Ф едеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный индустриальный университет

(ГОУ МГИУ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных работ

по дисциплине

ТЕОРИЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Составители:В.А. Демин

В.Н.Субич

Н.А.Шестаков

В.Ю. Лавриненко

.

Москва 2010

УДК 684.4.053

Содержит теоретические основы двух лабораторных работ, методику их проведения, вопросы для контроля и примеры обработки теоретических и экспериментальных данных с использованием системы компьютерной алгебры «Mathcad».

Предназначены для студентов специальности 150201 «Машины и технологии обработки металлов давлением».

Теория обработки металлов давлением: Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Теория обработки металлов давление» / Демин В.А., Плотников А.Н., Субич В.Н., Шестаков Н.А., Лавриненко В.Ю. - М.: МГИУ, 2009.

Утверждено и рекомендовано к изданию на заседании кафедры «Машины и технология обработки металлов давлением»: протокол №8 от 30.08.2007 г.

Составители: проф., д.т.н. В.А. Демин,

проф., д.т.н. Шестаков Н.А.,

проф., д.т.н. Субич В.Н.,

доц., к.т.н. Лавриненко В.Ю.

Рецензент: проф., д.т.н. Семенов Е.И.

Подготовлено к печати на кафедре «Машины и технология обработки металлов давлением»

Содержание

Лабораторная работа № 1: Исследование зависимости между напряжениями и деформациями……………….	4
Лабораторная работа №2: Исследование распределения накопленной деформации методом координатных сеток……………………………………………	9
Список литературы……………………………………………………...	19

Лабораторная работа № 1 Исследование зависимости между напряжениями и деформациями Предпосылки проведения работы

При решении технологических задач методами теории обработки металлов давлением необходимо знать зависимость между напряжениями σ_i и деформациями ε_i, характер которой определяется свойствами металла в пластическом состоянии при данном температурно-скоростном режиме деформации и структуре материала, которая, в свою очередь, зависит от предварительной обработки.

Учитывая многообразие взаимовлияющих факторов, общая задача определения вида функции разделяется на две части. Первая из них состоит в установлении зависимости при фиксированных значениях температуры t, скорости деформации ε_i и определенной начальной структуре материала. Затем эта зависимость корректируется влиянием остальных параметров.

Построение кривой σ_i -ε_i производится на основании экспериментальных данных. При этом предполагается, что вид функции не зависит от схемы напряженного состояния (гипотеза “единой кривой”).

Диаграммы истинных напряжений или кривые упрочнения устанавливают зависимость между напряжениями, действующими в пластически деформируемом металле при линейном напряженном состоянии, и величиной деформации.

Переменное напряжение, действующее в пластически деформируемом металле при линейном напряженном состоянии, называется истинным напряжением, или напряжением текучести (σ_S).

Наиболее распространенными характеристиками деформации при испытании на растяжение являются относительное удлинение ε, поперечное сужение ψ и логарифмическая деформация δ:

; ; ;

где F₀ и F – начальная и текущая площади поперечного сечения образца.

и – начальная и текущая длина образца.

Величина ψ изменяется от 0 до 1, величины δ и ε изменяются от 0 до ∞, причем ε увеличивается быстрее, чем δ.

Все характеристики деформации однозначно связанны между собой

и поэтому являются равноценными, однако логарифмическая деформация δ обладает свойством аддитивности, что позволяет суммировать деформации и, таким образом, строить кривые упрочнения при ступенчатом нагружении. В этом смысле использование характеристики δ является предпочтительным.

В зависимости от принятой характеристики деформации при растяжении различают кривые упрочнения вида [ ] и кривые упрочнения [ ].

При испытаниях на сжатие деформацией первого рода является относительное увеличение диаметра образца, а второго рода – относительное уменьшение высоты образца; соответственно различаются и виды кривых упрочнения.

При выборе того или иного метода испытаний для построения кривых упрочнения следует учитывать, что при растяжении линейное напряженное состояние имеет место только до момента образования шейки. Соответствующая этому моменту равномерная деформация не позволяет охватить всего диапазона деформаций, имеющих место в реальных процессах формоизменения.

При испытаниях на сжатие величина деформаций не ограничена, однако для создания линейного напряженного состояния необходимо исключить (или, по крайней мере, предельно снизить) влияние контактного трения.

Если контактное трение отсутствует, то справедливы следующие зависимости:

;

где H₀ и Н – начальная и текущая высота образца;

F₀ и F – начальная и текущая площадь поперечного сечения образца;

r₀ – начальный радиус образца. Отсюда

где Р – усилие деформирования.

Существует несколько способов уменьшения влияния контактного трения.

В настоящей работе кривая упрочнения строится по методу, предложенному Л.А. Шофманом. Сущность этого метода заключается в том, что исключение влияния трения достигается путем осадки нескольких (минимум трех) образцов с различными отношениями диаметра D к высоте Н. Установленная при испытаниях зависимость удельного усилия деформирования Р от отношения при фиксированной деформации ε экстраполируется до значения =0.

Соответствующее этому отношению напряженное состояние является линейным (контактное трение отсутствует, так как поверхность контакта равна нулю), а, следовательно, удельное усилие равно напряжению текучести.