Лекция 4 (Лекции)

Разделка на заготовкиСпособы разделки проката:1. Отрезка сдвигом на пресс-ножницах и в штампах.2. Ломка в хладноломах3. Отрезка на пилах (дисковых, ленточных, абразивнымикругами, дисками трения)4. Газопламенная резка5. Электроискровая6. Анодно-механическая резка7. Плазменнаяи дрРазделка на заготовкиОсновной вид разделки проката на заготовки сдвигомна пресс-ножницах и в штампе.Отличительная особенность разделки сдвигом – отсутствие отходов металла.Различают 6 схем резки сдвигом.1.

Открытая резка4. Неполная закрытая резкас пассивным зажимом2. Неполная открытая резкас пассивным зажимом5. Неполная закрытая резкас активным зажимом3. Неполная открытая резкас активным зажимом6.Закрытая резкаРазделка на заготовкиОсновные характеристики схем:Открытая резка – подвижность прутка и отрезаемой заготовкиотносительно ножей неограниченна.Способ не обеспечивает получение заготовок точной формы и находитприменение только в единичном производстве при отрезке длинныхзаготовок.Неполная открытая резка – ограничивается подвижность прутка.Применяется при l/d1.5. При пассивном зажиме должен быть зазор,определяемый точностью проката (прокат при любых отклонениях вполе допуска должен проходить).Неполная открытая резка с пассивным зажимом – основной вид отрезкив штампах.Неполная открытая резка с активным зажимом – наиболее частоиспользуемый вид отрезки в пресс-ножницах.Простота удаления заготовки – на провал.Недостаточная точность.Постепенно заменяется неполной закрытой резкой.Разделка на заготовкиНеполная закрытая резка – ограничивается подвижность и прутка изаготовки.Возможна отрезка заготовок с l/d0.8.Искажения формы меньше, чем в неполной открытой резке.Это основной способ для отрезки заготовок для точной штамповки.Закрытая резка.

Заготовка замыкается в полости и подвергаетсядополнительному осевому сжатию, создающему НДС близкое квсестороннему сжатию.Практически нулевой зазор между ножами.При удельных усилиях осевого сжатия 2…5sT разделениепроисходит путем пластического сдвига без разрушения.Единственный из приведенных выше способов пригодный дляотрезки заготовок с l/d 0.2…0.8.Заготовки до 40 мм в диаметре можно резать в штампах.15…300 мм – в пресс-ножницах.Разделка на заготовкиОсновные закономерности процесса разделения прокатасдвигом.Рассмотрим процесс разделения проката применительно к 3-й схеме– неполной открытой резке с активным зажимом.Процесс происходит в три стадии.Схема процесса в конце 2-й стадии изображена на рисунке 2.На первой стадии происходит смятие и утяжка металла в зонах,близлежащих к режущим кромкам ножей.Вследствие смятия металла взаимодействие между металлом иножами происходит в некоторой зоне, в которой давление можносчитать распределенным по закону треугольника.Результирующие силы P приложены на некотором расстоянии отрежущих кромок.Расстояние между этими силами a – переменно (чем больше смятие,тем больше a).

Под действием момента сил Pa происходит отгиботрезаемой заготовки на угол .Эта стадия соответствует зонам а и б на торце отрезанной заготовки.Разделка на заготовкиОсновные закономерности процесса разделения проката сдвигом:Рис. 2. 3-я схеманеполная открытая резкас активным зажимом325aВид АTPНPВQATzaгв1б41 – пруток,2 – отрезаемая заготовка,3 – верхний нож,4 – нижний нож,5 – прижим,z– осевой зазор между ножами,PВ– сила, воздействующая на заготовку со стороны верхнего ножа,PН– сила, воздействующая на пруток со стороны нижнего ножа,Q– сила, воздействующая на пруток со стороны прижима,T– распорные силы, воздействующие на ножи.а – зона смятия, б – зона утяжки, в – блестящий поясок, г – поверхность скола.Разделка на заготовкиКогда напряжения от действия ножей превосходят сопротивлениепластической деформации, происходит внедрение ножей в пруток,сопровождающееся перерезыванием волокон материала.На этой стадии образуется характерный блестящий поясок на торцахзаготовки и прутка.По мере внедрения ножей в материал происходи расклиниваниеметалла между ножами, что сопровождается возникновениемраспорных сил T, воздействующих на ножи и приводящих кнекоторому увеличению зазора между режущими кромками.Третья стадия начинается после внедрения ножей на некоторую,максимально возможную для данного материала величину D.В этот момент начинают образовываться встречные трещины, идущиеот режущих кромок ножей.Разрушение начинается обычно у верхней кромки, поскольку здесь крастягивающим напряжением от смятия прибавляютсярастягивающие напряжения от изгиба материала.При оптимальной для данного материала величине зазора z трещинысходятся, образуя поверхность скола г.Разделка на заготовкиИзображен торецкачественной заготовкиy1ГОСТ7505-89 регламентируетгоризонтальную y и вертикальную xсоставляющие зоны смятия и утяжки, атакже величину угла косины реза  взависимости от величины диаметраотрезаемой заготовки.yxВозможные дефекты приразделении прокатаxx1yxВ том случае, если зазор меньше или больше оптимального наторцах заготовки образуются дефекты.D40 мм<d<0.08d7d>40 мм<0.8d<0.07d7Основные дефекты приотрезке сдвигом:1 – увеличенное смятие.2 – заусенец.3 – вырывы.4 – торцевые трещины.5 – чрезмерная утяжина.6 – повышенная косина реза.Разделка на заготовкиСледует заметить, что смятие и утяжка на отрезаемом торце состороны заготовки всегда меньше, чем со стороны прутка из-завлияния прижима и схемы НДС.Основные дефекты при отрезке сдвигом:1 – увеличенное смятие – повышенная пластичность материала.Для ее предотвращения прутки из мягкой стали иногда нагревают дотемпературы 250…300°С (зона синеломкости в которой металлохрупчивается – механизм деформационного старения).2 – заусенец – появляется в результате затупления режущих кромок ичрезмерно большого зазора между ножами.Обычно r0.02d.3 – вырывы – следствие излишне малого зазора.Разделка на заготовки4 – торцевые трещины – следствие больших остаточных напряжений приотрезке.Иногда появляются через некоторое время после отрезки.Склонность к образованию трещин увеличивается с увеличением поперечногосечения, степени легирования, а также в зимнее время при хранении металлана холоде.Прутки из низкопластичных сталей для избежания трещин нагревают дотемпературы 450…550 °С.

Нагрев до 700 °С и выше применяют тогда, когданоминальной силы применяемых ножниц оказывается недостаточно дляразделения материала.Однако этого следует избегать из-за появления окалины и излишнегоповышения пластичности и как следствие – повышенного смятия.5 – чрезмерная утяжина также является следствием чрезмерной пластичностиматериала.6 – повышенная косина реза – следствие повышенного зазора и недостаточножесткого прижима заготовки.Разделка на заготовкиОсновные параметры отрезки сдвигом.1.

Поперечный зазор.2. Угол наклона прутка при подаче в ножи.3. Осевой зазор.4. Сила отрезки.5. Сила прижима.Поперечный зазор – зазор между прутком и внутренней поверхностьюножа.Необходим для возможности введения прутка в ножи при резке спассивным зажимом.Оказывает вредное влияние, приводя к увеличению участка смятия иовальности торца.Поэтому должен иметь минимальную величину, определяемуюточностью проката, отклонениями соосности ножей.Изменяется для d=10…100 мм в пределах 1.5…3.5 мм (горячекатаныйпруток), 0.3…0.7 мм – калиброванный пруток.Разделка на заготовкиУгол наклона прутка.Поскольку при горизонтальном расположении прутка торец заготовки имеетскос, то если наклонить пруток, то можно добиться уменьшения угла скосаили даже свести его к нулю.Оптимальный угол наклона прутка a связан, но не равен углу скоса .

Чемтверже и прочнее пруток, тем меньше должен быть оптимальный уголнаклона.Значения колеблются в пределах 2…8.В современных конструкциях пресс-ножниц принято среднее значение угланаклона – 4.Осевой зазор – расстояние между режущими поверхностями ножей.Назначение – обеспечение бездефектной поверхности среза, образуемойслиянием трещин скалывания.Различают абсолютный и относительный осевой зазор.Оптимальный абсолютный осевой зазор зависит от прочности материала идиаметра отрезаемой заготовки и выбирается по номограммам.Его величина колеблется в пределах 0…0.1d.Чем меньше прочность и твердость материала, тем большее значениеосевого зазора необходимого при одном и том же диаметре отрезаемойзаготовки.Разделка на заготовкиОтносительный осевой зазор – z0=z0C/d.Наилучшее качество торцов обеспечивается при постоянном относительномосевом зазоре.При разрезке проката круглого профиля по мере внедрения высотанеразделенного материала постоянно уменьшается, следовательно, дляпостоянства относительного осевого зазора необходимо, чтобы абсолютныйзазор был переменным.При постоянном абсолютном зазоре образуются торцевые заусенцы, идущиеот края прутка.Возможны два способа (рис.3) создания относительного осевого зазора:фасонная заточка ножей и наклонное расположение рабочих плоскостейножей к плоскости разъема.Применяют заточку ножей, при которойабсолютное сечение изменяется позакону:z ос maxz ос d 2  4x 2dгде zос max – абсолютный осевой зазор вдиаметральном сечении, x – расстояниеот оси сечения.Разделка на заготовкиСила отрезкиСила отрезки зависит от свойств материала, площади поперечногосечения прутка, скорости отрезки.Типовые графики изменения силы отрезки по ходу ножа приведены нарисунке.Их отличительнаяособенность – плавноенарастание силы наначальном этапе резкии резкое падение(сброс) силы при сколе.Чем пластичнеематериал, тем менеерезкий сброс силы напоследнем этапе.P1 - высокоуглеродистыемалопластичные2 – среднеуглеродистые3 – низкоуглеродистые,пластичныеx/d Разделка на заготовкиВеличину максимальной силы отрезки можно определить последующей приближенной формулеP  K c F  K 0.72 B FtC0.72sB – удельное усилие при срезе, F – площадь поперечногосечения прутка, K - коэффициент, зависящий от скорость отрезки(=1 при скорости <0.5 м/с, =1.4 при скорости >2 м/с).В каталоге на пресс-ножницы обычно указывают не номинальнуюсилу, а максимальный диаметр прутка, который может быть отрезанна данных ножницах.При этом полагают, что предел прочности материала B=450МПа(примерно соответствует Стали 25).Для определения максимального поперечного сечения, котороеможет быть отрезано из прутка с конкретным материалом следуетвоспользоваться пропорциейF450 F450BРазделка на заготовкиСила поперечного прижима.Силу поперечного зажима определяют как часть силы отрезкиQ  KQ PКоэффициент KQ зависит от свойств отрезаемого материала иотносительной длины l/d отрезаемой заготовки.Колеблется в пределах 0.5…1.Меньшие значения – для высокоуглеродистых сталей с отношениемl/d>1.5.Большие значения – для низкоуглеродистых сталей с отношениемl/d=0.8…1.2.Разделка на заготовкиЭлементы проектирования инструмента для пресс-ножницМатериал ножей.Для холодной резки – У8А, У10А HRC 60…62 (для мягких сталей),Х6ВФ, Х12М (HRC60…62) – для сталей повышенной прочности.Для резки с подогревом – 5ХНВ, 5ХГМ, 5ХНМ, твердости HRC42…48.Расчет геометрии инструмента(рисунок).1.