Диссертация (1143892), страница 27
Текст из файла (страница 27)
При вытяжке-формовке взакрытую матрицу, благодаря динамическому взаимодействию заготовки сматрицей, подобный переход наблюдется при увеличении давления на 1 – 2 МПа.Требования к точности дозирования при вытяжке-формовке в закрытую матрицупримерно в 20 раз меньше, что может существенно облегчить подбор оптимальногоуровня энергии при расчетах и оптимизации ЭГИ вытяжки-формовки.Использованиезакрытойматрицыпозволяетконтролироватьформуполучаемой детали и способствует уменьшению утонения центральной частизаготовки и вероятности развития деструкционной пластичности в сравнении свытяжкой-формовкой в открытую матрицу при равном уровне амплитудногодавления.197ПРИЛОЖЕНИЕ ЖВлияние увеличения зазора на процесс складкообразованияНекоторые особенности складкообразования при динамическом нагружениитонколистовых заготовок рассмотрены в работах [53, 125], а также в работе [35].Известно, что импульсный процесс носит волновую в связи с чем, процессскладкообразования на фланце отстает от изменений напряженного состояниявсейоболочки,т.е.инерционностьфланцаспособствуетзамедлениюскладкообразования на фланце заготовки.Вданномпараграфеспомощьюкомпьютерногомоделированияисследовано влияние увеличения зазора между матрицей и прижимом на процессскладкообразования.
Сравнительные расчеты проводились для ЭГИ вытяжкиформовки и для квазистатической вытяжки-формовки в жесткий штамп дляоценки комплексного влияния величины зазора между матрицей и прижимом ихарактера деформирования на процесс складкообразования.Компьютерные расчеты проводились на примере вытяжки-формовкизаготовок из латуни Л68 в сферическую матрицу.
Импульсное давлениезадавалось равномерно по площади свободной части заготовки зависимостью(2.1). Рассматривалcя вариант импульса давления с относительным временемнарастания давления t* = 0.5 при характеристической длительности давления = 1200 мкс. Квазистатическое нагружение для вытяжки в жестком штампезадавалось поступательным движением пуансона. Длительность нагружениявыбиралась с учетом параметра сходимости динамического решения кстатическому [12, 34] и принималось t = 3200 мкс; в момент времени 2800 мксзадавалась остановка пуансона и его последующий подъем.Зазор между матрицей и прижимом варьировался в диапазоне от 1.05ℎ0 до2.6ℎ0 , где ℎ0 – толщина материала исходной заготовки, и принимал следующиезначения: 1.05ℎ0 , 1.2ℎ0 , 1.4ℎ0 , 1.8ℎ0 , 2.2ℎ0 и 2.6ℎ0 .На рисунке Ж.1, а, б показаны заготовки из латуни Л68 после квазистатическойвытяжки-формовки в жесткий штамп с обозначением критических зон.19800.20.40.60.81а-0.2б-0.4вz*0-0.6-0.8-1r*Рисунок Ж.1 – Заготовка из латуни Л68 при квазистатической вытяжкеформовке (а, б) с обозначением критических зон: а – с зазором 1.05ℎ0 , б – с зазором1.8ℎ0 ; и при ЭГИ вытяжке-формовке (в) с зазором 1.05ℎ0 : «Ж» – зонаскладкообразования; «Х» – зона вероятного складкообразования; «+» – зонанормального формообразования; «Δ» - зона выраженного утонения металла;«О» - зона риска трещинообразованияРасчеты показали, что увеличение зазора оказывает значительное влияниена утонение материала заготовки и ведет к образованию трещин нацилиндрической части.
Для вариантов расчета с зазором от 1.2ℎ0 до 2.6ℎ0характерно уменьшение проблемных зон складкообразования и вероятногоскладкообразования и наличие зон значительного утонения материала итрещинообразования (рисунок Ж.1, б).При выборе зазора 1.05ℎ0 подобного эффекта не наблюдается (рисунок Ж.1, а),т.е.
увеличение зазора между прижимом и матрицей в случае вытяжки в жесткийштамп оказывает только отрицательное влияние на процесс, что также видно пораспределению точек на FLD.199При сравнении наиболее благоприятного варианта расчета вытяжкиформовки в жесткий штамп (рисунок Ж.1, а) с вариантом расчета ЭГИ вытяжкиформовки в схожих условиях (рисунок Ж.1, в) можно отметить следующее. Зона,в которой металл находится в неустойчивом состоянии и предрасположен кобразованию складок, у заготовок, полученных квазистатическим методомшире, чем у заготовок, полученных ЭГИ методом, что также видно на кривыхГудвина FLD (рисунок Ж.2, а, в).а)б)в)г)Рисунок Ж.2 – Кривые Гудвина диаграмм предельных деформаций: приквазистатической (а, б) и импульсной вытяжке (в, г) при зазоре между прижимом иматрицей 1.05ℎ0 (а, в) и 1.8ℎ0 (б, г): «*» – зона складкообразования; «Х» – зонавероятного складкообразования; «+» – зона нормального формообразования;«Δ» - зона выраженного утонения металла; «0» - зона риска трещинообразования200Рассмотрение кривых Гудвина FLD для ЭГИ вытяжки-формовки (рисунокЖ.2, в, г) показали, что увеличение зазора оказывает незначительное влияние нараспределение проблемных зон и не приводит к проявлению существенныхотрицательных эффектов, как при квазистатической вытяжке-формовке.
Порасположению зон на FLD также видно, что при ЭГИ вытяжке-формовке зоны,в которой на фланце образуются складки и в которой металл предрасположен кскладкообразованию, меньше, чем при квазистатической.На рисунке Ж.3 показаны графики изменения величины эффективнойпластическойдеформациивовременидлязаготовки,полученнойквазистатической вытяжкой в жестком штампе с зазором между прижимом иматрицей равным 1.05ℎ0 (а) и 1.8ℎ0 (б) в характерных точках в центре,свободной части и на фланце заготовки. Наиболее резкие изменения внаправлении развития графиков наблюдаются в момент остановки пуансона исоответствует началу пружинения и окончанию складкообразования на фланце.Также можно отметить изменения направлений графиков пластическойдеформации в точках свободной части заготовки в период времени около1800 мкс. При задании увеличенного зазора в указанный период времениобразование складок на фланце начинает существенно мешать течению металла,а потому основное увеличение высоты колпачка происходит за счет растяженияи утонения цилиндрической части, что показано как на графике измененияпластических деформаций (рисунок Ж.2, б), так и на рисунке Ж.1, б сраспределением проблемных зон заготовки.Графики изменения величины эффективной пластической деформациихарактерных точек заготовки при ЭГИ вытяжке-формовке показан на рисункеЖ.4.
Данный вариант расчета соответствует выбранной величине зазора междуматрицей и прижимом 1.05ℎ0 (а) и 1.8ℎ0 (б). Как видно по графику 3, основноедеформированиефланцазаготовки(втомчислескладкообразование)происходит в период времени до 600 мкс.Графики пластических деформаций для других значений зазора имеют теже тенденции развития и различаются только в значениях пластической201деформации в момент остановки заготовки. Следовательно, варьирование зазорамежду матрицей и прижимом при ЭГИ вытяжке-формовке не влечет критичныхнегативных эффектов.а)Эффективная пластическаядеформация0.300.250.2010.1520.1030.050.000.0E+008.0E-041.6E-03Время, с2.4E-033.2E-03б)Эффективная пластическаядеформация0.500.450.400.350.300.2510.2020.1530.100.050.000.0E+008.0E-041.6E-03Время, с2.4E-033.2E-03Рисунок Ж.3 – Зависимость эффективных пластических деформаций точекзаготовки от времени при квазистатической вытяжке с зазором между прижимом иматрицей равным 1.05ℎ0 (а) и 1.8ℎ0 (б) : 1 – центр заготовки; 2 – свободная часть;3 – фланец202а)Эффективная пластическаядеформация0.90.80.70.610.520.430.30.20.10.00.0E+004.0E-048.0E-041.2E-03Время, сЭффективная пластическаядеформацияб)0.90.80.70.60.50.40.30.20.10.00.0E+001234.0E-048.0E-041.2E-03Время, сРисунок Ж.4 – Зависимость эффективных пластических деформацийхарактерных точек заготовки от времени при импульсной вытяжке с зазором междуприжимом и матрицей равным 1.05ℎ0 (а) и 1.8ℎ0 (б): 1 – центр заготовки;2 – свободная часть; 3 – фланецКомпьютерные расчеты позволили получить общую картину вероятностискладкообразования на фланцевой части заготовки при квазистатическом и ЭГИнагружении.
Установлено, что единственной благоприятной величиной зазорамежду прижимом и матрицей в рассмотренном диапазоне для квазистатическогонагружения является величина 1.05ℎ0 , а увеличение зазора приводит ксущественным негативным эффектам.При импульсном нагружении варьирование зазора между матрицей иприжимом в диапазоне 1.05ℎ0 до 2.6ℎ0 не оказывает отрицательного влияния.203ПРИЛОЖЕНИЕ ИСтадии компьютерного расчета интенсифицированной ЭГИ вытяжкиформовкиНа примере ЭГИ вытяжки-формовки заготовки из алюминия 5754 показаныстадии взаимодействия системы «матрица – заготовка – разглаживатель»(таблица И.1)Таблица И.1 – Стадии интенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовки123456204Продолжение таблицы И.178910Условные обозначения: 1, 2 – исходное положение заготовки и оснастки.
Междуматрицей и разглаживателем задавался увеличенный зазор, в данном расчете равный1.4h0; 3, 4 – воздействие импульса давления на центральную часть заготовки идеформирование в матрицу; 5, 6 – образование складок на фланцевой части заготовки,которые препятствуют дальнейшему течению металла; 7, 8 – импульс давлениявоздействует на разглаживатель, приводя его в движение. Поскольку массаразглаживателя значительно превышает массу заготовки, разглаживатель приходит вдвижение с запаздыванием, ударяется о фланец заготовки и разглаживаетобразовавшиеся складки; 9, 10 – отскок разглаживателя и возвращение в исходноеположение; дополнительное формоизменение заготовки.Такимобразом,созданнаякомпьютернаямодельвоспроизводитпредлагаемую технологию интенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовкитонколистовыхметалловпластичности фланца.сдополнительнымиспользованиемресурса205ПРИЛОЖЕНИЕ КСравнительные расчеты традиционной и интенсифицированной ЭГИвытяжки-формовки заготовок из алюминия 5754 и латуни Л68 в открытуюматрицуВрезультатерасчетовбылаполученазависимостьэффективныхпластических деформаций от времени для элементов центральной и фланцевойчасти заготовок (рисунки К.1 – К.4).Различия в значениях эффективной пластической деформации для точекфланца, достигаемых к 200 мкс (рисунок К.1) и 500 мкс (рисунок К.2),объясняется различной величиной зазора, установленного между матрицей ификсирующим элементом.
В схеме с использованием разглаживателя выбиралсяувеличенный зазор, поэтому на первом этапе деформирования формировалисьболее крупные складки на фланце заготовки, а уровень пластических деформацийвыше, чем при схеме с использованием прижима (рисунки К.1 и К.2).Ступенчатое увеличение графика деформаций на фланце заготовкидемонстрируетвзаимодействиефланцасразглаживателем,котороеспособствует устранению складок в период времени 290 – 320 мкс для алюминия(рисунок К.1) и в период времени 580 – 610 мкс для латуни (рисунок К.2). Каквидно, после контакта с разглаживателем, пластические деформации на фланцезаготовки не увеличиваются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
