр большого цилиндра 58 мм.

Малый цилиндр и его поршень образуют насос. При помощи рычага 11 поршень малого цилиндра перемещается в вертикальном направлении и втягивает рабочую жидкость из бака. Затем через соединительную трубку 8 рабочая жидкость поступает в крестообразную колонку и далее в манометр и через соединительную трубку 5 в большой цилиндр. Под давлением рабочей жидкости поршень большого цилиндра начинает перемещаться вверх.

Деформация образца происходит между плитой поршня большого цилиндра и укрепленной над поршнем на двух стойках верхней плитой 1.

Рис. 2.1. Схема лабораторного гидравлического пресса

2.3 Методика выполнения работы

Для выполнения работы группа студентов делится на бригады по 4-5 человек в каждой. Каждая бригада получает по цилиндрической заготовке и штангенциркулю. Осадку металла изучают на свинцовой заготовке. При этом основное внимание уделяют ознакомлению с устройством и принципом работы лабораторного гидравлического пресса, определению основных величин, характеризующих процесс осадки.

Режим осадки каждой заготовки назначает преподаватель. Все необходимые характеристики рассчитывают с использованием выражений (2.1)-(2.3).

2.4 Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством и принципом работы лабораторного гидравлического пресса, зарисовать его схему.

2. Подготовить протокол результатов исследования.

Протокол результатов исследований

Но-мер За-мера	Разме-ры за-готов-ки, мм		Сила дефор-мации, Н	Степень дефор-мации, %	Напряже-ние де-форма-ции, МПа	Работа дефор-мации, Дж	Приме-чания

3. С помощью штангенциркуля измерить с точностью не ниже 0,1 мм исходные диаметр и высоту цилиндрической заготовки и значения занести в протокол.

4. Установить заготовку на рабочую поверхность поршня большого цилиндра.

5. Закачать рабочую жидкость в пресс поршнем малого цилиндра, перемещая его при помощи рычага.

6. По достижении заданного давления рабочей жидкости открыть обратный клапан и сбросить давление в системе.

7. Рассчитать силу деформации, зная давление рабочей жидкости в системе и площадь поперечного сечения поршня.

8. Снять образец с рабочей поверхности поршня большого цилиндра.

9. С помощью штангенциркуля измерить с точностью не ниже 0,1 мм диаметр и высоту цилиндрической заготовки после осадки и значения занести в протокол.

10. Операции, указанные в пунктах 4-8, повторить 3-4раза.

11. Используя формулы (2.1)-(2.3) рассчитать степень, напряжение и работу деформации и результаты расчета занести в протокол.

2.5 Составление отчета

Отчет о выполненной работе должен содержать наименование и цель работы, перечень использованных приборов, оборудования и материалов, схему лабораторного пресса и описание принципа его работы, порядок выполнения работы.

Протокол результатов исследований должен быть заполнен четко и аккуратно. Результаты измерений приводятся с точностью до 0,1 мм, а результаты расчета степени деформации округляются до 0,1%, напряжения деформации - до 0,01, работы деформации - до целых значений. В отчете должны быть приведены все формулы, которые были использованы при расчетах.

Кроме того полученные результаты представить графически на миллиметровой бумаге в виде зависимостей напряжений и работы деформации от степени деформации .