Giáo trình hướng dẫn thí nghiệm và gia công kim loại bằng áp lực

Tài liệu là hệ thống các bài thí nghiệm về Lý thuyết biến dạng dẻo; Công nghệ rèn và dập khối; Công nghệ dập tấm....

mục lục

Trang

Môn học: lý thuyết biến dạng dẻo

Bài thí nghiệm No 1: Nguyên lý trở lực biến dạng nhỏ nhất 5

Bài thí nghiệm No 2: ảnh h-ởng của kích th-ớc t-ơng đối của mẫu

đến trở lực biến dạng 9

Bài thí nghiệm No 3: ảnh h-ởng của ma sát tiếp xúc đến biến dạng

của mẫu khi chồn 11

Môn học: công nghệ rèn và dập khối

(Công nghệ sản xuất đạn bằng dập khối)

Bài thí nghiệm No 4: ảnh h-ởng của b-ớc đ-a phôi đến độ giãn dài

và giãn rộng trong nguyên công vuốt 15

Bài thí nghiệm No 5: Đặc điểm biến dạng trong nguyên công đột lỗ hở 19 Bài thí nghiệm No 6: Đặc điểm biến dạng trong nguyên công đột lỗ kín

(ép chảy ng-ợc) và xác định lực biến dạng 23

Bài thí nghiệm No 7: ảnh h-ởng của hình dạng cối đến đặc điểm chảy

của kim loại và áp lực khi ép chảy xuôi 27

Môn học: công nghệ dập tấm

(công nghệ sản xuất đạn bằng dập tấm)

Bài thí nghiệm No 8: Cắt tấm kim loại 31

Bài thí nghiệm No 9: Xác định bán kính uốn nhỏ nhất và góc đàn hồi

khi uốn 35

Bài thí nghiệm No 10: Xác định đ-ờng kính phôi và sự phân bố biến dạng

khi dập vuốt hình trụ 39

Bài thí nghiệm No 11: Xác định hệ số dập vuốt tới hạn khi dập hình trụ

từ phôi phẳng 43

Những quy định chung

Tr-ớc khi thực hiện bài thí nghiệm, học viên phải đọc kỹ tài liệu h-ớng

dẫn để nắm rõ mục đích và phần cơ sở lý thuyết của bài thí nghiệm, nắm các b-ớc tiến hành thí nghiệm và ghi chép những vấn đề cần thiết vào vở chuẩn bị thí nghiệm của mình

Tr-ớc khi tiến hành thí nghiệm, giáo viên h-ớng dẫn có nhiệm vụ kiểm

tra sự chuẩn bị của mỗi học viên, sau đó phổ biến nội quy an toàn khi sử dụng thiết bị, trang bị & dụng cụ, phân nhóm thí nghiệm và cho phép học viên thực hiện bài thí nghiệm

Học viên độc lập thực hiện toàn bộ bài thí nghiệm d-ới sự h-ớng dẫn của

giáo viên phụ trách Việc vận hành thiết bị thí nghiệm do giáo viên và nhân viên phụ trách phòng thí nghiệm thực hiện

Khi kết thúc công việc, mỗi nhóm thí nghiệm có nhiệm vụ bàn giao lại

toàn bộ dụng cụ, khí cụ, mẫu thí nghiệm cho giáo viên phụ trách và thực hiện báo cáo kết quả thí nghiệm

Học viên ch-a chuẩn bị cho việc thực hiện bài thí nghiệm sẽ không đ-ợc

tiến hành thí nghiệm và phải thực hiện bài thí nghiệm này vào một buổi khác d-ới

sự cho phép của giáo viên h-ớng dẫn và nhân viên phụ trách thí nghiệm

Cơ sở lý thuyết

Trong nguyên công chồn khi rèn tự do (hoặc dập khối tr-ớc thời điểm phôi kim loại tiếp xúc với các thành bên của khuôn dập), sự chảy dẻo của phôi chỉ bị hạn chế bởi h-ớng tác dụng của dụng cụ gia công Đặc điểm dịch chuyển khả dĩ của vật thể biến dạng trong các điều kiện biến dạng đ-ợc xác định bằng định luật

về nguyên lý trở lực biến dạng nhỏ nhất Định luật đ-ợc phát biểu nh- sau:

“Trong tr-ờng hợp có thể dịch chuyển đ-ợc theo các h-ớng khác nhau khi

biến dạng, thì các chất điểm của vật thể biến dạng sẽ dịch chuyển theo h-ớng

có trở lực nhỏ nhất”, có nghĩa là các chất điểm sẽ dịch chuyển theo h-ớng có

đ-ờng pháp tuyến ngắn nhất kể từ điểm đã cho đến bề mặt bên tự do của phôi Do

đó, định luật còn có tên gọi khác là “Nguyên lý về đ-ờng pháp tuyến ngắn nhất” Khi chồn mẫu lăng trụ có đáy là hình vuông, các điểm nằm trên các đ-ờng phân giác của các góc ở mặt đáy sẽ cách đều các mặt bên của nó, cho nên các

đ-ờng phân giác này sẽ là đ-ờng phân cách để từ đó kim loại dịch chuyển theo hai h-ớng t-ơng ứng vuông góc nhau (hình 1.1, a)

Hình 1.1 Đ-ờng phân cách dòng chảy của kim loại khi chồn

a) Mẫu có đáy hình vuông b) Mẫu có đáy hình chữ nhật

b)a)

T-ơng tự, đối với lăng trụ có đáy là hình chữ nhật, các đ-ờng phân cách là các đ-ờng phân giác của các góc ở mặt đáy và đ-ờng thẳng nối các đỉnh với các

góc đ-ợc tạo ra từ các đ-ờng phân giác này (hình 1.1)

Đối với lăng trụ có đáy là hình vuông thì trong quá trình chồn mặt đáy sẽ chuyển dần thành hình tròn

Đối với lăng trụ có đáy hình chữ nhật thì trong quá trình chồn, đáy sẽ chuyển dần thành hình ô van, và với mức độ biến dạng lớn hơn nữa thì đáy này tiếp cận dần tới hình tròn, là hình có chu vi nhỏ nhất Vì thế, trong tr-ờng hợp này định luật có tên gọi là “Nguyên lý về chu vi nhỏ nhất khi chồn”

Sự thay đổi kích th-ớc các cạnh tiết diện ngang của vật theo mức độ chồn

x

h

h b

a h

h a a

0 0

0 0

11

1

o

o x

h

h b

a b

ax, bx - t-ơng ứng là các trị số hiện tại của các kích th-ớc trên

h0, hx - t-ơng ứng là chiều cao ban đầu và hiện tại của mẫu chồn

n - số mũ, đối với tiết diện hình elip n = 2

đối với tiết diện hình chữ nhật n = 1

Đối với các tiết diện có hình dạng trung gian giữa tiết diện hình chữ nhật

và tiết diện hình êlíp, số mũ n sẽ thay đổi từ 1 đến 2 Số mũ n = 2 sẽ không thay

đổi trong suốt quá trình chồn còn lại Trị số của n đối với tiết diện hình chữ nhật phụ thuộc vào mức độ chồn đ-ợc xác định theo công thức:

b

a4x080x1750x3502

h h

Tiến hành thí nghiệm

Thí nghiệm đ-ợc thực hiện trên máy ép thuỷ lực 2135M

1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm, dụng cụ đo kích th-ớc mẫu

Sử dụng 4 loại mẫu chì dạng lăng trụ có đáy là hình vuông, hình lục giác, hình ô van và hình chữ nhật (hình 1.2)

Dụng cụ đo: th-ớc cặp có độ chính xác 0,5 mm

2 Đo các kích th-ớc của mẫu tr-ớc khi chồn

3 Chồn mẫu với l-ợng biến dạng h1 = 10 mm; h2 = 5 mm; h3 = 5 mm

4 Đo các kích th-ớc của mẫu sau mỗi b-ớc chồn và ghi vào bảng 1.1 Vẽ hình dạng tiết diện ngang của mẫu sau mỗi b-ớc chồn

Hình 1.2 Hình dạng và kích th-ớc mẫu

5 Tính chiều dài dọc trục của mặt đáy theo các công thức (1.1) và so sánh với các kết quả thí nghiệm (đối với mẫu có đáy là hình chữ nhật và hình ôvan)

Đ-a các kích th-ớc đo đ-ợc vào bảng 1.1 Các trị số chiều dài trục tính cho các mẫu có đáy là hình chữ nhật và hình ôvan trong các b-ớc chồn (t-ơng ứng với các trị số của hx) đ-a vào bảng 1.2

Bảng 1.1 b-ớc vuông lục giác ovan chữ nhật chồn hx ax bx

x

x

b

a  hx ax bx

x

x

b

a  hx ax bx a

b

x

x

 hx ax bx

x

x

b

a 

mm % mm % mm % mm %

1

2

3

Báo cáo thí nghiệm

Trong báo cáo thí nghiệm, nêu rõ mục đích và tóm tắt phần cơ sở lý thuyết của bài thí nghiệm, các b-ớc tiến hành thí nghiệm, thiết bị và dụng cụ kèm theo Ghi chép đầy đủ và chính xác các kết quả thí nghiệm, vẽ hình dạng tiết diện ngang của mẫu sau mỗi b-ớc chồn Trên cơ sở kết quả thí nghiệm và tính toán, dựng đồ thị thể hiện mối t-ơng quan giữa tỷ số

x

x b

Câu hỏi kiểm tra

1 Cho biết đặc điểm quá trình biến dạng khi chồn?

2 Phát biểu định luật về nguyên lý trở lực biến dạng nhỏ nhất, các tên gọi khác nhau của định luật và cho biết ý nghĩa ứng dụng của định luật

3 Trong tr-ờng hợp bài thí nghiệm, định luật có tên gọi là gì và cho biết tại sao trong thí nghiệm sử dụng 4 mẫu có hình dạng tiết diện ngang khác nhau

Bài thí nghiệm No 2

ảnh h-ởng của kích th-ớc t-ơng đối của mẫu

Đo lực ép P0 tại thời điểm chồn mẫu cuối cùng và đo đ-ờng kính trung bình của mẫu sau khi chồn (dk)

Chồn mẫu thứ hai đến chiều cao h2k sao cho đ-ờng kính mẫu thu đ-ợc

đúng bằng đ-ờng kính mẫu thứ nhất dk sau khi chồn:

Xác định trị số trở lực biến dạng p và áp lực toàn phần Pp đối với mỗi mẫu theo công thức

trong đó  - Hệ số ma sát giữa mẫu và đầu ép;  = 0,3

S - ứng suất chảy của chì, lấy S = 20 MPa

Pp = p Fk (2.3)

Tiến hành thí nghiệm

Thí nghiệm đ-ợc thực hiện trên máy ép thuỷ lực 2135M

1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm, dụng cụ đo kích th-ớc mẫu

Sử dụng hai loại mẫu hình trụ tròn có đ-ờng kính nh- nhau nh-ng chiều cao khác nhau (hình 2.1)

Dụng cụ đo: th-ớc cặp có độ chính xác  0,5mm

2 Đo kích th-ớc đ-ờng kính và chiều cao của mẫu tr-ớc khi biến dạng

3 Đo kích th-ớc đ-ờng kính và chiều cao của mẫu sau khi biến dạng

4 Ghi trị số lực ép chỉ trên máy ép ứng với thời điểm cuối cùng khi chồn mẫu

5 Tính trở lực biến dạng p và lực ép toàn phần PT t-ơng ứng với các mức độ biến dạng của mẫu Các kết quả đo đ-ợc và tính toán ghi vào trong bảng 2.1

Bảng 2.1

h0/d0 d0 h0 dk hk Fk P0 p PT

Báo cáo thí nghiệm

Trong báo cáo thí nghiệm, nêu rõ mục đích và tóm tắt phần cơ sở lý thuyết của bài thí nghiệm, các b-ớc tiến hành thí nghiệm, thiết bị và dụng cụ kèm theo Ghi chép đầy đủ và chính xác các kết quả thí nghiệm, vẽ hình dạng tiết diện ngang của mẫu sau mỗi b-ớc chồn Trên cơ sở kết quả thí nghiệm và tính toán, so sánh áp lực riêng trung bình p, lực ép P0 và PT khi chồn mẫu và rút ra kết luận

Câu hỏi kiểm tra

1 Cho biết ảnh h-ởng của yếu tố kích th-ớc (t-ơng đối và tuyệt đối) của vật thể biến dạng đến tính dẻo và trở lực biến dạng của kim loại

2 Thí nghiệm tiến hành chồn các mẫu tới mức sao cho đ-ờng kính của chúng sau khi chồn bằng nhau nhằm mục đích gì?

3 Nêu các b-ớc chuẩn bị và cách thức tiến hành bài thí nghiệm?

Bài thí nghiệm No 3

ảnh h-ởng của ma sát tiếp xúc đến biến dạng

của mẫu khi chồn

đặc điểm biến dạng dọc trục cũng nh- biến dạng h-ớng kính, gây ra sự không

đồng đều biến dạng tại các điểm khác nhau của vật thể biến dạng và sự thay đổi hình dạng tiết diện ngang của nó nếu tiết diện này không phải là hình tròn (định luật trở lực biến dạng nhỏ nhất) Kết quả của biến dạng không đồng đều là sự xuất hiện ứng suất phụ và ứng suất d-, ảnh h-ởng đến áp lực biến dạng của kim loại khi chồn

Khi chồn mẫu hình trụ có thể nhận thấy rằng, sau khi biến dạng thu đ-ợc mẫu có dạng hình tang trống Hiện t-ợng này đ-ợc giải thích là do có biến dạng dọc trục lớn nhất tại điểm giữa theo chiều cao mẫu và biến dạng dọc trục nhỏ nhất tại các điểm trên bề mặt tiếp xúc với các bề mặt của đầu ép phẳng Do lực

ma sát xuất hiện nên lớp vật liệu tiếp xúc với dụng cụ sẽ biến dạng khó hơn Lớp kim loại tiếp theo cũng bị ảnh h-ởng do mối liên kết với lớp ngoài cùng nh-ng ở mức độ thấp hơn Nh- vậy, lớp vật liệu càng xa bề mặt tiếp xúc thì càng ít bị ảnh h-ởng và do đó tạo ra vùng khó biến dạng hình côn có đáy trùng với bề mặt tiếp xúc của mẫu chồn Để làm rõ vấn đề này, thí nghiệm sẽ khảo sát sự phân bố biến dạng trên bề mặt tiếp xúc và bên trong mẫu

Tiến hành thí nghiệm

Thí nghiệm đ-ợc thực hiện trên máy ép thuỷ lực 2135M

Thí nghiệm 1: Biến dạng dọc trục mẫu hình trụ khi chồn

1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm, dụng cụ đo kích th-ớc mẫu

Sử dụng mẫu ghép hình trụ bằng vật liệu chì kĩ thuật gồm 5 phần, mỗi phần có đ-ờng kính d0 = 30 mm và chiều cao h0 = 12 mm

Dụng cụ đo: Th-ớc cặp có độ chính xác 0,5mm

2 Đánh số thứ tự và đặt mẫu nh- chỉ dẫn trên hình 3.1, a Để chống không cho các phần mẫu dính vào nhau, phủ đều một lớp bột phấn

mỏng lên bề mặt tiếp xúc giữa các phần mẫu

Hình 3.1 Mẫu ghép tr-ớc khi chồn (a) và sau khi chồn (b)

3 Chồn đồng thời các phần mẫu trên hai đầu ép phẳng với tổng l-ợng ép t-ơng

đối  = 50% (h = 30 mm)

4 Cắt mẫu sau khi chồn theo mặt phẳng đi qua đ-ờng kính (hình 3.1, b)

5 Đo chiều cao các phần mẫu thu đ-ợc sau khi chồn và tính l-ợng h,  t-ơng ứng của các phần mẫu dọc đ-ờng trục mẫu và đ-a kết quả vào bảng 3.1

Bảng 3.1 Phần mẫu h0 h1 h = h0-h1   h

6 Dựng đồ thị  - m (m - số thứ tự phần mẫu) để biểu thị sự biến dạng không

đồng đều theo chiều trục dọc mẫu ghép

Thí nghiệm 2: Biến dạng theo kích th-ớc trên bề mặt tiếp xúc của mẫu khi chồn

1 Chuẩn bị mẫu và dụng cụ

Sử dụng mẫu hình trụ đ-ờng

3 Chồn mẫu giữa hai đầu ép phẳng

trơn nhẵn trên máy ép cho đến chiều

cao h1 = 15 mm (h = 30 mm)

Hình 3.2 Sơ đồ vạch dấu mẫu

4 Sau khi chồn đo bán kính r - khoảng cách từ tâm mẫu đến mỗi vòng tròn đã

đ-ợc vạch dấu Kết quả đo đ-a vào bảng 3.2, tính biến dạng tuyệt đối r và biến dạng t-ơng đối r t-ơng ứng

5 Dựng đồ thị r - n (n - số thứ tự vòng tròn)

Bảng 3.2 Trị số n - Thứ tự các đ-ờng vạch dấu

r0, mm

r, mm

r = r - r0, mm

r = r/r.100%

Báo cáo thí nghiệm

Trong báo cáo thí nghiệm, nêu rõ mục đích và tóm tắt phần cơ sở lý thuyết của bài thí nghiệm, các b-ớc tiến hành thí nghiệm, thiết bị và dụng cụ kèm theo

Ghi chép đầy đủ và chính xác các kết quả thí nghiệm, vẽ hình dạng tiết

diện ngang của các phần mẫu sau khi chồn và các đồ thị (theo nội dung của thí

nghiệm 1 và thí nghiệm 2)

Trên cơ sở kết quả thí nghiệm và tính toán, phân tích và rút ra kết luận về biến dạng không đều của mẫu trên bề mặt tiếp xúc và về biến dạng không đều theo chiều trục mẫu

Câu hỏi kiểm tra

1 Tại sao sau khi chồn mẫu hình trụ lại thu đ-ợc mẫu có dạng tang trống?

2 Lực ma sát tiếp xúc có ảnh h-ởng nh- thế nào đến trạng thái ứng suất – biến dạng của mẫu khi chồn?

3 Sử dụng mẫu ghép và mẫu có vạch dấu trong các thí nghiệm khi chồn nhằm giải quyết vấn đề gì?

4 Cho biết nội dung và ý nghĩa của thí nghiệm 1

5 Cho biết nội dung và ý nghĩa của thí nghiệm 2

2 môn học:

Công nghệ rèn và dập khối (Công nghệ sản xuất đạn bằng dập khối)

Bài thí nghiệm No 4

ảnh h-ởng của b-ớc đ-a phôi đến độ giãn dài và

giãn rộng trong nguyên công vuốt

Mục đích

Kiểm tra bằng thực nghiệm ảnh h-ởng của b-ớc đ-a phôi đến hệ số giãn dài

và hệ số giãn rộng khi thực hiện nguyên công vuốt

Cơ sở lý thuyết

Vuốt là nguyên công cơ bản của rèn tự do, làm tăng chiều dài bằng cách làm giảm chiều cao hoặc tiết diện ngang của phôi Nguyên công vuốt đ-ợc thực hiện bằng cách chồn liên tiếp từng phần phôi với b-ớc đ-a phôi dọc chiều dài và l-ợng biến dạng ở mỗi b-ớc chồn luôn đều nhau sau mỗi lần lật phôi một góc 900

quanh trục dọc chiều dài phôi

Khi ép theo cách nh- vậy nhờ đầu ép của máy ép, chiều cao của phôi giảm xuống, còn chiều rộng và chiều dài phôi tăng lên L-ợng biến dạng ngang (l-ợng giãn rộng) cản trở biến dạng theo chiều dài (l-ợng giãn dài) T-ơng quan giữa l-ợng giãn rộng và l-ợng giãn dài thay đổi tùy thuộc vào kích th-ớc ban đầu của phôi, b-ớc đ-a phôi khi vuốt và hệ số ma sát tiếp xúc Với các điều kiện khác nh- nhau, b-ớc đ-a phôi càng lớn thì l-ợng giãn rộng càng tăng, l-ợng giãn dài càng giảm và ng-ợc lại (theo định luật trở lực biến dạng nhỏ nhất) Do đó, khi vuốt với b-ớc đ-a phôi nhỏ thì chiều dài phôi tăng mạnh hơn, trong khi đó hạn chế đ-ợc l-ợng giãn rộng

Sở dĩ nh- vậy là vì b-ớc đ-a phôi tăng sẽ làm tăng bề mặt tiếp xúc và lực cản theo h-ớng dọc trục, do đó làm giảm biến dạng theo chiều dài Với b-ớc đ-a phôi t-ơng đối nhỏ sẽ làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa đầu ép và phôi, và do vậy làm tăng l-ợng biến dạng dài

Mặt khác, để nhận đ-ợc vật rèn chất l-ợng, l-ợng biến dạng phải đảm bảo sao cho sự biến dạng của phôi phải lan truyền tới các lớp ở giữa phôi Nếu điều kiện này không đ-ợc thực hiện thì biến dạng của phôi sẽ không đồng đều, dẫn

đến hiện t-ợng trạng thái ứng suất trong vật rèn không đều, tổ chức trở nên không

đồng nhất và xuất hiện ứng suất phụ với trị số lớn làm giảm cơ tính của vật rèn Thí nghiệm làm sáng tỏ ảnh h-ởng của b-ớc đ-a phôi đến c-ờng độ vuốt, thiết lập quy luật phân bố của biến dạng theo tiết diện phụ thuộc vào b-ớc đ-a phôi Ngoài ra, qua thí nghiệm kiểm tra một số công thức tính áp lực của máy ép dùng cho nguyên công vuốt

Tiến hành thí nghiệm

1 Thí nghiệm đ-ợc thực hiện trên máy ép

thuỷ lực 2135M

Dụng cụ vuốt là bàn vuốt và đe vuốt phẳng hình khối chữ nhật

2 Chuẩn bị hai mẫu chì dạng khối hộp chữ nhật Đo kích th-ớc ban đầu của mẫu B-ớc đ-a phôi đ-ợc đánh dấu trên mẫu t-ơng ứng với tỷ lệ l0/b0 lần l-ợt là 0,5; 1,0; 1,5 và 2,0 (trong đó l0 và b0 t-ơng ứng là b-ớc đ-a phôi và chiều rộng phôi) L-ợng ép h đối với tất cả các mẫu đều nh- nhau, khoảng 10  15 mm (do giáo viên h-ớng dẫn chỉ định)

3 Đặt mẫu lên mặt đe theo dấu đã vạch, tiến hành ép mẫu với l-ợng h cho tr-ớc (hình 4.1b) lần l-ợt từ đầu thứ nhất đến đầu thứ hai Chú ý ghi lực ép P của máy tại thời điểm ép cuối cùng Đo chiều dài l1 và chiều rộng b1 của phần mẫu sau khi vuốt Mỗi số đo đ-ợc đo tại hai điểm theo chiều dày và kết quả đo đ-ợc

đ-a vào bảng 4.1 theo trị số trung bình cộng của chúng

a) b)

Hình 4.1 Hình dạng của mẫu thử tr-ớc (a) và sau (b) khi vuốt

4 Xác định l-ợng giãn dài l = l1 - l0 và l-ợng giãn rộng b = b1 - b0 và các biến dạng t-ơng đối l/l0 và b/b0 Các kết quả đo đ-ợc và tính toán đ-a vào bảng 4.1

5 Sự thay đổi kích th-ớc của mẫu sau khi vuốt đ-ợc biểu thị qua hệ số f, là hệ số

đặc tr-ng cho c-ờng độ vuốt Hệ số f đ-ợc xác định bằng sự thay đổi t-ơng đối của tiết diện ngang mẫu Do có biến dạng ngang, nên tiết diện ngang của mẫu sau khi vuốt sẽ nhỏ hơn tiết diện ngang ban đầu, tức là FII > FIII + FIV (hình 4.2)

1 o 1 1 II

IV III

h b h b

h b h b F

F F

lu«n nhá h¬n 1 vµ phô thuéc vµo trÞ sè

b-íc ®-a ph«i l0 vµ chiÒu réng b0 cña

a h

k S

S h

F 3

2 1

F 4 1

k

0 2 0 0

S - giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu mÉu

ak vµ bk - t-¬ng øng lµ c¹nh nhá vµ c¹nh lín cña diÖn tÝch tiÕp xóc trong æ biÕn d¹ng (ë thêi ®iÓm cuèi)

h0 và hk - t-ơng ứng là chiều cao ban đầu và chiều cao sau khi vuốt của mẫu

Fo và Fk - t-ơng ứng là diện tích bề mặt tiếp xúc của mẫu ở thời điểm đầu, thời điểm cuối b-ớc vuốt

S0 và Sk - t-ơng ứng là chu vi bề mặt tiếp xúc của mẫu ở đầu và cuối b-ớc vuốt

Báo cáo thí nghiệm

Trong báo cáo thí nghiệm, nêu rõ mục đích và tóm tắt phần cơ sở lý thuyết của bài thí nghiệm, các b-ớc tiến hành thí nghiệm, thiết bị và dụng cụ kèm theo Ghi chép đầy đủ và chính xác các kết quả thí nghiệm, vẽ hình dạng tiết diện ngang của mẫu sau khi vuốt

Trên cơ sở kết quả thí nghiệm và tính toán, dựng đồ thị theo hệ trục tọa độ

l/l0 = f(l0/b0); b/b0 = f(l0/b0) và kết luận về ảnh h-ởng của b-ớc đ-a phôi trong nguyên công vuốt Phân tích và rút ra kết luận về các công thức tính lực khi vuốt trên máy ép

Câu hỏi kiểm tra

1 Phân biệt nguyên công vuốt và nguyên công chồn?

2 Dựa trên cơ sở nào để xác định ảnh h-ởng của b-ớc đ-a phôi đến hệ số giãn dài và hệ số giãn rộng trong nguyên công vuốt?

3 Bài thí nghiệm đ-ợc thực hiện nh- thế nào?

Bài thí nghiệm No 5

Đặc điểm biến dạng trong nguyên công

đều ở mặt bên của phôi, làm cho mặt đầu phôi tiếp xúc với chày đột hơi bị lõm xuống và mặt đối diện hơi bị lồi lên (hình 5.1)

a) b)

Hình 5.1 Hình dạng của mẫu tr-ớc (a) và sau (b) khi đột lỗ hở

yếu tố ảnh h-ởng quan trọng đến đặc điểm thay đổi kích th-ớc của phôi khi đột lỗ là tỷ số giữa đ-ờng kính ban đầu D0 của phôi và đ-ờng kính d của chày đột (D0/d)

Khi tỷ số D0/d < 2, hình dạng phôi bị biến đổi mạnh tới mức không thể thực hiện đ-ợc nguyên công đột lỗ nữa, tức là nguyên công này gần giống nguyên công chồn Mặt khác, nếu tỷ số D0/d > 5 thì quá trình đột lỗ gần với quá trình nén

ép chày vào vật có kích th-ớc vô hạn Do vậy, trong thực tế công nghệ rèn tự do nguyên công đột lỗ đ-ợc thực hiện khi tỷ số 2 < D0/d < 5 Khi mới bắt đầu đột lỗ, chiều cao phôi giảm xuống đôi chút và xuất hiện nguyên công chồn cho đến khi

tỷ số giữa đ-ờng kính phôi chồn tại thời điểm đó và chiều cao của nó đạt tới trị số nhất định (d/h), trị số này phụ thuộc vào tỷ số ban đầu giữa chiều cao và đ-ờng kính phôi (H0/D0) và t-ơng quan về kích th-ớc đ-ờng kính của chày đột với

đ-ờng kính phôi (D0/d) Tỷ số D0/H0 và D0/d càng nhỏ thì l-ợng chồn sơ bộ cho

đến khi bắt đầu quá trình đột lỗ sẽ càng lớn Sau khi tỷ số giữa chiều cao phần ch-a đ-ợc đột/ đ-ờng kính ban đầu của phôi (h/H0) đạt tới trị số gần bằng 0,25 thì chiều cao phôi sẽ không tiếp tục giảm nữa và trong một khoảng thời gian nhất

định chiều cao phôi sẽ không thay đổi, sau đó lại bắt đầu tăng lên đôi chút

Sự thay đổi về chiều cao của phôi trong quá trình đột lỗ hở có thể đ-ợc xác

định theo công thức [6]:

h

H 1 d

D

1 h

H d D 4

1 H

H

0

2 0

0

2 0 0

H0 - chiều cao ban đầu của phôi

H - chiều cao của phôi sau khi đột tại thời điểm đã cho

h - chiều cao phần ch-a đột của phôi tại thời điểm đã cho

D0 - đ-ờng kính ban đầu của phôi

d - đ-ờng kính chày đột

Từ công thức (5.1) cho thấy, sự giảm về chiều cao của phôi phụ thuộc vào các kích th-ớc ban đầu D0 và H0, phụ thuộc vào đ-ờng kính d của chày đột và chiều cao h của phần ch-a đ-ợc đột

Đ-ờng kính lớn nhất của phôi sau khi đột có thể đ-ợc xác định theo công thức [6]:

Dmax = d

2 0 0

2 0

d

D6,01H

hH

H.d

D5,

1 Thí nghiệm đ-ợc thực hiện trên máy ép thuỷ lực 2135M

Dụng cụ thí nghiệm gồm đe phẳng và bộ chày đột với đ-ờng kính t-ơng ứng d1 = 10 mm, d2 = 20mm và d3 = 30 mm

2 Chuẩn bị 3 mẫu chì với đ-ờng kính D0 = 50 mm, chiều cao H0 = 50 mm

3 Mẫu thứ nhất đ-ợc đột bằng chày đột đ-ờng kính d1 = 10 mm Mẫu thứ hai

đ-ợc đột bằng chày đột đ-ờng kính d2 = 20 mm Mẫu thứ ba đ-ợc đột bằng chày

đột đ-ờng kính d3 = 30 mm

Sau mỗi 10 mm hành trình của chày đột, dừng đột và tiến hành đo kích th-ớc mẫu sau mỗi lần dừng và lực đột t-ơng ứng Đ-a chày đột tiến sâu vào mẫu cho đến khi nhận đ-ợc màng ngăn lỗ còn lại có chiều dày 10  12 mm (do giáo viên chỉ định) Chiều dày màng ngăn lỗ để lại giống nhau nhằm đảm bảo dừng máy ép với khoảng hành trình xác định giữa đe và đầu ép

4 Kết quả thí nghiệm (đo đ-ợc) và kết quả tính toán đ-a vào bảng 5.1

Báo cáo thí nghiệm

Trong báo cáo thí nghiệm, nêu rõ mục đích và tóm tắt phần cơ sở lý thuyết của bài thí nghiệm, các b-ớc tiến hành thí nghiệm, thiết bị và dụng cụ kèm theo Ghi chép đầy đủ và chính xác các kết quả thí nghiệm, vẽ hình dạng của mẫu tr-ớc và sau mỗi giai đoạn đột lỗ với các kích th-ớc t-ơng ứng đo đ-ợc (đối với cả ba mẫu) Trên cơ sở kết quả thí nghiệm và kết quả tính toán dựng các đồ thị:

p = f (H - h) và P = f (H - h)

Phân tích và đ-a ra kết luận

Câu hỏi kiểm tra

1 Dựa trên cơ sở nào để giới hạn đ-ờng kính chày đột khi đột lỗ hở?

2 Chiều dày màng ngăn lỗ có ý nghĩa gì trong nguyên công đột lỗ hở?

3 Thí nghiệm nhằm giải quyết vấn đề gì?

Bài thí nghiệm No 6

Đặc điểm biến dạng trong nguyên công đột lỗ kín (ép chảy ng-ợc) và xác định lực biến dạng

a) Sơ đồ thay đổi l-ới toạ độ khi đột lỗ; b) Sơ đồ kết cấu khuôn

1- đế khuôn trên; 2- bạc dẫn h-ớng; 3- ổ gá chày; 4- chày đột; 5- trụ dẫn h-ớng;

6- buồng ép (cối); 7- áo cối; 8- đế cối; 9 - đế khuôn d-ới

Quá trình đột lỗ kín (ép chảy ng-ợc) có thể đ-ợc chia thành ba giai đoạn Giai đoạn đầu xảy ra từ thời điểm chày chạm vào mặt đầu phôi, phôi phình ra và chạm vào thành cối Giai đoạn hai bắt đầu khi phần kim loại nằm bên d-ới mặt