5. Обработка результатов экспериментов

5.1. После разрыва части образца плотно складывают так, чтобы оси их образовали прямую линию и измеряет штангенциркулем длину расчетной части между крайними отметками с точностью не менее 0,1 мм (рис. 3, а).

В случае, если расстояние от места разрыва до ближайшего конца А расчетной длинны (отмоченного риской) меньше или равно 1/3 l₀, допускается определение l₀ о отнесением места разрыва к середине по следующей методике.

Обозначим число интервалов (по 5 мм) на начальной расчетной длине N. На длинной части разорванного образца буквой Б; обозначим риску, расстояние от которой до места разрыва примерно равно расстоянию от места разрыва до риски А. Тогда расстояние А - Б включает n интервалов. Если (N-n) - число четное (рис. 3,б), то точка В берется на расстоянии (интервалов), а l_k=AB+2БВ.

Если (N-n) -число нечетное (рис. 3, в), то (интервалов) и , , а .

5.2. Определяют относительное удлинение после разрыва по формуле (5)

5.3. На большей части разорванного образца (1д, 2д или 2д, табл.2) измеряют конечную длину участка (l_op=2b₀) образца l_kp с точностью до 0,1 т (см. рис. 3,а). При этом необходимым условием является, что этот участок отстоит от места разрыва не менее чем на 3 b₀ (определяется по числу меток).

5.4. Определяют равномерное относительное удлинение по формуле (4).

5.5. Измеряет размера поперечного сечения образца в месте разрыва и вычисляют площади сечения образца в место разрыва

F_K=mn

5.6. Определяют относительное поперечное сужение по формуле (6).

5.7. Измеряют по площадке текучести силу и определяют предел текучести физический по формуле (2) (рис, 4, а, б, в).

Рис. 3

При отсутствии площадки текучести предел текучести (условный) определяют по диаграмме испытаний откладыванием вычисленной величины остаточного удлинения, равного 0,2 % в масштабе по оси . Из полученной точки Е проводится прямая ЕК параллельно прямой ОА (рис. 4, г). Точка пересечения с кривой растяжения определяет высоту ординаты, т.е. нагрузку Р_0,2, до которой из формулы (2') вычисляют условный предел текучести.

5.8. Определяют по формуле (3) временное сопротивление по Р_max, взятому из диаграммы.

Результаты испытаний заносят в табл. 3, результаты расчетов - в табл. 4. Анализируя эти результаты, формулируют вывод о свойствах и штампуемости испытанных материалов.

Рис. 4

Таблица 3

Результаты опытов

№ обр.

Угол направления волокна, град

Размер образца

нагрузки

До испытания

После испытания

PT

P0,2

Pmax

b0

S0

F0

l0

lop

m

n

Fk

lk

lkp

0 45 90

Таблица 4

Характеристики механических свойств

№ обр.	Угол направления волокна, град	Характеристики пластичности						Характеристики прочности
	0 45 90
Средн. знач.

5.9. Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- Название и цель работы.

- Эскизы образцов, диаграммы, формулы для расчетов.

- Таблицу результатов опытов и расчетов.

- Выводы.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Перечислить стандартные характеристики механических свойств листового проката.

6.2. Назовите измерительный инструмент и точность при измерении параметров образца.

6.3. Обоснуйте необходимость записи диаграмма испытания.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ 1497-84.

2. ГОСТ 11701-84.

3. Технология конструкционных материалов (Технологические процессы в машиностроении): учебник для вузов; в 4 ч. / О.В. Мартынов [и др.]. – Тула: ТулГУ. – 2007.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИСПЫТАНИЕ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА НА ФОРМОВКУ ЛУНКИ ПО МЕТОДУ ЭРИКСЕНА

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является освоение методики испытания листовых материалов на способность к формовке.

При выполнении работы студенты решают следующие задачи:

1. Определить глубину лунки на образцах листовых материалов при испытании по методу Эриксена.

2. Оценить точность измеряемых величин.

3. Оценить штампуемость испытуемых материалов.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Применяемый в промышленности уже давно метод испытания на формовку сферической лунки по Эриксену оценивает способность листового металла к деформированию при схеме, близкой к двухосному растяжению (рис. 1). Это имеет место на отдельных участках кузовных автомобильных деталей сложной конфигурации, изготавливаемых вытяжкой, при формовке ребер жесткости, выступов и т.п. Испытание проводят по ГОСТ 10510-80 [I].

Рис. 1

С увеличением упрочнения испытуемого металла показатель штампуемости по Эриксену снижается, так как снижается показа­тель относительного удлинения.

Мерой штампуемости при испытании по Эриксену является глубина лунки в момент появления трещины, которая сравнивается со значением, приведенным в соответствующем стандарте на сортамент листового материала.

С увеличением упрочнения испытуемого металла показатель штампуемости по Эриксену снижается, так как снижается показа­тель относительного удлинения.

Характер разрушения и качество поверхности лунки позволяет судить о штампуемости материала: разрыв по дуге окружности указывает на изотропность металла (рис. 2, а), прямолинейный разрыв свидетельствует об анизотропии металла, полосчатости структуры или о наличии дефектов прокатки (рис. 2,б).

Рис. 2. Форма разрушения при испытании на формовку сферической лунки: а) стального отожженного образца (сталь 10); б) стального образца (сталь 08кп с лаковым покрытием).

Чистая гладкая поверхность лунки характеризует мелкозернистую структуру, шероховатая - свидетельствует о крупнозернистой структуре материала.

Методика проведения эксперимента заключается в следующем: для определения показателя штампуемости на образцах, соответстующих требованиям стандарта, используется комплект испытательного инструмента, геометрия и размеры которого представлены на рисунке 3.

В соответствии с рекомендацией ГОСТ производилось не менее 3 испытаний (лунок) для одного материала. Результат испытаний оценивался статистически по среднеквадратическому отклонению

,

где - единичное измерение, - среднее арифметичес­кое значение величины для n измерений ( ). Кроме глубины лунки, интерес представляла и максимальная сила (Р_max) испытания. По ней было получено приближен­ное значение предела прочности испытуемого материала;

где f - площадь поперечного сечения лунки в месте образо­вания трещины (f= dS₀); d - диаметр в месте образования трещины; S₀ - исходная толщина образца.

а) б)

Рис. 3. Комплект инструмента для испытания на выдавливание лунки по методу Эриксена - а), 1 – матрица; 2 – пуансон; 3 – прижим; машина-прибор модели МТЛ-10Г для испытания формовки сферической лунки по методу Эриксена - б)

По внешнему виду выпуклой поверхности образца после испы­тания качественно оценивается величина зерна (рис. 4).

Рис. 4. Качество сферической лунки, свидетельствующее о мелкозернистой структуре испытуемого биметалла

Таблица 1

Наименование материала	Толщина материала, мм
	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0
Латунь мягкая Латунь полутв. Медь листовая Стальн. лента для гр. вытяж. Алюмин. листивой Сталь листовая для груб. натяжений	12,3 11,3 9,6 8,6 7,6 7,3	13,5 12,2 10,5 9,5 8,7 8,3	13,8 12,7 11,1 10,1 9,2 8,9	14,2 13,0 11,4 10,0 9,5 9,5	14,3 13,3 11,8 11,0 9,9 10,1	14,4 13,5 12,1 11,4 10,2 10,6	14,5 13,7 12,3 11,8 10,7 10,9	14,6 13,8 12,6 12,1 11,1 11,3	14,7 14,1 12,8 12,3 11,2 11,7	14,7 14,3 13,0 12,6 11,7 12,2