71 Ćwiczenie 5

WYTWARZANIE WYROBÓW METALOWYCH W PROCESIE CIĄGNIENIA

Celem ćwiczenia jest: - praktyczne zapoznanie się z procesem ciągnienia oraz wpływem stopnia

odkształcenia na właściwości wytrzymałościowe i plastyczne ciągnionego materiału.

1. WPROWADZENIE

Ciągnienie jest procesem plastycznej przeróbki metali, przeprowadzanym najczęściej na zimno, w którym odkształcany półwyrób pod wpływem przeciągania go przez otwór narzędzia lub pomiędzy nienapędzanymi walcami, zmienia kształt oraz pole przekroju poprzecznego [3]. Na rys. 1 pokazano schemat ciągnienia drutu okrągłego.

PcPo

72

Rys. 1 Schemat ciągnienia drutu okrągłego, działania sił oraz stany naprężenia i odkształcenia w osi ciągnionego metalu [1]

Podczas przeciągania materiał obciążony jest siłami osiowymi: siłą ciągnienia Pc, a także, jeśli stosowany jest przeciwciąg, siłą przeciwciągu Po, oraz siłami pochodzącymi od nacisku normalnego pN metalu na ciągadło i naprężeń stycznych τ wywołanych tarciem na powierzchni styku.

Siły zewnętrzne obciążające materiał powodują, że w strefie odkształceń położonej w matrycy panuje przestrzenny, trójosiowy stan naprężenia i odkształcenia.

Wyroby otrzymywane w procesie ciągnienia charakteryzują się bardzo gładką powierzchnią żądanymi własnościami mechanicznymi. Ciągnienie stosowane jest głównie do otrzymywania:

• prętów okrągłych i kształtowych o dużych przekrojach, charakteryzujących się wysokimi właściwościami mechanicznymi, dużą dokładnością wymiarów oraz wysoką jakością powierzchni

• prętów kształtowych o małych i bardzo małych przekrojach, • drów cienkich o średnicach mniejszych niż 4 mm • rur o różnych kształtach i przekrojach, • rur cienkościennych o małych i bardzo małych średnicach (średnice poniżej

1mm i grubości ścianki rzędu dziesiętnych części milimetra

Materiał wyjściowy do wyrobu drutu

Materiałem wyjściowym do wyrobu drutu jest walcówka, prasówka lub pręty z odlewu ciągłego oraz pręty kute ze sprasowanych proszków. Najczęściej do wyrobu używa się walcówki, tj. drutu walcowanego o średnicy 5-8 mm. W przypadku niektórych metali nieżelaznych, dających się dobrze przerabiać na gorąco, materiałem wyjściowym jest tzw. prasówka, tj, drut o średnicy 6-8 mm otrzymany sposobem wyciskania współbieżnego na gorąco. Jeśli materiał nie daje się ani walcować na drut, ani wyciskać na gorąco, to materiałem wyjściowym jest tzw. krajka bądź pręty z odlewu ciągłego. Krajkę otrzymuje się w ten sposób, że odlewa się płytkę okrągłą, którą po ujednorodnieniu walcuje się na zimno do grubości 6-8 mm. Po przewalcowaniu tnie się nożycami krążkowymi po spirali, uzyskując krajkę o przekroju prostokątnym lub kwadratowym. Naroża przekroju najczęściej ścina się przeciągając krajkę przez tzw. ostre ciągadło. Otrzymaną w ten sposób krajkę następnie przeciąga się przez normalne ciągadło. Materiałem wyjściowym do produkcji drutów trudno obrabialnych plastycznie na gorąco między innymi ze względu na kruchość na. gorąco, jak np., wolfram, tytan, molibden, są pręty kute z uprzednio sprasowanych proszków tych metali.

Rozwinięcie się metody ciągłego odlewania półfabrykatów spowodowało, że są one bezpośrednio przekazywana w kręgach do ciągarni. Sposoby te stosuje się głównie do metali i stopów metali nieżelaznych.

73

Zasadniczym narzędziem do ciągnienia jest ciągadło. Ciągadła wykonuje się ze

stali narzędziowych, z węglików spiekanych oraz diamentów. Ze względu na budowę, ciągadła dzieli się na [3]:

• ciągadła monolityczne, nazywane także oczkowymi, • ciągadła składane, nazywane segmentowymi, • ciągadła rolkowe

ze względu na liczbę gniotów realizowanych w jednym ciągu: • ciągadła jednostopniowe • ciągadła wielostopniowe

ze względu na wykonywanie ruchy w czasie pracy • stałe • ruchome

ze względu na wspomaganie ciśnienia smaru • ciągadła o smarowaniu hydrostatycznym • ciągadła o smarowaniu hydrodynamicznym.

Na rys. 2 przedstawiono rożne kształty strefy zgniatającej dla ciągadła monolitycznego w zależności od jego przeznaczenia.

a) stożkowa d) sigmoidalna c) łukowa b) wklęsła

Rys. 2 Kształty strefy zgniatanej ciągadeł monolitycznych (oczkowych) [2]

W praktyce ciągarskiej najczęściej stosuje się ciągadła o strefie zgniatania w kształcie stożka do ciągnienia drutu o średnicy większej od 0,5 mm (rys. 2 a). Natomiast do drutów bardzo cienkich o średnicy mniejsze niż 1 mm, ciągnionych z małymi gniotami częściowymi, stosuje się ciągadła ze strefą zgniatającą o kształcie łukowym (rys. 2 c). Pozostałe ciągadła (rys. 2 b i d) stosowane są bardzo rzadko [2].

Na rys. 3 przedstawiono przekrój klasycznego ciągadła oczkowego o stożkowym kształcie strefy roboczej.

74

stożek smarujący

stożek roboczy

część kalibrująca

stożek kalibrujący

a b

Rys. 3. a) profil ciągadła oczkowego z podziałem na strefy, b) Przekrój stożkowego ciągadła oczkowego: 1 – oczko ciągadła, 2 – oprawa stalowa, 3 – zabezpieczenie oczka przed wyrwaniem [3]

W procesie ciągnienia drutu można wyróżnić następujące fazy:

• zaostrzanie drutu, czyli ścienianie jego końca w celu przełożenia go przez ciągadło; • zaciąganie drutu, czyli przeprowadzenie drutu przez urządzenia kierujące go do

ciągadła, przesunięcie drutu przez ciągadło, uchwycenie drutu za ciągadłem łańcuchem ciągarskim i przymocowanie tego łańcucha do bębna nawijającego ciągarki, przeciągnięci kilku metrów drutu, regulując prędkość ciągnienia, naciąg i przeciwciąg, odczepienie łańcucha ciągarskiego i przymocowanie drutu bezpośrednio do bębna ciągarki;

• przeciąganie drutu poprzez uruchomienie ciągarki i ustawienie jej pracę automatyczną;

• łączenie kręgów drutu, polegające na zgrzewaniu końca drutu kręgu kończącego się z początkiem drutu kręgu następnego i na usunięciu nadmiaru materiału z miejsca zgrzewania, tzw. rąbka oraz warstewki tlenków.

Zaostrzanie i zaostrzarka

Końcówka walcówki lub drutu przeznaczonego do przerobu musi mieć średnicę mniejszą niż średnica (Dk) ciągadła. • do prętów i rur oraz drutów grubych φ > 10mm – stosowana jest metoda

wyciskania hydraulicznego do ciągadła • w przypadku drutów o φ < 10mm – stosuje się zaostrzanie przez walcowanie, służą

do tego urządzenia zwane zaostrzarkami walcowymi (w ćwiczeniu zastosowana będzie jedna z najczęściej stosowanych zaostrzarek walcowych do drutu)

75 • zaostrzanie drutów cieńszych niż 1mm - odbywa się przez rozciąganie na zimno

i gorąco • do zaostrzania cienkich, bardzo twardych drutów, oraz drutów profilowanych

o skomplikowanym przekroju porzecznym – w wyjątkowych sytuacjach, stosuje się chemiczną obróbkę ubytkową (trawienie) Schemat zaostrzarki walcowej do drutu pokazano na rys. 4. Zaostrzanie materiału

odbywa się między dwoma profilowymi walcami 1, które wykonują ciągły ruch obrotowy o przeciwnym kierunku w ten sposób, że włożony między walce drut do wykroju luzującego jest wypychany z powrotem przez wykrój zgniatający. Podczas jednego cyklu zgniatania, tj. włożenie drutu do wykroju luzującego i wypchnięcie go przez wykrój zgniatający następuje ścienienie drutu oraz utworzenie się podłużnej wypływki (rąbka). Aby otrzymać ścieniony koniec o przekroju kołowym, należy po każdym cyklu zgniatania drut obracać o kąt około 90o. Zaostrzanie przeprowadza się odcinkami o długości w granicach do150 mm. Długość zaostrzonego końca powinna wynosić od 20 do 300 mm, w zależności od średnicy lub wymiarów przekroju poprzecznego. W celu zaostrzenia drutu należy ścienianie przeprowadzić w kilku wykrojach rozpoczynając od wykroju największego.

d)

c)

1

2 3

b) a)

43

5

1

Rys. 4. Schemat zaostrzarki walcowej: a) walce o zmiennym przekroju wykrojów, b) schemat zaostrzarki;

1 – walce, 2 – drut, 3 – przekładnia zębata, 4 – przekładnia pasowa, 5 – silnik, c) widok zaostrzarki używanej w laboratorium, d) profile walcowe

Ciągarka i zaciąganie

Ciągarki można podzielić na dwie zasadnicze grupy: • Ciągarki ławowe

- przeznaczone do ciągnienia prostych odcinków prętów, kształtowników i rur o długościach dochodzących do kilkudziesięciu metrów. Ciągarki ławowe można podzielić w zależności od sposobu przyłożenia siły ciągnienia na: łańcuchowe, linowe, zębatkowe lub hydrauliczne.

76

• Ciągarki bębnowe - przeznaczone do ciągnienia w kręgach drutów oraz rur o małych wymiarach przekrojów porzecznych i o praktycznie dowolnych długościach. Dla drutów o średnicy < 6mm, stosuje się ciągarki wielostopniowe tzw. wielociągi, w których drut ciągniony jest przez kilka lub kilkanaście ciągadeł jednocześnie.

Rys. 5 Linia do ciągnienia z wielociągiem do produkcji drutów spawalniczych; 1- rozwijadło,

2- usuwanie zgorzeliny, 3- nakładanie smaru, 4- ciągarka wstępna, 5- wielociąg prostoliniowy bez magazynowania, 6-szpulownica [3]

Na rys. 5 widoczny jest schemat linii do ciągnienia drutów złożonej z różnych typów maszyn ciągarskich, natomiast na rys. 6 przedstawiono widok i schemat stosowanej w ćwiczeniu ciągarki bębnowej do drutu średniej grubości najczęściej pracującej w układzie liniowym.

b

a 7

4

Rys. 6. Ciągarka bębnowa UDZSA, a – zdjęcie, b - schemat: 1 - przeciągany drut, 2 - tuleja prowadząca drut, 3 - ciągadło, 4- skrzynka ciągarska, 5 - smar, 6- łańcuch ciągarski, 7 - bęben nawijający,

8 - przekładnia zębata, 9 - skrzynka prędkości ciągnienia, 10 - przekładnia pasowa bezstopniowa, 11- silnik elektryczny napędu ciągarki, 12 - dźwignia zmiany prędkości ciągnienia, 13 - pokrętło

przekładni bezstopniowej, 14 - mechanizm odwijający drut z bębna nawijającego, 15 - rolka, 16- kolumna,

77

Przeciągany drut 1, przełożony ścienionym końcem przez tuleję prowadzącą 2 i ciągadło 3 umieszczone w skrzynce ciągarskiej 4, w której znajduje się smar 5, uchwycony jest szczękami specjalnego łańcucha ciągarskiego 6, który za pomocą haka łączy ciągniony drut 1 z bębnem nawijającym 7. Bęben ten uzyskuje napęd poprzez stożkowe koła zębate 8, skrzynię prędkości 9, bezstopniową przekładnię pasową 10, z silnika elektrycznego 11. Uruchomienie ciągarki do pracy ciągłej odbywa się za pomocą wyłączników przyciskowych (żółty – uruchomienie, czerwony – wyłączenie). Do pracy chwilowej w celu zaciągnięcia drutu używa się wyłącznika nożnego, napędzającego ciągarkę tak długo, jak długo pozostaje przyciśnięty. Dźwignia 12 służy do zgrubnego nastawienia prędkości ciągnienia w zależności od rodzaju, wymiarów i trwałości przeciąganego materiału. Pokrętło 13 jest przeznaczone do dokładnego dobrania prędkości ciągnienia, poprzez nastawienie przekładni bezstopniowej 10, co jest szczególnie ważne, gdy ciągarka pracuje w układzie liniowym. Ciągła zmiana prędkości za pomocą przekładni bezstopniowej jest możliwa w całym przedziale między wszystkimi prędkościami przekładni stopniowej.

Zaciąganie drutu odbywa się następującej kolejności:

a) zaostrzony drut przełożyć przez tulejkę prowadzącą, osadzoną w skrzynce ciągarskiej 4,

b) przez podtrzymywane ciągadło 3 przełożyć zaostrzony koniec drutu 1, a następnie opierając ciągadło o tylną ściankę skrzyni ciągarskiej 4, przełożyć koniec drutu za skrzynkę,

c) podtrzymując ciągadło 3 z przełożonym drutem 1, założyć hak łańcucha ciągarskiego 6 do wybrań w bębnie ciągarki 7, a następnie wystający zaostrzony koniec drutu ze skrzynki ciągarskiej uchwycić szczękami łańcucha ciągarskiego 6,

d) ustalić prędkość ciągnienia za pomocą dźwigni 14 i pokrętła 15, e) podtrzymując, za pomocą kleszczy, w skrzynce ciągarskiej ciągadło 3 za

powierzchnię walcową i przyciskając wyłącznik nożny, zaciągnąć drut. W przypadku przygotowania ciągarki do pracy ciągłej, czynność wymienioną w

punkcie (e) przerywa się po przeciągnięciu kilkunastu zwojów drutów na bębnie, następnie zwalnia się szczęki łańcucha 6 i wyjmuje z nich koniec drutu, poczym wyjmuje się hak łańcucha z otworu bębna ciągarki i odkłada łańcuch. Koniec przyciągniętego drutu zaczepia się na bębnie 7 lub przekłada przez mechanizm odwijający 14, rolkę 16 oraz tarczę kierującą w skrzynce następnej ciągarki. W dalszej kolejności należy zaciągnąć drut do następnej ciągarki.

78 Zgrzewarki

Schemat

Końcówki

W praktyce wymaga się by proces ciągnienia był ciągły, nieprzerywany postojami, także z powodu zaciągania nowego kręgu walcówki lub drutu. Stosowanie zgrzewania eliminuje czynności związane z ponownym zaciąganiem walcówki lub drutów. Do zgrzewania stosuje się zgrzewanie doczołowe. Polega ono na ich nagrzaniu i szybkim dociśnięciu odpowiednią siłą, tak aby uzyskać mocne i jednolite połączenia. Do procesu zgrzewania wykorzystuje się zgrzewarki, której schemat przedstawiony jest na rys. 7

Rys. 7 Schemat zgrzewarki zwarciowej: 1- podstawa zgrzewarki, 2- końcówki drutu, 3- uchwyty

mimośrodowe, 4,5,6- uchwyty dociskowe, 7- transformator, 8- czołowe powierzchnie stykowe drutu, 9- drut po zgrzaniu, 10- zgrubienia po zgrzaniu [3]

Skrzynki smarownicze i sposoby mocowania ciągadeł

Na rys. 8 przedstawiono przekrój podłużny skrzynki smarowniczej.

Rys. 8 Przekrój podłużny skrzynki smarowniczej: 1- ciągadło, 2- pojemnik na smar, 3- komora

chłodzenia, 4- śruba dociskowa, 5- uchwyt mocujący, 6- uszczelki, 7- korpus ciągarki

Skrzynka smarownicza umocowana jest na korpusie ciągarki. Składa się z dwóch komór, w jednej znajduje się smar ciągarski, w drugiej umocowane ciągadło.

W praktyce znane są trzy metody mocowania ciągadeł: • na sztywno

- mocowanie na sztywno umożliwia intensywne chłodzenie ciągadła. Stosuje się je w skrzynkach smarowniczych ciągarek i wielociągów pracujących na smarach suchych i półpłynnych z dużymi prędkościami ciągnienia

3

1

2

1- ciągadło, 2- uszczelki, 3- śruba dociskowa

79

• samocentrujące - Mocowanie ciągadeł w oprawie w formie czaszy kulistej gwarantuje samoczynne ustawienie się ciągadła w osi ciągnienia. Stosuje się najczęściej w ciężkich ciągarkach jednobębnowych, pracujących na smarach płynnych z małymi prędkościami ciągnienia.

21

3

1- ciągadło, 2- oprawa w kształcie czaszy 3- korpus ciągarki

• w luźnej oprawie 1 2

3

- mocowanie ciągadeł w luźnej oprawie gwarantuje osiowe ciągnienie, o ile czołowa ścianka oprawy, na której oparte jest ciągadło, jest prostopadła do osi ciągnionego druty. Taki sposób mocowania stosowany jest głównie na makrociągach. 1- ciągadło, 2- komora chłodzenia, 3- wypływ emulsji

Smary ciągarskie

Środki smarujące stosowane do otrzymywania smarów ciągarskich, w zależności od stanu skupienia w warunkach normalnych, dzieli się na:

• stałe (suche), • półpłynne, • płynne,

ze względu na skład chemiczny środki dzieli się na: • mydła na bazie olejów roślinnych, tłuszczów zwierzęcych lub roślinnych, • węglowodory twarde (parafina), • oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce, • oleje mineralne,

W przypadku ciągnienia rur stosuje się w praktyce kilka podstawowych metod:

• ciągnienie swobodne - jest stosowane gównie w celu zmniejszenia średnicy rury. Występuje z reguły nieznaczna zmiana grubości ścianki rury zależna od stosunku grubości ścianki do średnicy wewnętrznej. Dla rur cienkościennych (g/D<0,2) następuje pogrubienie ścianki rury. Dla rur grubościennych (g/D>0,2) następuje pocienienie. Maksymalne wartości redukcji przekroju wynoszą dla rur stalowych ε = 30÷35%.

80

• ciągnienie na trzpieniu stałym - polega na przeciąganiu rury pomiędzy nieruchomym ciągadłem i nieruchomym trzpieniem o krótkiej części roboczej zamocowanej do ciągarki. W porównaniu z poprzednią, metoda ta umożliwia wytwarzanie rur o znacznie wyższej dokładności wymiarów oraz lepszej jakości powierzchni, ale o ograniczonej długości i średnicy. Metoda ta pozwala na uzyskanie redukcji przekroju ε = 30÷35%.

• ciągnienie na trzpieniu ruchomym - polega na przeciąganiu rury przez nieruchome ciągadło na ruchomym trzpieniu przesuwającym się wraz z rurą. Długość trzpienia musi odpowiadać końcowej długości wytwarzanej rury. Siły tarcia występujące pomiędzy wewnętrzną powierzchnią rury a trzpieniem skierowane są zgodnie z kierunkiem przeciągania, co ułatwia przebieg procesu zmniejszając naprężenia rozciągające w odkształcanym metalu. Dzięki temu maksymalna redukcja przekroju wynosi ε = 40÷45%.Wadą jest konieczność stosowania dodatkowej operacji w postaci np. rozwalcowania, w celu wyjęcia trzpienia

• ciągnienie na trzpieniu swobodnym - jest to ciągnienie rury pomiędzy nieruchomym ciągadłem i ruchomym, nie utwierdzonym, krótkim trzpieniem. Trzpień dzięki odpowiedniej geometrii utrzymuje się samorzutnie w pozycji zapewniającej prawidłowy przebieg procesu. Metoda ta umożliwia zmianę średnicy zewnętrznej i grubości ścianki rury nie ograniczając praktycznie jej długości. Maksymalna redukcja przekroju wynosi ε = 30÷35%.

2. WYZNACZANIE DOPUSZCZALNEGO I MAKSYMALNEGO ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO PRZEKROJU W JEDNYM CIĄGU

1. Zastosować próbki z wyżarzonego drutu o długości do 1000mm. 2. Znając średnicę próbek dp i przyjmując wzrastające wartości odkształcenia względnego przekroju (np. w tabeli 1), obliczyć średnice ciągadeł, korzystając ze wzoru

zε

81 zpk dd ε−= 1 , (1) gdzie dp - średnica początkowa drutu w pierwszym ciągu, dk - średnica końcowa drutu w pierwszym ciągu odpowiadającej określonemu odkształceniu zε

zε - założone odkształcenie względne. 3. Zastosować ciągadła o średnicach najbliższych obliczonym. 4. Do przeznaczonych ciągadeł obliczyć rzeczywiste wartości odkształcenia względnego przekrojów , posługując się wzorem rzε

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

p

krz d

d1ε (2)

5. Określić dopuszczalną wartość odkształcenia względnego przekroju w jednym ciągu . dopε

W tym celu należy zaostrzyć próbki drutu i przeciągnąć je przez pobrane ciągadła (każdą próbkę, drutu przeciągnąć tylko z jednym stopniem odkształcenia względnego przekroju). Próbę, w której nastąpiło zerwanie próbki oraz próbę poprzedzająca ją, należy powtórzyć trzykrotnie. Za dopuszczalną wartość odkształcenia względnego przekroju w jednym ciągu , można uważać w przybliżeniu wartość odkształcenia

względnego przekroju z próby o największej wartości odkształcenia względnego, w której wszystkie trzy próbki zostały przeciągnięte bez urywania się.

dopε

6. Określić maksymalną wartość odkształcenia względnego przekroju w jednym ciągu . Maksymalną wartość znajduje się między wartościami maxε maxε ε dwóch ostatnich prób, tj. próby, w której próbki dały się przeciągnąć bez zrywania się oraz próby, w której próbki zrywały się. W celu wyznaczenia tej wartości należy podczas każdej próby ciągnienia mierzyć siłę ciągnienia oraz średnicę drutu przeciągniętego , (jeśli pomiar jest niemożliwy, dane należy odczytać z tabeli 1),

następnie należy wyznaczyć naprężenia ciągnienia ze wzoru

cFd

pσ

( )2

4dF

SF ccI

i πσ == (3)

oraz z przeciągniętych próbek drutu wyciąć po trzy próbki o długości ok.300 mm, w celu wyznaczenia w statycznej próbie rozciągania wytrzymałości na rozciąganie ze wzoru.

82

( )24dF

SFR mm

mπ

== (4)

gdzie - wytrzymałość na rozciąganie drutu przeciągniętego mR

mF - maksymalna siła rozciągająca występująca podczas próby rozciągania drutu przeciągniętego podczas statycznej i-tej próbie w pierwszym ciągu. Uzyskane wyniki pomiaru sił ciągnienia oraz wyniki ze statycznej próby rozciągania nanieść na wykres we współrzędnych σ-ε, odmierzając na osi odciętych wartość odkształcenia względnego przekrojuε , a na osi rzędnych naprężenia ciągnienia i wytrzymałość na rozciąganie . Przez naniesione na wymienionym wykresie punkty poprowadzić dwie linie krzywe. Rzut punktu przecięcia się tych krzywych na osi odciętych wyznacza maksymalną wartość odkształcenia względnego w jednym ciągu . Jest to teoretyczna wartość, ponieważ w praktyce podczas ciągnienia nie osiąga się jej, gdyż drut podczas zaciągania urywa się przy znacznie mniejszej wartości odkształcenia względnego przekroju. Spowodowane jest to między innymi tworzeniem się przewężeń, zawalcowań i karbów na drucie w miejscu przejścia części zaostrzonej w niezaostrzoną.

pσ mR

maxε

7. Określić dla poszczególnych prób współczynnik zapasu wytrzymałości materiału, korzystając ze wzoru

p

mRσ

γ = (5)

W produkcji drutu w skali przemysłowej, w celu wyeliminowania przestojów spowodowanych urywaniem się drutu, drut przeciąga się ze znacznie mniejszym stopniem odkształcenia względnego przekroju ε do ,a wartość współczynnika zapasu wytrzymałości materiału przyjmuje się w granicach 1,3-2,5.

maxε

Na wykresie podającym zależność , dodając współrzędną εσ odR mp γ i korzystając z odciętej ε , wykreślić linię obrazującą zależność εγ od . W celu łatwiejszego zrozumienia treści ćwiczenia oraz ułatwienia w przygotowaniu się do przeprowadzenia prób w tabeli 1 oraz na rys. 9 przytoczono wyniki z wyznaczania maksymalnego odkształcenia względnego przekroju w jednym ciągu oraz z wyznaczania współczynnika zapasu wytrzymałości materiału dla mosiądzu M63

83 Tabela 1 Wyniki z wyznaczenia dopuszczalnego i maksymalnego odkształcenia względnego w jednym

ciągu dla mosiądzu M63

Numer próbyWyznaczona wielkość

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Założone odkształcenie względne przekroju (w każdej próbie)

εzIi - 0,06 0,14 0,23 0,26 0,30 0,35 0,38 0,41 0,44 0,48 0,51 0,54 0,57 0,6

Obliczona średnica kalibrująca ciągadeł

dkIi mm 2,89 2,76 2,61 2,56 2,49 2,40 2,34 2,29 2,23 2,15 2,08 2,02 1,95 1,88

Średnica kalibrująca użytych ciągadeł

dkrzIi mm 2,88 2,77 2,61 2,56 2,52 2,40 2,36 2,30 2,24 2,14 2,12 1,99 1,95 1,90

Rzeczywiste odkształcenie względne przekroju

εrzIi - 0,065 0,135 0,230 0,260 0,285 0,350 0,372 0,405 0,435 0,483 0,495 0,535 0,570 0,591

Zmierzona siła ciągnienia

PcIi N 470 480 800 840 1080 1080 1200 1420 1420 1440 1550 1625 1690 1805

Przekrój drutu po

przeciągnięciu AI

i mm2 6,52 6,04 5,35 5,15 4,99 4,52 4,39 4,15 3,93 3,62 3,54 3,10 2,99 2,84 Naprężenie ciągnienia

Naprężenie ciągnienia

σpIi

MN/

m272 79,6 149 163 216,5 239 273 342 361 398 438 525 566 636

Max siła w statycznej

próbie rozciągania

PmIi N 2200 2170 2170 2190 2210 2210 2190 2180 2170 2120 2120 2000 1980 1920

Wytrzymałość na rozciąganie

przeciągniętych próbek Wytrzymałość

na rozciąganie Rm

Ii

MN/

m2330 360 407 425 444 490 500 526 552 587 600 646 662 678

Współczynnik zapasu wytrzymałości materiału

γIi - 4,6 4,52 2,73 2,60 2,05 2,05 1,83 1,54 1,53 1,47 1,37 1,23 1,17 1,06

84 800

700

600

500

400

300

200

100

00,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

Odkształcenie względne przekroju εIi

Wsp

ółcz

ynni

k za

pasu

wyt

rzym

ałoś

ci γ

Nap

ręże

nia

σ p, R

m [M

Pa]

γ

Rm

σp

ε max

ε

0 593

0 63

Rys. 9 Wpływ odkształcenia względnego przekroju w jednym ciągu εIi na naprężenie ciągnienia σp, na

wytrzymałość na rozciąganie drutu po przeciągnięciu Rm oraz na współczynnik zapasu wytrzymałości materiału γ dla mosiądzu M63

85

3. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Cel:

Praktyczne zapoznanie się z procesem ciągnienia oraz określenie wpływu zależności wytrzymałości na rozciąganie od współczynnika wydłużenia.

Przebieg ćwiczenia:

W celu zrealizowania części doświadczalnej ćwiczenia należy: 1. Wykonać pomiar średnicy drutu (do) wykonanego ze stopu miedzi, następnie

przeciągnięcie go na ciągarce bębnowej nadając mu coraz większe wydłużenie stosując odpowiednie oczka ciągarskie (średnicę kalibrująca ciągadeł obliczyć na podstawie danych z tab. 1)

2. Po przeciągnieniu, należy mierzyć średnicę drutu (dk) następnie obliczyć współczynnik wydłużenia (λ)

3. Otrzymane druty zerwać na maszynie wytrzymałościowej odczytując maksymalną siłę rozciągania (Pmax)

4. Następnie obliczyć wytrzymałość na rozciąganie (Rm). 5. Otrzymane Rm podzielić przez współczynnik bezpieczeństwa (γ) np.: 1,2. 6. Otrzymane wartość wprowadzić do tab. 2.

Tabela 2. Wzór tabeli

Lp. Dk [mm] ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

kdd0λ Pmax

[kN]

Rm

[MPa]

][MPaRm

γA

[mm2]

MRγ

86 7. Zbudować wykres przedstawiający zależność wytrzymałości na rozciąganie od współczynnika wydłużenia, korzystając z wartości zamieszczonych w tab. 2

Rm

[MPa

]

Współczynnik wydłużenia λ Rys. 10 Przykład zależności wytrzymałości na rozciąganie od współczynnika wydłużenia

8. Sprawozdanie W sprawozdaniu należy zamieścić: • Opis przebiegu ćwiczenia • Wyniki wprowadzone do tabeli 2 • Wykres przedstawiający zależność wytrzymałości na rozciąganie

od współczynnika wydłużenia • Wnioski i spostrzeżenia.

LITERATURA

[1]. Morawiecki M., Sadok L., Wosiek E.:Przeróbka plastyczna. Podstawy teoretyczne. Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice 1986

[2]. Grochowski E., Grosman F., Oskędra K.: Maszyny ciągarskie. Katowice, Śląsk 1976.

[3]. Łuksza J., Skołyszewski A., Witek F., Zachariasz., W.: Druty ze stali i stopów specjalnych. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006.