Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория и технология процессов прессования ЭНМ. Учебное пособие
.pdf
Оформление и защита отчета производится по каждой
лабораторной работе. При написании отчета текст пишется без
сокращений, кроме общепринятых, рисунки и таблицы выполняются в
соответствии с ГОСТом на оформление лабораторных и курсовых
работ.
Порядок выполнения лабораторной работы. Перед
выполнением лабораторных работ, каждый студент должен
ознакомиться с инструкциями по охране труда и технике безопасности
при прессовании порошков ВВ, с устройством пресса и его
функционированием, с пресс- инструментом и его правильной
сборкой, с инструкциями по взятию навесок из порошков ВВ,
механической распиловке и обработке прессованных образцов, а
также их термостатированию.
После вводного инструктажа, проводимого преподавателем,
проводится опрос студентов по правилам техники безопасности при
работе с ВВ и оформление контрольного листка по их усвоению.
Проводится подготовка рабочего места: по указанию
преподавателя выбирается пресс-инструмент определенного диаметра,
проводится его осмотр. Обращается внимание на отсутствие
заусенцев, сколов, вмятин, на вхождение пуансона и поддона в
матрицу. При выявлении перечисленных дефектов пресс-инструмент
подлежит замене.
На рабочем месте под тягой, для чистки пресс-инструмента от
возможных остатков порошка на его рабочих поверхностях (матрицы,
поддона и пуансона), должны находиться ветошь (вата), растворитель
(ацетон, этиловый спирт) и тальк. Перед засыпкой очередной навески
в матрицу, она очищается ватой, смоченной растворителем, а затем
обрабатывается тальком.
После этого, в матрицу вставляется поддон, засыпается навеска
порошка, сверху вставляется пуансон и, собранная таким образом
сборка, устанавливается строго по центру (во избежание перекосов) на
нижнюю плиту гидравлического пресса, находящегося в бронекабине.
Затем вручную (с помощью штурвала, закрепленного на
направляющих пресса) осуществляется поджим сборки верхней
плитой пресса до упора. Дверь бронекабины закрывается, после чего
нажатием черной кнопки на пускателе пресса, включается двигатель
привода пресса, и рабочая жидкость нагнетается под плунжер пресса.
91
Контроль за процессом прессования осуществляется с помощью
манометра, расположенного на трубопроводе, по которому подается
под давлением масло под плунжер пресса. При прессовании
постепенно повышается давление в гидросистеме, плавным
вращением рукоятки крана по часовой стрелке, постоянно наблюдая за
подъемом давления по манометру. По достижении заданного
манометрического давления, необходимо, удерживая его, сделать
выдержку не менее 10 секунд и затем сбросить давление, повернув
рукоятку крана против часовой стрелки. Затем, нажатием на красную
кнопку пускателя, остановить работу привода пресса.
Для выталкивания прессованного образца, необходимо извлечь
из матрицы поддон и поставить матрицу в стакан для выталкивания.
Собранная таким образом сборка, устанавливается также строго по
центру нижней плиты, и с помощью штурвала поджимается верхней
плитой пресса до упора в пуансон. Дверь кабины закрывается и
производится выталкивание прессованного образца в полость стакана
для выталкивания (с помощью тех же манипуляций, которые
выполняются при прессовании). Момент выталкивания прессовки
определяется по резкому скачку стрелки контрольного манометра и
последующему падению стрелки до нуля.
Затем прессованное изделие подвергается геометрическому
обмеру (с помощью микрометра или штангенциркуля) и взвешиванию
на аналитических весах.
После обмера и взвешивания прессовок, проводится
статистическая обработка результатов измерений и расчетов. Задачей
статистической обработки полученных результатов является оценка
среднего значения свойства и ошибки в определении этого среднего
значения, а также выбор минимально необходимого числа испытаний
или замеров для оценки среднего значения с заданной точностью.
Значение какого-либо свойства по результатам n числа измерений
рассчитывают как среднее арифметическое:
n
=
1
x
(25)
n
i
i
1
Перед вычислениями, рекомендуется проверить совокупность
полученных значений на присутствие резко отличающихся
результатов испытаний. Они обычно являются следствием какой-либо
92
грубой ошибки в измерениях или наличием крупных дефектов в
X
образце. Такие результаты следует исключить из дальнейшего
рассмотрения. Чем ближе друг к другу отдельные значения измерений
xi, тем выше точность, меньше ошибка в определении X. Для оценки
ошибки отдельных измерений определяют их отклонение в виде
среднего квадратичного (стандартного) отклонения:
n
1
i
S
n
2
xx
i
.
1
Другой важной характеристикой точности измерений является
относительная величина среднего квадратичного отклонения –
коэффициент вариации:
S
W =
%.100
Среднее значение свойства можно определять по разному числу
измерений. Естественно, что экспериментально определенное
значение среднего , будет тем ближе к истинному значению, чем
больше число замеров n. Однако увеличивать их число невыгодно (изза высокой стоимости испытаний), поэтому стремятся получить
среднее значение с определенной точностью при минимальном
количестве испытаний.
При выполнении лабораторных работ число замеров следует
проводить не менее трех, на каждом из трех параллельных опытов.
Лабораторная работа №1
Влияние давления прессования на плотность
прессованных изделий
Цель работы: выявить зависимость плотности прессованных
образцов тротила от давления и построить кривую прессования.
Исходные данные, материалы и оборудование для выполнения
работы:
− гидравлический пресс 2 ПГ–10 (диаметр плунжера Дпл = 11,6 см);
− пресс-инструмент (диаметром от 10 до 15 мм);
93
− ориентировочная плотность для расчета навесок продукта в
интервале от 1,47 до 1,60 г/см3;
− 5–6 значений давлений в интервале от 80 до 180 МПа;
− отношение высоты прессовки к ее диаметру: h/d = 1–1,5;
− продукт для прессования – чешуированный тротил;
− вспомогательные материалы: растворители (спирт этиловый,
ацетон), ветошь или вата.
Выполнение работы
Перед выполнением работы преподаватель кратко напоминает
разделы инструкции по охране труда и технике безопасности и
проверяет знания студентов по безопасному проведению работы.
После получения задания студенты проводят необходимые
расчеты по определению массы навесок и перевода давления
прессования в манометрическое давление.
Взятые навески поочередно засыпаются в предварительно
подготовленную матрицу (очищенную растворителем и обработанную
тальком) после чего производится прессование образцов при заданных
уровнях давления. Готовые прессовки извлекаются из матрицы,
взвешиваются с точностью до второго знака и обмеряются
микрометром с точностью до 0,01 мм. Вычисляется плотность
прессовок, проводится статистическая обработка измерений для
получения средних значений плотности, и результаты заносятся в
таблицу. После чего строится графическая зависимость плотности
прессовок от давления прессования в координатах ρ–f (P).
При анализе результатов следует обратить внимание на характер
зависимости плотности от давления, сделать выводы и дать
рекомендации для выбора оптимального давления при прессовании
чешуированного тротила.
Другой задачей данной лабораторной работы является
нахождение постоянных уравнения прессования, описывающих
экспериментально полученную кривую прессования, и построение
расчетных кривых. Для расчетов используются зависимости
гиперболического вида, математически описывающие
экспериментальные кривые прессования:
Р =
АB )(
, (26)
С
94
ρ =
Р
В
ρρρ
ρρρ
РСВА
, (27)
где Р и ρ − давление прессования и соответствующая ему плотность;
А, В, С – постоянные.
Достоинством гиперболических зависимостей (26) и (27)
является возможность относительно простого нахождения постоянных
путем совместного решения трех уравнений по трем
экспериментальным плотностям, полученным при трех разных
значениях давлений. Уравнение (26) можно записать в следующем
виде:
С·Р − Р·ρ − В·ρ +А·В = 0 . (28)
Пусть известны три экспериментально полученные плотности
ρ1, ρ2, ρ3 при соответствующих давлениях прессования Р1, Р2, Р3.
Запишем систему трех уравнений для трех точек:
С·Р1 – Р1·ρ1 − В·ρ1+ А·В = 0,
С·Р2 – Р2·ρ2 − В·ρ2 + А·В = 0, (29)
С·Р3 – Р3·ρ3 − В·ρ3 + А·В = 0.
При совместном решении уравнений (29) находим значения
постоянных А, В, С:
Р
2
2
1
В
Р
2
1
Р
1
21
А =
Р
2
Р
1
В = Р
2·
m
Р
2
1
Р
С = ρ2 +
mm
1
m
1
В
2
Р
2
32111
211
, (30)
А
Р
2
3
Р
3
1
где m1 − промежуточный коэффициент, вычисляется по формуле
95
Р
140
140
100
2
1
m1 =
. (31)
Р
3
Р
2
1
Р
1
При расчете коэффициентов А, В, С принято использовать
экспериментальные значения плотностей при соответствующих
давлениях, соблюдая следующее требование: ρ1> ρ2 > ρ3 и Р1> Р2>
Р3.
Пример: пусть при давлениях прессования Р1 = 140, Р2 = 100 и
Р3 = 65 МПа были получены плотности прессованных образцов из
тротила равные, соответственно, ρ1 = 1,58; ρ2 = 1,56; ρ3 = 1,51 г/см3. По
формуле (31) находим величину m1:
m1 =
1
100
165/100
= 1,88.
Затем определяем численные значения постоянных А, В, С:
В = 100·
А =
100
88,1
140
100
56,1
140
100
58,1
80
100
1
51,156,188,1158,188,1
100
56,188,1158,1
= 80,
51,1
65
56,158,1
= 1,45,
С = 1,56 +
80
= 1,65.
45,156,1
Подставив вычисленные коэффициенты в выражение (27)
получим уравнение прессования, описывающее экспериментальную
кривую прессования.
Для проверки правильности расчетов, подставляем числовые
значения постоянных в уравнение, и находим плотность в одной из
точек, например, в точке, соответствующей давлению прессования
Р2 = 100 МПа. Используя уравнение (27) получим:
96
100
80
ρ2 =
10065,18045,1
= 1,56 г/см3.
Расчетное значение плотности, равное 1,56 г/см3 соответствует
величине плотности, полученной экспериментально, что
свидетельствует о правильности расчетов.
Используя уравнения (26) и (27) с коэффициентами А,В,С,
вычисленными по экспериментальным данным, можно рассчитать
необходимые уровни давления для получения заданных плотностей и,
наоборот, рассчитать плотности, которые можно получить при
произвольно выбранном уровне давления. Приемлемая точность
расчетов достигается в пределах давлений между Р3÷Р1.
Промежуточное давление Р2 выбирается как среднее значение между
максимальным Р1 и минимальным давлением Р3. По вычисленным
данным строится расчетная кривая прессования тротила и
сравнивается с экспериментальной кривой.
Лабораторная работа № 2
Влияние температуры на плотность прессованных изделий
Цель работы: установить влияние температуры на плотность
прессованных образцов тротила и построить графическую
зависимость ρ = f (T).
Исходные данные, материалы и оборудование для выполнения
работы:
− четыре уровня температур (от комнатной до температуры не выше
750С) с интервалом 10 ÷ 15 0С;
− давление прессования (в интервале от 80 до 160 МПа);
− отношение высоты прессовки к диаметру h/d = 1;
− продукт для прессования − чешуированный тротил;
− ориентировочная плотность для расчета навесок продукта в
интервале от 1,47 до 1,60 г/см3;
− гидравлический пресс 2ПГ–10 (диаметр плунжера Дпл = 11,6 см);
− пресс-инструмент (диаметром 10 ÷ 15 мм);
− термостаты;
− разрывная машина FM–500;
97
− вспомогательные материалы: растворители (этиловый спирт,
ацетон), ветошь, вата.
Выполнение работы:
Перед выполнением работы проводятся те же мероприятия,
которые были описаны для лабораторной работы №1.
Перед прессованием взятые навески тротила и пресс-инструмент, выдерживаются при заданных температурах в термостатах не
мене 0,5 часа. После выдержки, навеска засыпается в матрицу прессинструмента, который устанавливается на нижнюю плиту пресса и
производится прессование. После выталкивания, прессованные
образцы охлаждаются до комнатной температуры и, только после
этого, производится их взвешивание и измерение геометрических
размеров. Для получения достоверных результатов при каждой
температуре производится прессование трех параллельных образцов.
Затем производится статистическая обработка результатов, которые
заносятся в таблицу. По полученным данным строится графическая
зависимость плотности прессованных образцов от температуры.
Другой задачей данной работы является определение пределов
прочности прессованных образцов и построение зависимости их
прочности от температуры. Испытание образцов на прочность
проводят на разрывной машине FM–500. Для этого прессованные
образцы помещаются на нижнюю площадку приспособления (реверса)
разрывной машины и производится их сжатие или скол до разрушения
образцов. В результате испытания образцов по дисковой шкале FM–
500 определяется величина нагрузки, при которой произошло их
разрушение.
Чтобы определить величину предела прочности на сжатие,
испытуемый образец помещается на площадку испытательной
машины вертикально и соосно прикладываемой нагрузке. Прочность
на сжатие определяется отношением величины разрушающей нагрузки
на площадь поперечного сечения испытуемого образца:
σсж =
, (32)
где P – разрушающая нагрузка в кгс; S – площадь поперечного
сечения в мм2.
98
Образцы можно испытывать не только на сжатие, но и методом
скола. Сущность метода скола заключается в сжатии цилиндрического
образца через его боковую поверхность с помощью нагружающего
стержня с плоским торцом. Такая схема нагружения создает тот же
эффект, что и метод растяжения образцов Людвига, и тем самым
достигается разрушение образца [18]. При этом для определения
разрушающего напряжения используется формула:
σ =
∙ (1 + 0,01
), (33)
где F – площадь диаметрального сечения цилиндрического образца,
т.е. F = h⋅d, где h – длина (высота) прессовки, d – ее диаметр; P –
нагрузка, приложенная к образцу.
При испытании на скол образец помещается на площадку
разрывной машины, на боковую поверхность (рис.19). После
фиксирования разрушающей нагрузки на шкале FM–500, величина
предела прочности на скол определяется по формуле (33).
Рисунок 19. Схема испытания на скол
Сложное напряжённое состояние в зоне приложения нагрузки
преобразуется в центральной части образца в одноосное растяжение,
приводящее к разрушению по направлению нагружения. Для хрупких
и малопластичных материалов прочность при расколе численно близка
к результатам испытаний на растяжение. Поэтому данная методика,
благодаря простоте и малым размерам образца, находит применение
для экспресс - оценки прочности новых ВВ, а также при контроле
влияния на прочность технологических процессов.
99
По средним значениям прочности на сжатие или скол
прессованных образцов тротила при разных температурах строятся
графические зависимости σсж = f (T) или σск = f (T).
При анализе полученных результатов, обращается внимание на
внешний вид прессованных образцов, и делаются рекомендации по
температурному режиму прессования.
Следует отметить, что влияние температуры на плотность при
различных давлениях прессования сказывается по-разному. При одних
давлениях температура сильно влияет на плотность прессовки, при
других – менее значительно. Поэтому в работе, необходимо выявить
при каких давлениях, влияние температуры оказывается более
заметным. Для этого изучают влияние температуры на плотность при
различных уровнях давления (80, 120, 160 МПа).
Лабораторная работа №3
Влияние дисперсности тротила на плотность
прессованных изделий
Цель работы: изучить влияние размеров частиц тротила на
плотность прессованного изделия. По результатам работы построить
графическую зависимость плотности от фракционного состава
порошка тротила ρ = f (dср).
Исходные данные, материалы и оборудование для выполнения
работы:
− порошки тротила четырех фракций − 0,05–0,5; 0,5–1,0; 1,0–3,0; 3,0–
5,0 мм;
− давление прессования (в интервале от 80 до 160 МПа);
− отношение высоты прессовки к диаметру h/d = 1;
− ориентировочная плотность для расчета навесок порошка в
интервале от 1,47 до 1,60 г/см3;
− гидравлический пресс 2ПГ-10 (диаметр плунжера Дпл = 11,6 см);
− пресс-инструмент (диаметром 10÷15 мм);
− вспомогательные материалы: растворители (этиловый спирт,
ацетон), ветошь, вата.
Выполнение работы:
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]