Techniki Wytwarzania 2

Temat: Nacisk walca na materiał podczas walcowania.

Sprawozdanie wykonali:                                                                                    Sprawdził:

1)    Wstęp:

Celem laboratorium z dnia 8 listopada 2006 było zapoznanie studentów z pomiarem nacisku walca na materiał w procesie walcowania. W tym celu wykorzystano próbkę aluminiową o wymiarach b = 30,00 mm, h0 = 5 mm. Próbkę walcowano przy pomocy walcarki laboratoryjnej (schemat oraz dane w pkt. 2) podłączonej do stanowiska pomiarowego opisanego w punkcie 3.

2)    Walcarka laboratoryjna – schemat

Podczas próby walcowania próbki użyto walcarkę laboratoryjną z walcami stalowymi o średnicy D = 180 mm, maksymalny nacisk walców 400 kN, współczynnik tarcia μ = 0,22; którą przedstawia schemat poniżej:

1 – Silnik walcarki;

2 – Przekładnia zębata przenosząca moment do klatki zębatek;

3 – Klatka zębatek;

4 – Wał przenoszący moment na walce;

5 – Klatka walecownicza o wymiarze D = 180 mm;

6 – Łożysko poprzeczne z czujnikami pomiarowymi.

3)    Stanowisko pomiarowe

Do pomiaru użyto tensometrów podłączonych do walcarki przy pomocy śrub w pozycji nr 6 na schemacie. Wykorzystano tensometry oporowe. Stanowisko pomiarowe składało się także ze skrzynki pomiarowej i komputera z programem Next.View.

Tensometry (4 szt.) rozmieszczono tak jak pokazano na rysunku poniżej:

Po rozmieszczeniu czujników przeprowadzono wzorcowanie (przeprowadził je Prowadzący). Korzystając z charakterystyki liniowej tensometrów ustalono, że:

              Czujnik Lewy (popielaty)                            Czujnik Prawy (czerwony)

              0 [V] odpowiada 0 [kN]                            0 [V] odpowiada 0 [kN]

              1,65 [V] odpowiada 80 [kN]                            1,55 [V] odpowiada 80 [kN]                           

Schemat tensometru oporowego użytego w ćwiczeniu

Przykładowy wykres siły P [kN] w zależności od napięcia [V]

Tensometr oporowy w swoim działaniu wykorzystuje zmianę oporu poprzez zmianę długości drutu pomiarowego. Drut pomiarowy zmienia długość proporcjonalnie do odkształcenia w badanym kierunku próbki, co powoduje, że tensometr oporowy jest pomocny w pomiarze odkształceń. Należy tu nadmienić, iż jeden tensometr może mierzyć odkształcenie w jednym kierunku (w naszym przypadku gniotu). Tensometry połączone był ze skrzynką pomiarową, w której cały układ podłączony był w mostek Wheatstone’a. Dane pomiarowe przekazywane były do komputera wyposażonego w program Next.View. Przy pomocy tego programu otrzymano wartości siły nacisku walców na próbkę w określonym czasie. Aby można było przeprowadzić analizę otrzymanych wyników przyjęto czas próbkowania (skanowania)                        t PR = 0,001 s. W tym miejscu należy nadmienić, iż cały proces nie trwał dłużej niż 0,4 s.

              Wprowadzając czas próbkowania, a także wzorniki czujników w oknie programu otrzymujemy wykres przedstawiający nacisk walców na próbkę w funkcji czasu.

Z wykresu można zaobserwować, iż czujnik lewy wskazał nacisk 60 kN, z kolei czujnik prawy wskazał nacisk 50 kN. Nacisk całkowity walcarki jest sumą nacisków uzyskanych przy pomocy czujników i w wyraża się wzorem

                                          P C = P L + P P

Podstawiając otrzymane wartości  do wzoru otrzymamy, że P C = 60 + 50 = 110 [kN]

Po przepuszczeniu materiału przez walcarkę otrzymano próbkę nr 2 o wymiarach:

h 1 = 3,85 mm , b 1 = 30,45 mm. Znając wymiary początkowe i końcowe możemy wyznaczyć gniot uzyskany podczas laboratorium:

              A wiec : ε = 0,23, a ε% = 23%

Uzyskany w ten sposób wykres można uśrednić: