Учебное пособие 1209
.pdf1.9. Лабораторная работа № 8 Определение минимального радиуса гиба
Цель работы. Определение деформации разрушения листового материала в условиях плоской деформации.
1.9.1. Теоретическая справка
Минимальный радиус гиба rmin определяется с целью вычисления предельной деформации разрушения fr материала в условиях, близких к плоской деформации. Характеристика используется для прогнозирования разрушения заготовки при моделировании операций формовки эластичными средами.
1.9.2. Испытания
Методика проведения экспериментов состоит в следующем. Вырезают две партии прямоугольных заготовок 30х50 мм, ориентированных одинаково к направлению прокатки (вдоль прокатки и поперек прокатки). Гибку заготовок выполняют в специальном устройстве (рис. 1.36), установленном на прессе. Устройство состоит из неподвижного основания 5, подвижной траверсы 6, которая перемещается по направляющим стойкам 4 при приложении нагрузки. Заготовка 1 изгибается через щель в жесткой съемной полуматрице 3 пуансоном 2 с цилиндрическим наконечником радиуса R перпендикулярно длинной стороне заготовки.
Испытания проводят набором съемных пуансонов с радиусами 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9 мм с соответствующими съемными полуматрицами. Ширина щели выбирается в зависимости от толщины испытуемого листа так, чтобы при гибке обеспечивалось одинаковое положение краев заготовки параллельно ходу пуансона.
50
|
|
6 |
|
|
Вид A |
|
|
|
3 |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
4 |
Линия |
|
|
|
|
|
|
||
А |
1 |
3 |
Щель |
|
|
|
|
5 |
1 |
5 |
|
|
|
|
51
Рис. 1.36
Уменьшая от испытания к испытанию радиус гиба образца, определяют наибольший радиус пуансона после изгиба, которым образец разрушается.
Радиус пуансона в испытании, предшествующем разрушению или растрескиванию образца, считают минимальным радиусом гиба.
Предельная деформация разрушения вычисляется по формуле
*fr |
|
h |
|
, |
(1.22) |
||
|
|
||||||
|
|
2(r |
|
h |
) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
min |
2 |
|
|
|
где h - толщина образца.
52
ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
2.1. Лабораторная работа № 9 Определение моментов и коэффициентов трения качения
заклепок при сжатии
Цель работы. Определение условия трения между поверхностями заклепок и обшивкой для обеспечения минимального трения в процессе эксплуатации.
2.1.1. Образец
M 5 |
|
|
|
5 |
|
|
|
18-20
60
Рис. 2.1
На стержне нарезают резьбу М5 на глубину 18-20 мм.
2.1.2. Испытательное приспособление
Испытательное устройство (рис. 2.2) состоит из направляющего корпуса 1, подставки 2, на которую крепят в паз нижнюю пластину 5 из испытуемого материала. Образец 4 вкручивают в головку штока 10 и фиксируют двумя контргайками 9, чтобы предотвратить проворот образца в штоке. Шток устанавливают в шарикоподшипник в опорной стойке 3. Верхнюю пластину 5 крепят в пуансоне 8. На шток
53
10 навинчивают коромысло 11, на которое вешают подвеску
12 с роликовой головкой. Головка обеспечивает свободное перемещение подвески 12 с грузами. Это позволяет плавно регулировать изменения момента страгивания при ступенчатом нагружении.
Для определения деформаций сжатия пластин 5 в области контакта с образцом 4 на пуансоне 8 крепят планку 6. Индикаторные часы 7 устанавливают в индикаторную стойку. Установку с индикаторной стойкой размещают на испытательной машине Р20.
Начало страгивания образца фиксируется флажком 14, жестко скрепленным со свободным концом образца 4.
|
7 |
8 |
|
|
6 |
P |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
10 |
|
|
11 |
|
5 |
|
|
lk |
4 |
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
14 |
|
|
12 |
|
|
|
L |
1 |
2 |
3 |
Q |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.2 |
|
|
|
54 |
2.1.3. Методика испытания
Размеры пластин 5 измеряют и заносят в таблицу результатов. Конструкцию из стержневого образца 4 и двух пластин 5 устанавливают в приспособление и ориентируют так, чтобы боковые стороны пластин были параллельны оси образца. Затем конструкцию нагружают сжимающим усилием. Затем нагружают подвеску 11 грузами Q с последующим изменением плеча L до тех пор, пока не происходит страгивание проволочного образца.
Момент начала страгивания определяют в результате падения флажка индикаторной стрелки 14, жестко соединенной со свободным концом образца. Момент вычисляют по формуле
M (QL |
G |
(l |
k |
l))cos |
|
(Нм). |
(2.1) |
|
0 |
||||||
2 |
|
|
|
|
Здесь G=3.3256 Н - вес коромысла без головки, распределенный по длине (lk-l), lk=414 м - длина коромысла, l=10 м – длина головки коромысла.
На рис. 2.3 приведена схема, поясняющая вычисление крутящего момента.
lk l L=var
0Q
Lfinal
Q
Рис. 2.3
55
Момент трения измеряли после полной остановки коромысла по формуле (2.1), в которой L заменен на Lfinal, а 0 - на . Поскольку точка приложения нагрузки Q лежит выше оси коромысла, значение Lfinal после поворота было немного больше L.
Нагружение образца проводят в три – четыре ступени. После определения моментов страгивания и трения на первом этапе образец разгружают, измеряют размеры отпечатков на обеих пластинах, проводят визуальный осмотр образца, определяют возможную эллипсность измерением диаметров в перпендикулярных направлениях, меняют пластины и повторяют нагружение образца по описанной выше методике при большем усилии сжатия.
В режиме условной «разгрузки» образец сначала нагружают наибольшим сжимающим усилием, измеряют моменты. Затем сжимающую нагрузку уменьшают без смены подкладных пластин и вновь измеряют моменты. По окончании испытаний в этом режиме измеряют размеры отпечатков на пластинах.
Наибольшее усилие сжатия обычно ограничивают появлением эллипсности проволочного образца. Сжимающие усилия в режимах нагрузки и разгрузки на соответствующих стадиях должны быть приблизительно одинаковыми.
Исходные данные и результаты испытаний заносят в протокол табл. 2.1.
Результаты испытаний представляются как графически, так и в виде таблиц.
56
57
|
|
|
|
|
|
Протокол испытаний по определению момента трения |
|
Таблица 2.1 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Ф.И.О. |
|
|
|
|
|
|
Материал подкладки |
|
Диаметр проволоки, мм |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ширина |
отпечатка, |
Глубина |
|
|
|
|
|
|
Высота |
|
|
|
|
||||||
№ |
|
№ |
мм |
|
|
отпечатка, мм |
Длина |
Усилие |
Усилие |
Длина |
наклона |
Углы |
Приме |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на |
коромысл |
наклона |
||||||||||||
|
подклад |
|
|
|
|
|
|
|
|
отпечатка, |
сжатия |
коромысла, |
|||||||||||
этапа |
|
ки |
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
,Н |
коромыс |
мм |
а, мм |
|
|
|
чание |
||||
|
B1 |
B2 |
|
B3 |
h1 |
h2 |
h3 |
ле, Н |
Lначаль |
Lконе |
0 |
к |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Режим нагружения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Режим разгрузки
1
1 2
1
2 2
2.2. Лабораторная работа № 10 |
|
Определение коэффициентов трения листовых заготовок |
|
на пуансоне в процессе пластического формообразования |
|
обтяжкой |
|
Цель работы: ознакомить с методом экспериментального |
|
определения параметров анизотропии. |
|
2.2.1. Испытательная установка |
|
Для определения коэффициента трения рассмотрим |
|
процесс обтяжки листовой заготовки по цилиндрическому |
|
пуансону радиуса R. Схема обтяжки приведена на рис. 2.4. |
|
P |
Индикаторные |
|
часы |
h |
|
R |
|
Рис. 2.4 |
|
Принимается модель жестко-пластического, ортотропного |
|
материала, подчиняющегося степенному закону упрочнения. |
|
При обтяжке по цилиндрическому пуансону деформации в |
|
направлении, перпендикулярном к направлению обтяжки, |
|
затруднены. Поэтому деформированное состояние заготовки |
|
примем плоским. |
|
58
В этом случае
ee Ke; |
e /K, |
(2.2) |
где ,e- напряжение и деформация в направлении обтяжки;
K |
|
3 ax |
ay |
; |
a a |
y |
a 1; |
a a a |
y |
a a a a , |
||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
2 |
|
a |
|
x |
z |
x |
x z y z |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ax , ay , |
az |
|
- параметры анизотропии. |
|
|
Эти параметры вычисляются через определенные в лабораторной работе № 2 параметры анизотропии
r0, r90, r45:
a x r0 |
/ (r0 r90 |
r0 r90 ); |
|
|
|
||||||
a y r90 |
/ (r0 r90 |
r0 r90 ); |
|
|
|
||||||
|
|
|
|||||||||
a z |
r0 r90 / (r0 r90 r0 r90 |
|
|
|
|||||||
); |
(2.3) |
||||||||||
|
|
0.5(1 2r |
45 |
)(r |
0 |
r |
90 |
) |
|
||
a xy |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
r0 r90 r0 r90 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Уравнения равновесия элемента цилиндрической оболочки длиной L, находящегося в контакте с пуансоном, запишутся в виде
N |
T ; |
q N |
|
, |
(2.4) |
L |
|
||||
|
|
L |
|
где N - погонное (приходящееся на единицу ширины) усилие; T - погонная сила трения; q - нормальное давление;- угол наклона касательной к контуру пуансона.
Поскольку давление листовой заготовки на обтяжной пуансон меньше предела текучести материала, принимаем закон трения Кулона:
T |
q , |
(2.5) |
где - коэффициент трения.
59