- •Учебное пособие
- •Научные основы эксперимента
- •Основы теории подобия
- •Теоремы подобия
- •Методы нахождения критериев подобия
- •Методы измерения параметров пластического деформирования
- •Измерение напряжений
- •Измерение перемещений
- •Измерение деформаций
- •Метод координатных сеток
- •Метод муара
- •Измерение температуры
- •Измерение коэффициента (показателя) трения
- •Природа экспериментальных ошибок и неопределенностей
- •Некоторые положения математической статистики
- •Планирование эксперимента
- •Основные термины и определения
- •Экстремальный эксперимент
- •Обработка результатов эксперимента
- •Методика экспериментального исследования пластичности и его результаты Выбор метода исследования пластичности
- •Исследуемые материалы
- •Проведение экспериментов и обработка результатов
- •Литература
- •107023, Г. Москва, б. Семеновская ул., 38.
Измерение температуры
При исследовании процессов обработки металлов давлением температуру чаще всего измеряют и регистрируют с помощью термопар.
Известно, что если нагревать спай проволок из двух различных металлов, то в них возникнет ЭДС, а при присоединении к регистрирующему прибору в них потечет ток, сила которого зависит от разности температур спая и противоположного конца проволоки.
На практике применяют три типа термопар: хромель-копелевые (ХК) – до 400 0С, хромель-алюмелевые – до 1200 0С и платино-платинородиевые – до 1600 0С. Термопары обычно заправляют в керамическую двухканальную изоляцию, а иногда еще и в металлические трубки для предотвращения их повреждения, и присоединяют к регистрирующему прибору – потенциометру, который чаще всего оснащен самописцем.
В последнее время появились методы измерения температуры по интенсивности инфракрасного излучения тела, которые позволяют зафиксировать температуру с высокой точностью.
Измерение коэффициента (показателя) трения
Под коэффициентом (или показателем) трения при обработке металлов давлением чаще всегопонимают отношение касательного напряженияна поверхности контакта заготовки со штампом к пределу текучести (или сопротивлении деформации) деформируемого металла.
Наиболее простым и надежным способом определения коэффициента трения является метод осадки кольцевых образцов. Изменение формы кольцеобразного образца при сжатии зависитот деформации в осевом направлении и коэффициента трения. В очагедеформацииможно выделить две зоны, разделенные цилиндрической поверхностью (поверхностью раздела течения), имеющейрадиус rs(рисунок23).
Рисунок 23. Кольцевой образец для определения коэффициента трения
Металл, находящийся на расстоянии от оси образца, приrs<<R течет в радиальном направлении от оси образца (R– радиус наружной поверхности кольца); при r<<rs– к оси образца (r– радиус внутренней поверхности кольца). Положение границы раздела течения, а следовательно, и текущие значенияR и особенноr, существенно зависят от коэффициента трения. При уменьшении коэффициента трения величина rs уменьшается и может выходить за пределы образца. В случае осадки без трения (= 0)величина rs= 0.
Значение радиуса rsдля конкретного коэффициентаможно, в частности, определить, используя метод баланса мощности. В этом случае задается кинематически допустимое поле скоростей, где величина rs выступает в качестве варьируемого параметра.
Суть метода осадки кольцевых образцов сводится к следующему. На первом этапе строится теоретическим путем номограмма, рассчитаннаядля принятых исходных размеров образца. На втором этапе проводитсяосадка между плоскими параллельными плитами на определеннуювеличину в направлении оси образца. Максимальная деформация но высоте ограничена значением в 50 %. По полученным после осадки размерамобразца и номограмме можно найти искомое значение коэффициента трения.
Рисунок24. Номограмма для определения коэффициента трения
(исходные размеры образца R= 20 мм, r= 10 мм, h= 7 мм)
Номограмма представляет собой зависимость внутреннего диаметра кольцевого образца от его высоты после осадки при определенном значении коэффициента трения (рисунок 24). Она может быть построена следующим образом. Для какого-либо коэффициента трения рассчитывают радиус границы раздела течения. Далее уменьшают высоту образца hна некоторое малое значение (например, на 0,2 мм), считая с достаточной степенью точности, что изменением положения границы раздела течения можно при этом пренебречь. Новые наружный и внутренний диаметр вычисляют, исходя из условия постоянства объема, и процесс расчета повторяют вплоть до значения конечной высоты образца. Аналогичные расчеты проводят и для других значений коэффициента трения.
Измерение внутреннего диаметра можно с достаточной точностью проводить на инструментальном микроскопе. Если после осадки внутренний контур образца получил некоторую овальность и бочкообразность, следует сделать несколько измерений и взять среднее.