1937

2.6.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Построение диаграммы рекристаллизации и определение критической деформации недопустимого роста зерна

Цель работы. Определение предельной деформации заготовки, при превышении которой в результате последующей термообработки возникают недопустимое разрыхление поверхности листа

Теоретическая справка. Поверхностная структура некоторых термоупрочняемых материалов меняется в зависимости от предшествующего деформирования и термической обработки. Поэтому во время многопереходной обтяжки с промежуточной термообработкой деталей из таких материалов на поверхности листа возникают дефекты типа ”апельсиновой корки”. Физическая природа “апельсиновой корки” состоит в недопустимом росте зерна на поверхности листа в результате рекристаллизации в процессе термообработки

41

Величина зерна X зависит также от предшествующей деформации, скорости деформирования, режимов термообработки, химического состава сплава и некоторых других факторов. Наибольшая деформации в листе, после которой в процессе термообработки размеры зерна не превышают заданного значения, называется критической деформации кр (рис.23).

Испытания. Для построения диаграммы первичной рекристаллизации партию из 8 образцов на одноосное растяжение (см.рис.1), ориентированные вдоль прокатки, термообрабатывают по режиму, характерному для обтяжки деталей из этого материала на первом переходе. Например, для алюминиевых сплавов 2024 и 7075 это состояние после отжига. Образцы растягивают до различных деформаций, измеряемых на базе 80 мм, в диапазоне (1)=(0.1 0.8)Аg, где

(1)=ln(l(1)/l0); l(1),l0-расчетная длина после первого перехода и до испытания соответственно. Во время растяжения скорость

42

деформирования должна быть равна максимальной скорости при обтяжке (около 0.01с-1).

После этого образцы термообрабатывают по режиму промежуточной термообработки. В центре расчетной длины образца делают микрошлиф (можно 2-3 шлифа) и протравливают в течение 20-30 сек. Для алюминиевых сплавов используют травитель, состоящий из 80мл воды, 10 мл HF, 5мл HNO3, 5 мл HCl. Затем травитель смыть, высушить шлиф и измерить под металлографическим микроскопом размеры зерна. Измеряют длину 10 зерен вдоль оси образца, а затем вычисляют среднее арифметическое. Измерения проводят 3-5 раз в различных местах шлифа и вычисляют осредненное

значение зерна X . Повторяя измерения на всех образцах,

получают зависимость X =f( ) и строят диаграмму рекристаллизации. Обычно для алюминиевых сплавов

допускаемый размер зерна [ X ], по которому определяют критическую деформацию, принимают равным от 0.100 до

0.200 мм. Если [ X ] не задается, кр определяют как деформацию начала интенсивного роста зерна.

Результаты испытаний каждого образца партии оформляют в виде следующего протокола

43

Протокол испытания на зерно после промежуточной термообработки (ПТО)

44

2.7.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

Определение коэффициента влияния промежуточной термообработки

Цель работы. Определение коэффициента влияния промежуточной термообработки на восстановление ресурса пластичности материала заготовки.

Теоретическая справка. Исходная предельная

термообработки уменьшается в зависимости от деформации

где - коэффициент влияния промежуточной термообработки, зависящий как от вида промежуточной термообработки, так и марки материала. Он изменяется от 0 при полной релаксации (восстановлении пластических свойств) деформации первого перехода до 1, если термообработка не проводится.

В общем случае i-го перехода имеем:

где * - предельная деформация исходно недеформированного материала, термообработанного по режиму промежуточной термообработки, предшествующей i-

45

му переходу; (j) - приращение деформации заготовки на j-м переходе; (k)- коэффициент влияния термообработки, следующей за k-м переходом.

Испытания. Коэффициент влияния термообработки определяют по следующей методике. Партию из 10 образцов на одноосное растяжение (см.рис.1), ориентированных вдоль прокатки, термообрабатывают по режиму промежуточной термообработки. Например, для алюминиевых сплавов Д16 и В95 это состояние после отжига. Образцы растягивают до различных деформаций, измеряемых на базе l0= 80 мм. Три образца на первом переходе не растягивают( (1) =0), остальные

растягивают до различных деформаций: 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6 и 0.7 от равномерной деформации Аg материала в состоянии, соответствующем состоянию на первом переходе. Скорость деформирования должна соответствовать приблизительно 0.002 0.008 с-1.

Измеряют расчетную длину образца после первого этапа растяжения l(1). Образцы термообрабатывают по режиму промежуточной термообработки, и растягивают повторно до разрушения. Поскольку у некоторых сплавов (например, Д16) во время термообработки происходят структурные превращения и изменяются размеры, повторно измеряют расчетную длину образца l0(2) перед началом второго растяжения. По диаграмме растяжения (см. рис.4) по формуле (3), в которой l0=l0(2), определяют равномерную деформацию Ag(2) по методике, описанной в разделе 1. Эта деформация

втором переходе (16). Деформацию первого перехода определяют, как и в предыдущей лабораторной работе №5.

Коэффициент для данного типа промежуточной термообработки вычисляют по методу наименьших квадратов из (16):

46

где n – число испытаний

Результаты испытаний оформляют в виде следующего протокола (табл.7)

47

Таблица 7.

Коэффициент влияния промежуточной термообработки (ПТО)

48

2.8.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

Определение минимального радиуса гиба

Цель. Определение деформации разрушения листового материала в условиях плоской деформации.

Теоретическая справка. Минимальный радиус гиба rmin определяется с целью вычисления предельной деформации разрушения fr материала в условиях, близких плоской деформации. Характеристика используется для прогнозирования разрушения заготовки при моделировании операций формовки эластичными средами.

Испытание. 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.24), 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.

49

Рис.24

50