Закон наименьшего сопротивления

Цель работы: изучить течение металла при осадке образцов параллельными плитами, влияние на него трения в контактных поверхностях.

2.1 Основные положения

2.1.1 При анализе течения металла в процессах ОМД следует руководствоваться законом наименьшего сопротивления, сформулированным С.И.Губкиным: «В случае возможности перемещения точек деформируемого тела в различных направлениях каждая его точка перемещается в направлении наименьшего сопротивления» [2].

2.1.2 Если трение в контактной плоскости изотропное и значительное, то для определения размеров призматического тела после деформирования следует применять формулу

 

l= , ( 2.1)

 

b= , (2.2)

 

где h₀, l₀, b₀ – высота, длина и ширина образца до деформирования;

h₁, l₁, b₁ – высота, средняя длина и средняя ширина образца после

деформирования.

2.1.3 Если трение малое, то при расчётах размеров призматического тела следует использовать эмпирическую формулу

 

(2.3)

 

и закон постоянства объёма

 

, (2.4)

 

где .

2.2 Образцы, инструмент и материалы.

2.2.1 Для проведения работы необходимы следующие свинцовые образцы: 40х40х15 – 6 шт., 33,5х47,5х15 – 4шт., Æ40х15 – 6 шт.

2.2.2 Размеры образцов замерять штангенциркулем с ценой деления 0,1 мм.

2.2.3 Деформировать образцы плоскими бойками, имеющими следующую рабочую поверхность: полированную, обеспечивающую изотропность трения –2 шт., грубо обработанную, обеспечивающую изотропность трения – 2 шт., грубо шлифованную, с явными следами обработки – 2 шт.

2.2.4 Смазать образцы индустриальным или касторовым маслом.

2.2.5 Обезжирить образцы и бойки ацетоном или спиртом.

2.3 Порядок выполнения работы

2.3.1 Установить полированные бойки на гидравлическом прессе так, чтобы осадить образцы примерно на 2 мм.

2.3.2 Взять по одному образцу каждого типоразмера, измерить их размеры, данные занести в соответствующую таблицу. Наметить центры и диагонали контура в плане.

2.3.3 Обезжиривать образцы и бойки.

2.3.4 Осадить последовательно квадратный, прямоугольный и круглый в плане образцы при одной наладке пресса.

2.3.5 Замерить размеры каждого образца (рисунок 2.1) и данные занести в соответствующие таблицы.

2.3.6 Положить образец на лист кальки и обвести по контуру в плане остро заточенным карандашом. На кальке отметить центр образца и намеченные на торце линии.

2.3.7 Уменьшить закрытую высоту пресса на 2 мм, обезжирить образцы и бойки, повторно деформировать образцы. Следить, чтобы образец был установлен на боёк так же, как и на первом этапе осадки.

2.3.8 Деформирование вести ступенями до высоты примерно 5 мм.

 

Рисунок 2.1 – Схема измерений размеров квадратных (а), круглых (б)

и прямоугольных (в) до деформации образцов

 

2.3.9 Скопировать контуры образца после каждого этапа деформирования на один рисунок так, чтобы их центры и диагонали совпадали.

2.3.10 Аналогично деформировать смазанные образцы.

2.3.11 Установить на пресс грубо обработанные бойки и так же деформировать новые: квадратный, прямоугольный и круглый образцы.

2.3.12 Установить на пресс грубо шлифованные бойки так, чтобы направление следов обработки на нижнем и верхнем бойках совпадало, и осадит ступенями со смазкой и без смазки круглый и квадратный образцы. Следить, чтобы на каждом этапе деформирования образец занимал одно и то же положение относительно направления следов обработки.

2.3.13 Определить все указанные в таблицах величины после каждого этапа деформирования.

Коэффициенты трения взять из работы №1 «Опреление коэффициента трения при пластической деформации».

 

Таблица 2.1 – Данные опытов по осадке квадратных образцов

 

№ обраёзца	Характеристика поверхности, смазка	Номер этапа	e	а1, мм	а1’’, мм	а, мм	К’, мм	К’’, мм	К, мм	К/а	Н
І		.
ІІ		.

 

2.3.14 Построить графики, указанные на рисунке 2.2, нанести на них опытные и расчётные величины, сделать выводы по работе.

 

 

 

Рисунок 2.1 – Изменение формы при осадке квадратных (а), круглых

(б) и прямоугольных (в) в плане до деформации образцов

 

 

Таблица 2.2 – Данные опытов по осадке круглых образцов

 

№ образца	Характеристика поверхности, смазка	Номер этапа	e	Д1, мм	Д2, мм	Д1/Д2	Н
І	.
ІІ	.

 

 

Таблица 2.3 – Данные опытов по осадке прямоугольных образцов

 

№ образца

Хар-ка пов-ти, смазка

№ этапа

Экспериментальные данные

Расчёт по Формулам (2.1), (2.2)

Расчёт по Формулам (2.3), (2.4)

Н

e

l1’, мм

l2'',, мм

l1, мм

В1, мм

В1’’, мм

В1,мм

l1/В1

l1, мм

В1.мм

l1/В1

l1, мм

В1, мм

l1/B1

І

. .

 

 

2.4 Вопросы для самопроверки и контроля

В каких случаях возможна радиальная схема течения металла при сжатии образцов параллельными бойками?

Какие схемы течения возможны при изотропном трении?

Сформулируйте принцип кратчайшей нормали.

Как определить линии раздела течения при сжатии призматических образцов параллельными бойками?

Сформулируйте закон наименьшего сопротивления.

Как изменится течение металла, если бойки будут выпуклыми, вогнутыми?

Когда трение будет изотропным?

Какие основные факторы влияют на течение металла при сжатии?

Проработать /1,2/

Лабораторная работа 3