1937

сверху кладут прижимную жесткую плиту 10, которая создает равномерное сжатие резины на образец по всему объему контейнера. Контейнер устанавливают на пресс и прессуют резину до тех пор, пока сжимающее образец усилие, передаваемое через шток на динамометр, не перестает расти при монотонном увеличении давления пресса на резиновые блоки. Это свидетельствует о полном разглаживании образца.

Для более точного определения продольного усилия, создаваемого на образце, шток 8 смазывают и помещают в отверстие передней торцовой стенки, в которую запрессована фторопластовая втулка. С этой же целью динамометрическая пружина 7 соединяется со штоком 8 через сферический шарнир 15. Динамометр размещается в швеллерной скобе 12. Скоба жестко крепится к передней торцовой стенке контейнера винтами, которыми регулируется вертикальное положение скобы с динамометром относительно штока. Установка и центровка динамометра производится в продольном направлении регулировочным винтом с полусферическим наконечником 13. Винт позволяет выбрать люфты перед нагружением, и разгрузить образец после испытания. Положение динамометра в вертикальном направлении регулируется также наборными прокладками на днище швеллерной скобы. Чтобы резины не затекала в щель штока и не влияла на показания

динамометра в процессе прессования, на первом этапе нагружения с внутренних сторон торцовых стенок устанавливают две защитные П-образные пластины 9.

80

80

Техника испытания

Из листа в направлении прокатки вырезают12 образцов на одноосное растяжение с расчетной длиной 80 мм и шириной 20 мм согласно международному стандарту ISO 6892-84. Образцы предварительно отжигают по режиму полного отжига.

Три образца из партии испытывают на одноосное растяжение для получения характеристик сопротивления пластическому деформированию и построения кривой течения в координатах истинное напряжение - логарифмическая пластическая деформация e . Экспериментальные кривые аппроксимируют по методике, описанной в лабораторной работе №1, уравнением Свифта

где A, 0 , n - параметры аппроксимации.

Остальные образцы партии растягивают до различных степеней деформации в диапазоне от 0 до равномерной

остаточной деформации e* .

Затем из рабочей части каждого растянутого образца, в которой реализуется однородное напряженное состояние, вырезают полосу размерами 160х20 мм. Каждая пластина помещается в контейнер и подвергается продольному изгибу

до достижения предельной стрелы прогиба f * , превышение которой приводит к появлению пластических деформаций.

Пусть на i-м этапе нагружения длина образца в начале

применимости формулы Эйлера

81

для приближенной оценки минимального критического

– длина полосы после ее разглаживания в конце i-й стадии деформирования; Е – модуль Юнга материала образца. Поскольку деформирование упругое, напряжения в поперечном сечении полосы изменяются по линейному закону.

Напряжения в сечении с прогибом f * не должны превышать

предела пропорциональности. Выражая наибольшее сжимающее усилие через минимальную критическую силу, определѐнную решением задачи о продольном изгибе шарнирно опертого полосы, получим

где - коэффициент Пуассона. Здесь и в последующем предел пропорциональности определяется приближѐнно с учѐтом эффекта Баушингера. Для сплава Д16, например, и принятых

размеров полосы f * =4.5-5 мм. Ход плунжера i определяют следующим образом. Усреднѐнный радиус кривизны

Из этого равенства следует, например, что для упругого деформирования полосы из Д16 ход плунжера на начальном этапе деформирования не должен превышать 10 мм. При дальнейшем сжатии величина хода уменьшается согласно (74). Во время испытаний ход плунжера контролируют по линейке, закрепленной на верхней поверхности продольной стенки контейнера (см.рис.31).

Усилие сжатия образца Pi c в процессе его прессования резиной измеряют электронным датчиком усилия S-5000.

В результате поэтапного сжатия полосы получают начальный участок кривой течения при сжатии. Экстраполяцией этой кривой до пересечения с осью ординат по параболическому закону находят условный предел текучести при сжатии 02(c) . На рис.32 приведены как экспериментальные значения параметра Баушингера, так и кривая зависимости (68) (штриховая).

83

84

Определение диаграммы предельных деформаций испытанием образцов NAKAZIMA.

Цель работы. Построение экспериментальной диаграммы предельных деформаций листовых материалов.

Теоретическая справка.

Одним из доминирующих технологических дефектов (отказов) операций листовой штамповки является потеря устойчивости в виде местных утонений, по которым затем происходит разрыв материала. Для прогнозирования потери устойчивости листовой заготовки в процессе пластического формообразования используют диаграмму предельных деформаций (ДПД).

Диаграмму строят в координатах: наибольшая главная

главная деформация в плоскости листа. На рис.33 приведена типичная ДПД алюминиевого сплава Д16АМ.

e1* ,%

1

e1 e1*

e1 ,

85

Рис.33.

Для оценки предельных возможностей заготовки при штамповке на каждом этапе формообразования определяют наибольшие главные деформации e1 , e2 в плоскости листа и

рассчитывают . Если точка на координатной плоскости ДПД, соответствующая деформированному состоянию заготовки, лежит ниже диаграммы, считают, что в рассматриваемый момент времени процесс ведется бездефектно (см.рис.32).

Как видно из рисунка, минимальная предельная деформация наблюдается при плоской деформации, когда

e2 0, 0 . Для построения левой ветви ДПД

проводят два вида испытаний: на одноосное растяжение, рассмотренное в лабораторной работе №1, и на растяжение в условиях плоской деформации.

Один из методов построения этих диаграмм основывается на комплексной методике, применяемой для построения ДПД. Методика была разработана специалистами голландской фирмы “Хуговенс груп” (Hoogovens Groep BV). Для построения диаграммы испытывают образцы с прямоугольной рабочей частью (рис.10,а), известные в литературе как полосы Накасима (Nakazima strips). Семь партий образцов (по пять образцов в партии) вырезают из одного листа на удалении от краев не менее 100 мм. Пять партий образцов отличаются друг от друга шириной рабочей части h, равной соответственно 40, 70, 95, 100 и 105 мм. Образцы двух других партий изготавливают круглыми, с диаметром 166 мм. На каждый образец методом фотохимического травления наносят делительную сетку с круглыми, пересекающимися ячейками диаметром 2 3 мм (см.рис.33,а). Образец укладывают на матрицу и жестко фиксируют по периметру прижимом по схеме перетяжного порога усилием в 75 кН. Вытяжку образца цилиндрическим пунсоном с полусферическим наконечником диаметром 75 мм производят на прессе со скоростью 40

86

мм/мин (рис.34). Для уменьшения трения в области контакта между пуансоном и образцом помещают две тефлоновые прокладки толщиной до 1 мм со смазанными машинным маслом поверхностями. Нагружение прекращают при появлении трещины.

Размеры деформированных ячеек измеряют на микроскопе с точностью не менее 0.001мм с обеих сторон трещины (рис.33,б). Измерения производят только на образцах, разрушенных в вершине. С каждой стороны трещины выбирают ближайшие к трещине целые ячейки (на рис.33,б они заштрихованы) в вершине образца, у которых измеряют наибольшую l1 и наименьшую l2 длины ячеек.

Наибольшую e1 и наименьшую e2 главные деформации образца в каждой ячейке, а также параметр вида деформированного состояния вычисляют с учетом кривизны поверхности по формулам.

87