Лабораторная работа №1

Исследование деформации заготовки в контейнере и энергозатрат на процесс при прямом и обратном способах прессования прутка

Общие сведения

Прессованием называют процесс выдавливания металла из замкнутого объема, образованного контейнером, матрицей и пресс-шайбой через канал матрицы [1].

В промышленности наибольшее применение получили два основных способа прессования: способ прямого прессования и способ прессования с обратным истечением металла (рисунок). В первом случае заготовка смещается пресс-штемпелем относи-тельно неподвижного контейнера, и при прессовании преодоле-ваются силы трения на поверхности их контакта. При обратном способе прессования заготовка относительно контейнера непод-вижна. При этом трение между прессуемой заготовкой и контей-нером отсутствует.

Прессование отличается наиболее благоприятной для осуществления пластической деформации схемой напряженного состояния деформируемого металла – всесторонним неравномерным сжатием. Такая схема (рис. 1) напряженного состояния позволяет достигать больших степеней деформации.

Рис. Схема процессов прямого (а) и обратного (б) прессования: 1 –контейнер; 2 –пресс-штемпель; 3 – пресс-шайба; 4 – заготовка; 5 – матрица; 6 – изделие, 7 – полый пресс-штемпель (шплинтон)

Цель работы:

Исследование влияния сил трения на форму, размеры очага пластической деформации металла заготовки и величину тех-нологической силы прессования.

Оборудование, материалы, инструмент

1. Испытательный гидравлический пресс номинальной силой 5 МН.

2. Технологическая оснастка для прессования (см. рис.).

3. Образцы свинцовые разъемные с нанесенной коорди-натной сеткой в плоскости разъема, мел, спирт, вата.

4. Штангенциркуль.

5. Набор ключей.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с оснасткой для прямого и обратного прессования. Собрать оснастку для прессования. Заполнить координатную сетку образцов меловой суспензией.

2. Поместить заготовку в контейнер и провести прессование с прямым истечением металла. Зафиксировать максимальную силу прессования и занести его значение в таблицу.

3. Разобрать оснастку, извлечь заготовку из контейнера и пруток из матрицы, сделать ксерокопию плоскости разъема заготовки с координатной сеткой, определить форму и площадь очага пластической деформации.

4. В аналогичной последовательности выполнить процедуру исследования обратного прессования.

5. Рассчитать:

- коэффициент вытяжки по формуле: µ = FК / fИ ,

где FК – площадь поперечного сечения распрессованной в кон-тейнере заготовки; fИ – площадь поперечного сечения из-делия (прутка).

- максимальную силу прессования по формуле [3]:

где С – коэффициент (при прессовании прутка равный 1.67…2.0);

- напряжение течения металла заготовки (для свинца =46МПа);

D_К – диаметр контейнера;– среднее нормальное напряжение свинца на поверхности контакта заготовки и контейнера (39,5 МПа); L^' – длина распрессованной в контейнере заготовки.

Результаты расчетов занести в таблицу.

Результаты экспериментов и расчетов

Размеры инструмента и заготовки, мм				Коэффициент вытяжки	Способ прессования	Сила прессования, кН		Площадь очага пласт. деформ.
D_K	L₃	D_K	d_M	µ		Эксп.	Расч	мм²
					Прямой
					Обратный

6. Исходя из количества недеформированных ячеек координатной сетки пресс-остатков, определить площадь очага пластической деформации после прессования прямым и обратным спо-собами. Определить границы очага пластической деформации.

7. Сделать выводы по работе:

- о влиянии способа прессования на форму и размеры очага пластической деформации;

- о влиянии сил трения на максимальную величину силы деформирования;

- о сходимости расчетных сил прессования двумя способами с результатами эксперимента.

Содержание отчета

Привести название, цель работы, схемы процессов прессования прутка прямым и обратным способами, описать оборудование, оснастку и вспомогательный инструмент, с помощью которых выполняется работа, порядок сборки и разборки оснастки, методику подготовки образцов к эксперименту, заполнить таблицу исходных данных.

Привести расчетные формулы и рассчитать полную силу прессования прутка прямым и обратным способами. Результаты расчетов и экспериментов занести в таблицу. Проанализировать характер течения металла по искажению координатных сеток в плоскости разъема образцов (картины течения привести в отчете), определить площадь продольного сечения очагов пластической деформации и их размеры. Привести выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Какой инструмент определяет форму и размеры получаемого изделия?

2. Что является причиной изменения характера течения металла в контейнере при сравниваемых способах прессования?

3. Как определяется величина степени деформации при прессовании?

4. Чем и почему отличаются форма и размеры очага пластической деформации при прямом и обратном способах прессования?

5. Как приближенно определяются форма и размеры (площадь) продольного сечения очага пластической деформации у матрицы?

6. Почему сила прямого способа прессования больше силы прессования обратным способом?

Литература

1. Щерба В.Н. Технология прессования металлов / В.Н. Щерба, Л.Х. Райтбарг. – М.: Металлургия, 1995. – 336 с.

2. Жолобов В.В. Прессование металлов / В.В. Жолобов, Г.И. Зверев. – М.: Металлургия, 1971. – 456 с.

3. Прессование. Справочное руководство / М. Баузер, Г. Зауэр, К. Зигерт / пер. с немецкого по лицензии изд. Aluminium Verlag Marketing & Kommunikation GmBH. – М.: «АЛЮСИЛ МВИиТ», 2009. – 918 С.