новая папка 1 / 236044

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 металла. Теоретическая основа решения такой задачи сформулирована С.И. Губкиным в виде закона наименьшего сопротивления: «В случае возможности перемещения точек деформируемого тела в различных направлениях каждая точка перемещается в направлении наименьшего сопротивления».

Наиболее наглядно закон наименьшего сопротивления проявляется в процессе ковки, в частности, при осадке.

Направление наименьшего сопротивления течению точки зависит в первую

очередь от условий контактного трения. Величина сил трения зависит от наличия и вида смазки, шероховатости контактных поверхностей инструмента и заготовки, сродства материалов инструмента и материала заготовки и т.д. При высоких и одинаковых по всей поверхности контакта значениях коэффициента трения направления наименьшего сопротивления (преимущественного течения)

могут быть определены по правилу кратчайшей нормали: перемещения точки в плоскости свободного формоизменения, перпендикулярной направлению внешней силы, будут происходить по направлению кратчайшей нормали к периметру сечения, в котором расположена точка. Например, при осадке прямоугольного параллелепипеда (рис. 1) любое поперечное сечение образца и поверхность контакта могут быть условно разделены на 4 области преимущественного течения металла: две треугольные, ограниченные биссектрисами углов, и две трапецеидальные области. Наибольшие перемещения объёмов металла будут происходить в направлении наибольшей длины.

	Осадочная
	плита
Р	После осадки

Р

Рис. 1. Изменение формы заготовки при осадке

По мере увеличения деформации форма прямоугольного поперечного с ечения будет изменяться, приближаясь к форме эллипса, а затем к форме круга.

Силы трения на поверхностях контакта осаживаемой заготовки и инструмента вызывают неравномерность течения металла, возникновение зон затруднённого и интенсивного течения. Это приводит к бочкообразованию – искривлению наружной боковой поверхности. Бочкообразование нежелательно, так как ведёт к перерасходу металла или к дополнительным затратам на выравнивание боковой поверхности поковки, а также к образованию трещин из -за возникновения повышенных напряжений. Установлено, что чем больше трение на контакте с осадочными плитами, тем больше бочкообразование.

Методика выполнения работы Обезжирить контактные поверхности заготовок с квадратным и

прямоугольным поперечным сечением. Провести осадку каждой заготовки на 4 мм. Определить размеры поковок и зарисовать их в двух проекциях. Повторить опыт, осадив поковки ещё на 4 мм. Результаты измерений занести в табл. 1. Сделать вывод о влиянии величины деформации на форму поковок.

Таблица 1

Размеры поковок после деформации без смазки, мм

	Поперечное сечение заготовки и номер деформации
Направление
измерения		квадрат			прямоугольник
0		1	2	0	1	2
Толщина, Н
Ширина, B
Длина, L

Примечание: «0» – исходные размеры заготовки.

Контрольные вопросы

1.Последовательность операций при протяжке.

2.Почему образец с любой формой поперечного сечения при осадке с высоким коэффициентом трения на поверхности контакта стремится превратиться в цилиндр?

3.Закон наименьшего сопротивления.

4.Правило кратчайшей нормали.

5.Как влияет трение на форму поковки?

6.Причина бочкообразования.

7.Последовательность операций при протяжке.

8.Какие факторы влияют на бочкообразование?

9.Роль трения в процессе ковки.

10.Как снизить коэффициент трения при ковке?

Лабораторная работа № 3 (3 часа)

Неравномерность деформации

Цель работы: изучение неравномерности течения материала заготовки при обработке металлов давлением.

Приборы, материалы и оборудование

1.Разрывная машина с усилием не менее 5 кН.

2.Пресс-формы.

3.Цветной пластилин.

4.Измерительные инструменты: штангенциркуль, линейка.

5.Нож для разрезания пластилина.

Общие сведения Прессованием называют процесс выдавливания металла заготовки из

замкнутой полости инструмента (контейнера) через отверстие матрицы с площадью меньшей, чем площадь поперечного сечения заготовки.

Прессованием получают длинные изделия различного профиля, в том числе полые (рис. 1).

Прессование выполняют двумя методами – прямым и обратным.

При прямом методе прессования (рис. 1а) заготовку 1 укладывают в полость контейнера 2. Давление пресса передаётся на заготовку пуансоном 3

через пресс-шайбу 4. При этом металл вынужден выдавливаться через матрицу 5, укреплённую в матрице-держателе 6. Обычно выдавить полностью из контейнера весь металл заготовки не удаётся. Часть металла, остающуюся в контейнере, называют пресс-остатком. Этот металл удаляется отрезкой.

При обратном методе прессования (рис. 1б) контейнер 2 закрыт с одного конца упорной шайбой 7, а давление пресса передаётся через полый пуансон 3 с укреплённой на нём матрицей 5 на заготовку 1, металл которой течёт навстречу движению матрицы с пуансоном. Если при прямом методе прессования металл

при перемещении встречает сопротивление вследствие трения о матрицу и стенки контейнера, то при обратном методе трение возникает только при перемещении металла через матрицу. Поэтому усилие при обратном методе прессования на 25-30 % меньше, чем при прямом. Кроме того, обратный метод прессования более экономичен по расходу металла, чем прямой.

Прессование труб (рис. 1в) и других полых изделий осуществляют по прямому методу с помощью иглы 8.

Прессованием получают прутки диаметром 3-250 мм, трубы диаметром до 800 мм с толщиной стенки от 1,5 мм и более. Прессованием можно получать изделия из малопластичных, труднодеформируемых сплавов, которые нельзя

получать другими способами обработки давлением. По производительности прессование из всех видов обработки давлением уступает только прокатке.

а

б

в

Рис. 1. Виды продукции и методы прессования

Для прессования используют чёрные и цветные металлы и сплавы в виде слитков, литых и предварительно деформированных кованых или катаных заготовок диаметром до 500 мм и длиной до 1200 мм. Чёрные металлы и

сплавы прессуют в горячем состоянии, цветные - как в горячем, так и в холодном состоянии. При прессовании металл подвергается всестороннему неравномерному сжатию и поэтому имеет высокую пластичность. В этих условиях для прессования металла требуются большие усилия.

Величина деформации характеризуется коэффициентом вытяжки.

Коэффициент вытяжки – отношение площади поперечного сечения заготовки F1 (контейнера) к площади поперечного сечения изделия F2

(отверстия матрицы):

F1

F 2 .

Обычно значение при прессовании находится в пределах 8-50.

На поверхности контакта заготовки и контейнера действуют силы трения,

препятствующие равномерному течению металла заготовки. Поэтому в углах, около отверстия матрицы, образуются застойные зоны. По объему заготовки материал также течёт неравномерно. Для снижения коэффициента трения применяется смазка.

Достоинства процесса прессования:

-получение изделий из малопластичных, труднодеформируемых сплавов, которые нельзя получать другими способами обработки давлением;

-получение полых изделий за одну операцию;

-самый производительный способ обработки давлением после прокатки;

-высокая точность геометрических размеров изделия.

Недостатки:

-ограниченный размер изделий;

-высокое усилие прессования.

Методика выполнения работы Из пластилина разных цветов приготовить круги толщиной 3-4 мм и

диаметром 18-19 мм, которые затем собрать в цилиндр длиной (высотой) 9-12 мм (рис. 2), чередуя цвета. Извлечь из пресс-формы для прямого прессования матрицу. Цилиндр из пластилина поместить внутрь разрезной матрицы. Матрицу с пластилином поместить в контейнер для прямого прессования и осуществить прессование. При этом зафиксировать усилие прессования.

После прессования пластилин извлечь из матрицы и разрезать по продольной оси. Полученную картину течения пластилина зарисовать.

Определить коэффициент вытяжки.

Аналогично провести прессование в пресс-форме для обратного прессования.

Сравнить полученные значения усилия прямого и обратного прессования. Сделать вывод о течении материала при прямом и обратном прессовании.

тёмный

светлый

тёмный

Рис. 2. Схема заготовки для прессования

Контрольные вопросы

1.Назначение матрицы.

2.С какой целью на поверхность контейнера наносят смазку?

3.Методы прессования.

4.На каких поверхностях действуют силы трения при обратном прессовании?

5.Что такое пресс-остаток?

6.Достоинства прессования.

7.Недостатки прессования.

8.В чём различие между прямым и обратным прессованием?

9.Равномерно ли течение металла по объёму контейнера при прессовании?

10.Что такое застойная зона?

11.Изменяется ли картина течения металла при обратном прессовании прутка по сравнению с методом прямого прессования?

12.Какие материалы подвергают прессованию?

Лабораторная работа № 4 (3 часа)

Условие захвата

Цель работы: изучение влияния контактного трения на захват заготовки валками стана.

Приборы, материалы и оборудование

1.Листовой прокатный стан 200.

2.Образец размером 10×30×50 мм с перпендикулярными гранями.

3.Измерительные инструменты: штангенциркуль, линейка.

Общие сведения Прокатка является наиболее высокопроизводительным способом обр аботки

металлов давлением. Этим способом изготавливается около 90% металлопродукции.

Листовая прокатка относится к продольной прокатке, когда пластическая деформация осуществляется между вращающимися в разные стороны валками,

имеющими форму гладких цилиндров (рис. 1). При прокатке справедлив закон постоянства объёма: объём тела до деформации равен его объёму после деформации.

В

Н

Рис. 1. Листовая прокатка Листовая прокатка – процесс, при котором прямоугольная в поперечном

сечении заготовка под действием сил трения втягивается в зазор между вращающимися валками прокатного стана (рис. 2) и пластически деформируется ими с уменьшением поперечного сечения и увеличением длины. Для осуществления процесса прокатки должно выполняться условие свободного начального захвата полосы.

Рис. 2. Условие захвата

Захват называется свободным или естественным, если заталкивающая сила Q, с