pobieranie: badanie skrawalności metali
Pobierz dokument pdfPrzeglądaj wersję html pliku:
AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA w Bielsku-Białej Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Ćwiczenie wykonano: dnia:..........................................................
Wykonał:.............................................. Wydział:............................................... Kierunek:.............................................. Rok akadem.:........................................ Semestr:................................................ Ćwiczenie zaliczono: dnia:......................... ocena:..................
LABORATORIUM OBRÓBKI SKRAWANIEM
Temat:
BADANIE SKRAWALNOŚCI METALI
1) Cel ćwiczenia Praktyczne zapoznanie studentów z wybranymi metodami pomiaru skrawalności metali oraz porównanie poszczególnych metod. 2) Wymagane wiadomości a) Co to jest skrawalność, według jakich kryteriów się ją określa, b) Ogólna klasyfikacja metod: − metody klasyczne, − metody przyspieszone, − metody pośrednie, c) Wybrane metody: − metoda energetyczna, − metoda powiercania, − metoda termiczna. 3) Literatura [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Affanasowicz Z.: „Ćwiczenia laboratoryjne z obróbki skrawaniem”. Gliwice 1981. Latour A.: „Skrawalność metali i metody jej określania”. WNT, Warszawa. Grzesik W.: „Podstawy skrawania materiałów metalowych”. Jemielniak K.: „ Obróbka skrawaniem”. Poradnik Inżyniera: „Obróbka skrawaniem”, Tom I i II. Instrukcja do ćwiczenia. Notatki z wykładów.
4) Wiadomości wstępne Skrawalność metali określa się doświadczalnie względem ustalonego jednego lub kilku wskaźników, a więc np. z punktu widzenia trwałości ostrza lub prędkości godzinowej, z punktu widzenia chropowatości powierzchni i własności warstwy wierzchniej, ze względu na wielkość oporów skrawania i inne. Ilość metod służących do badania skrawalności jest znaczna, przy czym opierają się one na różnorodnych zasadach. Badania skrawalności względem jej głównych wskaźników, a więc okresu trwałości ostrza lub prędkości godzinowej „V(60)” można podzielić na trzy grupy metod, a mianowicie: Metody klasyczne - tj. takie, które opierają się na wiernym odtwarzaniu w czasie prób warunków występujących rzeczywistym procesie w produkcyjnym. Metody te należą do najbardziej dokładnych, ale są długotrwałe i przez to nieekonomiczne. Metody przyspieszone - które pozwalają na określenie skrawalności w znacznie krótszym czasie i przy mniejszym zużyciu materiału badanego i narzędzi, z uwagi jednak, że próby odbywają się w zaostrzonych warunkach, nie stosowanych w warunkach produkcyjnych, więc dokładność tych metod jest mniejsza. Metody pośrednie - służą do określenia wskaźnika skrawalności bez potrzeby przeprowadzania długotrwałych lub przyspieszonych prób skrawania, opierają się one na badaniu niektórych własności fizycznych i mechanicznych mających określony związek ze skrawalnością danego materiału. Sposób ten jest najbardziej dogodny dla praktyki warsztatowej. 5) Klasyfikacja metod badania trwałości ostrza a) Klasyczna, − metoda toczenia wzdłużnego, − metoda intensywności zużycia ostrza, b) Przyspieszona bezpośrednia, − metoda promieniowego toczenia: jednoprzejściowa, wieloprzejściowa, − metoda wcinania poprzecznego, − metoda toczenia wzdłużnego z wzrastająca prędkością skrawania, c) Przyspieszona pośrednia, − metody pomiaru temperatury skrawania - pośrednie: barw nalotowych, termokolorów, badania wpływu temperatury na strukturę i twardość, kalorymetryczna, − metody pomiaru temperatury skrawania - bezpośrednie (termoelektryczne): obcego termoelementu, półobcego termoelementu, dwunarzędziowa, − metoda radiacyjna, d) Pośrednie, − metoda badania ścieralności, − metoda izotopów promieniotwórczych.
6) Przebieg ćwiczenia Metody na podstawie których zostanie wyznaczona skrawalność materiału to: • metoda powiercania, • metoda badania skrawalności za pomocą wahadła, • metoda termiczna. a) Badanie oporów skrawania ze stałą siłą nacisku na narzędzie (próba: wiercenia, powiercania, przecinania na pile).
Rys. 1. Metoda powiercania Metoda ta polega na tym, że narzędzie wykonujące ruch roboczy o określonej prędkości skrawania jest dociskane ze stałą siłą do badanego materiału obrabianego. Wskaźnikiem skrawalności jest w tym przypadku czas potrzebny na przebycie przez narzędzie określonej drogi. Przy próbie wiercenia obracające się wiertło dociskane jest stałą siłą osiową, pod wpływem której zagłębia się w badanym materiale, przy czym zależność głębokości wywierconego otworu L od czasu t jest rejestrowana w postaci wykresu L=F(t). Można z niego odczytać chwilową prędkość zagłębiania się wiertła rysując styczną do wykresu w danym punkcie i odczytując jaki jest jej kąt nachylenia (określenie pochodnej). Im jest on większy, tym mniejszy opór stawia materiał. W analogiczny sposób można określić średnią prędkość łącząc ze sobą tym razem punkt początkowy i końcowy wykresu. b) Badanie skrawalności za pomocą wahadła (metoda energetyczna).
Rys. 2. Metoda energetyczna
Na końcu wahadła umieszczona jest oprawka z nożem. Wahadło odchyla się o określony kąt, po zwolnieniu blokady nóż zdejmuje z próbki wiór kosztem posiadanej energii kinetycznej i odchyla się o kąt zmniejszony w wyniku wykonania pracy skrawania. Wielkość pracy skrawania dla prób przeprowadzonych w identycznych warunkach służy do oceny skrawalności. c) Badanie skrawalności metali metodą pomiaru temperatury skrawania. Wskaźnikiem służącym do oceny skrawalności metali, który może być określony na podstawie pomiaru temperatury skrawania jest prędkość skrawania wywołująca określoną wartość temperatury skrawania. Im wyższa będzie ta prędkość dla danej temperatury, tym lepsza będzie skrawalność materiału. • Metoda dwunarzędziowa.
Rys. 3. Metoda dwunarzędziowa Metoda ta polega na pomiarze siły termoelektrycznej występującej podczas jednoczesnego skrawania materiału dwoma narzędziami. Dla toczenia (rys. 3) stosuje się dwa noże o jednakowej geometrii, wykonane z różnych materiałów dających w zestawieniu możliwie dużą siłę termoelektryczną. Noże te zamocowane są w imaku nożowym i izolowane względem siebie. Skrawanie odbywa się jednocześnie dwoma nożami z jednakową prędkością skrawania, posuwem i głębokością. Obwód termoelektryczny stanowi tu nóż Amateriał skrawany-nóż B oraz miliwoltomierz włączony pomiędzy trzonki noży w punktach stanowiących zimne końce termoelementu. Dla ustalenia rzeczywistych temperatur niezbędny jest (podobnie jak w metodzie jednonarzędziowej) wykres wzorcowania przedstawiający zależność T=f(U). Geometria ostrza noża:
κ = 60o κ ' = 30o γ o = 3o α o = 9o α o ' = 5o λ = 4o
Temperaturę skrawania odczytać można z krzywej wzorcowania przedstawionej na rysunku 4.
Rys. 4. Krzywa wzorcowania dla metody dwunarzędziowej T = 38,01 ⋅ U + 19,86 Na podstawie wyników pomiarów zawartych w arkuszu pomiarowym wykonać: • wykres zależności drogi od czasu, • na podstawie wykresu wyznaczyć średnią prędkość zagłębiania się wiertła w materiale, • określić, który materiał ma najlepszą skrawalność, • porównać ze sobą poszczególne metody pomiaru skrawalności. 7) Arkusz pomiarowy Tablica 1. Metoda energetyczna Pomiar l 2 3 4 5 6 7 Materiał ............................. ............................. .............................. ...............................
Tablica 2. Metoda powiercania Materiał..................................... Materiał..................................... Materiał.................................. Czas t Droga L Czas t Droga L Czas t Droga L
Tablica 3. Metodą termiczna f.....................[mm/obr] ap.....................[mm] n.....................[obr/min]
vc..................... [m/s]
Materiał..................................... Materiał..................................... Materiał..................................... Temp. z Wskazanie Temp. z Wskazanie Temp. z Wskazanie wykresu miernika wykresu miernika wykresu miernika [°C] [mV] [°C] [mV] [°C] [mV] ......................... ......................... ......................... ......................... ........................ ........................ f.....................[mm/obr]
ap.....................[mm] n.....................[obr/min] vc..................... [m/s]
Temp. z Wskazanie Temp. z Wskazanie Temp. z Wskazanie wykresu miernika wykresu miernika wykresu miernika [°C] [mV] [°C] [mV] [°C] [mV] ......................... ......................... ......................... ......................... ........................ ........................
badanie skrawalności metali
AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA w Bielsku-Białej Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Ćwiczenie wykonano: dnia:..........................................................
Wykonał:.............................................. Wydział:............................................... Kierunek:.............................................. Rok akadem.:........................................ Semestr:................................................ Ćwiczenie zaliczono: dnia:......................... ocena:..................
LABORATORIUM OBRÓBKI SKRAWANIEM
Temat:
BADANIE SKRAWALNOŚCI METALI
1) Cel ćwiczenia Praktyczne zapoznanie studentów z wybranymi metodami pomiaru skrawalności metali oraz porównanie poszczególnych metod. 2) Wymagane wiadomości a) Co to jest skrawalność, według jakich kryteriów się ją określa, b) Ogólna klasyfikacja metod: − metody klasyczne, − metody przyspieszone, − metody pośrednie, c) Wybrane metody: − metoda energetyczna, − metoda powiercania, − metoda termiczna. 3) Literatura [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Affanasowicz Z.: „Ćwiczenia laboratoryjne z obróbki skrawaniem”. Gliwice 1981. Latour A.: „Skrawalność metali i metody jej określania”. WNT, Warszawa. Grzesik W.: „Podstawy skrawania materiałów metalowych”. Jemielniak K.: „ Obróbka skrawaniem”. Poradnik Inżyniera: „Obróbka skrawaniem”, Tom I i II. Instrukcja do ćwiczenia. Notatki z wykładów.
4) Wiadomości wstępne Skrawalność metali określa się doświadczalnie względem ustalonego jednego lub kilku wskaźników, a więc np. z punktu widzenia trwałości ostrza lub prędkości godzinowej, z punktu widzenia chropowatości powierzchni i własności warstwy wierzchniej, ze względu na wielkość oporów skrawania i inne. Ilość metod służących do badania skrawalności jest znaczna, przy czym opierają się one na różnorodnych zasadach. Badania skrawalności względem jej głównych wskaźników, a więc okresu trwałości ostrza lub prędkości godzinowej „V(60)” można podzielić na trzy grupy metod, a mianowicie: Metody klasyczne - tj. takie, które opierają się na wiernym odtwarzaniu w czasie prób warunków występujących rzeczywistym procesie w produkcyjnym. Metody te należą do najbardziej dokładnych, ale są długotrwałe i przez to nieekonomiczne. Metody przyspieszone - które pozwalają na określenie skrawalności w znacznie krótszym czasie i przy mniejszym zużyciu materiału badanego i narzędzi, z uwagi jednak, że próby odbywają się w zaostrzonych warunkach, nie stosowanych w warunkach produkcyjnych, więc dokładność tych metod jest mniejsza. Metody pośrednie - służą do określenia wskaźnika skrawalności bez potrzeby przeprowadzania długotrwałych lub przyspieszonych prób skrawania, opierają się one na badaniu niektórych własności fizycznych i mechanicznych mających określony związek ze skrawalnością danego materiału. Sposób ten jest najbardziej dogodny dla praktyki warsztatowej. 5) Klasyfikacja metod badania trwałości ostrza a) Klasyczna, − metoda toczenia wzdłużnego, − metoda intensywności zużycia ostrza, b) Przyspieszona bezpośrednia, − metoda promieniowego toczenia: jednoprzejściowa, wieloprzejściowa, − metoda wcinania poprzecznego, − metoda toczenia wzdłużnego z wzrastająca prędkością skrawania, c) Przyspieszona pośrednia, − metody pomiaru temperatury skrawania - pośrednie: barw nalotowych, termokolorów, badania wpływu temperatury na strukturę i twardość, kalorymetryczna, − metody pomiaru temperatury skrawania - bezpośrednie (termoelektryczne): obcego termoelementu, półobcego termoelementu, dwunarzędziowa, − metoda radiacyjna, d) Pośrednie, − metoda badania ścieralności, − metoda izotopów promieniotwórczych.
6) Przebieg ćwiczenia Metody na podstawie których zostanie wyznaczona skrawalność materiału to: • metoda powiercania, • metoda badania skrawalności za pomocą wahadła, • metoda termiczna. a) Badanie oporów skrawania ze stałą siłą nacisku na narzędzie (próba: wiercenia, powiercania, przecinania na pile).
Rys. 1. Metoda powiercania Metoda ta polega na tym, że narzędzie wykonujące ruch roboczy o określonej prędkości skrawania jest dociskane ze stałą siłą do badanego materiału obrabianego. Wskaźnikiem skrawalności jest w tym przypadku czas potrzebny na przebycie przez narzędzie określonej drogi. Przy próbie wiercenia obracające się wiertło dociskane jest stałą siłą osiową, pod wpływem której zagłębia się w badanym materiale, przy czym zależność głębokości wywierconego otworu L od czasu t jest rejestrowana w postaci wykresu L=F(t). Można z niego odczytać chwilową prędkość zagłębiania się wiertła rysując styczną do wykresu w danym punkcie i odczytując jaki jest jej kąt nachylenia (określenie pochodnej). Im jest on większy, tym mniejszy opór stawia materiał. W analogiczny sposób można określić średnią prędkość łącząc ze sobą tym razem punkt początkowy i końcowy wykresu. b) Badanie skrawalności za pomocą wahadła (metoda energetyczna).
Rys. 2. Metoda energetyczna
Na końcu wahadła umieszczona jest oprawka z nożem. Wahadło odchyla się o określony kąt, po zwolnieniu blokady nóż zdejmuje z próbki wiór kosztem posiadanej energii kinetycznej i odchyla się o kąt zmniejszony w wyniku wykonania pracy skrawania. Wielkość pracy skrawania dla prób przeprowadzonych w identycznych warunkach służy do oceny skrawalności. c) Badanie skrawalności metali metodą pomiaru temperatury skrawania. Wskaźnikiem służącym do oceny skrawalności metali, który może być określony na podstawie pomiaru temperatury skrawania jest prędkość skrawania wywołująca określoną wartość temperatury skrawania. Im wyższa będzie ta prędkość dla danej temperatury, tym lepsza będzie skrawalność materiału. • Metoda dwunarzędziowa.
Rys. 3. Metoda dwunarzędziowa Metoda ta polega na pomiarze siły termoelektrycznej występującej podczas jednoczesnego skrawania materiału dwoma narzędziami. Dla toczenia (rys. 3) stosuje się dwa noże o jednakowej geometrii, wykonane z różnych materiałów dających w zestawieniu możliwie dużą siłę termoelektryczną. Noże te zamocowane są w imaku nożowym i izolowane względem siebie. Skrawanie odbywa się jednocześnie dwoma nożami z jednakową prędkością skrawania, posuwem i głębokością. Obwód termoelektryczny stanowi tu nóż Amateriał skrawany-nóż B oraz miliwoltomierz włączony pomiędzy trzonki noży w punktach stanowiących zimne końce termoelementu. Dla ustalenia rzeczywistych temperatur niezbędny jest (podobnie jak w metodzie jednonarzędziowej) wykres wzorcowania przedstawiający zależność T=f(U). Geometria ostrza noża:
κ = 60o κ ' = 30o γ o = 3o α o = 9o α o ' = 5o λ = 4o
Temperaturę skrawania odczytać można z krzywej wzorcowania przedstawionej na rysunku 4.
Rys. 4. Krzywa wzorcowania dla metody dwunarzędziowej T = 38,01 ⋅ U + 19,86 Na podstawie wyników pomiarów zawartych w arkuszu pomiarowym wykonać: • wykres zależności drogi od czasu, • na podstawie wykresu wyznaczyć średnią prędkość zagłębiania się wiertła w materiale, • określić, który materiał ma najlepszą skrawalność, • porównać ze sobą poszczególne metody pomiaru skrawalności. 7) Arkusz pomiarowy Tablica 1. Metoda energetyczna Pomiar l 2 3 4 5 6 7 Materiał ............................. ............................. .............................. ...............................
Tablica 2. Metoda powiercania Materiał..................................... Materiał..................................... Materiał.................................. Czas t Droga L Czas t Droga L Czas t Droga L
Tablica 3. Metodą termiczna f.....................[mm/obr] ap.....................[mm] n.....................[obr/min]
vc..................... [m/s]
Materiał..................................... Materiał..................................... Materiał..................................... Temp. z Wskazanie Temp. z Wskazanie Temp. z Wskazanie wykresu miernika wykresu miernika wykresu miernika [°C] [mV] [°C] [mV] [°C] [mV] ......................... ......................... ......................... ......................... ........................ ........................ f.....................[mm/obr]
ap.....................[mm] n.....................[obr/min] vc..................... [m/s]
Temp. z Wskazanie Temp. z Wskazanie Temp. z Wskazanie wykresu miernika wykresu miernika wykresu miernika [°C] [mV] [°C] [mV] [°C] [mV] ......................... ......................... ......................... ......................... ........................ ........................
