Краткие теоретические сведения

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

В Г. ТАГАНРОГЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ПИ (филиал) ДГТУ в г.Таганроге

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №4

ПО ДИСЦИПЛИНЕ: «ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»

КОВКА МЕТАЛЛОВ

Составители: к.т.н., доцент С. И. Иванов

ст. преподаватель А. А. Петренко

УДК 621.791.01(076.5)

Ковка металлов / ПИ (филиал) ДГТУ в г.Таганроге, 2016

Предназначены для студентов специальности 15.03.01 «Машиностроение» для всех форм обучения

Печатается по решению методической комиссии кафедры «Оборудование и технология сварочного производства»

Научный редактор

д.т.н., проф. А. А. Чуларис

 

ã Издательский центр ДГТУ, 2016

 

 

Цели работы

 

1. Исследовать влияние условий трения на процесс пластической де-формации при осадке на прессе.

2. Освоить методику выбора оборудования для операции осадки.

 

Оборудование и материалы:гидравлический ковочный пресс;заготовки из прессованного круглого прутка алюминиевого сплава; смазка – машинное масло или графит; измерительный инструмент – штангенциркуль.

 

Краткие теоретические сведения

 

Наиболее распространенной операцией ковки является осадка – операция уменьшения высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения. Осадку применяют для получения поковок с большими поперечны-ми размерами при относительно малой высоте (зубчатые колеса, диски и т. п.). Особенностью процесса является неравномерность деформации, внешне выражающаяся в формировании у осаженной заготовки бочкообразной фор-мы.

 

При давлении бойков на заготовку между заготовкой и инструментом возникает контактное трение F_тр, препятствующее свободному перемещению металла. На торцах заготовки цилиндрической формы в вертикальном сечении образуют конусы (рис. 4.1, а) неподвижного металла, а при ковке граненых заготовок – пирамиды (рис. 4.1, б).

 

Фигуры, образуемые неподвижными частями поковки, называют кону-сами скольжения.Металл,находящийся в пределах конуса скольжения,неможет выйти из него, и поэтому пластическая деформация осуществляется за счет металла, находящегося вне конусов скольжения. Действие конусов скольжения при этом подобно действиям силовых клиньев, внедряющихся в массу металла и тем самым деформирующих его, поэтому металл течет из объемов, где в данный момент действуют конусы скольжения.

 

Соотношение высоты и диаметра заготовки определяет геометрическую форму и качество поковки после осадки. При большой высоте заготовки (Н > 2D), когда вершины конусов относят далеко друг от друга, за-готовка деформируется в двух местах, образуя двойную бочку (рис. 4.1, в). При высоте заготовки Н D, но недостаточной пластичности металла после встречи конусов может происходить их внедрение друг в друга, сопровождающееся постепенным разрушением конусов с вершин (рис. 4.1, г) или скольжением одного конуса по другому (рис. 4.1, д). Сближающиеся конусы приводят к образованию трещин или разрушению заготовки.

 

 

	а

 

Рис. 4.1. Схема возникновения неравномерной деформации при осадке: а, б –в заготовках различной формы; в –в заготовке большой высоты; г, д –в заготовках из металла недостаточной пластичности

 

	Fтр
	Fтр

 

Рис. 4.2. Неравномерность деформации при осадке

 

Наиболее часто на практике зоны затрудненной деформации, расклинивающие металл , имеют форму куполов I (рис. 4.2). Выделяются также зоны II и III. Зона II выходит на боковые поверхности заготовки, интенсивность деформации в ней больше, чем в зоне I, и меньше, чем в зоне III. Здесь возникают растягивающие напряжения, которые могут являться причиной образования трещин и ограничивают величину деформации при осадке. Зона III – зона наиболее интенсивной деформации, она располагается в осевом сечении заготовки и может частично выходить на торцы и боковые поверхности заго-товки.

 

Для уменьшения коэффициента трения контактные поверхности бой-ков должны иметь незначительную шероховатость. Бочкообразованию способствует также переохлаждение торцов нагретой заготовки из-за контакта с более холодными бойками. В этом случае подогревают бойки или осадочные плиты. Для уменьшения коэффициента трения и получения более равномерной осадки применяются смазочные материалы: сухие древесные опилки, графит

 

с машинным маслом, водный раствор коллоидного графита и жидкого стекла и др.

 

С увеличением общей степени деформации разница местных деформа -

 

 

 

 

ций у торцевых поверхностей и в центре возрастает. При степени деформации 60 % в зоне I (рис. 4.2, а) металл будет деформирован на величину около 10 %, а в центре зоны III деформация составляет более 90 %. Поэтому степень закрытия дефектов по объему осаживаемой заготовки будет различной. Для закрытия дефектов, находящихся в зоне I, требуется повышенная степень деформации, что достигается правильным подбором конфигурации бойков и осадочных плит.