Методические указания к лабораторным работам №1-5 по дисциплине «Металлургические технологии 3»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Липецкий государственный технический университет»

Кафедра обработки металлов давлением

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ № 1-5

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам

по дисциплине «Металлургические технологии 3»

Составитель В.Н. Соловьёв

Объём 1,5 п.л.

Тираж 150 экз.

Рецензент: доцент кафедры ОМД, к.т.н. К.В. Бахаев

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

3

УДК 669.1(07)

С603

Рецензент К.В. Бахаев, канд. техн. наук, доц.

Соловьёв, В.Н.

С 603 Методические указания к лабораторным работам № 1-5 по дисциплине «Металлургические технологии 3» [Текст] / сост. В.Н. Соловьёв. – Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2013. – 26 с.

Методические указания соответствуют дисциплине «Металлургические технологии» базовой (общепрофессиональной) части профессионального цикла ФГОС по направлению подготовки 150400 «Металлургия».

Методические указания определяют последовательность проведения и содержание лабораторных занятий, предназначенных для закрепления и углубления знаний, полученных на теоретических занятиях; практического ознакомления с видами процессов ОМД и формирования компетенции ПК-25 в части «знать технологические процессы получения изделий».

Предназначены для студентов второго курса очной формы обучения металлургического института.

Табл. 1. Ил. 6. Библиогр.: 11.

© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», 2013

4

СОДЕРЖАНИЕ

с.

1.Правила техники безопасности в прокатной лаборатории………….. 6

2.Лабораторная работа № 1. Закон постоянства объёма………………. 7

3.Лабораторная работа № 2. Неравномерность деформации………….. 10

4.Лабораторная работа № 3. Закон наименьшего сопротивления…….. 13

5.Лабораторная работа № 4. Условие захвата ..……………………….. 18

6.Лабораторная работа № 5. Влияние степени деформации на свойства проката …………………………………………………... 22

7.Библиографический список……………………………………………. 25

5

Правила техники безопасности в прокатной лаборатории

Оборудование прокатной лаборатории является источником повышенной

опасности.

1.Студенты допускаются к выполнению лабораторной работы только с разрешения преподавателя, в присутствии учебного мастера.

2.Студенты обязаны:

-соблюдать правила внутреннего распорядка ЛГТУ;

-соблюдать тишину, чистоту и порядок в аудитории;

-сообщать преподавателю или сотруднику кафедры о неисправности техники, нарушении правил охраны труда и пожарной безопасности.

3. Перед началом работы необходимо посредством внешнего осмотра убедиться в исправности лабораторного оборудования и ограждения, в отсут-

ствии нарушения изоляции электропроводки.

4. Перед пуском стана или лабораторной установки необходимо преду-

предить всех работающих на установке о её пуске.

5. Задавать образец в валки прокатного стана только с помощью деревян-

ного бруска, без усилия.

6. Категорически запрещается:

-снимать кожухи, крышки и панели с оборудования;

-прокатывать на стане посторонние предметы;

-отвлекаться во время выполнения работы.

7. По окончании работы необходимо сообщить об этом преподавателю или учебному мастеру.

6

Лабораторная работа № 1 (3 часа)

Закон постоянства объёма

Цель работы: проверка закона сохранения объёма металла при обработке

металлов давлением.

Приборы, материалы и оборудование

1.Разрывная машина с усилием не менее 100 кН.

2.Образец высотой 10 мм с круглым (диаметром 10 мм) поперечным се-

чением.

3.Измерительные инструменты: штангенциркуль, линейка.

Общие сведения Пластическая деформация практически не влияет на плотность металла.

Только при первичной обработке литого металла плотность заметно изменяет-

ся, так как литой металл всегда содержит газовые пузыри, усадочные раковины,

рыхлость, поры и т.п. Например, при прокатке на блюминге слитков кипящей стали плотность её возрастает с 6,90 до 7,85 т/м3. Дальнейшая обработка давле-

нием мало влияет на плотность.

Поэтому обычно принимают допущение: в процессах обработки давлени-

ем объём деформируемого металла не изменяется. Это положение называют за-

коном (условием) постоянства объёма. Закон связывает размеры деформируе-

мого тела до и после деформации. Например, для параллелепипеда высотой h,

шириной b и длиной l:

h0b010 = h1b1l1.

Нуль в индексе относится к размерам до деформации, а единица – к раз-

мерам после деформации.

Процесс ОМД, на котором наиболее наглядно демонстрируется закон по-

стоянства объёма металла до и после деформации – процесс ковки.

7

Ковка – процесс горячей обработки металла давлением, при котором пу-

тём многократного действия универсального инструмента или бойков оборудо-

вания возвратно-поступательного периодического действия металл заготовки пластически деформируется, постепенно приобретая заданные форму, размеры и свойства. Основные операции ковки: осадка, протяжка, пробивка, прошивка,

гибка, скручивание, отрубка и кузнечная сварка.

Исходной заготовкой для ковки служат слитки стали, получаемые в элек-

тропечах, мартеновских печах или конвертерах. Поковки, в зависимости от массы заготовки, куют на пневматических, рессорных, рычажных молотах, па-

ровоздушных молотах двойного действия и гидравлических ковочных прессах.

Достоинства процесса ковки:

-разнообразные и многочисленные операции ковки позволяют получать поковки различных форм;

-улучшение механических свойств материала, заваривание внутренних дефектов слитка;

-получение уникальных, крупных изделий;

-экономическое и техническое преимущество при индивидуальном и мелкосерийном производстве.

Недостатки:

- низкая производительность, поэтому ковку не применяют для крупносе-

рийного и массового производства относительно небольших поковок;

-высокая стоимость ошибки при изготовлении крупных и уникальных изделий;

-большой расход металла;

-низкая автоматизация процесса, что требует подготовки уникальных,

высококвалифицированных кадров.

Осадка – увеличение поперечных размеров при уменьшении высоты за-

готовки. При осадке заготовка деформируется вертикально перемещающимся

8

верхним бойком (рис. 1). Деформация происходит без внешних зон – вся заго-

товка умещается под бойком или осадочными плитами.

Р

Рис. 1. Изменение формы заготовки при осадке

Методика выполнения работы

Определить размеры заготовки и рассчитать объём заготовки V0. Обез-

жирить контактные поверхности заготовки и инструмента. Провести осадку за-

готовки на 4 мм. Повторить опыт, осадив поковку ещё на 4 мм. Определить размеры поковки и зарисовать её в двух проекциях после каждой осадки.

Рассчитать объём поковок V1 и V2. Сделать вывод о выполнении закона

(условия) постоянства объёма при обработке металла давлением. Рассчитать относительную ошибку определения объёма поковок по отношению к объёму исходной заготовки.

Контрольные вопросы

1.Операции ковки.

2.Закон постоянства объёма при обработке металла давлением.

3.Осадка как операция ковки.

9

4.Достоинства процесса ковки.

5.Недостатки процесса ковки.

6.Виды оборудования для ковки.

7.Заготовка для ковки.

8.Последовательность операций при осадке.

9.Какие изделия получают ковкой ?

10.Что такое ковка ?

Лабораторная работа № 2 (3 часа)

Закон наименьшего сопротивления

Цель работы: ознакомление с закономерностями формоизменения при обработке металлов давлением.

Приборы, материалы и оборудование

1.Разрывная машина с усилием не менее 100 кН.

2.Образцы высотой 10 мм с квадратным (10×10 мм) и прямоугольным

(10×20 мм) поперечными сечениями.

3.Консистентная графитовая смазка.

4.Измерительные инструменты: штангенциркуль, линейка.

Общие сведения При разработке технологии получения изделия деформацией возникает

необходимость определения направления наиболее интенсивного течения ме-

талла. Теоретическая основа решения такой задачи сформулирована С.И. Губ-

киным в виде закона наименьшего сопротивления: «В случае возможности пе-

ремещения точек деформируемого тела в различных направлениях каждая точка перемещается в направлении наименьшего сопротивления».

10