Исследование влияния работы уплотнения на закономерности деформации и уплотнения при горячей штамповке
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
комбинированные способы , сочетающие осадку и поперечное уплотнение по внутренней и наружной поверхностям нагретой заготовки.
В общем случае уравнение баланса работ имеет вид
, (1.1)
где - приведенная (удельная) работа единицы объема порошкового материала, ;
- удельная работа деформирования
- приведенная работа сил трения;
- потери удельной работы, связанные с неоднородностью распределения плотности порошкового материала;
-удельная работа формоизменения и уплотнения.
При оптимальных значениях геометрического фактора зоны деформации порошковой заготовки (где - высота и диаметр изделия) потери на трение и связанные с неоднородностью распределения плотности минимальны. Без учета потерь на трение в условиях равномерной деформации уравнение (1.1) примет вид
.(1.2)
В процессе пористой заготовки (рис. 1.1)при наличии технологического зазора схема деформированного состояния изменяется от одноосного до одностороннего сжатия. По мере заполнения полости штампа коэффициент бокового давления увеличивается от , при наличии технологического зазора, до на заключительном этапе . Среднее значение составляет 0,94 и напряженное состояние близко к изобарическому. В процессе горячего уплотнения уменьшается высота заготовки от до за счет её осадки и увеличивается диаметр заготовки за счет заполнения технологического зазора и упругой деформации матрицы.
Рисунок 1.1.- Схема порошковых материалов. -давление ; - боковое давление; 1-матрица; 2, 3- нижний и верхний пуансоны; 4-нагретая пористая порошковая заготовка; 5- горячедеформированная заготовка.
Для определения среднего напряжения и объёмной деформации рассмотрим напряженно-деформированное состояние порошкового материала в процессе без учета сил трения, описываемое тензорами напряжений и деформаций :
,
,
где-радиальная; -высотная деформации.
Среднее напряжение равно
,
а объёмная деформация определяется как сумма диагональных членов тензора деформаций:
,
где и - объём порошковой заготовки до и после деформации.
С учетом реологического уравнения состояния (, где - коэффициент сжимаемости, МПа)сжимаемой пористой среды выражение для приведенной работы уплотнения единицы объема запишется в виде
.(1.3)
В процессе осевой порошковых изделий цилиндрической формы можно принять, что при отсутствии технологического зазора форма тела не изменяется, а происходит только уплотнение порошкового материала. При в условиях изобарического напряженного состояния и равен изотропной части тензора напряжений
,
,
а девиатор тензора напряжений равен нулю (). Тогда значения приведенных работ деформирования и уплотнения равны и уравнение (1.2) с учетом зависимости (1.3) примет вид
.
На основе результатов экспериментальных исследований влияния приведенной работы на объёмную деформацию определим коэффициент сжимаемости:
.
Для описания закономерностей уплотнения нагретой пористой заготовки в процессе проф. Ю.Г. Дорофеевым предложены политропические, экспоненциальные и логарифмические уравнения. Экспериментальные закономерности могут быть описаны уравнениями уплотнения:
, (1.4)
, (1.5)
где - максимальная приведенная работа уплотнения, обеспечивающая получение беспористого материала;
- суммарная работа деформации единицы пластически смещенного объёма частиц;
- параметры уравнения уплотнения;
- максимальная доля объёма частиц, пластически деформированных в течение всего процесса уплотнения;
- исходная плотность порошковой заготовки;
- относительная плотность горячедеформированного порошкового материала ();
- плотность компактного материала.
Уравнения (1.4),(1.5) могут быть представлены в виде линейных функций
,
,
позволяющих определить параметры уравнений уплотнения на основе экспериментальных данных.
Используя континуальную модель пористого тела, проф. Л.И. Тучинским получено энергетическое уравнение уплотнения композиционных материалов, упрочненных дисперсными сферическими частицами или хаотично ориентированными волокнами, а также неармированных порошковых материалов при горячей штамповке в жесткой матрице:
,
где -сопротивление пластической деформации компактного материала;
-пористость ГДПМ;
- исходная пористость порошковой заготовки.
Выполнение практической части работы
Оборудование и материалы:
- порошки и др.;
смеситель;
весы аналитические электрические;
пресс гидравлический;
пресс-формы для холодного прессования и горячей штамповки;
копер с массой подающих частей ;
печь электрическая;
микрометр;
Порядок выполнения работы:
приготовить порошковую шихту;
спрессовать формовки при постоянном давлении ;
измерить высоту и диаметр , определить массу , объем , и плотность формовки , ;
определить дисперсию
,
где n -число опытов,
- средняя плотность формовок;
нагреть пористую холоднопрессованную формовку в течение при температуре ;
провести при различных значениях , м;
измерить высоту и диаметр ;
взвесить с облоем и без облоя ;
определить объём и плотность , ?/p>