125517 (Теория и технология холодной листовой штамповки), страница 5

3 – прижим,

4 – заготовка,

5 – матрица.

Способ находит применение при изготовлении крупногабаритных изделий диаметром от 5 до 20 м. Мощность взрыва, направленная в сторону деформирования рассчитывается из условия . Также способ применяется при изготовлении крупногабаритных зеркал для астрономической техники.

• Магнитно-импульсная вытяжка

1 – индуктор,

2 – деталь,

3 – прижим,

4 – заготовка,

5 – матрица.

Принцип работы:

По индуктору проходит переменный ток (разряд конденсатора). В результате вокруг индуктора возникает сильное магнитное поле переменное по величине. Это магнитное поле в свою очередь вызывает токи Фуко в металлической заготовке, которая должна быть электропроводна. Токи Фуко движутся хаотично, эти токи формируют свое магнитное поле. Эти поля взаимодействуют между собой путем отталкивания друг от друга с силой, достаточной для деформирования заготовки.

Недостатки способа:

1. Способ хорош только для электропроводных материалов

2. Требуется индуктор, который по механическим характеристикам не должен деформироваться.

Данный способ применяется для относительно небольших деталей. Также он применяется для плотного соединения двух деталей.

Также можно выделить следующие специальные способы вытяжки.

• Вытяжка с пульсирующим прижимом

1 – пуансон,

2 – прижим,

3 – заготовка,

4 – матрица.

Принцип работы:

При вытяжке тонкостенных заготовок прижим совершает пульсирующие движения с небольшой амплитудой. При вытяжке образуются гофры на фланце, что приводит к увеличению площади поверхности фланца. При опускании прижима вниз происходит выпрямление гофр и избыток металла по действием силы Р перемещается в очко матрицы. Коэффициент вытяжки составляет примерно .

Недостатки способа:

1. Требуется специализированное оборудование

2. Материал должен обладать малой степенью упрочнения, то есть кривая упрочнения желательно должна иметь следующий вид. Такими свойствами обладают такие материалы, как АД0, АД1. В противном случае наклеп будет настолько велик, что материал разрушится.

• Инструментальная вытяжка с активными силами трения

Принцип работы: Упругое кольцо имеет возможность увеличивать свой диаметр в упругой области. Не мешая основному процессу вытяжки, оно, плотно прижимая заготовку к пуансону, способствует возникновению активных сил трения , действующих на заготовку по всей вытянутой цилиндрической части. С другой стороны на поверхности с ее стороны вызывает реактивные силы . Однако площадь, где действуют активные силы на много превышают площадь, где действуют реактивные силы. Поэтому упругое кольцо позволяет снизить напряжения в опасном сечении и увеличивать коэффициент вытяжки, но не на много, примерно на 10-20 %

1 – пуансон,

2 – прижим,

3 – заготовка,

4 – матрица,

5 – упругое кольцо.

Главным преимуществом упругого кольца является то, что оно может выполнить функцию уменьшения разнотолщинности по периметру сечения для анизотропных деталей.

Усилий требуется на много меньше при повторной деформации заготовки, так как она уже находится в пластическом состоянии. Это дает возможность после того, как произошла вытяжка использовать упругое кольцо как съемник. Оно после вытяжки уменьшает диаметр, и заготовка при дальнейшем движении снимается.

• Вытяжка с упругим прижимом

1 – пуансон,

2 – прижим,

3 – деталь,

4 – матрица.

Для обычных условий вытяжки, то есть при жестком прижиме, для очень тонких заготовок при зазоре 0,07-0,05 мм образуется гофра в зоне, свободной от контакта прижима с заготовкой (зона ab). При обычных условиях гофра, проходя через перегиб, выпрямляется, для этого требуется большее усилие. Наличие упругого прижима дает условие соприкосновения заготовки по всей поверхности фланца.

Преимущества:

1. Это устраняет гофрообразование на свободном участке фланца

2. Уменьшает усилие прижима

3. Увеличивает коэффициент вытяжки

Особенности вытяжки деталей с фланцем

Различают вытяжку с

• широким фланцем

• узким фланцем

Вытяжка деталей с широким фланцем имеет особенность, что процесс заканчивается при усилии, которое не достигает максимального значения в случае вытяжки этой детали на провал.

Теоретически определить вытяжку с широким фланцем можно согласно ранее приведенным формулам.

Зная радиус заготовки, радиус кромки, механические свойства получаем относительную величину перемещения кромки.

Если (*), то фланец широкий.

, следовательно возможность обрыва дна больше во втором случае. Вытяжка заготовок с широким фланцем имеет значительный запас прочности в опасном сечении, а следовательно можно увеличить коэффициент вытяжки для деталей с широким фланцем. Увеличение составляет .

Другими словами, можно получить деталь с широким фланцем меньшего диаметра. Деталь с широким фланцем с диаметром имеет такое же напряжение в опасном сечении, как и вытяжка цилиндрических деталей с диаметром .

Метод, связанный с определением предельного коэффициента вытяжки:

При последующей операции вытяжки, не зависимо от формы заготовки (с фланцем или без фланца), коэффициент вытяжки одинаковый и выбирается из таблицы.

Количество переходов для детали с фланцем определяется следующим образом

Учет детали с фланцем направлен на интенсификацию вытяжки.

Детали с узким фланцем, для которых не выполняется соотношение (*) рассчитываются также, как обычные цилиндрические детали.

Так как усилие, на котором заканчивается процесс хотя и меньше, но заготовка прошла при вытяжке стадию , которая и определяет предельный коэффициент. Поэтому напряжение, соответствующее этой стадии равно напряжению, соответствующее , поэтому заготовка также порвется, как и цилиндрическая.

Схема последующей вытяжки для детали с широким фланцем методом последовательных цилиндров

1 – пуансон,

2 – прижим,

3 – деталь,

4 – матрица.

Особенности:

Очень трудно установить момент окончания процесса вытяжки. Если не дотянуть заготовку, то останется волна; если перетянуть заготовку, то либо произойдет сильное утонение, либо образуется обрыв. Чтобы этого избежать на последующих переходах занижают коэффициент вытяжки на 20-30%.

Фланец заготовки может быть как плоским, так и коническим.

Схема вытяжки для детали с широким фланцем методом параллельных конусов

Этот метод вытяжки, по сравнению с методом последовательных цилиндров, встречается чаще.

Вытяжка с принудительным утонением

Вытяжка с принудительным утонением – это та вытяжка, при которой зазор между матрицей и пуансоном меньше толщины исходного материала.

В этом случае в зависимости от величины зазора различают:

• чистую вытяжку с утонением

• вытяжку с протяжкой

Вытяжку с утонением как правило производит на втором переходе, либо используют совмещенный способ вытяжки.

Если , то это чистая вытяжка с утонением.

Если , то это вытяжка с протяжкой. При вытяжке с протяжкой утонению подвергается только периферийная часть заготовки.

Вытяжка с утонением производится на втором переходе, так как на последующих операциях вытяжки диаграмма изменения усилия выглядит следующим образом.

1 – диаграмма первого перехода,

2 – диаграмма последующего перехода,

3 – вытяжка с утонением.

Принудительное утонение вызывает дополнительные напряжения в опасном сечении. Чтобы не произошел обрыв необходимо принудительно утонять заготовку в начальной стадии, когда усилие не достигло максимального значения. При дальнейшем процессе вытяжки на цилиндрической части между заготовкой и пуансоном возникают активные силы трения. По мере достижения максимума усилия образуется достаточно протяженный цилиндрический участок, а следовательно значительные величины активных сил трения. Они снижают напряжения в опасном сечении, и опасное сечение перемещается вверх – в зону принудительного утонения, где заготовка сильно упрочнена. Утолщение происходит за счет уменьшения толщины не только в случае, когда зазор меньше исходной толщины, но и за счет набранного утолщения. Поэтому это сечение носит достаточно прочный характер и обеспечивает процесс вытяжки без обрыва, хотя усилие возрастает.

На первом переходе производят вытяжку с протяжкой, когда принудительное утонение начинается после того, как набран цилиндрический участок.

Процесс вытяжки с принудительным утонением возможен как совмещенный процесс. Совмещенный процесс – это сначала вытяжка заготовки в конический полуфабрикат, а затем последующая вытяжка с принудительным утонением.

На рисунке представлена схема процесса и диаграмма изменения усилия.

1 – пуансон,

2 – матрица,

3 – заготовка.

Совмещенный процесс вытяжки производится последовательно. Сначала из плоской заготовки в конический конус формируется конический полуфабрикат. Глубина конуса определена условием, что принудительного утонения начинается в момент, когда усилие вытяжки значительно меньше максимума. Это делается для того, чтобы компенсировать напряжения от принудительного утонения.

Часто процесс вытяжки с утонением происходит практически без изменения наружного диаметра заготовки. Такой процесс называется протяжкой.

Вытяжка с утонением – единственный процесс, при котором схема напряженного состояния считается объемной в очаге утонения, а деформированное состояние считается плоским.