4.2 Результаты исследований работы губок с насечкой при растяжении плоских образцов

Результаты исследований губок с насечкой на установке, позволяющей приблизить условия эксперимента к реальным условиям работы зажимного устройства, приведены в табл. 7 - 9 и графиках на рис. 25 - 34.

А) Влияние давления

Полученные зависимости t—q (условное удельное тангенциальное усилие — условное удельное давление) говорят о возрастании усилия сцепления между насеченными губками и растягиваемым образцом с увеличением давления прижима.

Усилия сцепления губок с образцом связываются с усилием прижима обычно прямолинейной зависимостью.

С увеличением условного удельного давления q характер зависимости либо остается прямолинейным до момента разрушения образца, либо может измениться. В последнем случае с увеличением удельного давления q отмечается более интенсивный рост усилий сцепления между губками и образцами (см. рис. 25).

Характер зависимости t—q изменяется в большинстве случаев для высокопластичных материалов, и более четко изменение проявляется при переходе образца из упругой области в область значительных пластических деформаций, при переходе за предел текучести.

Рис. 25.Зависимость t – q , полученная при испытаниях материала 1Х18Н9Т в губках с шагом 3 мм.

Для менее пластичных материалов, наряду с прямолинейными зависимостями, во всем диапазоне исследованных давлений могут быть получены двойные зависимости t—q, имеющие двойственный характер (см. рис. 26). Приведенные зависимости (см. рис. 26) получены при испытании материала ЭИ654Н в губках с контурной площадью 20X50 мм, с шагом 1 мм (50 зубьев) и 3 мм (17 зубьев).

Изменение характера зависимости t—q, а следовательно, величины условного коэффициента трения связано, по-видимому, с переходом процесса трения из поверхностного, окисленного слоя в слой собственно-материала, который в силу своей большей прочности на сдвиг способен оказать большее сопротивление продвижению зубьев насечек. В последнем случае процесс трения правильнее назвать процессом механического зацепления. Переход процесса трения в слой собственно-материала определяется давлениями, испытываемыми зубом насечки, и в связи с этим, шагом насечки, размером насеченной части губок, размерами площадки притупления зубьев насечки, а также прочностью и пластичностью материала, абсолютным утонением материала в губках.

Рис. 26.Зависимости t – q, для материала ЭИ654Н при работе с губками с шагом 1 и 3 мм.

Б) Влияние материала

Из вышесказанного следует, что материал образца оказывает влияние на удерживающую способность губок и тем самым на величину условного коэффициента трения покоя.

Как видно из табл. 7, условные коэффициенты трения различных контактирующих поверхностей могут значительно отличаться. Особенно это отмечается при работе материалов в области значительных пластических деформаций.

В процессе растяжения величина условного коэффициента трения для различных испытываемых материалов либо остается примерно постоянной от начального участка кривой t—q до момента разрушения образца, либо увеличивается до более высоких значений (в некоторых случаях до 2 раз).

В начальной части кривой t—q условный коэффициент трения обусловливается сопротивлением сдвигу поверхностного слоя материала. В этом случае условный коэффициент трения для наиболее гладких поверхностей более твердых и прочных материалов по сравнению с другими будет наименьшим. Из исследуемых нами материалов таким относится ЭИ654Н (µ=0,21—0,22).

Величина условного коэффициента трения в насечке при работе со сплавом титана, который имел шероховатую поверхность и сравнительно высокую прочность, оказалась наибольшей из всех испытанных с данной насечкой (см. табл. 7) сплавов и равнялась примерно 0,35 на начальном участке кривой t—q и 0,46 к моменту разрушения материала.

Следует отметить, что полученные для начальных давлений условные коэффициенты; трения (в начальной прямолинейной части зависимо t—q) близки по значениям к условным коэффициентам трения, полученным при испытании листовых материалов с гладкими пуансонами.( см. табл. 5)

Интенсивное увеличение удерживающей способности насечки и условного коэффициента трения наблюдаемое при переходе процесса растяжения в область значительных пластических деформаций связано для каждого из материалов с определенным усилием прижима, действующим на зуб насечки, и обусловливается пластическими возможностями материала, прочностью материала на сдвиг и способностью материала упрочняться в процессе деформирования.

Таблица 7

Условные коэффициенты трения различных контактирующих поверхностей

№	Характеристика насечки						Материал образца	Толщина материала образца в мм	Условный коэф. Трения
	Вид насечки	Тип профиля	Угол профиля в град	Шаг (мм)	Ширина площадки притупления профиля в мм	Размер насечки
1	Прямая	Симметричный	60	1	0,1-0,15	20 х 50	ЭИ654Н	1,5	0,25-0,27
2							Ст. 20	1	0,25
3								2	0,25-0,32
4							Д16Т	1	0,25-0,3
5								2	0,25-0,3
6								3	0,25-0,27
7							1Х18Н9Т	1,3	0,25-0,36
8								2	0,3-0,4
9								3	0,25-0,38
10	Прямая	Симметричный	60	3	0,1-0,15	20 х 50	ЭИ654Н	1,5	0,21-0,32
11							Ст.20	1	0,23-0,3
12								2	0,25-0,38
13							ВТ1Д	1	0,36
14								2,3	0,36-0,46
15							Д16Т	1	0,25
16								2	0,4
17								3	0,35
18							1Х18Н9Т	1,3	0,26-0,5
19								2	0,38-0,48
20								3	0,38-0,48

Кроме этого, изменение удерживающей способности насечки связано и с утонением материала образца в губках (с абсолютным утонением), которое способствует перераспределению усилий прижима по зубьям насечки.

Перераспределение усилий прижима Q приводит, к увеличению давления на задние зубья насечки и к углублению их в толщу материала и тем самым увеличивает условный коэффициент трения насечки.

Обычно приложение полного усилия прижима Q в диапазоне давлений, при которых проводились эксперименты, до момента растяжения образца не вызывает на его поверхности заметных невооруженным глазом отпечатков насечки.

С приложением к образцу усилий растяжения Р_раст в начальный момент под передними зубьями насечки появляются отпечатки, глубина которых очень незначительна. При переходе материала в пластическую область, где утонение его значительно, глубина отпечатков задних зубьев становиться гораздо большей. С этим внедрением зубьев насечки связано и изменение характера кривой t—q, и увеличение условного коэффициента трения губок.

Влияние толщины материала сказывается на удерживающей способности губок, в основном, пластической области, постольку, поскольку величина абсолютного утонения, большая для более толстого материала, значительно возрастает в области пластических деформаций.

Испытания показали значительное колебание величины условного коэффициента трения в зависимости от марки испытываемого материала. Наименьший условный коэффициент трения (µ = 0,2) был получен для материала ЭИ654Н и наибольший (µ =0,45) для сплава ВТ1Д. Эти данные получены для губок с симметричным профилем насечки размером 20X50 мм с шагом 1 и 3 мм.