Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
УДК 621Л4«12(07)
Ж.А. АШИМИ, П.А. Юдаком, К,А, Сндоршш Методические указания к лябориорным pifiQTI «ТЕХНОЛОГИ* о(!р|Йотки материалов» для студентов огици«лкиооти ЗВ070900 ' «Мпиллургил». К»р»г«11ДЯ! КарГТУ, 2011.23 с.
Методические у мини и я соетннлеиы » соотпстстпии с ГОСО и программой, утпсржденной Министерством образования и науки Республики Казахстан и программы дисциплин «Технология обработки материалов» и включает все необходимые сведения по выполнению лабораторных работ.
Методические указания предназначены для студентов специальности 5В070900 - «Металлургия».
Рецензент - член редакционно-издательского совета КарГТУ д-р техн. наук профессор Шеров К.Т.
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
© Карагандинский государственный технический университет, 2011
Лабораторная работа № 1
Устройство и работа кузнечно-прессовой машины
Цель работы. Изучение принципа работы и особенностей гидравлического пресса, экспериментальное и расчетное определение его основных параметров.
Оборудование, инструмент, оснастка. Гидравлический пресс рамного типа с индивидуальным насосным приводом усилием 1000-2500 кН, штангенциркуль для измерения больших диаметров (до 600 мм), линейка метровая, хронометр для измерения скорости подвижной поперечины, иллюстративный плакат.
Устройство и работа гидравлического пресса. Гидравлический пресс — это кузнечно-штамповочная машина, принцип работы которой основан на законе Паскаля. Перемещение траверсы гидравлического пресса в отличие от ползуна кривошипного пресса не является строго фиксированным. Вместо характерной для кривошипных прессов закрытой высоты в гидравлических задается открытая высота, определяемая наибольшим расстоянием между столом и опорной поверхностью ползуна в его верхнем положении. Вместо параметра «частота хода ползуна» приводятся скорости рабочего и холостого ходов. Принципиальная схема гидравлического пресса приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Принципиальная схема гидравлического пресса: 1 — главный цилиндр: 2 — плунжер главного цилиндра; 3 — плунжер возвратного цилиндра; 4 — возвратный цилиндр; 5 — поршень выталкивателя; 6 — цилиндр выталкивателя; 7 — трубопровод высокого давления
Для сокращения времени полного цикла работы пресса возвратные цилиндры 4 постоянно подключают к трубопроводу высокого давления 7 и тогда усилие пресса определяют следующим образом:
Ддя повышении быстродействия выталкивателя 5 надпоршневую полость цилиндр* тякже постоянно подключают к трубопроводу высокого давления, а усилие выталкивателя риосчитывиют но следующей формуле:
Для повышении быстродействии выталкивателя 5 надпоршневую полость цилиндр» тикже ппотокшю ПОДКЛЮЧАЮТ к трубопроводу высокого давления, а усилие вытвлкимтеля риосчитывиют но следующей формуле:
Р=(π/4)р(П,3 d»3)10-3 (3)
где I, Р, Рн момипилыкю усилие, усилия обратного хода и иытплкштиия еоотпетотпеппо, «II; р — дпплсиис жидкости п трубопроводе пыеокого давления, Mia; Dr> D0 — диаметры плунжеров главного и возвратного цилиндров соответственно, м; DB, da — диаметры поршня и штока выталкивателя соответственно, м.
Расход жидкости Q, м3, за цикл пресса определяют следующим образом:
Q = (π/4)s(Dr2 + 2Do2) (4)
где s — перемещение подвижной траверсы пресса, м. В зависимости от вида обрабатываемого материала различают прессы для неметаллических материалов и прессы для металла. Последние по технологическому принципу подразделяют на следующие основные группы: для ковки, для листовой штамповки, для объемной штамповки, для правильных и сборочных работ, для выдавливания и для обработки металлических отходов.
В гидравлических прессах применяется рабочая жидкость в основном двух типов: минеральное масло и эмульсия.
Привод гидравлического пресса определяет его конструктивное исполнение и технологические возможности. Различают прессы с насосным безаккумуляторным и насосным аккумуляторным приводом, а также прессы с мультипликаторным приводом.
Станины гидравлических прессов могут быть одно- и двухстоечными, колонными и рамного типа.
При рамной конструкции пресса нижняя часть штампа закрепляется на столе пресса, находящемся на нижней неподвижной поперечине, а верхняя — на подвижной поперечине (иногда называемой траверсой). Главный цилиндр пресса чаще всего размещают на верхней неподвижной поперечине.
Важнейшие характеристики пресса, определяющие его производительность: скорость подвижной поперечины при ходе вниз, м/с,
Vp = (4/π)(Q/Dr2) (5)
и скорость подвижной поперечины при ходе вверх, м/с,
Vo = 2(4/π)(QH/Do2) (6)
где Q„ — производительность насоса, м3/с
Содержание отчета
В протокол № 1 занести данные с таблички, прикрепленной к станине пресса.
Контрольные вопросы:
Лабораторная работа № 2 Закон наименьшего сопротивления
Цель работы: Изучить закономерности формоизменения на примере осадки квадратных и прямоугольных в плане образцов при различных условиях контактного трения.
Оборудование, инструмент и образцы. Универсальная испытательная машина усилием 100 кН, комплект плоских бойков (с шероховатостью поверхности Rz 40 и Ra 0,63), штангенциркуль, графито-масляный смазочный материал.
Свинцовые образцы высотой 10 мм с размерами в плане соответственно 20x20 мм (2 шт.) и 20x50 (1 шт.).
Определение направлений интенсивного течения металла. При разработке технологических процессов обработки металлов давлением возникает необходимость определения направления наиболее интенсивного течения металла. Теоретическая основа решения такой задачи — закон наименьшего сопротивления, сформулированный С. И. Губкиным: «В случае возможности перемещения точек деформируемого тела в различных направлениях каждая точка перемещается в направлении наименьшего сопротивления», т.е. если возможна деформация в нескольких геометрических направлениях, то большая деформация произойдет в том направлении, в котором большинство точек встречает меньшее сопротивление своему перемещению.
Направление наименьшего сопротивления зависит от формы и размеров исходного образца, схемы деформации и условий контактного трения.
В случае изотропности контактного трения и при сравнительно высоком значении коэффициента трения направления наименьшего сопротивления могут быть установлены с помощью так называемого правила 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.
Указанное правило поясним на примере осадки прямоугольного параллелепипеда (рисунок 1). В любом сечении, перпендикулярном направлению внешней силы Р, различные точки будут перемещаться как в направлении оси X, так и в направлении оси Y. В соответствии с правилом кратчайшей нормали поперечное сечение образца может быть условно разделено на четыре области: треугольные области 7 и 2, ограниченные биссектрисами углов, и трапецеидальные области 3 и 4.
Наибольшие перемещения будут происходить в направлении наибольшей длины, в результате чего форма поперечного сечения, изменяясь, будет приближаться к эллипсу, а эллипс при дальнейшем увеличении деформации превратится в круг.
Вообще говоря, образец с любой формой сечения в процессе деформации осадкой стремится превратиться в круг.
Рисунок 1 - Направление течения металла при осадке прямоугольного бруса с большим коэффициентом трения
При малых значениях коэффициента контактного трения, имеющих место при использовании осадочных плит с малой шероховатостью и эффективных смазочных материалов, принцип кратчайшей нормали не выполняется. Так, при осадке образцов в виде прямоугольного параллелепипеда и куба без контактного трения форма поперечного сечения образцов в процессе деформации остается неизменной.
Содержание отчета
Контрольные вопросы:
Лабораторная работа № 3
Осадка на плоских бойках
Цель работы. Выявить влияние контактных условий на неравномерность деформации осаживаемых образцов.
Оборудование, инструмент, образцы. Кривошипный пресс усилием 630-1000 кН с регулируемой длиной шатуна, штангенциркуль.
Закрепляемые в ползуне и на столе пресса бойки, в которых предусмотрена возможность фиксации сменных плит. Три комплекта плит, каждый из которых состоит из двух плит диаметром 80 мм и толщиной 15 мм. Рабочие поверхности двух комплектов — шлифованные до шероховатости Ra 1,25, а третьего — строганные в двух взаимноперпендикулярных направлениях с шероховатостью Rz 160. Девять свинцовых образцов диаметром 30 и высотой 45 мм.
Смазочный материал - графито-масляная эмульсия.
Характеристики деформации при осадке. Осадкой называется операция, при которой увеличение поперечного сечения происходит вследствие уменьшения высоты заготовки. С помощью этой операции удаляют окалину, образовавшуюся в процессе нагрева, и уменьшают размеры зерен металла заготовки. Размеры зерен зависят от температуры и химического состава металла, степени и скорости деформации, а также размеров осаживаемой заготовки. Показатель деформации при ковке — коэффициент укова:
который при поэтапной осадке определяется как произведение коэффициентов укова на каждом этапе:
где Но, Нк— начальная и конечная высоты образца при осадке соответственно (рисунок 1).
Показатель деформации, определяющий формоизменение как при ковке, так и в объемной штамповке, рассчитывают как относительно начальной высоты
так и относительно конечного размера заготовки
При поэтапной осадке общая степень деформации определяется суммированием степеней деформации на каждом этапе:
Показатели степени деформации определяют относительное смещение и связаны между собой следующим образом:
При подсчете деформации по текущим размерам используют показатель логарифмической деформации, изменяющийся от 0 до ∞:
Силы трения на поверхностях контакта осаживаемой заготовки и инструмента обусловливают неравномерность течения металла, возникновение зон затрудненного и интенсивного течения и, как результат, отклонение наружной поверхности от цилиндрической формы, называемое бочкообразованием, что нежелательно, так как ведет к перерасходу металла или к дополнительным затратам на выравнивание боковой поверхности поковки, а также к образованию трещин из-за действия повышенных касательных напряжений. Установлено, что чем больше трение на контакте с осадочными плитами, тем больше бочкообразованне. Многочисленными экспериментами установлена связь между относительными размерами исходной заготовки D0/Ho и объемом металла, участвующим в бочкообразовании V6 (рисунок 2). Зона максимума определяет рациональные области осадки, отличающиеся меньшей неравномерностью деформации.
Значение абсолютной бочкообразности определяется выражением
а относительной
где Dp — расчетный диаметр осаженного образца, определяемый на каждом из этапов осадки:
H - высота образца на каждом из этапов осадки; V - объем образца.
Образцы делают из свинца, который благодаря очень низкой температуре рекристаллизации (18—25°С) достаточно точно моделирует поведение нагретой до температуры ковки или штамповки стали.
Содержание отчета
6.Осуществить наладку пресса, для чего, переключив систему управления на режим «Наладка», включить пресс и остановить ползун в крайнем нижнем положении. На нижний боек установить образец и вращать винт шатуна до тех пор, пока рабочая поверхность верхнего бойка не коснется торца заготовки. После этого систему управления переключить на режим «Одиночные ходы» и, включив пресс, вернуть ползун в крайнее верхнее положение. Вращая винт шатуна, опустить ползун на 4-5 мм, контролируя его перемещение с помощью линейки на направляющей пресса.
7. На рабочие поверхности плит нанести смазочный материал, установив поочередно три образца, осуществить осадку. Средние значения размеров осаженных образцов занести в протокол.
8. Аналогично осуществить последующие 5-6 этапов осадки.
Контрольные вопросы: