Определение сил деформирования, трения в процессе волочения с применением технологических смазочных материалов

                                        Цели работы

        Приобретение умения и навыков экспериментального определения влияния вида смазки и способа подготовки поверхности на силу волочения.

        Овладение методиками выполнения работы, обработки экспериментальных данных и анализа полученных результатов исследования.

                      Теоретическая часть

   Волочение представляет собой процесс протягивания заготовки через сужающийся канал инструмента (волоки). При волочении, которое обычно ведут без подогрева заготовки, достигается хорошее качество поверхности и высокая точность размеров изделий, а также упрочнение материала.

  Устойчивый (без обрыва) процесс волочения возможен, если напряжения в выходящем из волоки участка заготовки не вызывают его пластического растяжения. На практике допустимые напряжения на выходе определяют по формуле ; число в знаменателе называют коэффициентом запаса, величину σ_в принимают с учетом фактического наклепа выходящего конца заготовки [27].

Калибрующая зона волоки значительно короче рабочей, поэтому при расчете силы волочения пренебрегают силой трения о калибрующий поясок, т.е. рассматривают волоку как конический канал. Как правило, отношение длины рабочей зоны к диаметру сплошной заготовки или толщине стенки трубы превышает 1,0, поэтому приближенно считают продольные скорости металла одинаковыми в пределах поперечного сечения очага деформации (используется кинематическая гипотеза плоских сечений).

Технологический смазочный материал (ТСМ) должен обеспечивать высокую износостойкость инструмента и требуемое качество поверхности продукции, а при высоких скоростях волочения – эффективное охлаждение инструмента. В очаг деформации смазка поступает в основном за счет гидродинамического эффекта, возникающего во входном конусе волоки. Поверхность волоки препятствует поступлению смазки, оттесняя ее с поверхности заготовки [27].

  Схема волочения и график «сила волочения – перемещение» показаны на рис. 6.3. Чем меньше сила волочения, тем эффективнее ТСМ или вариант подготовки поверхности [24].

а

б

 

 Рис.6.3 Схема процесса волочения и типовой график зависимости «сила волочения – перемещение» (а), процесс волочения на разрывной машине и внешний вид экспериментальной оснастки (б): 1-волока; 2- образец; 3- захват разрывной машины.

 

             Оборудование, инструмент и материалы

Испытания проводятся на машине ИР 5047-50. Волоки выбираются в зависимости от степени обжатия. Методика и оснастка позволяют проводить испытания в диапазоне измерения относительных степеней деформации 5 - 45%.   Образцы представляют собой прутки длиной 350 - 600 мм из различных конструкционных материалов и с различными видами подготовки поверхности.

Испытательный комплекс:

- машина разрывная ИР 5047-50 с силоизмерительной системой 1925-ИС-М 1-4-50, входящей в комплект машины;

- тензометрический датчик силы с измерительным диапазоном от 0 до 50 кН позволяющий регистрировать силы, возникающие при волочении, подключенный к силоизмерительной системе 1925-ИС-М 1-4-50;

- компьютер для управления разрывной машиной и обработки регистрируемых параметров, подключенный к силоизмерительной системе 1925-ИС-М1-4-50;

- программа для компьютера "Испытательный комплекс TESTER-97" позволяющая графически исследовать процесс волочения;

-экспериментальная оснастка (рис.2.1) включает в себя матрицу (волоку) (1), которая позволяет осуществлять деформирование заготовок (2) со степенями деформации от 3 до 40%, захват (3).

 -заготовки-прутки или проволока различных диаметров из сталей  и сплавов;

- технологические смазочные материалы;

- ветошь для протирки;

 - растворитель 646 ГОСТ 18188-72;

 - кисточки для смазывания зоготовки и инструмента.

                        Порядок выполнения работы

Студент должен самостоятельно:

- изучить теоретические положения к работе и разделы  1-5 данного практикума;

- ознакомиться с принципом работы оборудования;

- перед началом испытания каждого образца смазочного материала все поверхности экспериментальной оснастки, с которыми соприкасается смазка во время испытания (внутренняя полость матрицы, контейнера), заготовки, обезжиривают растворителем, протирают ватой и высушивают на воздухе;

 - испытуемые образцы замеряются по диаметру. Данные заносятся в протокол;

- запускают на компьютере программу "Испытательный комплекс ПО-7"

 -устанавливают необходимые параметры для испытания, обработки информации, которая будет поступать с силоизмерительной системы 1925-ИС-М1-4-50;  

- обильно наносят смазочный материал на внутреннюю поверхность волоки и заготовку;

- заготовку с заостренным участком зажимают в захвате, предварительно пропустив ее через волоку;

- включают режим "Испытание" в программе "Испытательный комплекс ПО-7".

- после окончания опыта записывают в память компьютера файл испытания.

 За результат испытания принимается среднее значение силы волочения установившегося процесса. Чем меньше сила волочения, тем эффективнее смазка.

Оценку эффективности при волочении производят по формуле:

Э=((P ₁ - P ₂)\ P ₁)*100%,

где P ₁ - среднее значение силы волочения на стационарной стадии с эталонной смазкой, кН; P ₂ - среднее значение силы волочения на стационарной стадии с исследуемой смазкой, кН.

 Все режимы испытаний и результаты заносятся в протокол испытаний.

      

                         Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- наименование и цели работы;

- оборудование, инструмент и материалы;

- протокол с результатами эксперимента и расчетов;

- графики зависимостей P­₁=f (L) для различных ТСМ или покрытий;

- выводы по работе с оценкой эффективности смазочных материалов (в процентах) по отношению к эталонному ТСМ.

 

                       Контрольные вопросы

1.Какие основными функциями должен обладать смазочный материал, предназначенный для волочения?

2.За счет какого эффекта смазка поступает в зону деформации при волочении?

3.Как оценивается эффективность ТСМ в данной работе?

4. Какими должны быть допустимые напряжения на выходе из волоки?

 

 

                                                          ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ №_______________

 

по оценки эффективности смазочных материалов

при волочении на разрывной машине ИР-5047-50.

 

“______”________________ ______г.

 

Цель испытания:___________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

Заготовка: диаметр d =__________мм, длина l =__________мм, материал______________

Степень деформации Е =____________%

 

Скорость деформирования V,мм/мин	Показатели	Номер заготовки	Название и/или состав смазки
			Рд, кН	Рд, кН	Рд, кН	Рд, кН
	Силы деформирования Рд, кН	1
		2
		3
		4
		5
		среднее
	Эффективность	Э, %
			Название и/или состав смазки
			Рд, кН	Рд, кН	Рд, кН	Рд, кН
	Силы деформирования Рд, кН	1
		2
		3
		4
		5
		среднее
	Эффективность	Э, %
			Название и/или состав смазки
			Рд, кН	Рд, кН	Рд, кН	Рд, кН
	Силы деформирования Рд, кН	1
		2
		3
		4
		5
		среднее
	Эффективность	Э, %

        

             

                         Лабораторная работа №3.