1.3. Лабораторная работа № 3 Определение предельных деформаций листовых материалов при растяжении в условия плоской деформации

Цель работы: изучить метод экспериментального определения предельных деформаций листовых материалов для прогнозирования технологических отказов в операциях листовой штамповки.

1.3.1. Теоретическая справка

Одним из доминирующих технологических дефектов (отказов) операций листовой штамповки является потеря устойчивости в виде местных утонений, по которым затем происходит разрыв материала. Для прогнозирования потери устойчивости листовой заготовки в процессе пластического формообразования используют диаграмму предельных деформаций (ДПД).

Диаграмму строят в координатах: наибольшая главная деформация в плоскости листа – параметр вида деформированного состояния , где -наименьшая главная деформация в плоскости листа. На рис.9 приведена типичная ДПД алюминиевого сплава Д16АМ. Как видно из рисунка, минимальное значение предельной деформации материала у большинства листовых материалов наблюдается при деформировании в условиях, близких плоской деформации и соответствует таким распространенным видам пластического формообразования, как гибка, обтяжка, вытяжка, отбортовка и т.д..

Р ис.9.

Для оценки предельных возможностей заготовки при штамповке на каждом этапе формообразования определяют наибольшие главные деформации в плоскости листа и рассчитывают . Если точка на координатной плоскости ДПД, соответствующая деформированному состоянию заготовки, лежит ниже диаграммы, считают, что в рассматриваемый момент времени процесс ведется бездефектно (см.рис.9).

Как уже было сказано, минимальная предельная деформация наблюдается при плоской деформации, когда . Для построения левой ветви ДПД проводят два вида испытаний: на одноосное растяжение, рассмотренное в лабораторной работе № 1, и на растяжение в условиях плоской деформации.

1.3.2. Испытание

1.3.2.1. Образец

Испытывают образцы на растяжение с выкружками (рис.10). Криволинейные боковые поверхности рабочей части позволяют реализовать в процессе растяжения деформированное состояние, близкое плоскому.

Направление прокатки

R5^0.2

140

Рис.10

1.3.2.2. Подготовка образца к испытанию

Подготовка образцов к испытанию. На рабочую поверхность образца наносят сетку из систем окружностей диаметром 23 мм (Рис.10,а).

Увеличено

2,7

0,2

10

10

Рис.10,a

1.3.2.3. Процедура испытания

Образец растягивается до разрушения. После разрушения измеряют наименьший l₂ и наибольший l₁ диаметры 5-7 круглых ячеек вдоль оси образца, чтобы уменьшить влияние градиентов деформаций на краях образца. Измерения производят в областях, прилегающих к трещине с обеих сторон на ширину образца (Рис.11.). По результатам измерений строят зависимость распределения наибольшей деформации e₁ ячейки от ее расстояния до трещины s (Рис.12).

20

20

Рис.11.

Размеры ячейки определяют под микроскопом с точностью 0.001 мм. По мере удаления от трещины деформация e₁ уменьшается сначала интенсивно в области шейки (в области потери устойчивости), а затем, после стабилизации, - незначительно. Деформация e₁ заштрихованной ячейки или нескольких ячеек, соответствующая границе перехода из зоны возмущения в зону стабильности (точка излома на графике распределения деформаций), используется затем для определения предельной деформации устойчивости в условиях, близких плоской деформации. По результатам испытаний одного образца определяют 2-4 значения предельной деформации устойчивости.

e₁

s

Рис.12