Влияние схемы напряжённого состояния на пластичность
Металла
Цель работы: ознакомление с методикой определения пластичности и экспериментальное изучение влияния среднего напряжения (гидростатического давления) на пластичность металлов.
4.1 Основные положения
Пластичность металла (способность последнего деформироваться без видимых нарушений сплошности) при сжатии цилиндрических образцов определять логарифмической деформацией по высоте до появления видимых трещин на боковой поверхности образца:
, (4.1)
где 
- высота образца до деформации;
- высота образца в момент появления трещины.
4.1.2 Величину напряжения при сжатии образца без свинцовой обоймы (на боковой поверхности образца напряжения отсутствуют) определять по формуле:
, (4.2)
где 
- сила сжатия образца в момент образования трещин на по-
верхности;
- средний диаметр образца в момент разрушения, который оп-
ределить по формуле:
. (4.3)
4.1.3 Среднее напряжение при сжатии образцов в обойме (рису-
нок 4.1) определять по формуле:
, (4.4)
где
, (4.5)
- предел текучести свинца, принимать 20 МПа;
Д – диаметр полости штампа для осадки (рисунок 4.1);
- высота щели для вытекания свинца при осадке (рисунок 4.2)
, (4.6)
где 
- сила сжатия образца в обойме в конце процесса осадки;
- площадь торца свинцовой обоймы в конце процесса осадки,
. (4.7)
Рисунок 4.1 – Образец в обойме.
4.2 Образцы, приспособления, материалы
4.2.1 Для выполнения работы необходимы: чугунные образцы Æ10х15 – 10 шт., свинцовые обоймы Æ50хÆ10х16 – 9 шт.
4.2.2 Сжатие образцов без обоймы вести на испытательной машине Р-50 или прессе П-125, а в обойме – на гидравлическом прессе П-125 в
штампе, показанном на рисунке 4.1. Изменять величину гидростатиче-
ского давления следует регулированием высоты бокового кольцевого зазора, величина которого изменяется с помощью прокладок 6.
  |
где 1-пуансон; 2-образец чугунный; 3- обойма свинцовая; 4- боёк;
5- корпус; 6-прокладка; 7-болт; 8-прижим; 9-контейнер
Рисунок 4.2 – Штамп для определения пластичности.
4.2.3 Размеры образцов до и после деформирования измерить микроскопом.
4.2.4 Бойки смазывать графитовой смазкой (графита 30%, солидола 70%).
4.2.5 Разрезать свинцовые обоймы образцов ножовкой, закрепить последние в слесарных тисках.
4.3 Порядок выполнения работы
4.3.1 Замерить размеры чугунного образца без обоймы, смазать торцы образца и установить его в штамп (добиваться по возможности совпадения оси образца и штампа). Деформировать образец до разрушения.
Деформирование прекратить, когда начнёт падать усилие. Зафиксировать наибольшее усилие сжатия. Замерить высоту образца после деформирования. Данные занести в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 – Данные опытов по определению пластичности
| № опыта | Исходные размеры образца | Усилие деформирования Р,МН | Высота образца после деформирования, h | Деформация образца, ln (h0/h) | Гидростатическое давление, МПа | Примечание (разрушился образец или нет | |
| Диаметр, d0 | Высота, h0 | ||||||
| . . |
4.3.2 Установить указанное преподавателем число прокладок, собрать штамп. Замерить размеры чугунного образца, запрессовать его в свинцовую обойму. Смазать торцы образца и обоймы и установить образец в обойме в полость штампа. Деформировать образец до высоты, на 1…2 мм меньшей, чем высота образца без обоймы в момент разрушения. Зафиксировать наибольшее усилие.
После этого разобрать штамп, замерить высоту образца и толщину мостика t, соответствующую зазору для вытекания свинца. Разрезать свинцовую обойму и внешним осмотром определить разрушился образец или нет.
Если разрушился, то опыт повторить при том же наборе прокладок, несколько уменьшив деформацию.
Если не разрушился, то опыт повторить, увеличив обжатие. При заданном наборе прокладок необходимо деформировать, по крайней мере, один образец до разрушения и один – без разрушения.
4.3.3 Уменьшив число прокладок (уменьшив высоту зазора t), повторить опыты согласно пункту 4.3.2, увеличив деформацию в первом испытании нового образца по сравнению с деформацией в момент разрушения предыдущего на 1…1,5 мм.
Опыты повторять при 4 наборах прокладок.
4.3.4 Рассчитать деформацию образцов и среднее давление в опытах, данные занести в таблицу 4.1, построить график изменения пластичности образцов в зависимости от гидростатического давления (рисунок 4.3).
  |
Рисунок 4.3 – Диаграмма пластичности.
Вопросы для контроля и самопроверки.
Что такое диаграмма пластичности?
Какими показателями измеряется пластичность металлов?
Как влияет на пластичность температура металла?
Как влияет на пластичность структура и химический состав сплавов?
При какой механической схеме деформации пластичность наибольшая и наименьшая?
Что такое гидростатическое давление?
Как задать напряженное и деформированное состояние в точке?
Влияет ли трение и распределение деформаций на пластичность металла?
Проработать /1,2,4/.
Список литературы
1. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением -М.: Машиностроение, 1977 – 424с.
2. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением. – М.: Металлургия, 1978 – 360с.
3. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов, т. І. – М.: Метал-лургиздат, 1960 - 370с.
4. Колмогоров В.Л. Напряжения. Деформации. Разрушение. – М.: Металлургия, 1970, - 296с.