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. 8 приведена типичная ДПД алюминиевого сплава Д16АМ.

Рис. 8

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 (рис. 8).

Как видно из рисунка, 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 приталенные образцы на растяжение (рис. 9). Криволинейные боковые поверхности рабочей части позволяют реализовать вблизи оси образца в процессе растяжения деформированное состояние, близкое плоскому.

Рис. 9

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).

Рис.10

1.3.2.3. Процедура испытания

О бразец растягивается до разрушения в испытательной машине. После разрушения измеряют наименьший l₂ и наибольший l₁диаметры 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).

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.