ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ Ι

ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΕΩΣ

ΒΑΘΕΙΑ ΚΟΙΛΑΝΣΗ ΟΡΘΟΓΩΝΙΚΩΝ ΚΥΑΘΙΩΝ

( DEEP DRAWING )

ΕΙΣΑΓΩΓΗ / ΠΕΙΡΑΜΑ

Με μηχανική πρέσα έκκεντρου γίνεται βαθεία κοίλανση για την παραγωγή τετραγωνικών κυαθίων από λεπτούς επίπεδους μεταλλικούς δίσκους κυκλικής διατομής με σκοπό τον προσδιορισμό των απαιτούμενων δυνάμεων για την κοίλανση και των χαρακτηριστικών της διαμόρφωσης, όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Ο μηχανισμός της πρέσας στηρίζεται στο σύστημα: στρόφαλος – διωστήρας – έμβολο.

ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ

• Μηχανική πρέσα έκκεντρου στην οποία το κινούμενο μέρος αποτελεί η μήτρα και σταθερό μέρος το έμβολο.

• Εργαλείο βαθείας κοίλανσης τετραγωνικών κυαθίων με μορφή και διαστάσεις που δίνονται στα σχήματα 1 και 2.

• Δυναμόμετρα για την μέτρηση του φορτίου διαμόρφωσης και της δύναμης συγκράτησης.

• 2 επίπεδοι κυκλικοί δίσκοι αρχικής διαμέτρου Do=121mm. Ένας δίσκος από αλουμίνιο και ένας από ορείχαλκο.

• Τα διαγράμματα πραγματικών τάσεων σ – πραγματικών παραμορφώσεων ε στις διευθύνσεις 00, 450, 900 ως προς τη διεύθυνση έλασης δίνονται στα σχήματα 3,4 και 5 για τα δύο χρησιμοποιούμενα υλικά και για χάλυβα St 13, αντίστοιχα.

• Μικρόμετρο για την μέτρηση του πάχους του ελάσματος πριν και μετά την κατεργασία.

• rM = 7mm rE = 18mm A=73mm H=43mm

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

• Για την μελέτη της ροής του υλικού κατά την κατεργασία χαράσσεται στην επιφάνεια του δοκιμίου με φωτοχημική μέθοδο λεπτό μετρητικό πλέγμα όπως φαίνεται στο Σχήμα 6. Η ακτινική απόσταση δύο διαδοχικών κύκλων είναι 2,5mm.

• Μετρούνται οι αρχικές διαστάσεις του δοκιμίου και του μετρητικού πλέγματος. Ο δίσκος με την βοήθεια δακτυλίου κεντράρεται κατάλληλα και διαμορφώνεται σε τετραγωνικό κυάθιο χωρίς να παραμείνει φλάντζα (Εικ. 1).

• Το κυάθιο απομακρύνεται από τη μήτρα και μετρούνται οι τελικές διαστάσεις του πλέγματος και το πάχος του υλικού σε τρεις διαφορετικές γενέτειρες (Εικ. 2).

• Λαμβάνονται επίσης τα διαγράμματα φορτίου διαμόρφωσης και το φορτίο δύναμης συγκράτησης για κάθε δοκίμιο.

Σχήμα 1 Σχηματική παράσταση βαθείας κοίλανσης

Σχήμα 2 Σχηματική παράσταση γεωμετρίας τετραγωνικού κυαθίου

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

1. Για τις συνθήκες κοίλανσης να υπολογιστεί και να σχολιαστεί ο λόγος κοίλανσης.

2. Mε δεδομένα το κριτήριο διαρροής για ανισότροπα υλικά κατά Hill (εξ. 1) και τη σχέση του συντελεστή ανισοτροπίας με την γωνία α ως προς τη διεύθυνση έλασης (εξ. 2), να χαραχθεί για τον χάλυβα το διάγραμμα μεταβολής του συντελεστή ανισοτροπίας ως προς την διεύθυνση έλασης.

Δίνεται ότι Ro=1,2

12)(2)( 222 =⋅Ν⋅+⋅+Η+⋅⋅⋅−⋅+ ψψψ τσσσσ xxx FHHG (1)

)cossin(]cossin)42([

22

22

aGaFaaHGFNHRa

⋅+⋅⋅⋅−−−+

= (2)

3. Στο Σχ. 1 ορίζονται οι τρεις ζώνες X, Υ, Ζ. Με βάση τις μετρήσεις του πάχους του κοιλανθέντος κυαθίου να χαραχθούν τα διαγράμματα μεταβολής του πάχους κατά μήκος της ακτίνας για κάθε υλικό. Να υπολογιστεί η κατά πάχος παραμόρφωση του υλικού εz = ln (s/so) όπου s το μετρούμενο πάχος και so το αρχικό πάχος και να χαραχθεί το σχετικό διάγραμμα για κάθε υλικό. Παρατηρείστε πού συμβαίνει ελάττωση και πού αύξηση του πάχους και δώστε εξηγήσεις. Για την δεδομένη γεωμετρία εμβόλου και μήτρας πού αναμένετε να εμφανιστεί "λαιμός" και πιθανή θραύση και γιατί;

4. Να υπολογιστεί η εφαπτομενική παραμόρφωση του υλικού εt = ln (r/r΄), όπου r΄ η νέα ακτινική απόσταση του εξεταζόμενου στοιχείου και r η αρχική ακτινική απόσταση του εξεταζόμενου στοιχείου. Να χαραχθούν τα σχετικά διαγράμματα για κάθε γενέτειρα και για κάθε υλικό. Θεωρώντας ισόογκη παραμόρφωση του υλικού να υπολογιστεί η τρίτη παραμόρφωση και να γίνει το διάγραμμα της για κάθε γενέτειρα και για κάθε υλικό.

5. Τι ελαττώματα παρατηρήσατε στα τελικά κυάθια ορείχαλκου και αλουμινίου και τι ελαττώματα παρατηρούνται στο κυάθιο χαλκού της Εικ. 3. Σε ποιους παράγοντες οφείλονται τα ελαττώματα σε κάθε κυάθιο.

6. Να υπολογιστεί θεωρητικά η δύναμη του εμβόλου και να συγκριθεί η τιμή αυτή με την αντίστοιχη πειραματική. Σχολιάστε τις διαφορές.

7. Να περιγραφεί ο μηχανισμός διωστήρα-στροφάλου της μηχανικής πρέσας και να δώσετε βοηθητικά σχήματα όπου χρειάζεται.

8. Να υπολογιστεί και να σχεδιαστεί το βέλτιστο ανάπτυγμα για το τετραγωνικό κυάθιο.

Σχήμα 3 Διάγραμμα τάσεων - παραμορφώσεων σε μονοαξονικό εφελκυσμό αλουμινίου 1050

Σχήμα 4 Διάγραμμα τάσεων – παραμορφώσεων σε μονοαξονικό εφελκυσμό ορείχαλκου 70/30

Σχήμα 5 Διάγραμμα τάσεων – παραμορφώσεων σε μονοαξονικό εφελκυσμό χάλυβα St 13

Σχήμα 6 Πλέγμα για τον πειραματικό προσδιορισμό των παραμορφώσεων

Εικόνα 1 Κυάθιο χαλκού

Εικόνα 2 Κυάθιο χαλκού

Εικόνα 3 Κυάθιο χαλκού

Γενέτειρα νο1 Γενέτειρα νο2

Γενέτειρα νο3

ΘΕΩΡΙΑ ΒΑΘΕΙΑΣ ΚΟΙΛΑΝΣΗΣ ΟΡΘΟΓΩΝΙΚΩΝ ΚΥΑΘΙΩΝ

ΠΑΡΑΔΟΣΗ ΕΡΓΑΣΙΑΣ:

ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΔΟΣΗ:

Η παράδοση των εργασιών θα γίνεται ηλεκτρονικά στη σελίδα «Εργασίες» στο site:

http://mycourses.ntua.gr/

Προθεσμία αποστολής εργασιών: 10/01/2016

Ολόκληρη η εργασία θα πρέπει να είναι αποθηκευμένη σε μορφή pdf (.pdf) και ο τίτλος της εργασίας να έχει τη μορφή (με κεφαλαίους

αγγλικούς χαρακτήρες):

KILANSI-OMADA-EPITHETO-AM

π.χ.

KILANSI-01-GEORGIOU-02112034

ΓΕΝΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟ ΠΑΡΑΔΟΤΕΟ ΑΡΧΕΙΟ:

1. Η εργασία θα αποτελείται μόνο από ένα αρχείο μορφής pdf.

2. Μην αποστείλετε αρχείο excel. Όλοι οι τύποι και οι πίνακες που χρησιμοποιήσατε πρέπει να αναφερθούν μέσα στην εργασία.

3. Στην πρώτη σελίδα να αναγράφεται το ονοματεπώνυμο, ο αριθμός μητρώου και η ομάδα με την οποία πήρατε μετρήσεις.

4. Οι απαντήσεις στα ερωτήματα να διαχωρίζονται με ευκρίνεια μεταξύ τους και να έχουν τίτλους.

5. Τα δεδομένα των μετρήσεων για κάθε ομάδα θα ληφθούν από τη σελίδα «Έγγραφα» στη σελίδα του μαθήματος στο http://mycourses.ntua.gr/

ΠΡΟΣΟΧΗ:

Οι εργασίες είναι ατομικές και θα ελεγχθούν για αντιγραφή.