Способ определения коэффициента контактного трения при пластическом деформировании металлов сжатием

(5 О СО 1 М 1 21 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСНОМУ ПЬСТВ 1 и инстит твиненк ментальные рмации мып. 1.(54) СПОСОБ КОНТАКТНОГО ДЕФОРМИРОВАН (57) Изобрет обработки ме быть использ разработке и повки, Цель трудоемкоститочности изм ния. Цилиндр ношением выс и может лен алло в исследовании и в объемной штамения - уменьшени оцесс зобре испыт и и нта тре с соот- ,5 осаоэффиц образе чески етр ты ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) Губкин С,И. Экспервопросы пластической деталлов. М.: ОНТИ, 1934,ПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТАРЕНИЯ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОМИ МЕТАЛЛОВ СЖАТИЕМние относится к области жнвают в вогнутых сферических бойках с радиусом сферы в 2 раза превышаюшим радиус образца. Контролируютбочкообразование. Соотношение выбрано из условия равенства тангенсаугла, образованного торцом недеформированного образца и касательнойк сферической поверхности бойка вточке на линии их контакта, коэффициенту сухого трения. В момент начала бочкообразования осадку прекращают и извлекают образец, торецкоторого имеет центральный плоский(недеформированный) участок и контактировавший с бойком кольцевойсферический участок. Затем в осевойплоскости образца измеряют уголмежду касательной к сферическомуучастку торца осаженного образца иплоскостью, перпендикулярной егооси, в точке на линии пересеченияупомянутых участков торца образца.Тангенс этого угла является коэффициентом контактного трения. 4 ил.Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при экспериментальном определении коэффициента контактного трения, значение которого необходимо для исследования и разработки конкретных технологических процессов объемной штамповки,Цель изобретения - уменьшение трудоемкости испытания благодаря использованию всего лишь одной пары бойков для конкретного эксперимента и повышения точности измерений коэффициента трения.Сущность способа состоит в следующем,Бочкообразность заготовки после осадки зависит от контактного трения между поверхностями давящего инструмента и заготовки. Повышение коэффи" циента контактного трения всегда увеличивает бочкообразность, которая является внешним выражением неоднородности деформации при осадке.Таким образом, при деформировании на бойках со сферическими торцами металл Образца будет заполнять сферические поверхности бойков без нарушения исходной цилиндричности до тех пор, пока соблюдается приближенное соотношение где г " касательные напряжения;б - напряжения течения металлаэв данном случае они равнынормальным напряжениям);Е " коэффициент соотношения между б и г, К = 0,58,В общем случае коэффициент тренияопределяют как тангенс угла междунормальной силой и равнодействующей,. который называют углом трения. Сле-.довательно, при деформировании ввогнутых сферических бойках металлобразца будет заполнять сферическиеповерхности бойков без нарушенияисходной цилиндричности образца, пока коэффициент трения не достигнеттакого значения, при котором будетнаблюдаться бочкообраэование, т,е,при соблюдении соотношения б и г,Таким Образом, коэффициент трениябудет характеризоваться максимальнымзаполнением металлом образца сферических поверхностей бойков дл начального момента бочкообраэования. При этом полного заполнения сферической поверхности бойка металломдеформируемого образца до началабочкообразования не может произойти, 5 поскольку в противном случае касательная к сферической поверхностиосаженного образца образует с горизонтальной плоскостью угол 0оФ 10гя О = О, следовательно, коэффициенттрения ш = О, что абсолютно невозможно. Поэтому центральный участокторца образца не будет подвергнутвоздействию деформирующего инструмента, а следовательно, будет четкаяграница между сферическим участкомторца образца, деформировавшимся врезультате контакта с бойком, и плоским центральным участком, не имевшимконтакта с бойком.Соотношение радиуса сферическойповерхности бойков и радиуса образцавыбрано из условия равенства тангенса угла, образованного торцом25 недеформированного образца, и касательной, проведенной к сферическойповерхности бойка в точке на линииконтакта образца и бойка, коэффициенту сухого трения, который равен30 примерно 0,57, что соответствуеттангенсу угла 30 . Иэ этого следует,очто радиус сферы бойка должен в2 раза превышать радиус образца,так как В 1 п 30 = 0,5.-ьНа Фиг. 1 показана схема установки образца в сферических бойках иприборов, контролирующих бочкообразность; на Фиг. 2 - схема осадкиобразца и контроля его бочкообраэ 4 О ности, на фиг. 3 " схема действиясил в процессе осадки Образца; нафиг. 4 " схема осуществления замеракоэфФициента трения по осажденномуобразцу.Способ осуществляется следующимобразом,Цилиндрический образец 1 помещаютна нижний боек 2 и, для центровкиобразца, с двух сторон накладывают50 полушайбы 3, внутренний диаметр которых равен диаметру образца 1, затем опускают верхний боек 4 в соприкосновение с образцом.После подготовки образца к испы 55 танию полушайбы 3 снимают и подВОдят штоки индикаторов 5 и б к образующей образца до касания, как этопоказано на фиг, 1, Причем один изштоков должен быть на половине Вы 1289579соты образца, а второй шток - примерно в 10 мм от торца верхнегобойка,Оба штока должны быть строго перпендикулярны образующей образца. Пос- .ле этого осуществляют осадку образца, в ходе которой происходит заполнение сферических поверхностейверхнего 4 и нижнего 2 бойков. Впервый момент деформирования возможно увеличение диаметра образца без 1 Онарушения исходной цилиндричности.В этом случае оба индикатора 5 и 6будут показывать одинаковые результаты. Когда начинается бочкообразование образца 1, показания индикатора 5 будут больше, чем у индикатора 6 (фиг. 2), Осадку прекращают,когда разница в показаниях двух индикаторов составляет не более 5 Х.После этого верхний боек 4 отводят 20и снимают осажденный образец 1,Торцы образца становятся такими,как показано на фиг, 3. Коэффициенттрения равен тангенсу угла междунормальной составляющей б и равнодействующей К, Из подобия треугольников АВС и АС 0 легко видеть, что этот .угол 3 равен углу р , т,еуглу между касательной, проведенной к точке,принадлежащей линии пересечения плос- ЗОкого центрального и сферическогоучастков торца осаженного образца,и плоскостью торца образца. Следовательно, угол трения будет характеризоваться максимальным заполнением 35сферических поверхностей бойков материалом образца.Измерение коэффициента трения подеформированному образцу осуществляется следующим образом.Образец 1 устанавливают на однуплоскость со штативом 7, на которомразмещены рейка 8 и градусная линейка 9. Рейку 8 укладывают на образец.1 по касательной к линии пересеченияплоского центрального и сферическогокольцевого участков торцовой поверхности осаженного образца и по градусной линейке 9 измеряют угол междурейкой и горизонтальной плоскостью. 50Тангенс этого угла и будет коэффициентом трения. В процессе замера угла ось рейки должна находиться в осевой плоскости образца,55П р и м е р. Определяют коэффициент контактного трения лри горячем иэотермическом деформировании со стеклосмаэкой заготовок иэ титанового сплава ВТЗ - 1 в бойках из жаролроч-.ного никелевого сплава ЖС. Образецразмерами ф 20 х 30 мм осаживают в сферических вогнутых байках с радиусомсферы 20 мм при одинаковой темпераотуре образца и бойков, равной 950 С.На торцы образца предварительно наносят стеклоэмаль типа ЭВТ, В моментначала бочкообраэования осадку прекращают, извлекают образец, охлаждаютего и с помощью приспособления, показанного на фиг. 4, измеряют коэффициент трения, который составляет0,05; Это значение может использоваться при разработке технологии изотермической объемной штамповки лопаток из сплава ВТ,Возможны различные варианты конструкций устройств для замера угланаклона касательной к горизонтали,На практике для замера тангенса угланаклона касательной к горизонталивозможно использование различныхспособов, например, фотографии осевого разреза образца, на которой касательная проводится с высокой точностью путем несложных геометрических построений, и угол замеряетсятранспортиром иэ точки пересечениякасательной к горизонтали, или с помощью металлографического микроскопа при небольших увеличениях (до х10),Предлагаемый способ более производителен по сравнению с известным, так как исключает многократность повторения опытов по определению коэффициента трения. Способ позволяет с достаточно высокой степенью точности (+5 Х) определить коэффициент трения на одной паре бойков при наличии одной контрольной партии образцов, т.е. трудоемкость испытаний весьма невысокая. Кроме того, достоинством способа является простота определения коэффициента трения по тангенсу угла между касательной в осевой плоскости, проведенной к точке, лежащей на линии пересечения плоского и сферического участков торцовой поверхности деформированного образца. Способ определения коэффициента трения в процессе деформироваиия образца в бойках со сферическими поверхностями на торцах наиболее полно, по сравнению с известными способами, моделирует реальные условия объемной штамповки, 1289579поскольку в этом случае происходитзаполнение гравюры, имитирующейгравюру штампа.УФФормула изобретенияСпособ определения коэффициента контактного трения при пластическом деформировании металлов сжатием, включающий осадку цилиндрического образца с отношением высоты к диаметру, равным 1,5,до начала бочкообразования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости испытаний и повышения точности измерений, осадку образцапроводят в вогнутых сферических бойках с радиусом сферы, в 2 разапревышающим радиус образца, а после 5 осадки в осевой плоскости образцаизмеряют угол между касательной ксферическому участку торца осаженного образца и плоскостью, перпендикулярной оси образца, в точке, лежа щей на линии пересечения плоскогоцентрального и сферического кольцевого участков торца осаженного образца, а за коэффициент трения принимают тангенс упомянутого угла.1289579 Составитель А.БыстровТехред И.Кадар Корректор Н.Король едактор И.Сегляник аэ 7846/10 4/ Проектная, 4 роиэводственно-полиграфическое предприятие о Тираж 605НИИПИ Государственногпо делам иэобретений5, Москва, Ж, Раув Подпис комитета С открытий ая наб., д