SU1289579A1 - Способ определени коэффициента контактного трени при пластическом деформировании металлов сжатием - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и может быть использовано при экспериментальном определении коэффициента контактного трени , значение которого необходимо дл  исследовани  и разработки конкретных технологических процессов объемной штамповки.

Цель изобретени  - уменьшение трудоемкости испытани  благодар  использованию всего лишь одной пары бойков дл  конкретного эксперимента и повышени  точности измерений коэффициента трени .

Сущность способа состоит в следующем .

Бочкообразность заготовки после осадки зависит от контактного трени между поверхност ми дав щего инструмента и заготовки. Повышение коэффициента контактного трени  всегда увеличивает бочкообразность, котора  вл етс  внешним выражением неоднородности деформации при осадке.

Таким образом, при деформировани на бойках со сферическими торцами мталл образца будет заполн ть сферические поверхности бойков без нарушени  исходной цилиндричности до те пор, пока соблюдаетс  приближенное соотношение

Кб

5

егде г - касательные напр жени ;

напр жени  течени  металла (в данном случае они равны нормальным напр жени м); k - коэффициент соотношени  между 65 и г. К 0,58. В общем случае коэффициент трени  определ ют как тангенс угла между нормальной силой и равнодействующей который называют углом трени . Следовательно , при деформировании в вогнутых сферических бойках металл образца будет заполн ть сферические поверхности бойков без нарушени 

исходной цилиндричности образца, по- Q полушайбы 3, внутренний диаметр которых равен диаметру образца 1, затем опускают верхний боек 4 в соприкосновение с образцом.

После подготовки образца к испы- г танию полушайбы 3 снимают и подвод т штоки индикаторов 3 и 6 к образующей образца до касани , как это показано на фиг. 1, Причем один из штоков должен быть на половине выка коэффициент трени  не достигнет такого значени , при котором будет наблюдатьс  бочкообразовапие, т.е. при соблюдении соотношени  6 и г. Таким образом, коэффициент трени  будет характеризоватьс  максимальным заполнением металлом образца сферических поверхностей бойков дл начального момента бочкообразовани .

5

0

5

При этом полного заполнени  сферической поверхности бойка металлом деформируемого образца до начала бочкообразовани  не может произойти, поскольку в противном случае касательна  к сферической поверхности осаженного образца образует с горизонтальной плоскостью угол 0°, tg О 0, следовательно, коэффициент

трени  О, что абсолютно невозможно . Поэтому центральный участок торца образца не будет подвергнут воздействию деформирующего инструмента , а следовательно, будет четка  граница между сферическим участком торца образца, деформировавшимс  в результате контакта с бойком, и плоским центральным участком, не имевшим

контакта с бойком.

Соотношение радиуса сферической поверхности бойков и образца выбрано из услови  равенства тангенса угла, образованного торцом недеформированного образца, и касательной , проведенной к сферической поверхности бойка в точке на линии контакта образца и бойка, коэффициенту сухого трени , который равен 0 примерно 0,57, что соответствует тангенсу угла ЗО. Из этого следует, что радиус сферы бойка должен в

2 раза превышать радиус так как sin 30 0,5. 1

образца.

J2 На фиг. 1 показана схема установки образца в сферических бойках и приборов, контролирующих бочкообразность; на фнг. 2 - схема осадки образца и контрол  его бочкообраз40 ности; на фиг. 3 - схема действи  сил в процессе осадки образца; на фнг. 4 - схема осуществлени  замера коэффициента трени  по осажденному образцу.

45 Способ осуществл етс  следующим образом.

Цилиндрический образец 1 помещаю на нижний боек 2 и, дл  центровки образца, с двух сторон накладывают

соты образца, а второй шток - примерно в 10 мм от торца верхнего бойка,Оба штока должны быть строго перпендикул рны образующей образца. После этого осуществл ют осадку образца , в ходе которой происходит заполнение сферических поверхностей верхнего 4 и нижнего 2 бойков. В первый момент деформировани  возможно увеличение диаметра образца без нарушени  исходной цилиндричности. В этом случае оба индикатора 5 и 6 будут показывать одинаковые результаты . Когда начинаетс  бочкообразо- вание образца 1, показани  индикатора 5 будут больше, чем у индикатора 6 (фиг. 2). Осадку прекращают, когда разница в показани х двух индикаторов составл ет не более 5%. После этого верхний боек 4 отвод т и снимают осажденный образец 1,

Торцы образца станов тс  такими, как показано на фиг. 3. Коэффициент трени  равен тангенсу угла между нормальной составл ющей б и равно- действукнцей R. Из подоби  треугольников ABC и ACD легко видеть, что этот угол (Ь равен углу о , т.е. углу между касательной, проведенной к точке, принадлежащей линии пересечени  плос кого центрального и сферического участков торца осаженного образца, и плоскостью торца образца. Следовательно , угол трени  будет характеризоватьс  максимальным заполнением сферических поверхностей бойков материалом образца.

Измерение коэффициента трени  по деформированному образцу осуществл етс  следукхцим образом.

Образец 1 устанавливают на одну плоскость со штативом 7, на котором размещены рейка 8 и градусна  линейка 9. Рейку 8 укладывают на образец. 1 по касательной к линии пересечени  плоского центрального и сферического кольцевого участков торцовой поверхности осаженного образца и по градусной линейке 9 измер ют угол между рейкой и горизонтальной плоскостью. Тангенс этого угла и будет коэффициентом трени . В процессе замерй угла ось рейки должна находитьс  в осевой плоскости образца.

Пример. Определ ют коэффициент контактного трени  при гор чем изотермическом деформировании со стеклосмазкой заготовок из титаново10

5

20

25

30

35

40

45

50

55

го сплава ВТЗ-1 в бойках из жаропрочного никелевого сплава ЖС-6. Образец размерами ф 20x30 мм осаживают в сферических вогнутых бойках с радиусом сферы 20 мм при одинаковой температуре образца и бойков, равной 950 С. На торцы образца предварительно нанос т стеклоэмаль типа ЭВТ-24. В момент начала бочкообразовани  осадку прекращают , извлекают образец, охлаждают его и с помощью приспособлени , показанного на фиг. 4, измер ют коэффициент трени , который составл ет 0,05. Это значение может использоватьс  при разработке технологии изотермической объемной штамповки лопаток из сплава ВТ.

Возможны различные варианты конструкций устройств дл  замера угла наклона касательной к горизонтали. На практике дл  замера тангенса угла наклона касательной к горизонтали возможно использование различных способов, например, фотографии осевого разреза образца, на которой касательна  проводитс  с высокой точностью путем несложных геометрических построений, и угол замер етс  транспортиром из точки пересечени  касательной к горизонтали, или с помощью металлографического микроскопа при небольших увеличени х (до х 10). i

Предлагаемый способ более производителен по сравнению с известным, так как исключает многократность повторени  опытов по определению коэффициента трени . Способ позвол ет с достаточно высокой степенью точности (±5%) определить коэффициент трени  на одной паре бойков при наличии одной контрольной партии образцов, т.е. трудоемкость испЪгга- ний весьма невысока . Кроме того, достоинством способа  вл етс  простота определени  коэффициента трени  по тангенсу угла между касательной в осевой плоскости, проведенной к точке, лежащей на линии пересечени  плоского и сферического участков торцовой по1зерхности деформированного образца. Способ определени  коэффициента трени  в процессе деформировани  образца в бойках со сферическими поверхност ми на торцах наиболее полно, по сравнению с из- вестныьш способами, моделирует реальные услови  объемной штамповки.

поскольку в этом случае происходит заполнение гравюры, имитирукщей гравюру штампа.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  коэффициента контактного трени  при пластическом деформировании металлов сжатием, включающий осадку цилиндрического образца с отношением высоты к диаметру , равным 1,5,до начала бочко- образовани , отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  трудоемкости испытаний и повышени  точ289579 6

   ности измерений, осадку образца провод т в вогнутых сферических бойках с радиусом сферы, в 2 раза превышающим радиус образца, а после осадки в осевой плоскости образца измер ют угол между касательной к сферическому участку торца осаженного образца и плоскостью, перпендикул рной оси образца, в точке, лежа 0 щей на линии пересечени  плоского центрального и сферического кольцевого участков торца осаженного образца , а за коэффициент трени  принимают тангенс упом нутого угла.

   Касательна 

   ////Л/7////////////7/////

   /////// ///////////// ////

   Фи.г

   &

   л jy

   Фи2.

   x//.

   / ///X/XX///X//////

   i У

   / /у / / /

   Редактор И.Сегл ник

   Составитель А.Быстрое

   Техред В.Кадар КорректорН.Король

   7846/10

   Тираж 605 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Фиг.