Диссертация (1143892), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Варьируя параметры можно получить короткийимпульс с длительностью около 10 мкс и длительный импульс порядка 1000 мкси больше.Помимо общей длительности давления также можно варьировать времянарастания до амплитудного значения. Изменяя параметр относительного временинарастания t* можно получить график с резким нарастанием амплитудногозначения (рисунок 2.5, А), график с пологим нарастанием амплитудного значения(рисунок 2.5, С), а также промежуточные формы (например, рисунок 2.5, В). В связис этим можно ввести понятия импульса с крутым фронтом (t* = 0.1), импульса сосредним фронтом (t* = 0.3) и импульса с пологим фронтом (t* = 0.5) в зависимостиот скорости нарастания амплитудного давления.Влияние формы и длительности импульсного давления исследовалось напримере ЭГИ вытяжки-формовки заготовки из латуни Л68 (0.24 мм) всферическую матрицу (рисунок 2.37, а) и заготовки из алюминия 5754 вцилиндрическую матрицу с плоским дном (рисунок 2.37, б). Глубина матриц вмаксимальной точке составила 25 мм.При проведении численного эксперимента оценивалось влияние нарезультаты расчетов следующих параметров: длительности импульса давления , равной 10, 100, 1000 и 2500 мкс; относительного времени нарастания импульса давления, принимаемогоt* = 0.1 и t* = 0.5; величины амплитудного значения импульса давления p0.98Подробный иллюстративный материал по данному параграфу приведен вПриложении В (для заготовки из латуни Л68) и Приложении Г (для заготовки изалюминия 5754) настоящей диссертации.а)б)Рисунок 2.37 – Геометрические модели ЭГИ вытяжки-формовки:а – в сферическую матрицу; б – в матрицу с плоским дном: 1 – прижим; 2 – листоваязаготовка; 3.1 – сферическая матрица; 3.2 – матрица с плоским дном Импульс давления длительностью 10 мксКак показали расчеты, вне зависимости от выбора материала, его толщины,диаметра заготовки и формы матрицы, при данной длительности давления непроисходит заполнения формы матрицы.
Обе заготовки стремятся к коническойформе, как показано на рисунках 2.38 – 2.39.Повышение уровня амплитудного давления не способствует увеличениюзаполняемости матриц. Передозировка давления вызывает отскок заготовки отдна матрицы (таблицы В.1 и Г.1, 3, 4). Значительное повышение амплитудногодавления сопровождается трещинообразованием и может спровоцироватьразрыв металла (таблицы В.1 и Г.1, 5, 6).
Вблизи скругления кромки матрицывидна локализованная зона разрушения из-за деформаций, вызванных конечнойскоростью распространения пластических волн в материале.99Видно, что при данной длительности импульса давления, увеличениеотносительного времени нарастания давления t* не оказывает влияния наконечную форму заготовки и заполняемость матрицы при деформировании какзаготовки из латуни Л68 толщиной 0.24 мм, так и заготовки из алюминия 5754толщиной 1 мм.а)б)Алюминий 5754, =10 мкс, t*=0.10.250.50.75100.00-0.1-0.1-0.2-0.2z*z*0Алюминий 5754, =10 мкс, t*=0.5-0.3-0.40.250.50.751-0.3-0.4-0.5-0.5r*123r*41234Рисунок 2.38 – Кривые относительного профиля заготовки из алюминия 5754, = 10 мкс: t* = 0.1 (а) и t* = 0.5 (б): 1 – профиль матрицы; 2 – касание дна матрицы(недоштамповка); 3 – обратный прогиб при малой передозировке; 4 – профильзаготовки до момента разрушения при значительной передозировкеа)б)Латунь Л68, =10 мкс, t*=0.10.250.50.75100.00-0.1-0.1-0.2-0.2z*z*0Латунь Л68, =10 мкс, t*=0.5-0.3-0.3-0.4-0.40.250.5-0.5-0.52341r*r*10.751234Рисунок 2.39 – Кривые относительного профиля заготовки из латуни Л68,= 10 мкс: t* = 0.1 (а) и t* = 0.5 (б): 1 – профиль матрицы; 2 – касание дна матрицы(недоштамповка); 3 – обратный прогиб при малой передозировке; 4 – профильзаготовки до момента разрушения при значительной передозировке100Также следует отметить, что при вытяжке-формовке заготовки прикоротком импульсе давления существует риск разрушения материала заготовкивдольскруглениякромкиматрицыдажебез передозировкиэнергии(таблица В.1), что может быть вызвано малой толщиной материала.
Придлительности давления 10 мкс невозможно заполнить рельеф матрицы. Импульс давления длительностью 100 мксРасчеты показали, что при длительности давления 100 мкс, форма заготовкинемного скругляется, однако, полного заполнения матрицы также не происходит(рисунки 2.40 – 2.41). Также можно отметить увеличение зоны Wrinklingtendency при сравнении с расчетом при длительности импульса 10 мкс(таблица В.2).а)б)Алюминий 5754, =100 мкс, t*=0.10.250.50.751000-0.1-0.1-0.2-0.2z*z*0Алюминий 5754, =100 мкс, t*=0.5-0.3-0.3-0.4-0.4-0.520.5-0.5r*10.25340.751r*1234Рисунок 2.40 – Кривые относительного профиля заготовки из алюминия 5754, = 100 мкс: t* = 0.1 (а) и t* = 0.5 (б): 1 – профиль матрицы; 2 – касание дна матрицы(недоштамповка); 3 – обратный прогиб при малой передозировке; 4 – профильзаготовки до момента разрушения при значительной передозировкеНа данный эффект не влияет геометрия заготовок и оснастки, но он связанс увеличением длительности действия нагружения (таблицы В.1 и Г.1, 1, 2 итаблицы В.2 и Г.2, 1, 2).
При увеличении амплитудного давления также, как ипри коротком импульсе, появляется вероятность отскока заготовки от дна101матрицы (таблицы В.2 и Г.2, 3, 4). Значительная передозировка энергии можетпривести к разрыву материала заготовок (таблицы В.2 и Г.2, 5, 6) вследствиелокализациипластическихдеформацийиз-законечнойскоростираспространения пластических волн. Зона разрушения материала смещается нацилиндрическую часть заготовки.а)б)Латунь Л68, =100 мкс, t*=0.10.250.50.75100.00-0.1-0.1-0.2-0.2z*z*0Латунь Л68, =100 мкс, t*=0.5-0.3-0.40.250.50.751-0.3-0.4-0.5-0.5r*123r*41234Рисунок 2.41.
Кривые относительного профиля заготовки из латуни Л68, = 100 мкс: t* = 0.1 (а) и t* = 0.5 (б) : 1 – профиль матрицы; 2 – касание дна матрицы(недоштамповка); 3 – обратный прогиб при малой передозировке; 4 – профильзаготовки до момента разрушения при значительной передозировкеПри данной длительности импульса давления, увеличение относительноговремени нарастания давления t* не оказывает существенного влияния наконечнуюформузаготовкиизаполнитьрельефматрицытакже непредставляется возможным. Импульс давления длительностью 1000 мксПри данной длительности давления скругляется форма получаемой деталии повышается заполняемость формы матрицы, особенно при выбореотносительного времени нарастания t* = 0.5 (рисунки 2.42 – 2.43).
Увеличениеамплитудного давления при данной длительности импульса также можетвызвать отскок заготовки от дна матрицы, однако при некоторых условиях102впоследствии обратный прогиб заготовки может разгладиться и принять формудна матрицы во второй половине действия импульса давления (рисунок 2.44).Значительная передозировка давления, как и при более коротких импульсах,приводит к разрушению металла заготовки (таблицы В.3 и Г.3, 5, 6).а)б)Алюминий 5754, =1000 мкс, t*=0.10.250.50.751000-0.1-0.1-0.2-0.2z*z*0Алюминий 5754, =1000 мкс, t*=0.5-0.3-0.3-0.4-0.4-0.5-0.50.250.5231r*r*10.7541234Рисунок 2.42 – Кривые относительного профиля заготовки из алюминия 5754, = 1000 мкс: t* = 0.1 (а) и t* = 0.5 (б): 1 – профиль матрицы; 2 – касание дна матрицы(недоштамповка); 3 – обратный прогиб при малой передозировке; 4 – профильзаготовки до момента разрушения при значительной передозировкеЛатунь Л68, =1000 мкс0.250.50.751000-0.1-0.1-0.2-0.2z*z*0Латунь Л68, =1000 мкс, t*=0.5-0.3-0.3-0.4-0.40.250.5-0.5-0.5t*=0.51r*r*t*=0.10.7512Рисунок 2.43 – Кривые относительногоРисунок 2.44 – Кривые профиляпрофиля заготовки из латуни Л68,заготовки из латуни Л68, полученные приполученные без передозировки энергии,передозировке энергии, = 1000 мкс, = 1000 мксt* = 0.5: 1 – обратный прогиб(t = 400 мкс); 2 – разглаживаниеобратного прогиба (t = 1000 мкс)103 Импульс давления длительностью 2500 мксПри увеличении длительности импульса давления до 2500 мкс при вытяжкеформовке заготовки из алюминия 5754 при наблюдалось повышениезаполняемости формы (рисунок 2.45).
Дополнительное увеличение заполненияматрицы происходило при t* = 0.5 (рисунок 2.45, б). При данной длительностидавления возможно разглаживание обратного прогиба заготовки (рисунок 2.46).Однако, полностью заполнить рельеф матрицы при вытяжке-формовкезаготовки из алюминия 5754 при данной длительности также невозможно.С учетом подбора достаточного для формоизменения амплитудногодавления, полное заполнение сферической матрицы при вытяжке-формовкезаготовки из латуни Л68 возможно при t* = 0.5; при выборе t* = 0.1 формазаготовки сохраняет конусность (рисунок 2.47). Малая передозировка энергиипри некоторых условиях может привести к вдавливанию заготовки, что частичноповышает заполняемость формы матрицы.а)б)Алюминий 5754, =2500 мкс, t*=0.10.250.50.751000-0.1-0.1-0.2-0.2z*z*0Алюминий 5754, =2500 мкс, t*=0.5-0.3-0.40.250.50.751-0.3-0.4-0.5-0.5r*1234r*1234Рисунок 2.45 – Кривые относительного профиля заготовки из алюминия 5754, = 2500 мкс: t* = 0.1 (а) и t* = 0.5 (б): 1 – профиль матрицы; 2 – касание дна матрицы(недоштамповка); 3 – обратный прогиб при малой передозировке; 4 – профильзаготовки до момента разрушения при значительной передозировке104Алюминий 5754, =2500 мкс, t*=0.10.250.50.751000-0.1-0.1-0.2-0.2z*z*0Латунь Л68, =2500 мкс-0.3-0.3-0.4-0.40.250.5-0.5-0.51r*230.75r*t*=0.1Рисунок 2.46 – Кривые относительногопрофиля заготовки из алюминия 5754, = 2500 мкс, t* = 0.1:1 – профиль матрицы; 2 – обратныйпрогиб (t = 140 мкс); 3 – разглаживаниеобратного прогиба (t = 2500 мкс)1t*=0.5Рисунок 2.47 – Кривые относительногопрофиля заготовки из латуни Л68,полученные без передозировки энергии(= 2500 мкс) Заполнение цилиндрической матрицы глубиной 15 мм (алюминий 5754)Многочисленныекомпьютерныерасчетыпоказали,чтозаполнитьцилиндрическую матрицу глубиной 25 мм заготовкой из алюминия 5754толщиной 1 мм не представляется возможным даже при увеличении общейдлительности импульса давления до 10000 мкс.
В связи с этим геометрияматрицы была изменена, ее глубина составила 15 мм. Расчеты проводились длядлительности давления 1000 и 2500 мкс.При длительности давления 1000 мкс заполнения рельефа матрицы непроисходит (рисунок 2.48). При передозировке энергии возможен отскок доннойчасти заготовки от дна матрицы (t*=0.1, рисунок 2.48, а) или вдавливаниематериала в дно матрицы, что в свою очередь частично повышает заполняемость(t*=0.1, рисунок 2.48, б).