Изучение деформации металла при осадке под плоскими плитами

Цель работы: ознакомление с особенностями технологического процесса осадки. Исследование влияния условий осадки на степень бочкообразности осаживаемой заготовки и усилие осадки.

Оборудование и материалы: универсальная испытательная машина УМ-5М, свинцовые заготовки, штангенциркуль.

Задание

1. Изучите устройство испытательной машины УМ-5М и уясните правила тех­ники безопасности при работе на ней.

2. Изучите методику проведения осадки.

3. Проведите экспериментальную часть работы.

4. Составьте отчет по работе.

Общие сведения. Осадкой называется операция, при которой увеличение попе­речного сечения происходит вследствие уменьшения высоты заготов­ки. С помощью этой операции удаляют окалину, образовавшуюся в процессе нагрева, и уменьшают размеры зерен металла заготовки. Осадка зачастую является первым переходом при горячей и объемной штамповке при получении болтов, колец, заготовок шестерен и т.д.

Показателями деформации при осадке являются коэффициент укова К = Н_о / Н_к и степень осадки ε = (Н_о – Н_к) / Н_о, где Н_о и Н_к - начальная и конечная высота образца соответственно.

На ход осадки оказывает большое влияние контактное трение, возникающее между поверхностью плиты и деформируемой заготовкой. Трение вызывает неравномерное распределение деформации, образуя зоны затрудненной деформации I , где в наибольшей мере проявля­ется тормозящее действие сил контактного трения (рис. 5.1). Са­мое интенсивное течение металла в сторону по зоне II , которая находится вне области влияния контактного трения. Трение о кон­тактные плоскости обусловливает бочкообразность осаженной заго­товки, что нежелательно, т.к. ведет к перерасходу металла или к дополнительным затратам на выравнивание боковой поверхности заготовки, а также к образованию трещин из-за действия повышен­ных касательных напряжений.

Рис. 5.1. Зона деформации заготовки при осадке

Рис. 5.2. Размеры заготовки до и после осадки

Установлено, что чем больше трение на контакте с осадочными плитами, тем больше бочкообразование. Многочисленными экспе­риментами установлена связь между относительными размерами исходной заготовки D_о/Н_о объемом металла, участвующим в бочкообразовании V_б (рис. 5.2), где D_o - первоначальный диаметр образца. Значение абсолютной бочкообразности определяется вы­ражением

,

а относительной , где - максимальный диаметр осаженного образца; и - минимальный диаметр верхней и нижней части образца соответственно; - расчетный диаметр осаженного образца, определяемый на каждом из этапов осадки

,

где Н – высота образца на каждом из этапов осадки; V - объем образца.

Простейшая формула определения усилия Р при осадке

P = F·k,

где F - площадь торца; k - удельное давление.

Формула определения удельного давления

,

где σ_в - предел текучести материала образца; μ - коэффициент трения.

Образцы делают из свинца, который, благодаря очень низкой температуре рекристаллизации (18…25 °С), достаточно точно моделирует поведение нагретой до температуры ковки стали. Осадка про­изводится на универсальной машине УМ-5М усилием 50 кН.

Порядок выполнения работы

Измерить первоначальные размеры заготовок. Все измерения провести трижды с точностью до 0,1 мм и взять средние арифметичес­кие значения.

Осадить свинцовые заготовки до достижения усилий осадки приблизительно равным 1,2 кН, 2,4 кН, 3,6 кН.

После каждого перехода измерить , , , определить точное значение экспериментального усилия по показанию стрелки испытательной машины.

Рассчитать значения D_p , δ_а , δ_о, ε, Р . При расчете усилия осадки принять μ = 0,1; σ_в = 30 МПа. Результаты расчетов занести в соответствующие графы табл. 5.1.

Таблица 5.1

Номер пере- хода	, мм	, мм	, мм	Н, мм	Dp, мм	ε	δа	δо	Рэкс.	Ррасч.
1. 2. 3.

По результатам опытов сделать выводы о зависимости усилия осадки и бочкообразности заготовки от степени осадки.

Сравнить результаты теоретических расчетов с эксперименталь­ными данными.

Содержание отчета

1. Краткие теоретические сведения и основные расчетные форму­лы.

2. Схему осадки под плоскими плитами.

3. Таблицу с результатами расчетов и выводы по работе;

4. Графики зависимости усилия осадки и бочкообразности заготов­ки от степени осадки.

Контрольные вопросы

1. В чем сущность процесса ковки и операции осадки?

2. Расскажите о зонах деформации, возникающих при осадке и причинах их образования.

3. Какие факторы влияют на степень бочкообразности заготов­ки при осадке?

4. По каким причинам результаты экспериментального опреде­ления деформирующего усилия могут не совпадать с данными теоре­тических расчетов?

СВАРОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Сварка — технологический процесс получения не­разъемных соединений материалов посредством установления меж­атомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого. Сваркой соединяют однородные и разно­родные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметалличе­скими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также пластмассы.

Сварка — экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический про­цесс, широко применяемый практически во всех отраслях машино­строения.