Методика измерения опытного уширения и вытяжки

При осадке прямоугольного параллелепипеда последний стремится принять в плане форму эллипса, а затем круга. Очевидно, по непосредственным замерам образца нельзя судить о величине поперечной и продольной деформации. Поэтому для определения величины деформации образцы после осадки надо привести к прямоугольной форме. Для этого воспользуемся методом «соответственной полосы».

Примем

F_пр = F₁, F₁ = B₁L₁, (4)

где L₁ и В₁ – длина и ширина приведенного прямоугольного параллелепипеда; L_max , В_max – максимальная длина и ширина деформированного образца, замеренного по бочке (рис. 2); F_пр – площадь прямоугольника в плане

F_пр Н₁ = Н₀ В₀ L₀ . (5)

Решая совместно (4) и (5), получим:

, .

Полученные таким образом значения В₁ и L₁ заносятся в табл. 1.

При прокатке полос величины В₁ и L₁ измеряют непосредственным замером, т.к. искажением боковой поверхности для выбранных размеров образцов можно пренебречь. Результаты замеров заносятся в таблицу.

В отчете должны быть представлены:

а) краткое описание работы;

б) эскизы образцов до и после деформации;

в) графики зависимости продольной и поперечной деформации от степени деформации и размеров образцов;

г) выводы о влиянии _h и на величину_L и _В при осадке;

д) выводы о влиянии ширины полосы на величины _L и _В при прокатке.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте принцип наименьшего сопротивления.

2. Как будут изменяться продольная и поперечная деформации полосы при увеличении радиуса прокатных валков?

3. Как будут изменяться продольная и поперечная деформации полосы при кузнечной протяжке на порогах разной ширины?

4. Как изменится продольная и поперечная деформации полосы при прокатке в ромбическом, круглом, овальном калибрах и на гладкой бочке валков?

5. Как изменится форма куба при его осадке между параллельными бойками?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Влияние схемы напряженного состояния на пластичность материала и сопротивление деформированию

Цель работы: изучение влияния схемы напряженного состояния на пластические свойства и сопротивление деформированию.

Оборудование: испытательная машина УИМ-50.

Образцы: разрывные образцы из серого чугуна с L : d = 10, цилиндрические стальные и чугунные образцы для осадки, образцы из алюминия или латуни.

Измерительный инструмент: штангенциркуль с погрешностью измерения не более 0,1 мм.

Общие сведения

Основным преимуществом процессов обработки металлов давлением является их высокая производительность. Однако высокая производительность имеет место лишь в том случае, когда обрабатываемый металл обладает достаточной пластичностью.

Как известно из практики, один и тот же материал в зависимости от способа его нагружения имеет различную пластичность. Так, например, «хрупкий» мрамор удается деформировать на десятки процентов и, наоборот, «пластичные» металлы при определенных условиях разрушаются без заметной пластической деформации.

Зависимость пластичности материала от условий деформирования дает основание причислить ее не к свойствам, а лишь к состоянию материала при данных условиях. В задачи теории обработки металлов давлением входит вопрос о нахождении рационального способа обработки, при котором данный металл может воспринимать значительные пластические деформации без разрушения.

Одним из факторов, оказывающих значительное влияние на пластичность металла, является схема напряженного состояния.

Все случаи нагружения тела могут быть описаны девятью различными схемами напряженного состояния (рис. 1). Как показывают опыты, наибольшую пластичность металла можно получить при объемной схеме неравномерного всестороннего сжатия. В этом случае деформация происходит за счет внутрикристаллитных сдвигов, без значительного разрушения границ зерен. В практике схема всестороннего сжатия имеет место при прессовании, прокатке, объемной штамповке и в некоторых других процессах.

Рис. 1. Схемы напряженного состояния

Наличие в схеме напряженного состояния одного (волочение; прокатка с натяжением; вытяжка полых изделий и т.д.) или двух растягивающих напряжений (осевое растяжение полой трубы, находящейся под действием внутреннего давления) значительно снижает пластичность металла. Таким образом, с точки зрения достижения максимальной пластичности выгоднее всего применять процессы с неравномерным всесторонним сжатием. Однако такое решение не всегда является рациональным, так как применение схемы всестороннего сжатия резко повышает потребное для деформации усилие, что влечет за собой применение мощного, дорогостоящего оборудования. Поэтому при оценке способа деформирования того или иного металла следует исходить не только из условий повышения пластичности, но и из условий экономного расхода энергии.