Воронцов Теория штамповки выдавливанием (Воронцов А.Л. - Теория штамповки выдавливанием), страница 3

1.1. Что же обеспечивает удовлетворительную сходнмость с экспериментальными данными лпжуральных значений, получаемых по столь разным формулам? Здесь есть несколько субъективных причин. Дело в том, что для экспериментов обычно используют холодное выдавливание, теоретическая удельная сила которого в общем виде определяется формулой ду=а,(гч) д, где о, — напряжение текучести выдавливаемого материала, зависящее от накопленной деформации е;, а д — относительная удельная деформирующая сила. Поскольку в работах других исследователей теоретическая сила д при отсутствии эффекта дна не зависит от величины рабочего хода, то это позволяет выбрать для сравнения любую точку экспериментальной диаграммы изменения силы по ходу выдавливания. Как правило, эта диаграмма является переменной, что обусловлено упрочнением деформируемого материала и ростом трения в процессе выдавливания.

Естественно, что авторы, получившие заниженную величину д, берут для сравнения начальные точки опытной диаграммы, в которых сила выдавливания меньше, в то время как авторы, получившие завышенную величину — конечные точки. Далее, поскольку в других работах отсутствует достаточно строгое определение величины накопленной деформации е; в зависимости от рабочего хода, а используются условные показатели, основанные на соотношении начальных и конечных площадей поперечного сечения заготовки, то это позволяет авторам этих работ, в зависимости от отклонения величины д от желаемой, рекомендовать использование для расчетов «начального», «конечного» или же «среднего» значений о,, причем последнее при необходимости истолковывается то как среднее арифметическое, то как среднее геометрическое.

Между тем в соответствующих разделах книги бу- 14 дет показано, что ни одно из этих понятий в их традиционном употреблении не соответствует физике процесса выдавливания. Наконец, для расчетов часто используют не реальные кривые упрочнения, а их аппроксимации, выполненные по условным рекомендациям, искажающим результат в ту или иную подходящую сторону (см.

раздел 3.1). Существует также весьма распространенное мнение, что не стоит слишком тщательно и строго выводить формулы для определения относительной удельной силы л, поскольку якобы вся точность будет сведена на нет известной погрешностью экспериментального определения напряжения текучести о, . С таким подходом нельзя согласиться, так как, во-первых, он резко снижает стремление студентов и молодых специалистов к углубленному изучению теории обработки давлением„ а, во-вторых, многочисленные исследования автора показывают, что вклад в общую погрешность определения величины удельной силы холодного выдавливания д погрешностей в определении величин а,, гч и д равнозначен.

Поэтому не следует добавлять к одной погрешности другую, не менее существенную, так как это часто является причиной полной непригодности результатов расчетов для практики. В настоящей книге автор излагает достаточно строгие методы определения всех трех компонентов д с учетом нестационарности процессов выдавливания. Иными словами, предлагаемые вниманию читателя формулы позволяют найти значение удельной силы выдавливания для любой конкретной величины рабочего хода пуансона, то есть теоретически построить диаграмму изменения данной силы по ходу выдавливания с упрочнением. Это, соответственно, обязывало автора при выводе формул обеспечить достаточную для практики сходимость не в какой-либо «удобной» точке экспериментальной диаграммы, а на всем ее протяжении.

В этом и заключается принципиальное отличие рассматриваемых формул книги от опубликованных ранее другими исследователями. В заключение отметим, что названия «выдавливание, за- 15 крытая прошивка, прессование, экструзия» в книге объединены единым термином «выдавливание», поскольку название само по себе никак не влияет на рассматриваемые вопросы. Предпочтение тех или иных исследователей, отдаваемое определенному термину, как правило, обусловлено традициями соответствующих научных школ и организаций, где данные исследователи работают.

Упорное стремление отдельных ученых разделять перечисленные понятия противоречит одинаковой физической сущности рассматриваемых процессов и наносит науке определенный вред, поскольку обуславливает известный сепаратизм, при котором специалисты по «прессованию» и «выдавливанию» зачастую не считают возможным и нужным использовать научные достижения друг друга.

Автор надеется, что разработанная общая теория штамповки выдавливанием будет способствовать дальнейшему совершенствованию этой технологической операции, а также позволит уменьшить необходимость принятия необоснованных интуитивных решений, зачастую приводящих к ошибкам в выборе штамповочных переходов, прессового оборудования, и в обеспечении прочности штамцового инструмента для выдавливания. Созданные теоретические методы могут быть также с успехом использованы и для анализа любых других операций обработки металлов давлением. Автор выражает искреннюю глубокую благодарность члену-корреспонденту РАН, д.т.н., профессору А.

М. Дмитриеву за ценные указания, сделанные при рецензировании книги, а также за предоставление многочисленных данных своих экспериментальных исследований выдавливания для сопоставления с нашими теоретическими результатами. Следует также отметить, что целый ряд наших теоретических решений выполнен по инициативе и при содействии А. М.

Дмитриева, указавшего на необходимость теоретического описания и объяснения установленных им экспериментальных закономерностей специальных процессов выдавливания (разделы 6,6, 9.2-9.5). 1б ВВЕДЕНИЕ Подавляющее большинство технологических процессов объемной штамповки можно представить в виде совокупности операций осадки (высадки) исходной заготовки и ее выдавливания. Выдавливанием называется операция, при которой материал заготовки вытекает в один или несколько каналов, геометрия которых не зависит от величины рабочего хода (рис. В.1). Рис. В.1. Примеры операций выдавливания Для того чтобы лучше понять принципиальную разницу между выдавливанием и осадкой или высадкой, рассмотрим поясняющие рис.

В.2 и В.З. Например, при вьщавливании коническим пуансоном (рис. В.2а) входной и выходной зазоры Л~ и Лз конической части канала истечения при увеличении рабочего хода не изменяются. А при осадке предварительно отформованной сходной заготовки (рис. В.2б) аналогичные величины будут непрерывно меняться. Точно так же при радиальном выдавливании геометрические параметры канала истечения по ходу выдавливания меняться не будут (рис. В.За), а при высадке те же параметры будут зависеть от величины рабочего хода (рис. В.Зб).

17 Рис. В.2. Сопоставление геометрических параметров выдавливания н осадки Рис. В.З. Сопоставление геометрических параметров радиального выдавливания н высадки В классической теории пластичности и сопротивлении материалов используются термины «свободное кручение» и «стесненное кручение». Первый термин обозначает кручение, при котором естественная деформация концевых сечений тела, называемая депланацией, ничем не ограничена. Второй гсрмин обозначает кручение, при котором на деформацию концевых сечений наложены ограничения, препятствующие естественному искажению этих сечений и заставляющие их принимать ту форму, которая этими ограничениями предопределена (например, оставаться плоскими). Ввиду совпадения физического смысла этих терминов с рассматриваемой проблемой автор считает целесообразным ввести соответствующую терминологию и в теорию процессов выдавливания.

Свободным выдавливанием называется выдавливание, при котором высота очага пластической деформации определяется естественным пластическим течением металла. Очевидно, что свободное выдавливание возможно лишь в том случае, если высота очага пластической деформации й меньше расстояния Н между рабочим торцом пуансона и противоположной ему поверхностью штамповой полости (рис. В.2а, слева). Стеснйнным выдавливанием называется выдавливание, при котором высота очага пластической деформации определяется расстоянием между рабочим торцом пуансона и противоположной ему поверхностью штамповой полости (рис. В.2а, справа).

В изложенных на страницах монографии формулах использованы относительные величины геометрических параметров, отнесйнные к наибольшему радиусу рабочего торца пуансона, что упрощает расчетные выражения и делает более наглядным сопоставление результатов различных расчетов друг с другом. С той же целью используются и относительные выражения для напряжений, удельной силы выдавливания д и максимального давления на стенку матрицы р. Для получения по данным выражениям натуральных значений следует производить умножение на среднее напряжение текучести материала заготовки: д„=о,д, р, =а,р.

!9 Укажем, что удельной силой называется сила, отнесенная к наибольшей площади поперечного сечения рабочей части пуансона. Относительной удельной силой называется удельная сила, отнесенная к среднему напряжению текучести материала заготовки. С целью сокращения слово «относительная» в тексте книги будет опускаться. Например, вместо «относительная удельная сила выдавливания» будет писаться «удельная сила выдавливания», вместо «относительная высота очага пластической деформации» вЂ” «высота очага пластической деформации», вместо «относительный радиус матрицы» — «радиус матрицы» и т.п. В тех случаях, когда необходимо использовать не относительное, а действительное значение параметра, будет использоваться слово «натуральное», например, «натуральное значение удельной силы выдавливания». В книге приведены формулы преимущественно для расчета параметров обратного выдавливания.

Однако для того, чтобы не ограничивать действительную область применения изложенных выражений, автор избегал использования этого слова. Предлагаемые формулы пригодны и для расчета параметров прямого выдавливания, существенным отличием которого от обратного является необходимость проталкивания не- деформированной части заготовки, расположенной между очагом пластической деформации и активным инструментом.