TLKMTs

Рисунок 5.4 – Образцы для проведения опытов 1-3

ОПЫТ 2. Установление зависимости уширения от коэффициента внешнего трения

Вкачестве образца использовать такую же клиновидную полосу и с такой же разметкой, как и в предыдущем опыте. Ее прокатать с таким же обжатием в валках со смазкой. Произвести измерение образца.

ОПЫТ 3. Установление зависимости уширения от ширины полосы

Вкачестве образца служит клиновидная полоса (см.рисунок 5.4), которую размечают так, как это показано на рисунке. По каждой риске измеряют ширину и высоту образца. Исходные размеры заносят в таблицу 5.1.

Полосу прокатывают в сухих валках с обжатием около 40%. С целью сохранения постоянства обжатия вдоль образца целесообразно прокатывать не один образец, а два, сложенные так, чтобы образовался прямоугольник и суммарное усилие двух образцов было постоянным (на рисунке 5.4 положение второго образца показано пунктирной линией). В этом случае необходимо следить, чтобы между образцами был зазор (если образцы будут плотно прилегать друг к другу, это приведет к сдерживанию уширения).

После прокатки измеряют размеры образца в сечениях, отмеченных рисками.

ОПЫТ 4. Установление зависимости уширения от числа проходов (дробности деформации)

Вкачестве образцов используют две свинцовые полосы сечением 10х10 мм. На боковых поверхностях образцов на расстоянии 100 мм друг от друга наносят вертикальные риски и измеряют исходные размеры

образцов h0 и b0.

Образцы прокатывают с одинаковым суммарным обжатием h=5…6 мм, причем первый образец прокатывают за один проход, а второй – за 10…12 проходов с обжатием в каждом проходе по 0,5 мм.

Определяют размеры обоих образцов после прокатки. Причем ширину полосы после прокатки целесообразно определять на мерной 100миллиметровой базе, пользуясь законом постоянства объема b1=b0h0l0/h1l1, где l0=100 мм.

Полученные данные сводят в таблицу 5.1.

ОПЫТ 5. Установление зависимости распределения уширения по ширине полосы

Рисунок 5.5 – Схема разметки образца для опыта 5

Для проведения этого опыта берут алюминиевую полосу размерами 150х40х1,0 мм и на половине ее длины наносят координатную сетку, как это показано на рисунке 5.5. Расстояние между штрихами должно быть одинаковым и равно 4 мм. Затем образец сгибают вдоль линии а-а так, чтобы координатная сетка оказалась внутри образца.

Образец прокатывают за один-два прохода с суммарным обжатием 1,0…1,2 мм. Чтобы обе половины не сдвинулись одна относительно другой, полосу следует задавать в валки сгибом вперед.

После прокатки тщательно измеряют расстояние между рисками.

Обработка результатов эксперимента Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 5.1.

При обработке результатов опыта 1 среднюю величину ширины определить, используя метод И.Я.Тарновского. Определить для сечений образца, отмеченных рисками, значения относительного обжатия ε, уширения bф и коэффициента уширения βф. Подсчитать для этих случаев величину уширения по формуле А.И.Целикова. Построить экспериментальные графики зависимостей bф=f(ε),βф=f(ε) и расчетные графики bp=f(ε).

Примечание. Для обработки результатов этого и последующих опытов значение коэффициента а, входящего в формулу (5.2), может быть принято равным 0,65, а значения коэффициентов трения μ при прокатке свинца в сухих валках и со смазкой могут соответствовать данным работы №3.

Обработку результатов опыта 2 осуществить так же, как в опыте 1, с представлением таких же экспериментальных и расчетных графических зависимостей. Сравнить результаты первого и второго опытов и сделать заключение о влиянии коэффициента внешнего трения μ на величину уширения.

При обработке результатов опыта 3 определить величину абсолютного уширения b и коэффициент уширения β. Рассчитать уширение в этих сечениях по формуле А.И. Целикова. Построить расчетные и фактические зависимости b=f(b0) и β=f(b0).

По результатам опыта 5 построить кривую распределения уширения по ширине полосы.

На основе анализа результатов эксперимента сделать выводы, в которых кратко сформулировать выявленные при проведении опытов закономерности зависимости уширения от различных факторов.

Контрольные вопросы

1.Что называют зонами стремления к уширению?

2.Какой закон пластической деформации определяет объем зон стремления к уширению?

3.Влияет ли и как объем зон стремления к уширению на величину уширения?

4.Как определяется уширение в зонах опережения и отставания?

5.Как влияют на уширение переднее и заднее натяжения?

6.Как влияют на уширение внешние зоны? Объясните большее уширение на концах полосы.

7.Как влияет на уширение внешнее трение?

8.Как влияет на уширение ширина полосы?

9.Зависит ли уширение от обжатия и диаметра валков?

10.Объясните максимальную величину уширения при b0/l=1.

11.В каких случаях прокатки уширение является отрицательным явлением? Почему?

12.Назовите методы подсчета средней ширины полосы после прокатки. Раскройте сущность этих методов.

13.Влияет ли и как дробность деформации на величину уширения?

6 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ЗОН НА СРЕДНЕЕ КОНТАКТНОЕ ДАВЛЕНИЕ

Цель работы – ознакомление с методик ой выявления влияния внешних зон на среднее контактное давление и практическое изучение закономерностей этого влияния; экспериментальное определение диапазона отношений l/h , в котором проявляется влияние внешних зон.

Общие указания Величину среднего контактного давления в очаге деформации

определяют две группы факторов. К первой относятся механические свойства прокатываемого материала, степень деформации, скорость деформации и температура. Эти факторы определяют величину практического предела текучести материала σф и удвоенного сопротивления чистому сдвигу 2Кс=1,15σф. Вторая группа факторов учитывает особенности напряженного состояния металла в очаге деформации, обусловленные особенностями конкретного вида деформации. К ним относятся внешние зоны, условия трения, наличие натяжения или подпора. Количественно их влияние учитывает

где nσ' – учитывает влияние внешних зон; nσ" – учитывает влияние условий трения;

nσ'" – учитывает влияние натяжений или подпоров. Натяжения и подпоры являются внешними силами,

прикладываемыми к деформируемому прокату и влияющими на напряженное состояние через внешние зоны. К ним могут относиться также силы, действующие на металл со стороны проводок стана.

Условия трения и внешние зоны вызывают неравномерность распределения деформации по высоте и ширине полосы в сечениях, ограничивающих геометрический очаг деформации. В связи с этим в указанных сечениях возникают напряжения растяжения-сжатия, под влиянием которых изменяется напряженное состояние в очаге деформации. Влияние условий трения было изучено в лабораторной работе №1, поэтому более подробно рассмотрим влияние внешних зон.

Внешние зоны – это части металла, прилегающие непосредственно к очагу деформации. Количественно особенности внешних зон описывает отношение l/hср. В зависимости от этого отношения зоны пластической деформации могут занимать определенный объем геометрического очага деформации (рисунок 6.1). При l/hср<0,12 пластическая деформация локализуется в приконтактных объемах металла и с увеличением этого отношения распространяется на весь объем очага деформации (см. рисунок 6.1).

3

3

а – l/hср <0.1; б – l/hср=0.12; в – 0.12<l/hср<3; г – l/hср>3

Рисунок 6.1- Зоны пластической деформации (1), внешние зоны внутри (2) и вне (3) очага деформации при различных значениях l/hср

Имеются условия, при которых коэффициент напряженного состояния достигает максимума. Это соответствует разрыву единого очага деформации на прилегающие к валкам зоны. При этом степень неравномерности деформации наибольшая. В этом случае, известном как

где К – сопротивление металла чистому сдвигу. Это соответствует отношению l/hср≈0,12.

Для определения коэффициента напряженного состояния nσ', учитывающего влияние внешних зон, используем условие, что внешние зоны и при прокатке, и при осадке оказывают практически одинаковое влияние на напряженное состояние в очаге деформации. Поэтому можно ограничиться изучением влияния внешних зон при осадке.

Для этого необходимо провести осадку образцов из одного и того же материала при наличии и отсутствии внешних зон и одинаковых остальных условиях деформации.

Материальное обеспечение 1 Лабораторный гидравлический пресс усилием 39,2 кН,

оборудованный индикатором часового типа для фиксации перемещения плунжера.

2Штангенциркуль.

3Образцы из технического свинца: прямоугольная полоса размерами

20х40х200 мм - 1 шт.;

образцы в виде параллелепипедов размерами 20х40х5 мм, 20х40х10 мм, 20х40х20 мм; 20х40х30 мм по – 1 шт.

4 Набор сменных бойков шириной 5, 10, 20, 30 мм.

5 Приспособление для установки сменных бойков, обеспечивающее их соосность.

Порядок проведения экспериментов Работа предусматривает выполнение опытов по двум схемам осадки.

По схеме I (рисунок 6.3) между бойками различной ширины l0, что обеспечивает получение различных значений отношения l/h, последовательно деформируют свинцовую полосу с обжатием h=2,0 мм. В процессе осадки с помощью индикатора фиксируют положение бойка, отвечающее этому обжатию (относительное обжатие ε=10%), и соответствующее ему давление жидкости под плунжером.

I- очаг деформации; IIвнешние зоны

Рисунок 6.3- Схема осадки полосы 1 фигурными бойками 2 (осадка с внешними зонами)

Аналогичный эксперимент повторяется при деформировании по схеме II (рисунок 6.4). В этом случае деформируется не полоса, а четыре образца указанных выше размеров. Размеры l0 образцов соответствуют размерам l0 бойков в первом опыте.

Рисунок 6.4- Схема осадки образцов конечной ширины 1 гладкими бойками 2

Обработка результатов экспериментов По полученным значениям усилия осадки полосы и образцов

определить силу осадки Р(Р') и среднее контактное давление рср(р'ср) для различных отношений l/h, но при одинаковом относительном обжатии ε=10%.

Для определения силы осадки необходимо показания манометра гидравлического пресса умножить на площадь плунжера:

На основании полученных экспериментальных данных построить совместно графики изменения Pcp =f (l / h) . и Pcp1 =f (l / h) . Кроме того, по формуле (6.1) подсчитать значение n'σ и построить графическую

зависимость n'σ = f (l / h) .

На основе анализа результатов эксперимента сделать выводы, в которых выделить диапазон значений l/h, при которых проявляется

влияние внешних зон, а также максимальное и минимальное значения n'σ , полученные экспериментально.

Контрольные вопросы

1.Что называют внешними зонами?

2.Каковы причины влияния внешних зон на напряженное состояние металла в очаге деформации?

3.Укажите факторы, определяющие напряженное состояние металла

вочаге деформации.

4.Перечислите факторы, влияющие на сопротивление металла деформации.

5.Укажитедиапазонl/hср, вкоторомпроявляетсявлияниевнешнихзон.

6.В чем сущность методики определения n'σ при осадке?

7.Что подразумевают под величиной n'σ ?

8.Укажите максимальное и минимальное значения n'σ и соответствующие им значения l/hср.

9.В чем сущность методики определения n'σ при прокатке?