LABORATORIUM OBRÓBKI PLASTYCZNEJ

Temat T4: Wyznaczanie krzywej gięcia i jej zastosowanie w projektowaniu procesów

Cel ćwiczenia:

• Wyznaczenie charakterystyki własności plastycznych materiału, umożliwiającej łatwe obliczenie momentu i pracy odkształcenia plastycznego w procesach gięcia

• Wykreślenie charakterystyk określających zależności:

• Zastępczych naprężeń gnących w funkcji stosunku promienia zagięcia do grubości próbki σg (rw/g)

• Współczynnika wypełnienia wykresu w funkcji stosunku promienia zagięcia do grubości próbki λg (rw/g)

Przebieg ćwiczenia:

Ćwiczenie przebiegało w dwóch etapach:

1. Wyznaczenie parametrów giętej próbki i maszyny wytrzymałościowej, służącej do wykonania procesu gięcia:

Procesowi zginania poddano próbkę o kształcie prostokąta. Zmierzono jej grubość g, szerokość b, oraz szerokość materiału próbki która znajdowała się pomiędzy szczękami l.

Następnie wyznaczono siłę ciężkości głowicy przyrządu G1, ramię działania siły G2 a, ramię działania siły P1 R oraz całkowitą wagę szczęk M.

Parametry: G1=6,5 [N]; R=80,4 [mm]; a=44 [mm]; g=1,9 [mm]; b=54,8 [mm]; l=10,2 [mm]; M=4,8 [Kg]

2. Przeprowadzenie procesu gięcia próbki na maszynie wytrzymałościowej:

Próbkę na której przeprowadzamy próbę gięcia, zaciskamy w uchwytach przyrządu, tak aby jej długość swobodna l wynosiła w przybliżeniu 10 [mm]. Następnie Przeregulowano dynamometr tak, aby zakres pomiarowy wynosił co najmniej 1000 [kN]. Przy nieobciążonej maszynie doprowadzono wskazanie dynamometru do zera. Po tych czynnościach, zamontowano próbkę wraz z przyrządem w górnym uchwycie maszyny. Następnie załączono maszynę, co spowodowało przesuwanie się górnego uchwytu względem dolnego. W czasie trwania procesu, siła rozciągająca próbkę jest cały czas rejestrowana przez maszynę w funkcji przesunięcia uchwytów. W celu wyznaczenia odkształceń sprężystych, odciążono ją częściowo, a następnie obciążono ją powtórnie, rejestrując jednocześnie siłę rozciągającą próbkę. Po tych czynnościach, odciążono próbkę i zdjęto w celu pomiaru kąta ugięcia próbki αg.

Aby wyznaczyć przebieg krzywych σg (rw/g) i λg (rw/g) dla danego materiału należy przeprowadzić następujące czynności:

• Wyznaczyć siłę P0 o jaką musi być przesunięty zarejestrowany wykres w stosunku do linii P=0, aby można z niego wyznaczyć wartość zastępczych naprężeń gnących. Przesunięcie osi wyznaczającej przesunięcie uchwytów u o wartość Po, pozwoli nam na ustalenie osi m.

Wartość siły wyznaczamy ze wzoru:

Wartość siły ciężkości szczęki
wyznaczamy ze wzoru na masę całego uchwytu:

;
=2,07 [Kg]

Aby wyznaczyć tą wartość w N, mnożymy tą wartość przez współczynnik g=9,81 [
:

Tak więc ostateczna wartość siły P0:
[N]

• Wyznaczyć układ osi współrzędnych P'(m), w którym początkiem całego układu jest punkt przecięcia wyznaczonej osi m przesuniętej o wartość Po w stosunku do osi u, i prostej przedstawiającej odkształcenia sprężyste w początkowej fazie gięcia. Aby wyznaczyć zakres mierzonych wartości m, należy poprowadzić prostą z punktu w którym nastąpiła maksymalna siła odkształcająca giętą próbkę
  , równoległą do prostej przedstawiającej odkształcenia sprężyste w początkowej fazie gięcia.

• Podzielenie zakresu mierzonych wartości m na 15 równych części, którym przypada określona wartość odciętych
  . Dla kolejnych wartości wyliczamy
  , wyliczamy:

• Względną krzywiznę materiału:
  (przełożenie układu samopiszącego materiału k=5)

• Zastępcze naprężenia gnące:
  gdzie
  

• Stosunek promienia zagięcia próbki do grubości próbki:
  

• Współczynnik wypełniania wykresu
  , jako stosunek pola zawartego pod odcinkiem krzywej do pola odpowiedniego równoległoboku opisanego na tym odcinku.

Wszystkie wyliczone wartości przedstawiam w poniższej tabelce:

L.P	m [mm]	P [N]	[MPa]	[1/mm]	[mm]
1	24	517,4635	598,36743	0,022242	44,46053	0,9921
2	48	535,3317	620,15309	0,044483	21,98026	0,96799
3	72	547,4821	634,96734	0,066725	14,48684	0,945026
4	96	556,0588	645,42446	0,088967	10,74013	0,933862
5	120	563,2061	654,13872	0,111209	8,492105	0,919571
6	144	566,7798	658,49585	0,13345	6,993421	0,907859
7	168	575,3565	668,95297	0,155692	5,922932	0,892857
8	192	579,6449	674,18153	0,177934	5,120066	0,875872
9	216	585,3627	681,15294	0,200176	4,495614	0,87
10	240	587,5069	683,76722	0,222417	3,996053	0,865
11	264	592,51	689,8672	0,244659	3,587321	0,86
12	288	593,9394	691,61005	0,266901	3,246711	0,86
13	312	595,3689	693,35291	0,289143	2,958502	0,84
14	336	596,0836	694,22433	0,311384	2,711466	0,85
15	360	597,5131	695,96719	0,333626	2,497368	0,84

Dla znanych parametrów
i
wyznaczono wykresy:

Ostatnią czynnością jest wyznaczenie kąta ugięcia próbki:

Wartość kąta zmierzonego kątomierzem wyniosła:

3. Wnioski:

Z wykreślonych wykresów, można zauważyć ze wraz ze wzrostem stosunku
, naprężenia zastępcze w wyginanej próbce maleją, a współczynnik wypełniania wykresu rośnie, szczególnie szybko w I fazie odkształceń plastycznych. W późniejszej fazie wzrost jest już prawie niezauważalny. Zmierzona wartość kąta zagięcia próbki jest porównywalna z wielkością wyznaczoną z odpowiedniego wzoru. Potwierdza to słuszność metody obliczeniowej względem doświadczalnej.

---